领先世界的中国古代科学技术成就 (中国古代科学技术的成就和影响)

五千年来,我国科技的发展走过了一条极不平常的漫长道路,经历了古代的辉煌、近代的衰落和现代的发展三个不同的历史时期。辉煌的中国古代科技,在世界科技史上占有十分重要的位置,她的光芒至今仍然恩泽世界。

中国古代科学技术具有辉煌的成就,中华文化源远流长,有许多古代的发明令现代人都叹为观止。英国著名的研究中国科技史专家李约瑟院士曾经提出这样一个问题: “在上古和中古时代, 中国科学技术一直保持一个让西方望尘莫及的发展水平, 中国科学发现和发明远远超过同时代的欧洲, 已被证明是形成近代世界秩序的基本因素之一。

英国学者罗伯特·坦普尔对现代世界赖以建立的基本发明创造进行了统计,几乎有一半以上源于中国,如下表:

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一、四大发明

我们熟知的中国古代四大发明有造纸术、指南针、*药火**及印刷术。2008年北京奥运会开幕式围绕着中国四大发明,精心编排了一幕幕中国历史上影响世界的瞬间。

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造纸术

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蔡伦,东汉桂阳郡人,汉明帝永平末年入宫给事。蔡伦总结以往人们的造纸经验革新造纸工艺,终于制成了“蔡侯纸” 。元兴元年(公元105年)奏报朝廷 ,汉和帝下令推广他的造纸法。美国《时代》周刊公布的“有史以来的最佳发明家”中蔡伦上榜 。

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2008年北京奥运会开幕式,特别展示了蔡伦发明的造纸术

指南针

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指南针又称司南,是中国古代辨别方向用的一种仪器,是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。战国未年,我国人民就发现了天然磁石的指南性,制成世界上最早的正方向、定南北的仪器—司南。宋代已经掌握了利用天然磁体进行人工磁化的技术。北宋年间用于航海,改善了导航手段。我国的指南针在大约十二世纪传入阿拉伯,再经阿拉伯传入欧洲,促进了各国的海上往来,没有中国指南针的应用,就不会有新大陆的发现,这是一点也不夸张的。

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2008年北京奥运会开幕式,特别展示了司南

*药火**

顾名思义,可由火花、火焰等引起剧烈燃烧的药剂。据《范子叶然》的记载,春秋时代中国就已经用于民间民生应用,范子计然说“硝石出陇道”。我国最先发明硝石,并以硝石、硫磺、木炭按比例配制成具有猛烈爆炸力的*药火**。唐时*药火**应用于战争。宋时唐福发明*药火**箭。元时爆炸性*药火**器普遍应用于战争。十二世纪*药火**经阿拉伯传入欧洲。

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北京奥运会29个焰火依次燃放,组成29个脚印

活字印刷术

活字印刷术是一种古代印刷方法,是中国古代劳动人民经过长期实践和研究才发明的。先制成单字的阳文反文字模,然后按照稿件把单字挑选出来,排列在字盘内,涂墨印刷,印完后再将字模拆出,留待下次排印时再次使用。

活字印刷术的发明是印刷史上一次伟大的技术革命。北宋庆历间(1041年-1048年)中国的毕昇(970年—1051年)发明的泥活字,标志着活字印刷术的诞生。他是世界上第一个发明人,比德国人约翰内斯·古腾堡活字印刷术早约400年。元代王祯成功创制木活字,又发明了转轮排字。明代中期,铜活字在江苏南京、无锡、苏州等地得到较多的应用。

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2008年北京奥运会数百位演员组成方阵,用汉字“和”的演变过程,展现活字印刷术

我国古代的四大发明,不仅对我国,而且对人类物质文明和精神文明的进步与发展产生了深远的影响。中国的四大发明是“资产阶级发展的必要前提”。(《马克思恩格斯全集》第三十卷第318页)是当代文明的重要基石。

