中国科学技术简史

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中国古代的科学技术,在很长的一段时期裏都居于世界领先的地位。(此種論斷在科學史界,爭議相當大,一般認為中國古代技術發達,但沒有發展出科學的概念,如同先秦百家爭鳴,卻沒有像西方一樣,發展出哲學的概念。)中国历史上的的科学技术成就,为世界文明的发展作出了很大贡献。而中大家肯定是大剑师的对抗赛起来清理完额外i起来的我i都是空的 我i的哦起来的 对抗赛國古代科學的发展过程中,与许多国家、地区和民族的科学技术交流。李約瑟寫道:「就技術的影響而言,在文藝復興之時和之前,中國佔據著一個強大的支配地位。……世界受中國古代和中世紀的頑強的手工業者之賜遠遠大於受亞歷山大時代的技工、能言善辯的神學家之賜。」

中国科学技术史上成就最大的是农学天文学数学漢医学

科学技术萌芽时期[编辑]

中国科学技术的萌芽时期為旧石器时代新石器时代

中国是世界早期人类文明的发源地之一,是世界上最早使用,发明弓箭陶器、出现农牧业、观察天文、开创医药的地区之一。

  • 开始利用蚕丝製作絲綢

先秦[编辑]

夏商周时期奠定了中国科学技术的雏形。这时中国进入了青铜时代青铜器的铸造冶炼技术非常高超,同時也出现了原始的瓷器

  • 西周晚期,淄博铁山是中国冶铁的发源地[1]

到了春秋战国时期,中国古代科学技术体系基本奠定。

  • 广泛使用铁器,同时还出现了煉钢技术和铸铁柔化技术。
  • 夏小正》成書,是中國現存最早的一部農事曆書。
  • 創造九因歌,為世界上最簡便的乘法表,直到今日還在使用。
  • 出现了世界上最早的星表之一。

秦漢[编辑]

中国古代的各个科学技术已经趋于成熟。

  • 九章算术》确定了中国古代的机械化算法化的数学体系。
  • 造纸术已发明并且得到了重大改进。
  • 造船技术已经非常成熟。
  • 长城的建造体现了中國當時建筑技术的发达。

魏晉南北朝[编辑]

刘徽《海岛算经》
  • 刘徽祖冲之张子信等对数学和天文学做出了很大贡献。刘徽《海岛算经》创造了四次重差观测术,领先世界一千余年。祖冲之圆周率领先世界一千年。
  • 马钧机械制造方面的成就代表了中国古代机械制造的水平。

隋唐[编辑]

隋唐時經濟文化發達,使科学技术得到了很大发展。

《通志‧天文略第二》中《步天歌‧太微垣》書影

隋朝繼承北朝與南朝的科學知識,其科技成就表現在天文曆法、數學、博物學、建築學與醫學上[4]。隋朝數學發達,當時士人皆須學習簡易九數,在國子監(大學)設有算學(數學系)[5],專門數學人才的培養也在隋代才正式成立。

隋朝曆法比前朝更加精密。600年劉焯借由北朝張子信的數據,測定歲差為76年差一度,已接近準確值。604年劉焯制定出《皇極歷》,推日行盈縮,黃道月道損益,日月食多少及所在所起,都比以前諸歷精密,而且提出「等間距二次內插法」的公式。《皇極曆》比过去的历法准确,雖然被排斥不得施行,但對後世曆學提供了新標準[6]。定朔法、定氣法也是劉焯的創見。

隋文帝平定南朝陳後將南朝的渾儀渾天象及天文圖籍都集中於長安,並且命庾季才與南朝周墳參照各家星官,繪成星圖。周墳與袁充等人還在太史局教授星象知識[7]。隋朝丹元子,按照東晉陳卓所定的星宮,把天上星星的步位,編成一篇七字長歌,叫做《步天歌》,文句淺顯,便於傳誦[8]。隋末唐初,李播寫成《天文大象賦》,用詩賦描述全天星官。隋朝的星官體系十分發達,然而還有兩個弱點:當時過分強調三家星的區分,使星空劃分成為二元體系;在拱極區與黃道間,還有一些區域比較空白,命名的星星仍不夠多。

