科学技术史-1.2四大文明古国的科学技术(图文教程)

第二节 四大文明古国的科学技术

    2.1 古代两河流域和古埃及的自然知识

“两河流域”指的是位处亚洲西南部的幼发拉底河与底格里斯河中下游一带（即今伊拉克及其邻近地域），那里曾经是气候温润、水土肥美的宜农地区。非洲东北部的尼罗河中下游（即今埃及地区），由于河水的恩赐，农业也很发达。早在公元前三千多年，这两个地区就已进入奴隶制社会，创造了辉煌的文化。至公元前6世纪，由于外族入侵，这两个地区的古代文化进程相继中断。此期间这两个地区的古代文化可以作为早期奴隶制社会文化的代表。

• 农业和手工业技术

古代两河流域和古埃及的主要农作物有大麦、小麦和亚麻等许多品种，农具也多种多样，那时人们已能利用牲畜牵犁耕地，农田水利建设亦已有相当规模，灌溉系统的管理和大型水利设施的兴建，甚至成为灌溉区域政治上统一的重要因素。生产力的大幅度提高更表现在冶金技术上。纯铜质软不适用于制造工具，但如果在冶铜的过程中加入适量的锡，或以含锡的铜矿石炼制，炼成铜锡合金——青铜，那就大不相同了。大约在公元前19~公元前16世纪间，这两个地区的人们就掌握了青铜冶炼技术，金属工具从此登上历史舞台。到公元前7世纪，人们更发明了冶铁技术。冶铁需要较高的温度，技术上也复杂一些，但是铁矿的储量较铜矿丰富得多，铁制的工具和武器也更加坚固和锐利，于是铁器迅速取代了铜器的地位。铁制工具的出现表明社会生产力又有了很大的提高。此时期这两个地区其它手工业技术也都有了很大的进步，纺织、制革、制陶、酿酒、榨油等技术也达到了相当的水平。建筑是一门综合性的技术，建筑技术的状况在相当程度上足以反映社会技术的总体水平，在古代尤其是这样。古代两河流域和古埃及人都留下了许多深为后人赞叹的建筑物。如古埃及人建于公元前前27~公元前16世纪期间的作为帝王陵墓的巨大的金字塔，早已被称为世界奇迹；今伊拉克境内的巴比伦城遗址,亦以其宏伟和精美著称于世。

在奴隶社会的早期，人们关于自然界的知识仍主要体现在各种技术之中,但是理论性知识已开始萌发,这两个地区的人们留下的一些文献给我们提供了不少这方面的信息。两河流域的人们用小棍在湿软的泥板上斜压上一些笔划构成文字，泥板干硬后便可以长期保存。古埃及人则用盛产于尼罗河三角洲上的一种植物的薄膜粘贴成“草纸”，以草杆蘸菜汁在其上写字。这两种古代文献还有一些保存到现在，我们可以从中看到他们在数学、天文和医药等方面都已经积累了不少知识。

• 数学知识

“数”是物的“量”和“形”的抽象。原始社会时期人们数的观念还十分模糊和非常粗略，大抵上只有“多少”和“大小”这样的认识。进入奴隶制社会以后，一方面是社会生活的实际需要（如天象的观测记录、土地面积的丈量、赋税的计算、商品的交换等），另一方面是人们的思维能力已大大提高，数的概念逐渐明晰起来。记数法是数的运算的基础。古埃及人用的是十进制记数法，两河流域的人们用的则是十进制与六十进制并用的记数法，算术运算已趋成熟。此时集合学和代数学亦有了开端。他们都有了一些计算简单的几何图形的公式。现今通用的把周角分为360°，1°分为60′,1′分为60″的方法就沿自古代两河流域。一些泥板书还表明，那时两河流域的人们已经能解一元一次方程，多元一次方程，也能解一些较为特殊的一元二次方程和一元三次方程了。