二、天文学

在中国古代,天学享有很高的地位,不仅敬授人 时,而且揭示天行之道。中国古代天文学的成就,促进了中国古代历法的产生和发展。中国古代历法在世界上首屈一指。在夏朝,我国就创制了将一年分为十二个月的历法。春秋未年开始使用四分历,取回归年为365¼日,取朔望月为29 499/940日,采用19年7个闰月的历法,这比希腊早160年,比罗马早500年。元代郭守敬创制的《授时历》,与现行国际通用的格里哥莱历相同,比现行公历早300年。

精确、系统的天象观测记录:中国史记 中保存有2000多年来关于日蚀、月蚀、彗星、 新星、太阳黑子等丰富的天象观测记录;对恒星的观测成果反映在历代的星表和星图中。 对日食和月食详细的记载,从汉初到1785年, 日食925次,月食574次 异常天象的记录,如太阳黑子(前28年)、极 光、彗星(前613年-1621年包括哈雷彗星)、 新星、超新星(前352-1604共75次)。

先进、精密的天文仪器:浑仪、漏壶和圭表 1) 浑仪:东汉张衡(38—139)的水运浑天 仪、元代郭守敬(1231—1316)的简仪 2) 漏壶:汉丞相府漏壶、宋代漏壶 3) 圭表:《周礼-考工记》和《元史》中的 有关记载。

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地动仪

东汉科学家张衡创造的地动仪有八个方位,每个方位上均有口含龙珠的龙头,在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。

汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地动仪的一个龙机突然发动,吐出了铜球,掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象,于是有人开始议论纷纷,责怪地动仪不灵验。没过几天,陇西(今甘肃省天水地区)有人快马来报,证实那里前几天确实发生了地震,于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里,地动仪标示无误,说明它的测震灵敏度是比较高的。

张衡的地动仪比外国同类仪器早诞生近1000年。古波斯直到公元11世纪才有类似地震仪器。 近代的地震仪在公元1880年才制成,它的原理和张衡地动仪基本相似,但时间却晚了1700 年。

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浑天仪

浑天仪

是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器,而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑天仪发明者是我国西汉阆中人落下闳,后又被我国东汉天文学家张衡所改进。中国现存最早的浑天仪制造于明朝,陈列在南京紫金山天文台。

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圭表

圭表

是古代汉族科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。圭表和日晷一样,也是利用日影进行测量的古代天文仪器,早在公元前20世纪,陶寺遗址时期,中国就开始使用了。据说,日晷还是在它的基础上发展起来的。圭表是测定正午的日影长度以定节令,定回归年或阳历年。在很长一段历史时期内,中国所测定的回归年数值的准确度都居世界第一。通过进一步研究计算,古代汉族学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样,圭表不仅可以用来制定节令,而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个二节令的日期,作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。

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漏壶

漏壶

漏壶也叫漏刻,古代利用滴水、沙多少来计量时间的一种仪器。按流媒分可分水漏和沙漏。按计时方法分可分箭漏和称漏。各种漏壶漏壶因原理不同在结构上也存在差异。水漏是以壶盛水,利用水均衡滴漏原理,观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。 历史可追溯到夏、商时期。沙漏是为了避免水因气温变化而影响计时精度而设计的。其原理是通过流沙推动齿轮组﹐使指针在时刻盘上指示时刻。最早记载见于元代。

三、数学

中国古代数学对世界文化有重大贡献。商周开始采用十进位制,比西方早两千年。《算术书》是世界上最早的数学专著。我国在西周时期就知道了“勾三股四弦五”的定理。公元十一世纪前成书的《周髀算经》,用勾股定理计算天文观测,比西方早500年。

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九章算术

西汉《九章算术》(1世纪)共 讲述了246个问题的解法,根据 所要解决的测量和计算问题分为 九章即九大类, 涉及丈量农田、 不同等级谷物的兑换、建筑结构 计算、分配计算等,是中国古代 数学体系的奠基作,标志着中国 以计算和解决实际问题见长的实 用数学体系的形成。

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祖冲之

南北朝祖冲之(429-500) 及其子祖暅计算了圆内接正 6144边形和正12288边形的 面积,得出π= 3.1415926~3.1415927求出 精确到第七位有效数字的圆周率,领先世界达千年之久。