隋廷提倡博物學,在當時出現大量地方志(或稱圖志、圖經)。隋廷明令全國各地推行方志編寫[9],最後著有《諸郡物產土俗記》、《區宇圖志》與《諸州圖經集》。隋炀帝又詔天下諸郡上風俗物產地圖,據以編成《物產土俗記》及《區宇圖志》,開中國編撰一統志之先河。朗蔚之採各地所上图经而纂成《隋诸州图经集》二百卷[10]裴矩大业時期在張掖掌管互市,從書傳及西域商人的言論中,搜集西域山川、姓氏、風土、服章、物產等資料而寫成《西域圖記》。這本書還記載自敦煌通中亞諸國直至地中海的三條絲路

建築學方面,有名的有李春、宇文愷與何稠。610年李春於現今河北省寧晉縣洨河建造安濟橋[11]安濟橋是目前世界最古老的现存完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥,圆弧拱的跨度大,圆弧拱仍然够高,水上船只来往通过非常方便。安濟橋橋拱不是使用半圆拱,而是使用跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构,是中國建筑史的重大成就之一[12]。另外四個小橋洞節約石料二百多立方米,又減少橋身五分之一的重量,讓橋基部分的負擔大大減輕。同時可以起分洪緩衝的作用,減輕洪流對橋身的衝擊力量。宇文愷曾為隋煬帝造觀風行殿,殿下置輪軸,離合便利,可以分開行動,也可以合成一個容納數百人的大殿。何稠為隋煬帝造六合城。在攻城時,一夜間可以合成一座周圍八里、高十仞的大城,城上能列甲士,立旗仗。另外何稠能用綠瓷製玻璃,與真玻璃無異[13]

隋朝醫學相當發達,設有大醫署。臨床醫學出現分科的趨勢,大醫署分為醫學、藥學兩部分教受學生;而醫學又分為医、针、按摩、咒禁四科;其中醫科又分成體療(内科)、少小(小兒科)、疮肿(外科)、耳目口齒與角法(拔罐)等五個專業[14]。由於南朝醫學進步,隋朝時南北醫師交往,醫書流通,有利於醫學的描進。《隋書‧經籍志‧子部‧醫方類》中不少是南朝人的著作。南方名醫許智藏有為隋煬帝治病過。隋朝也譯出十餘種天竺和西域的醫方書,知識十分豐富。[6]。隋朝醫學家以巢元方最為著名,他撰有《諸病源候論[15]。這是中國第一部詳細論述疾病分類和病因、病理的著作。書中記有用腸吻合手術治療外傷斷腸,是中國外科手術史上的重大成就。但《諸病源候論》也有不少錯誤,例如在〈九蟲候〉中稱:「蟯蟲在人腸內,變化多端,發動亦能為癬,而癬內實有蟲也。」事實上蟯蟲沒有關係。隋炀帝於大业時期敕编《四海类聚方》,全书共2600卷,专述理论,與《諸病源候論》相辅相成[14]

王孝通《缉古算经
一張唐代的星圖

唐朝科技相对于前代有明顯進步。天文學家僧一行在世界上首次測量了子午線的長度,他還與梁令瓚合作,製成水運渾天銅儀。藥王孫思邈的《千金要方》和《千金翼方》是不可多得的醫書

数学家王孝通缉古算经》在世界上第一次创立三元方程,对中国的代数学发展有重要意义。

唐朝首都長安城與東都洛陽規劃嚴整,盛唐年间极盛时人口达到80—100万。成为当时世界上最大的城市,也為後世留下了城市規劃的樣板。當時周邊國家的首都,如当时的:日本平安京、新羅金城、高句丽平壤和渤海國上京龍泉府都是仿照長安建造。