三、天文知识

季节变化与农牧业生产和人们生活的关系密切，人们早就注意到季节的变化与日月星辰的运行相关，于是就力图从天象的周而复始的变化中寻找季节变化的规律，这就开始了系统观测天象以制定立法的工作。那时人们又都普遍以为天象的变化与人世间的事有直接的联系，因而星占术盛行。为了占卜也得认真的观测天象，这也成了天文知识的一个来源。天文知识因此成了人类最早的比较系统的关于自然界的知识。两河流域的人们主要以月亮运行的周期来制定历法，他们定1年为12个月，每月29日或30日大小相同，隔几年再加上闰月来协调月亮周期与太阳周期的差异。他们以7天为一个星期，此法为我们现在所沿用。他们还定一天为12个小时,每小时60分,每分60秒,我们现在实际上仍然沿用,只不过1天改为24小时，分和秒也都等于那时的一半罢了。古埃及人的历法则是以太阳运行周期为据的阳历。他们定1个月为30天，1年为12个月，年终再加上5天，1年也就是365天。

四、医药知识

为了医治伤病和保持健康，人类很早就有了一些医药知识，不过那时的医疗活动多与巫术联系在一起，这是一种难免的普遍的历史现象。古代两河流域和古埃及的医疗实践已相当丰富，现今保存下来泥板书和纸草书中有不少就是记载当时的医药知识的。我们看到那时人们已有多种疾病的名称，也有许多药物的记载，在一部纸草书中所记载的药方竟有877个之多。

五、知识分子阶层的出现及其意义

从以上简述中可以粗略地看到，在进入奴隶制社会之后，人类关于自然界的知识已经发生了重大的变化。虽然在奴隶制社会的早期，人们的知识还主要是经验性的，但是它已大大地深化了。社会生产力的提高，使得一部分人可以不从事繁重的体力劳动而以脑力劳动为生，这就是最早的知识分子阶层。知识分子阶层的出现，是文字的产生和知识深化的必要前提和基本条件。虽然那个时候的知识分子大都是以宗教活动为业的“祭司”和“僧侣”，即神职人员，他们对世界事物的认知往往与宗教迷信活动搅在一起，但是人们总得面对客观的自然界，不管他们的主观想象如何，知识的积累显然是大幅度地增加，人们的思维能力也是大幅度地提高了。

2．2 上古时代中国的科技文化

古代中国随着社会的进步与发展，社会分工逐步细化，产生了专职从事社会管理和文化事业的脑力劳动者。在先秦时期，自然科学的萌芽促进了人们对自然界和人类社会进行新的探索。在科学思想方面，主要表现在天道自然观的建立、阴阳五行说和易学的时空观的出现等。这些科学思想基本奠定了中国古代科技的大格局。与科学思想的发展交相辉映的是，人们在天文学、医药学、地理学、农学及工艺技术等方面都取得了举世瞩目的成就。

一、天道自然观

天道自然观的基本精神，是认为自然界的那些现象并不体现神的意志，因而也并不表示什么吉凶。它的建立是先秦诸子集体智慧的结晶。首先，在孔子之前，子产已经得出天道人道不相及的结论。其次，孔子罕言天道，从实际出发提出了一系列政治主张。《论语·公冶长》记载：“子贡曰：夫子之文章，可得而闻也。夫子之言性与天道，不可得而闻也。”墨子反对天命，把自己的主要精力放在实际的社会行动方面。再次。老子集中考察了天道，并得出了“天道自然”的一般结论——“道法自然”。任继愈先生列举大量天文学材料，说：“老子用当时天文学的知识对宇宙的奥秘进行了探索，根据天文学的知识(当时科学成就)以反对有人格的上帝支配一切……”

天道自然并不局限于天体运行，而是包括一切自然现象在内。从《老子》一书中可以看出，老子对自然现象一定作了较多、也较为深入的观察。他说，甘露是“莫之令而自均”(第32章)。天地是无所谓仁慈的，它“以万物为刍狗”(第6章)。道生了万物，但它对待万物的态度是“生而不有，为而不恃，长而不宰”(第51章)。万物虽然“尊道而贵德”，但却是“莫之命而常自然”(第51章)。事物尽管变化纷纭，但“各复归其根。归根曰静，是曰复命”(第16章)。这些内容，都在天道自然之内。天道自然，也正是对所有这些内容的概括。和孔墨在社会思想领域里完成的变革一样，老子在自然观方面，使人们的意识由宗教变成了哲学。