宋元时期数学取得了极其辉煌的成就,涌现出了贾宪、杨辉、秦九韶、李治、朱世杰等众多的数学家。贾宪的高次方程的数值解法比英国霍纳和意大利鲁菲尼早约800年。秦九韶的高次方程联立一次同余式解法,比欧洲早500多年。杨辉的“开方作法本源”即二项式定理求系数的方法,比通常所称的“巴斯噶三角”早了好几百年。李治的多元高次方程消去法,比欧洲早500年。朱世杰的高次方差的内插公式比西方早300年,他对高次方程的数值解法高阶级数的招差术的研究都领先于世界。他们的代表著作《数书九章》、《测圆海镜》、《杨辉算法》和《四元玉镜》等,堪称世界数学史上的杰作。

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算盘

元代,我国从筹算过度到珠算时期。春秋时期,筹算已有应用。由于计算问题日益复杂,摆弄筹算速度慢,不适应计算发展的需要,元代产生了珠算。由于珠算的使用和传播,我国进入了以珠算为主要计算工具的新时代。珠算实际上是简单的手拨计算器,可以说是现代计算机的始祖。

四、医药学

中国古代医学历史悠久,医学著作浩如烟海,流传到现在的将近8000种。中医学起源于原始社会中,至公元前五世纪左右便迅速发展起来,逐渐形成了完整的理论。春秋时,诊断病人的方法已有切脉、望色、听声、观色等。在病理上医和认为,阴、阳、风、雨、晦、明六气的不调和是致病的原因。战国时,医学家已懂得人体解剖,知道内脏、血管和血液循环的情况,治病已有内、外、妇、小儿等分科。名医扁鹊在诊断疾病方面创造了望、闻、问、切四种诊断方法和砭石、针灸、汤药、药酒、药膏等临床治疗方法。

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战国晚期成书的《黄帝内经》是一部总结无数医家临床实践经验的巨著,以论述人体解剖、生理、病理诊断基础理论为重点,兼述针灸、经络、卫生保健等方面的内容。这些理论和方法充分体现了中医的整体观念和辩证医治的特点。长沙马王堆女尸和湖北江陵男尸在地下保存两千多年,尸体基本完好,这雄辩地证明了西汉医药防腐技术的巨大成就。

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东汉末年张仲景(约150-219)《伤寒杂病论》提出中医诊断学中的“六经辩 证”(太阳、阳明、少明、太阴、少阴、 厥阴)和“八纲原理”(阴、阳、表、 里、虚、实、寒、热)其“辨证施治” 原则为中医临床医学奠定基础。

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唐代名医孙思邈编著了《千金方》两部,在祖国医学史上占有重要地位。《千金方》收集了5300多个方子,800余种药物,对脚气病的治疗和防治比欧洲人第一次论述脚气病早了近一千年。

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公元659年,唐朝政府组织编写的《新修本草》是世界上第一部由国家颁布的药典,它比欧洲最早的1494年意大利佛伦罗萨药典早835年。

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明代的伟大医药学家李时珍穷毕生精力写成的《本草纲目》,记载了1893种药物,11096个医方,是一部带有总结性、创造性、集医药学、植物学、动物学、矿物学于一书的重要著作。该书出版后被译成日文、拉丁文、德文、英文等多种文字广为流传,对世界医药学作出了重大贡献。

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南宋宋慈著的《洗冤集录》是世界上第一部系统的司法检验专著,曾被译成多种外文广泛流传,对法医学的发展有重大影响。

五、物理学

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《考工记》中描绘古代工艺的插图

《考工记》是春秋战国时期齐国人的一部科技著作,是手工技术规范的汇集。全书阐述了手工技术中包含一些的物理 知识,其中主要是力学和热学方面。《考工记·轮人篇》在 论述车轮制造时,以受力、运动和不同接触地面的影响等因 素出发,研究轮子的形状与运动快慢之间的关系。此外,还分 析了与弹道有关的技术,并且最早作出了关于物体惯性的论述。

《考工记》中论述的热学知识,指出了冶炼金属时加热 后先呈暗红色,温度渐高,依次是呈橙色、黄色、白色、最 后是青色。这是因为金属里含有碳、钠一类的杂质,不同物质有不同的汽化点,所以可以根据汽化物质的颜色作为判断 火候或温度高低的标准,最后达到“炉火纯青”,就可以浇铸了。