唐朝的木結構建築規模雄渾,氣魄豪邁。佛塔形式也融合了中國與印度的造型,顯得千變萬化,多種多樣。868年,中國《金剛經》的印製是世界上已知最早的雕版印刷。中國的造紙紡織等技術在751年的怛罗斯战役之中传入阿拉伯帝国,之后在12世纪传入西班牙,到13世纪传入意大利,到14世纪初叶传遍整个欧洲.646年,甘蔗熬糖法也从摩揭陀传入唐朝[16]

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兩宋时,中国古代的科学技术发展达到了高峰。

金元[编辑]

知不足斋丛书《测圆海镜》圆城图式
四元玉鉴书影
元朝王禎著作《農書》裡所繪的印刷活字盤。
  • 元世祖至元十七年(1280年),王恂郭守敬等完成编制《授时历》。《授时历》以365.2425天为一年,与地球太阳一周的实际时间只有26秒的差距。
  • 制订《授时历》时,列出了三次内插公式(招差法),还使用“垛垒、招差、勾股、弧矢之法”进行缜密计算,其中将穆斯林发明的弧三角法应用于割圆术获得“弧矢割圆术”(即球面直角三角形解法)。
  • 1303年,朱世杰著成《四元玉鉴》,将“天元术”推广为“四元术”(四元高次联立方程),并提出“消元”的解法。朱世杰亦研究各有限项级数求和问题,而且在此基础上得到高次差的内插公式。
  • 中医学有很大发展,出现了金元四大学派。医药学在继承传统的基础上出现了「兼收并蓄、互通有无」的局面,大大丰富了医药学知识的内容。《回回药方》是中国的大型综合性回回医药学典籍,作者不详,原有36卷,少数残本现可见于北京图书馆。该书多以漢語书写,同时夹杂许多阿拉伯语波斯语医药术语及汉语音译。從残本目录可以看出,《回回药方》是一部包括内科、外科、妇科、儿科、骨伤和皮肤病等科,具有中西特色的医学典籍。原书36卷,现存残卷4卷,残卷目录124页,每页15行,每行上下各列举一个药方。残卷约有三千余药方[18]
  • 1291年,郭守敬指挥修建元大都通州的运河,當中有七座水闸,这七座水闸彼此相距约半公里的地方,又设计有斗门。郭守敬的設計是通过水闸和斗门的关闭与开放,调节运河各段的水位高低,引导船舶顺畅通过。工程竣工后,元世祖亲自将这段164里长的运河命名为 “通惠河”。通惠河是中国工程建设史上的杰作,其运用的巧妙方法与现在国外一些运河采用的技术是基本相同的。
  • 元世祖在位時即开始重视农业,制定了有利于农业发展的政治措施,使得农业水平有了很大的提高。[來源請求]王祯编著的《农书》有37卷,现存36卷,是中国古代一部对农业生产进行全面系统论述的著作。《农书》全书约有十三餘万字与300多幅图画,全文分为《农桑通诀》、《百谷谱》、《农器图谱》三大部分。《农桑通诀》包括对农、林、牧、副、渔及水利等各个方面的综合性论述,提出“顺天之时、因地之宜、存乎其人”的农耕思想。《百谷谱》对各种农作物的品种、特性、栽培、种植、收获、贮藏和利用等知识加以介绍,将农作物分为谷、蔬、果、杂等六大类,為中国农作物分类学奠基;而对于植物性状的描述,也是此前书籍不曾有过的。《农器图谱》则是《农书》的重点部分,该部分就田制、仓廪、舟车、灌溉、蚕桑、织纤、麻芒等分為20门类,详细介绍了257种农业机械,而且配绘图谱306幅并加以文字说明,其价值超过以往所有农业机械书籍。
  • 活字印刷術方面,王祯设计出木活字及转轮排字架,并于1298年用木活字排印《旌德县志》;其《造活字印书法》(附于《农书》书末)是最早的系统性介绍活字排版印刷术的科技文献。