一般说来，老子还只是提出了新的命题，天道自然思想在《庄子》书然的或社会的现象，其发生和消灭，不过都是大风吹籁，虽“吹万不同”，但“咸其自取’’(《庄子·齐物论》)。五行之性“木与木相摩则燃，金与火相守则流”(《庄子·外物》)。人的美丑，是“美者自美”’“恶者自恶”(《庄子·山木》)。万物的生灭：“万物皆种也，以不同形相禅，始卒若环，莫得其伦“”’(《庄子·寓言》)。万物都各有自己的本性，因而也都有各自的生存方式，各自的存在价值。无所谓高下优劣，谈不上是非曲直。所以，老子和庄子的天道自然观念，已不是仅在个别问题上对宗教神学的反叛，而是对世界的一种全面看法，一种完整的、新的世界现。这种新的世界观认为，一切自然现象，都只是那些与该现象有关的事物的本性造成的。它们不体现别的意义，当然也不体现神意。

最后，在天道自然的基础之上，荀子作出了彻底无神的结论。例如，在《荀子·天论》中，他对天象变化论述为：“星坠、木鸣，国人皆恐。日：无何也?是天地之变，阴阳之化，物之罕至者也。怪之，可也；而畏之，非也。”对当时人们求雨他也提出了自己的观点：“牛马相生，六畜作袄，可怪也，而不可畏也。”

天道自然观的建立，使人们逐步摆脱了宗教神学思想的束缚，改变了传统观念，促进了人们对自然的进一步探索，促进了学术的繁荣。

二、阴阳五行说

阴阳五行说由阴阳说和五行说两部分构成。“阴”与“阳”二字起源甚早。甲骨文中已见“阳”字；金文中又有阴阳连用。阴阳作为—种概念，最早出现在《诗经》当中。但当时只是一种方位概念，并无玄学色彩。但在春秋战国时期的许多著作中，阴阳概念已被作为一种哲学概；念应用了。例如，老子在《道德经》中就指出：“万物负阴而抱阳”。阴阳说认为宇宙间的一切事物和现象都存在着阴阳相互对立的两个方面。它们相对存在：阴中有阳，阳中有阴；在此为阴，在彼为阳。以人体论，在内为阴，在外为阳。因而五脏为阴，六腑为阳。此外阴阳还是可以互相转化的。物性不可太过，过则生变。即《素问》说的“重阴则阳”，“重阳则阴”。阴阳两种属性的相对均衡，是使事物保持正常状态的条件，不均就要生变。以气候论，阴盛则多雨，阳盛则亢旱；以人体论，阴盛则生寒疾，阳盛则生热疾等。

战国秦汉时代的人们认为，自然界的运动，特别是气候的变化：日夜交替，四季代换，都是阴阳二气的运动。阴阳二气的运动，一年一循环。循环的起点是冬至。从冬至开始，阳气从地下萌动，然后逐渐升上地表，开始一年一度的循环运动。与气的运动相伴，是万物的生、长、老、死。与物的生、长、老、死相伴，是人的春种、夏长、秋收、冬藏。这是当时人们心目中的一幅完整的世界图像。

与此同时，另一个哲学概念五行说也发展起来，并且与阴阳学说相互影响、相互融合，形成了中国哲学史上的基本概念，并成为中国文化的骨架。从文献上来看，“五行”一词，最早见于《尚书》。《尚书》言及“五行”者，一是《甘誓》，二是《洪范》。但有学者认为《洪范》所谓“五行”，即是我国古代文献中频繁出现的“五行”——词之本义。五行论认为，世间一切事物皆由木、火、土、金、水五种元素构成，各自具有曲直、炎上、稼穑、从革、润下的属性，酸、苦、甘、辛、咸的滋味。五元素相互间有生、克、乘、侮的关系：按木、火、土、金、水的序列相生：木生火、火生土……；按木、土、水、火、金的序列相克：木克土，土克水……。五行虽相克，不可太过，太过则生乘侮。如木能克土，又被金克，这是正常情形。若木性太过，不又克土，土性完全被木性所掩，看不到土性，称为土被木乘；同时金非但不能克木，反而被木所克，称为木来侮金。若木性不及(太弱)，就会被金所乘，遭土来侮等。五行本身也分阴阳，如木、火为阳，水、金为阴，而土分旺四季，即分配入其余四行，人木随木，人火随火……。古人利用这套理论解释各种自然现象，取得了可观成效。比如在中医学中2000多年来它一直作为基本理论，无论是认识病理、探索诊断、医疗方法等，都是在它的指导下完成的。再如解释气候变化，疾病灾病，乃至社会变迁，人事吉凶，也都以阴阳五行论为根据。