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《天工开物》制盐图

《天工开物》初刊于1637年(明崇祯十年),共三卷十八篇,全书收录了农业、手工业,诸如机械、砖瓦、陶瓷、硫磺、烛、纸、兵器、*药火**、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等生产技术。

宋应星著的《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,是中国古代一部综合性的科学技术著作,其中关于选种、配种、杂交蚕蛾等先进技术在当时世界上都是遥遥领先的。有人也称它是一部百科全书式的著作,作者是明朝科学家宋应星。外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。

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《梦溪笔谈》是北宋中期 的政治家和科学家沈括 (1031—1195)所著,这 是中国科学史上一部重要 的著作,英国科技史家李 约瑟把它称为“中国科技 史上的座标”。这部举世 闻名的科学巨著涉及物理 领域的内容包括磁学、光 学和声学知识。

早在春秋战国时期,我国 发现磁石具有吸铁和指南的性质。沈括对 指南针的使用作了多种试验。例如,他作 了把指南针设法放在水面上(水浮法), 碗边上(碗唇法),手指甲上和把指南针 悬挂起来等试验,并且进行比较,指出了 它们各自的特点,这可以说是世界上关于 指南针的最早实验记录。并且沈括在实验 中已发现了磁偏角。

《梦溪笔谈》中有许多光学方面的 观察和实验的记录及其分析。如对日蚀、月蚀的成 因作了理论总结,并第一次用类比演示实验来验证 月亮圆缺的科学道理。该书中除了讲凹面镜成像和 针孔成像的道理,对光的直线传播、光的折射现象 和虹的形成进行研究和解释以外,还作过凹面镜成 像的实验,指出物在凹面镜焦点之内时得正像,在 焦点和中心之间看不到像,而在中心之外时得倒像。 还对我国的一种古铜镜——透光镜的透光原理作了解释。

六、农业科学

中国古代一向以农业为本,农业科学长期处于世界先进水平。中国最早种植粟和稻,首先养蚕、巢丝,最早种茶、制茶、饮茶。中国是最大最早的果树原产地。

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中国在商代就有牛耕。春秋时期就开始使用铁犁,战国时候普遍推广铁犁和牛耕,这一技术在世界上是最早的。汉初使用犁壁,欧洲直到十一世纪才有犁壁,比我国要迟一千年。汉初越过发明耧车,耧车是一种播种机,能同时播种三行,一人一牛一天可播种一顷地。汉武帝下令全国推行,促进了农业生产的发展。

肥是农家宝,庄稼不可少。我国战国时期就普遍施用农家肥。欧洲十一世纪左右才开始施肥,比我国晚15个世纪。我国农民很早就懂得精耕细作,西周时期就实行休耕轮作制度,在世界上最早采用轮作复种,对世界农作物的生产作出了重要贡献。

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在公元前八世纪,我国就有了专门的农学著作。于公元前239年成书的《吕氏春秋》中,就有了关于农业理论、政策和农业上精耕细作技术的论述,而西方最早的农学著作《论农业》则成书于公元前二世纪。

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《齐民要术》中记载的酿酒图

从春秋战国时期开始到十七世纪中叶明未清初的传统农学著作达500多种,为世界农学所罕见。北魏农学家贾思勰的《齐民要术》,元朝科学家王祯的《农书》,明朝科学家徐光启的《农政全书》都是世界农学史上的优秀著作。《齐民要术》是我国 现存最早的完整的 农书,率先提出了因时制宜、因地制宜、精耕细作、合理经营的思想,在 我国古代农业生产 中产生了深远的影响。

中国古代科学技术的辉煌成果,是中华民族的共同智慧和在科学道路上不畏劳苦、勇于攀登的民族精神的结晶,我国古代科学技术是在继承与创新中不断发展的。从四大发明到数学、天文学、地学、医药学等方面的先进成就无一不是在继承前人研究成果的基础上创造出来的。继承与创新的统一,推动着中国古代科学技术不断向前发展,长期雄居世界前列,这一点对现代的中国科技也有很重要的意义。