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王文素《算学宝鉴》书影

明前期,由於朝廷鼓勵墾荒,所以在水利以及農業的技術上有大為的進步,手工業的繁榮,造就了像是宋應星的《天工開物》這類研究手工業的百科全書式書籍,在歷史上有很重要的實用以及科學價值,明熹宗就经常亲自参与木工的研究和实践活动,但因為明代實施文字獄以及八股文,使得中國讀書人思想僵化,失去了宋代自由活躍的思想,使得這些科學家們多半都很難考上科舉,也很難被朝廷重用。由於科舉大興八股文模式並刪減數學內容,以及珠算盛行,因此建立在籌算基礎上的中國古代數學便衰落了。

明太宗時由於有鄭和下西洋的海上活動,使得繪製海圖以及羅盤運用的技術大為進步,其他民間的科學作品,像是李時珍的《本草綱目》,地理著作《徐霞客遊記》都是流傳至今的科學名作,這也使得中國的建築技術更上一層樓。16世紀西方逐漸脫離黑暗時代,文藝復興開始,西洋科學突飛猛進,大量的西學隨著傳教士進入中國,像是徐光啟以及傳教士利瑪竇共同翻譯的幾何原本

数学

数学方面,王文素著《算学宝鉴》,程大位写成集珠算理论之大成的著作《直指算法统宗》,徐光启翻译了《几何原本》,李之藻著《同文算指》。

天文学

天文学方面,出版名著《白猿献三光图》(作者不详)载有一百三十二幅云图,赵友钦著《革象新书》,徐光启吸收西洋历法成果编成《崇祯历书》,李之藻著《浑盖通宪图说》,王锡阐著《晓庵新法》。安装中国第一架天文望远镜:"筩"(yong) 。

地理学

地理学方面,编成《郑和航海图》,徐霞客著《徐霞客游记》,出现最早的世界地图《坤舆万国全图》,顾炎武著《肇域志》、《天下郡国利病书》。

建筑学

建筑学方面,明初大興土木工程,興建紫禁城以及修建萬里長城计成写成园林学名著《园冶》。

医学

医学方面,明成祖组织编成《普济方》,李时珍著《本草纲目》,杨继洲著《针灸大成》,陈实功著《外科正宗》,吴有性著《瘟疫论》,张景岳著《类经》,明朝还在世界上最早种痘预防天花

农学

农学方面,俞宗本著《种树书》,朱橚著《救荒本草》,马一龙著《农说》,屠本畯著中国现存最早的海洋生物专著《闽中海错疏》,喻仁喻杰合著兽医学著作《元亨疗马集》,徐光启著《农政全书》,玉米、地瓜、土豆、花生、烟草、西红柿、向日葵、南瓜、辣椒从美洲传入。

航海
瀛涯胜览》明抄本《三宝征夷集本》宝船资料
《武备志》孙武子方阵图

郑和下西洋开辟了地理大发现的时代,当时的明朝是海洋的霸主[19]。郑和宝船,大者长四十四丈四尺,阔一十八长,中者长三十七丈,阔一十五丈,是当时世界最大的船[20]

军事学与兵器

军事学方面,茅元仪著《武备志》,出版名著《火龙经》,赵士祯著《神器谱》,孙元化著《西法神机》,焦勖著《火攻挚要》,王钲编成中国第一部系统的机械工程专著《新制诸器图说》,戚继光著《纪效新书》、《练兵实纪》。

兵器科技方面,1372年造碗口铳,1377年造手铳(小口径管形),14世纪末发明“神火飞鸦”,1453年造铜火铳(滑膛式),1524年在北京铸造佛朗机炮,16世纪中叶发明“火龙出水”,1558年造出中国第一批火绳枪一万支,称之为“鸟嘴铳”,1580年戚继光发明"自犯钢轮火"(其效类似地雷),1642年南京出现遂发火枪