三、易数学的时空观

“《易经》是一部占筮书，《易传》则是一部哲学书”，从《易经》到《易传》，“是一幅人类认识发展史的缩影”。宋人张行成说：“天地万物之理，尽在其中矣。说明《易传》是人们对自然、对社会本质性认识的概括。

易学的核心是阴阳，它包含着人们对事物变化规律的认识、对社会的基本看法以及生活的基本经验。其中最主要的是，认为事物变化受时空的制约，在不同的时间、不同的地点，同样的事物，变化结果是不同的。地点不同，就是事物的外部环境条件不同，易学称之为位。六十四卦或吉或凶，就主要取决于阴阳二气在6个位置(六爻)中的排列次序，同是阴(或阳)，在同一卦中位置不同，表现的内容会大不相同。《易》学还讲究变化的时间效果，《系辞》说：“变通莫大乎四时”，又说“变通者，趋时也。”前句说，对变通影响最大的是四时季节，后一句说，变化的本身就是为了追赶时间，顺应季节。有人把64卦的384爻(每卦6爻)比作每年365天，按八卦方位配四时，卦爻变化与季节的关系就很明显了。事物变化是空间位置和时间的函数，这是先秦科学家的重大发现。

四、天文学

我国很早就设专职天文官员，如在距今5000年前的黄帝时期，天文官职名为“当时”。这种悠久的设专职天文官员的传统，使得我国有最详细而系统的天文观测记录。不幸的是由于战争全部失传了。今知的早期天文观测记录，主要是由“记载不详时期”的资料保留下来的，包括彗星、日月食、新星、超新星、恒星、行星等内容。虽是吉光片羽，却十分珍贵。关于彗星，《春秋经·文公十四年(前613年)》记载“有星孛入于北斗”。“孛”星就是彗星，这是世界公认的对哈雷彗星最早的记录。从春秋战国到清末的2000多年，我国对这颗彗星的记载共有31次之多，其中以公元前12年记载的最为详细。对其他彗星的记载要早得多。《竹书记年》说，周昭王十九年(公元前1034年)春，“有星孛于紫微”。商代卜辞中还有对彗星的祭祀，称之为“侑彗”。

对日月食的记录，在夏朝(公元前21世纪一前16世纪)就已经有了。《尚书·胤征》就记录了仲康即位这一年(约公元前2159年)11月1日的日食。其后有《诗经·小雅·十月之交》的记载：“十月之交。朔日辛卯，日有食之。”英国著名的中国科技史专家李约瑟说，这被“看作世界史上可考的最古日食”。据统计，自春秋至清初，我国日食记录约有1000次，月食记录约有900次。中国古代累积下来的日月食记载，是天文史上的最可靠、最丰富的观察记录，不管研究历法也好，研究日月运行也好，都是非常珍贵的参考材料。

世界上最早的星表也出现在我国。约公元前360一前350年间，战国时期的甘德和石申分别著有《天文星占》和《天文》，二书都记载了周天星名和星度，还绘有星表(单个星宿的图式)，可惜这两部著作都已散失了。今传《甘石星经》是后人辑本。三国时吴国太史令陈卓于3世纪把甘、石等人命名的星宫(相当于星座)总括成一个体系，并绘成星图，总计为283宫(座)，1563颗星。《汉书·天文志》著录了118宫，783星，是其中的“昭昭”大者。东汉末年张衡曾经制成一台水运浑天仪，把他知道的星体铸在其中的“天球”上，这是我国已知最早的球面星图。张衡《灵宪》中记录了图中的星数说，常明者124宫，可名者320宫，包括星体2 500颗；此外还有微星11520颗，合计14020颗。敦煌石窟中发现的约公元八世纪的星图是以圆筒投影法画出的，载星共1350颗(此星图已被盗走，藏于不列颠博物馆)。现存于江苏苏州的石刻天文图刻于1247年，载星1400多颗。世界上其他国家和地区保留下来的星图没有早于14世纪的，在17世纪望远镜发明之前也没有星图载星超过1100颗。

