古代中国的科学

第二节　古代中国的科学

愿闻显据，以核理实，浮辞虚贬，窃非所惧。

——祖冲之（中国）

作为世界四大文明古国之一的中国，由于地理上的相对隔绝、政治上的相对稳定，古代中国人民创造了天、算、医、农的科学体系，独树一帜，其著作之多，堪称一绝。

（一）天文学

中国古代天文学的成就主要表现在天文观测和历法。中国古代天文观测的连续性、资料保存的完整性是世界绝无仅有的。《汉书·五行志》上的太阳黑子记录，早于欧洲800多年，自春秋至清初我国日食记录约1000次，月食记录约900次，新星和超新星记录60多颗，极光记录300多次。世界上最早的星表出自公元前4世纪中叶战国时期的甘德和石申两人之手，他们各自记录了数百颗恒星的方位。现存绘制于1190年的苏州石刻天文图，有1434颗星。而西方17世纪望远镜发明之前没有一幅星图记载的星超过1100颗。公元前3～2世纪的行星观测已能相当精确地得出木星、土星和金星的位置表以及它们的会合周期。精密的仪器是精确观测天象的基础，我国古代天文仪器也达到了很高水平。如东汉张衡（78～139年）发明的水运浑天仪、唐代僧一行（683～727年）等人研制的黄道游仪和浑天铜仪都是同时期世界上第一流的天文观测仪器。宋代苏颂（1020～1101年）建造的“水运仪象台”，集观测、计时和表演功能于一身。元代郭守敬（1231～1316年）创制的简仪，其设计和制造水平在世界上领先了300多年。

图1-7　张衡

图1-8　郭守敬

中国古代天文观测的主要目的在于制定较好的历法，我国天文历法之多为世界第一。为追求与天象观测更为符合，前后共制有100多种历法。商代时即有置闰的方法；包括年月日、节气、日月五星位置、日月食预报等内容的阴阳历体系，在汉代就已形成。南北朝何承天（370～447年）制定的“元嘉历”定一个朔望月为29.530585日，与现代测值29.530588日相比，误差极小。南宋时的“统天历”回归年长365.2425日，比欧洲人达到此精确度早了近400年。

中国古代关于宇宙结构的理论，在公元1～2世纪时先后出现了盖天说、浑天说和宣夜说三派。盖天说主张“天圆如张盖，地方如棋局”；浑天说的代表人物张衡认为“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄”，而与之相对立的宣夜说则提出“天无形质”、“高远无极”，主张宇宙处处充满无边无际的气体，日月星辰都是悬浮在其中游动的观点，这三派曾展开过激烈争论。但中国古代一直没有形成较完整的宇宙模型。

（二）数学

图1-9　祖冲之

估计最迟在商代中国就已采用10进制记数，位值法以及分数概念大约在春秋战国时期就有了零的符号，大约与印度同时或稍晚点（8世纪）出现。战国时的《墨经》中提出了点、线、方、圆等几何概念的定义。公元前1世纪的《周髀》是我国最早的天文数学著作，其中已有勾股定理和比较复杂的分数运算。成书于公元1世纪东汉初年的《九章算术》是中国古代数学体系形成的标志，书中载有246个应用题及其解法，涉及算术、代数、几何等方面的内容。其中的分数四则运算、比例算法、用勾股定理解决一些测量问题，以及负数概念和正负数加减法则的提出，联立一次方程的解法等，都达到当时世界最高水平。《九章算术》在古代一直作为我国数学的典范，其影响犹如欧几里德《几何原本》之于西方数学。中国古代数学家在圆周率的研究上取得了重大成就。如三国时期刘徽（约225～295年）在注释《九章算术》时创造了割圆术，提出初步的极限概念。南北朝的祖冲之（429～500年）求得π值在3.1415926至3.1415927之间，或为355/113，比欧洲人提出相同的精确度的π值早近1000年。

宋元时期中国古代数学发展到了顶峰。北宋贾宪（生卒年代不详，约在公元1050年左右）提出了求任意高次幂正根的增乘开方法，他还列出了指数为正整数的二项式定理系数表，这两项成果均早于欧洲人六七百年。南宋秦九韶（约1202～1261年）发展了增乘开方法，他在《数书九章》一书中提出了高次方程的数值解法和一次同余式理论。这些研究都达到了当时的世界先进水平。宋元时期的李冶（1192～1279年）和元代的朱世杰（13～14世纪）相继在代数学尤其在解高次方程的研究方面作出了突出的贡献。到了明代，我国古代数学发展的势头消失，自明代开始，中国传统数学较少创造性发展，除了计算技术的普及与数学应用方面有所进步外，整个水平开始落后于欧洲。

（三）医药学

图1-10　李时珍

中国古代医药学著作居各门科技著作之首，现存约8000多种，不仅文献丰富、分科齐全，而且医理独特，形成了完整的理论体系。春秋战国时成书的《黄帝内经》，是我国第一部最重要的医学著作。该书总结了先秦医学实践和理论知识，强调人体的整体观念，运用阴阳五行的自然哲学思想，形成了一套脏腑和经络学说，成为影响我国古代医学的传统特色。东汉张仲景（约150～219年）的《伤寒杂病论》把《内经》的理论与临床实践更具体、紧密地结合起来，确立了“辨证施治”的临床医学理论基础。汉代时出现的《神农本草经》是现存最早的药学专著，载有365种药物。以后历代医药学家继续进行药物学研究，形成“本草学”。明代李时珍（1518～1593年）的《本草纲目》载药1892种，方剂11000个，内容涉及生物、化学矿物、天文等多种学科，是世界科技史上的名著之一。

针灸是中医独特的治疗方法。战国时的名医扁鹊（约公元前401～前310年）就以精通针灸而著称于世。晋代皇甫谧（215～282年）所著的《甲乙经》，是最早的针灸著作。中国针灸17世纪时传到欧洲，在世界上有很大影响，至今不衰。外科学方面中国古代也有不少独创，如汉末华陀（？～208年）曾以“麻佛散”作全身麻醉进行外科手术，这在当时是很杰出的成就。

（四）农学

图1-11　贾思勰

中国古代农业发达，农业技术发展全面，无论是耕作技艺、品种改良、水肥管理，还是各种农具的发明和改进，都达到古代世界的先进水平。在不同的历史时期，都有一些学者和官员重视对农业生产技术的概括和总结，撰写了大量的农学著作。我国古代农学著作之多，为世界各国之冠，共有370多种。现存最早的农学著作是公元前3世纪后期的《吕氏春秋》一书的《上农》、《任地》、《辨土》和《审时》4篇。主要论述了农业生产的重要性和因时因地制宜，充分发挥人的主观能动性问题，在理论上有重要价值。公元6世纪北魏贾思勰（约480～550年）所著的《齐民要术》，是世界现存最早、最完整的系统的农学著作。全书共92篇，包括农作物栽培育种、果树林木育苗嫁接、家畜饲养和农产品加工等内容。书中所记载的一些农学和生物学知识在世界上保持领先地位达1000多年。此外，汉代的《汜胜之书》、南宋陈旉（1076～？年）的《陈旉农书》、元代王祯（1271～1368年）的《王祯农书》和明代徐光启（1562～1633年）的《农政全书》等都是我国古代著名的农学著作。

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【思考题】

简述古代中国在科学方面的主要成就？