物理学

物理学方面,朱载堉著音律学著作《律吕精义》发明十二平均律宋应星著《天工开物》,方以智著《物理小识》,万户进行世界最早的火箭升空试验,孙云球制造放大镜显微镜等几十种光学仪器,并著《镜史》。

清朝[编辑]

清代科技史以鸦片战争为分段线,跨越古、近两个时代,承前启后,继往开来。传统科技发展到空前的高度。西方科技引进范围之广,程度之深,成就之大,为古来历代所不及。科研机构数量之大,形式之多,普及之广,远远超过清之前历代。科技发展的动力方面,外国资本主义的侵入起到促进和阻碍双重作用,而中国资本主义近代经济和人民反帝反封建斗争则起到巨大推动作用。中国全史 百卷本 史仲文,胡晓林

  • 康熙时,经过三十余年的筹划、测绘工作,制成了《皇輿全覽圖》。这部地图“不但是亚洲当时所有的地图中最好的一幅,而且比当时所有的欧洲地图都更好、更精确”[21]乾隆时,又派明安图等人两次到新疆等地进行测绘,最后在《皇舆全览图》的基础上,根据测绘的新资料,制成了《乾隆内府皇舆全图》。这两份地图,至今仍有很大的参考价值。
  • 乾隆时官修《医宗金鉴》九十卷,征集了不少新的秘籍及经验良方,并对《金匮要略》、《伤寒论》等书作了许多考订,是一部介绍漢医临床经验的重要著作。
  • 王锡阐著《晓庵新法》、《五星行度解》等十几种天文学方面的著作,肯定了西洋历法先进的地方,也指出了其中的许多缺点和错误,对日食月食的算法、天文数据的应用、以及回归年的长度、岁差常数等问题,都提出了比较中肯的意见,促进了中国历算学的发展。
  • 梅文鼎整理和阐发中国古代的历算学,同时也研究和介绍西洋科学,著有天文、历法、数学方面的书籍达86种。其著作《中西数学通》,几乎总括了当时世界数学的全部知识,达到当时中国数学研究的最高水平。在该书的《方程论》部分,阐明了中国古代方程的独创性,指出这种算法是西洋所没有的;在《勾股测量》、《九数存古》等部分,也證明了中国古代算法的成就;在《堑堵测量》、《几何补偏》部分,介绍了西洋的球面三角学,并对西洋立体几何作出论述和发展;而在《筹算》、《度算》、《比例数解》等部分中,则解释和介绍了西洋的对数伽利略比例规等方法。
  • 明安图著有《割圜密率捷法》四卷。因当时从欧洲传进的割圆三法(圆径求周、孤背求正弦、弦背求正矢)只有公式,而没有公式的证明方法,於是创用“割圆连比例法”证明了三條公式,而且进一步创造了「弧背求通弦」、「通弦求弧背」、「正矢求弧背」等一系列的新公式,是中国用解析方法对圆周率进行研究的第一人。

近代[编辑]

鸦片战争之后,西方科学大量传入中国,从洋务运动戊戌变法、一直到辛亥革命,中国都在吸收西方科学成果。民国初年中国科学社等民间学术社团创立以后,中国科学技术开始和世界科学技术的发展更为系统地融合在一起。1928年成立的中央研究院、1949年成立的中国科学院都获得政府的财力支持。