历法是中国古代天文学的主要部分，在二十四史中有专门的篇章，记载历代历法的资料，称为“历志”或“律历志”。我国古代历法之多为世界首位，前后共有一百多种，意在使其与天文观测更为符合。从黄帝时期到汉朝以前，根据《汉书·律历志》和《开元占经》的记载，共有过黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历，合称“古六历”。有人认为大约春秋中期，我国历法已大致确立了19年设7个闰月的原则。所谓“古六历”，其水平大致相当。

汉武帝元封七年(公元前104年)制定《太初历》，是今知的我国第一部有确切年代的成文历法。汉成帝时刘歆作《三统历》，对五星行度的测定更加准确，在此基础上制定了岁星超辰法。东汉章帝元和二年改行《四分历》。东汉灵帝光和年间(公元118—183)，谷城门侯刘洪制定了《乾象历》，首次有意识地减少回归年的长度以提高历法的精度。此外，《乾象历》的第二项改革是考虑到月亮运行有迟疾，用“损益率”(实行度与平均行度的差)、盈缩积(从近地点以来的实行度数与平均行度数)两个参数计算定朔，使预推日月食的准确性提高了。

魏晋南北朝的历法重要的有以下几家：姚秦时(384—417年)采用的姜岌三纪甲子元历；北凉元始元年(412年)采用的“元始历”；刘宋元嘉二十年(443年)颁行的何承天“元嘉历”；祖冲之于大明六年(462年)所献“大明历”等。

祖冲之“大明历”是我国第一部计人岁差的历法。所谓岁差，就是在外力作用下，地球自转轴在空间并不保持固定的方向，而是不断发生变化，因此从一年的春分到下一年的春分，从地球上看，太阳并没有回到原来的位置，而是岁岁向西后移。由于春分点的移动，全部24个节气的位置也在变化，这就叫岁差。岁差的最早的发现者是古希腊天文学家希帕克。我国最早提出岁差的人是东晋初会稽人虞喜，他以为冬至每50年退1度。刘宋、何承天认为100年退1度。但他们都没有把这个参数记入历法。祖冲之测出的岁差数是45年又11个月差1度，首次被记人历法中。

古代中国人民依靠自己的勤劳和智慧，积累了丰富的天象观测资料，并形成了中国古代的宇宙理论。主要有盖天、浑天、宣夜三家，后又有昕天、穹天、安天三家，即所谓的“论天六家”。若再加上王充的平天说，就有七家，但主要的是盖浑二家。

最早的盖天说起于周代，主张“天圆如张盖，地方如棋局”，其基本观点是：天像只斗笠覆盖在上，地像只盘子倒扣在下，二者呈平行的拱形。即所谓“天像盖笠，地法覆盘，天地各中高外下”。浑天说的代表人物是张衡(78—139年)，其基本观点是：天和地的结构就像一只鸡蛋，天是浑圆的壳包在外，地像蛋黄一样被包在内。即所谓“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄……天之包地，犹壳之裹黄”。可见，盖天、浑天两家都认为天是一个有形的硬壳，具有有限的高度。

以盖天说和浑天说为代表的古代宇宙理论的共同课题是探索天地的形状，研究天地之间的关系。虽然在理论上没有西方天文学的成就，但有一点是相同的，那就是从不同的途径，用不同的方法来研究天地的关系，最后都得出了天尊地卑、天贵地贱的哲学结论。

五、中国医学体系的初步形成

春秋战国到南北朝是中国医学体系形成并发展的重要时期。在医学领域，由于排斥了鬼神观念的干扰，使人们能够从自然界与人体的相互作用中去寻找病因，寻求治疗的方法。这种精神不仅导致了战国时代医学的迅速发展，而且由于这种精神出现在我国医学理论的形成时期，因而使它成为医学的传统精神，为我国医学后来的发展准备了思想条件。其间出现的《黄帝内经》、张仲景《伤寒论》、《神农本草经》，均被认为是中医的经典著作，如同儒家之于“五经”一样不可替代；扁鹊、华佗等名医则被尊为医祖、医宗。如今发现的最早的医书是马王堆医书，共6种：《足臂十一脉灸经》、《阴阳十一脉灸经》、《脉法》、《阴阳脉死候》、《五十二病方》、《导引图》。研究者认为，它们是公元前五世纪以前的著作。从内容看，其中只有十一经脉；灸刺不论穴道，只说身体部位；中药不按斤两，以三指撮、五指撮、束、绽计量；《五十二病方》中祝由方占有百分之十四以上，都说明它们是中医初期的著作。但是中医疗病的若干原则，如外病内治、攻实补虚等都已确立下来。

战国时产生的《黄帝内经·素问》已大不相同，它有完善的医学基础理沦阴阳五行论，有完备的解释病理和医理的经络学说，诊断法有问诊、五色诊、切脉法，治疗法有针刺、灸治、药治等，表明中医的体系已经确立了。

在我国，现存最早的本草著作是汉代的《神农本草经》。—般认为其成书年代是西汉，称“神农”不过是假托而已。《神农本草经》是我国药物学史上对药物的第一次比较全面、系统地分类著录的著作。它是我国自战国、秦汉以来药物、矿物知识的总结，对后世药物学的发展影响很大。《神农本草经》共收药物365种，其中植物药252种，动物药67种，矿物药46种。该书从医疗保健功效的角度，对这46种矿物的产地、特征和采集知识进行了论述和记载。《神农本草经》根据药物的性能和使用目的的不同，将药物分为上、中、下三品。上品药物“无毒，多服久服不伤人”，中品药物“无毒有毒，斟酌其宜”，下品药物“多毒不可久服”。到南北朝时，茅山道士陶弘景撰成《名医别录》，增加新药365种，连同原载《伤寒论》是东汉张仲景的著作。张仲景，是内科名医，著有《伤寒论》和《金匮要略》，前者声名最著。今传本分10卷、22篇、397法，是汉以前中药疗法的总结。我国用汤药疗病，从诊断、治疗乃至对病理的基本认识都与西医不同，这些特征赖《伤寒论》揭示并保留下来。书中还总结了诊断中分辨症状的8条原则：寒、热、虚、实、上、下、表、里，称为“辨证八纲”；还有治疗的8种方法：吐、消、温、补、汗、和、清、下，称为“治病八法”。这些理论和方法，成了中医的金科玉律。元朝名医李杲说“仲景书为万世法”，“号群方之祖”，这种评价十分恰当。

这期间的重要医学家还有扁鹊和华佗。扁鹊名秦越人，约公元前5世纪人，对医学的主要贡献是发明了切脉术。《史记·扁鹊仓公列》说：“天下言脉者，由扁鹊也。”华佗(约145～208年)是外科学的祖师，今安徽毫县人。他早年业儒，曾游学徐州，兼通数学和养生，史书说他年且百岁，犹为壮容。他一直在民间行医，医术很有特色，用药不加称量，随手撮合；针不过一二穴，灸不过七八壮。他特别精于外科，能为人剖腹湔肠。他使用的麻醉剂名“麻沸散”，有人推测是用雌麻花配制的；也有人认为是用乌头、曼陀罗花配制。它对后世有很大影响。阿拉伯约自公元9世纪进入医学的全盛期，并使用麻醉剂，研究者认为可能是从中国传人的。华佗还编制了一套“五禽戏”，模仿虎、鹿、熊、猿、鸟的动作达到健身目的，开创了我国保健体操的先河。

六、地学和农学

中国最早的地理著作当数《尚书·禹贡》和《山海经》，还有《管子》等书。《禹贡》记述了九州土地、物产和名山大川；《山海经》则是战国人辑录的古代神话，也有许多地理知识，真假杂糅，瑕瑜互见。《管子》书中的《地员》篇主要讲地—F水位与土壤植被的关系，地面植物的垂直分布以及土壤分类的情形，属于自然地理范围；《地数》篇记述天下水陆道里，与《山海经.中山经》及《吕氏春秋.有始览》所记数目相同，大约反映了战国时期北方地区对天下大小的认识。与地理学有关的还有《尔雅》、《吕氏春秋》、《周礼》的部分章节。