  • 2012年4月30日,北京时间凌晨4时50分,中国在西昌卫星发射中心成功发射“一箭双星”,用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定转移轨道。
  • 2012你4月中国JF12复现高超声速飞行条件激波风洞建成。长265米直径2.5米,最高风速9马赫[27]
  • 2012年6月24日,中国神舟九号航天员驾驶飞船与天宫一号目标飞行器顺利对接,中国首次空间手控交会对接试验成功。
  • 2012年6月24日,中国蛟龙号潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟试验海区创造了中国载人深潜最新记录,首次突破7000米,达7020米,创造中国载人深潜新的历史记录[28]
  • 2012年6月下旬广州中船龙穴造船厂的巨型油轮“新埔洋”号出海试航。新埔洋号排水量35万吨,载重量30.5吨,甲板长333米,有无人驾驶自动导航设备,续航力4万公里。
  • 2012年7月10日,中国科学院东方超环(EAST)超导托卡马克,获得两项世界纪录:1)现411秒两千万度高参数偏滤器等离子体,2)获得稳定的超过32秒的高约束等离子体放电。
  • 2013年1月23日,中国第一架大型运输机运20阎良首飞成功。
  • 2013年1月27日,第二次中段反导试验成功。

參考文獻[编辑]

引用[编辑]

  1. ^ 中国冶铁发源地-淄博铁山
  2. ^ 新加坡大学教授蓝丽蓉:《阿拉伯数字体系起源于中国筹算的证据》,Fleeting Footsteps
  3. ^ 中国发现世界最早抽水马桶,BBC CHINESE
  4. ^ 《中國文明史 隋唐五代史》第八章 自然科學和醫學的豐碩成果,555頁
  5. ^ 隋朝的算學就是指數學系,學生有八十人。《隋書 卷二十八 百官下》:「國子寺元隸太常‧‧‧·統國子、太學、四門、書算學,各置博士、國子、太學、四門各五人,書、算各二人。助教、國子、太學、四門各五人,書、算各二人。學生國子一百四十人,太學、四門各三百六十人,書四十人,算八十人。等員。」
  6. ^ 6.0 6.1 范文瀾,《中國通史》〈第三卷 隋唐五代时期 第一章 南北统一社会繁荣时期——隋〉,第五节 隋朝的文化,421頁。
  7. ^ 《中國文明史 隋唐五代史》第八章 自然科學和醫學的豐碩成果,557頁
  8. ^ 陳美東著,《中國科學技術史‧天文學卷》 第五章 第三節。
  9. ^ 《隋書 卷二十八 百官下》:「隋大業中,普詔天下諸郡,條其風俗物產地圖,上于尚書。」
  10. ^ 《中國文明史 隋唐五代史》第八章 自然科學和醫學的豐碩成果,601頁
  11. ^ 李春雕像
  12. ^ 李偉傳,《中華文化史》,第十一章〈隋朝〉,第406頁。
  13. ^ 復旦大學(1982年):《中國古代經濟簡史》第四章〈封建社會北朝隋唐(前期)的經濟〉,第106頁
  14. ^ 14.0 14.1 《中國文明史 隋唐五代史》第八章 自然科學和醫學的豐碩成果,635頁
  15. ^ 古今醫統》:「巢元方,不知何郡人,大業中為太醫博士,奉詔撰《諸病源候論》五十卷,罔不該集。今行世為《巢氏病源》。」
  16. ^ 季羡林著《文化交流的軌跡 中华蔗糖史·唐代的甘蔗种植和制糖术》 经济日报出版社 1997 ISBN 7-80127-284-6
  17. ^ 方豪:《中西交通史
  18. ^ 宋砚考释 《回回药方考释》 中华书局 ISBN 7-101-02063-1
  19. ^ 美 李露华 《当中国称霸海上》
  20. ^ 明马欢著《瀛涯胜览》
  21. ^ 李约瑟:《中国科学技术史》第五卷
  22. ^ http://www.lacronica.com/EdicionEnLinea/Notas/CienciayTecnologia/01032007/224657.aspx
  23. ^ 国产动车组运营试验时速达487.3公里再创纪录
  24. ^ 中国开展最深暗物质试验
  25. ^ [1]
  26. ^ 中国超级计算发展态势
  27. ^ 中国建成9倍音速风洞
  28. ^ 联合早报 下潜7020米 “蛟龙”入海创世界纪录

书籍[编辑]

扩展阅读[编辑]

外部連結[编辑]

参见[编辑]