我国是世界上最大的地震区之一。《吕氏春秋》所记载的发生于公元前1177年的地震，是我国目前所知的最早的地震记录。为了和地震作斗争，古代劳动人民除了进行理论分析外，还通过亲身体验和观测，记录了大量的地震前兆现象，如地声、地光、前震、地下水异常、气象异常、动物异常等等，积累了相当丰富的预测与预报地震的知识。但更让人称道的是地动仪的发明。公元132年，我国伟大科学家张衡发明了候风地动仪。《后汉书·张衡传》中记载：阳嘉元年复造“候风地动仪”。这是世界上第一台测验地震的仪器。汉顺帝永和三年(公元138年)二月初三日，地动仪的一个龙机突然发动，吐出了铜球——它测出了离洛阳一千多里陇西发生的地震。从资料分析来看，它可以测出的最低地震烈度是三度左右(按我国十二度地震烈度表计)。类似的仪器在国外直到13世纪的古波斯马拉哈天文台才制造出来。魏晋南北朝的地学在继承秦汉以来地学思想的基础上，取得了丰硕的成果。这一时期，地学的最重要成果一—《水经注》，征引前人文献477种，金石碑碣358种，可见它是在对过去认识资料的收集、总结、概括的基础上完成的。晋虞挚的《畿服经》等全国性地理著作都是以前人大量地理记述为基础，再经加工、整理、综合而成的。东晋葛洪所著包含丰富矿物学知识的《抱朴子内篇》中的“金丹”、“黄白”和“仙药”诸篇的内容基本上是从其师祖辈传授所得。

农学方面，到春秋战国时期，我国的农业体系已经确立，铁制农具逐渐成为主要农具。铁器的迅速发展，不仅促进了找矿、采矿技术的发展，促进了农业生产技术的进步和单位面积产量的提高，也为大规模兴修水利创造了条件。大的农事活动主要有：秦国李冰主持在成都平原上兴修了都江堰水利灌溉工程，魏国在邺城一带治理漳河，楚国在淮河流域的雩娄之野(今河南固始一带)兴建的水利工程等。

我国是世界上最早发明湿度测量仪器的国家。《淮南子·本经训》中有“风雨之变，可以音律知也”。可见当时人们已经从乐器音弦的改变，知道空气湿度发生了变化，从而推知风雨。根据这一道理，我国在两汉已有了用来测量空气湿度变化的天平式土炭测湿仪。天平式土炭测湿仪是根据木炭吸湿性较强的特点而制作的。这种测湿器的结构状如天平，一头置土，一头置炭，“使轻重等，悬空中。天时雨，则炭重；天时晴，则炭轻”，根据天平的倾斜变化测定空气湿度的变化，并预报晴雨。这是我国记载的最早测湿器，比欧洲湿度计的出现早1000多年。

魏晋南北朝时出现了一部综合性的农业著作——贾思勰的《齐民要术》，它共10卷92篇，不仅记述了粮油等大田作物的种植法，还载有家畜饲养、蔬木、染、香等经济作物的种植和加工，以及做酒、酱等家庭农副业的工艺方法。《齐民要术》的出现，表明中国自给自足的小农经济形态有了进一步发展。

七、中国炼丹术

中国是炼丹术出现最早的国家，其历史渊源可追溯到战国时期。早期的方士主张服饵金银以求长生，虽然炼丹术不能得到长生不死的金丹，但在炼丹过程中，用玉石、矿物等做了大量的化学实验，客观上对冶金学、矿物学、化学、药物学与生理学都作出了相当大的贡献。方士们为了炼丹，认识和了解了许多种矿物，并根据形态特征、解理性、焰色和化学性质制定过很多矿物的鉴定法，所以炼丹术中积累了丰富的矿物知识。

从秦时兴起的炼丹术，到东汉时已出现许多炼丹大师，他们的炼丹论著反映了当时人们丰富的矿物知识。在这些炼丹大师中，狐刚子尤为突出。狐刚子，名狐丘，又名胡罡子，东汉末年的炼丹家，著有《五金粉固决》、《出金矿图录》、《河车经》、《玄珠经》等。另外，郑樵撰的《通志·艺文略》中还记载有“狐刚子撰《金石还丹术》一卷”。狐刚子在唐宋的方士们的心目中是一个极受崇敬、颇有威望的炼丹祖师。由于他是我国炼丹术前期的一位方士，因此他的成就和论著具有特殊重要的意义。他的残缺著作体现了他个人在矿物学、冶金学研究方面所取得的卓越成就。在《出金矿图录》一书中，记述了金银性状、地质分布、探求采集等，并详尽谈到金矿(包括沙金和山金)的冶炼和提纯的方法，其中的吹灰法是冶炼贵金属的原始方法；这部书中的一些记载填补了我国金银冶炼史中的一大空白。《出金矿图录》虽早已散失，但《九丹经诀》中收录了它的要点。

在南北朝以前，中国炼丹家认识最多的，是铅的化学性质，其次是铜、铁的置换反应，用铁把铜从铜盐中置换出来。到宋代应用到工业生产中，出现了所谓湿法炼铜。还有一项重大发明是认识了硝石和火药。宋代以后，它演变成各种火药武器，是中国对世界做出的重大贡献。

八、工艺技术 ．

至迟在公元前6世纪中国已进入铁器时代，不仅能用低温固体还原法生产熟铁，还能用高温液体还原法制造生铁，并浇铸生产工具等器物；能用渗碳法由熟铁生产钢；把生铁柔化成为韧性铸铁；掌握了淬火工艺等。汉代制钢技术又有创新，用熟铁反复锻打制成“百炼钢”。汉代还发明了炒钢法：用熔融的生铁搅拌(炒)，增加与空气的接触面，生铁中所含碳有一部分燃烧变成二氧化碳放出，生铁也就变成了钢。魏晋南北朝时又出现“灌钢法”，用熟铁包裹生铁加热锻打，把生铁中的杂质“挤”出来得到钢。

中国至迟在战国时已能生产动物纤维纸，因其表面粗糙，故不能作书写用纸。大约在公元前2世纪发明了植物纤维纸。战国到秦汉间，帛书产生后，由于这种纸与帛形状相近而价值低廉，设法改善纸的质量，使之能用作书写材料以代替绢帛，就是很自然的事了。今知的改善纸的过程是，首先用植物纤维代替动物纤维。1957年发现的公元前2世纪的西安坝桥纸就属于这一类。然而最大的改善是在公元105年蔡伦发明的褴褛纸。它用破布、渔网、树皮等为原料，进一步降低了纸的价格，还改进制造工艺，增加砑光工序，使纸面光滑，适于书写。

我国造纸术随着班超通西域，首先传到甘肃、新疆等地区，西方探险家如英国斯坦因于1906年在西北一个古长城烽燧遗址中发现过几封用粟特文字(粟特S。gd，是中亚古国)书写的信纸，年代距蔡伦发明纸不过四五十年。

我国利用陶瓷技术，在商代已经制出原始青瓷；到战国时，随着龙窑构造的不断完善，已经具备了烧制现代意义瓷器的条件。由于秦汉间的战争，使这个过程延缓了约200年，直到东、西汉之交，才烧出了青瓷。考古发掘曾得到大量的东汉中晚期瓷窑和瓷器实物资料。瓷器的出现，表明我国陶瓷技术进入了一个新时期。

我国古代的纺织技术早已闻名于世，尤其以丝织技术为最。我国的丝织物约在公元前4世纪就远销国外，汉代以后还形成了著名的“丝绸之路”。在相当长的时期内，丝绸是我国的特产。公元5～6世纪间波斯人曾派专人来我国学习丝织技术，其后丝织技术才传到欧洲。织造提花织物的提花织机是我国人民的一大创造，它的功能是依事先设计好的程序使经纬线交错变化而织出预定的图样来，这种设计思想与现代的程序控制有着历史的渊源。体现汉代纺织技术的物证主要是马王堆汉墓出土的大量精美纺织品，其中斜纹锦是最大的发明，其次是起绒锦。这些纺织品上的颜色有将近36种之多，不仅用了植物染料，并使用了媒染剂矾，有些在染后还经过了浆碾加工。印染手法是以板印为主，手工敷彩(绘画)为辅。印板可能是凸板，像印章一样，把一些简单线条印在织物上，起定位作用，再用手绘，把染色过程最后完成。

总之，上古时代是中国科学思想和科学技术迅猛发展的时代。科学成果和科学人才的数量、质量及其出现的密度都是中国科技史上所不多见的。