编辑推荐内容简介作者简介目录书摘插图讨论
本书初版于1978年,曾获1980年”新长征优秀科普作品奖”。这次重版,除对原有各篇根据近十年来我国科技史研究方面的新发展作较大修订补充外,还增加五篇。本书按科学分类列题,比较全面地介绍中国历史上的科学技术成就,让读者了解中国往昔在科学技术上作出过哪些贡献,以增强我们的民族自信心,而且如茅以升氏为本书初版所写的序言中所说,”还能古为今用”,读者可以从我国古代科技成就中得到启迪,加以发扬光大,为今天的我国科技发展和经济建设服务。各篇由对各专题有研究的专家学者撰写,具有相当的学术性,但写法上力求通俗易懂,真正做到深入浅出。
一 天文学 我国古代的天文学名著简介/中国古代的天象记录/中国古代在天体测量方面的成就/浑仪和简仪-中国古代测天仪器的成就/中国古代的历法成就/中国古代的宇宙理论
二 数学 中国古代的数学名著简介/十进位值制,筹算和珠算/出入相补原理/割圆术和圆周率/中国剩余定理/高次方程数值解法和天元术/内插法和垛积术/中国古代的无穷小分割思想
三 物理学 中国古代的力学知识/中国古代的声学知识/指南针和中国古代的磁学知识/中国古代的光学成就
四 化学和化工 造纸术的发明和发展/火药和火药武器/驰名世界的中国磁器/中国古代的油漆技术和漆器/古代炼丹术中的化学成就
五 地学 中国古代对天气现象的观测和理论/中国古代的物候历和物候知识/中国古代的旅行考察事业/中国古代的水利工程和水文知识/马王堆出土地图和裴秀制图六体/中国古代的矿物学和采矿技术/中国古代对海陆变迁的认识/中国古代的地震测报和防震抗震
六 生物学 中国现存的几部古代生物植物志/中国古代的动植物分类/中国古代关于遗传育种的研究/中国古代认识和利用微生物的成就
七 农学 中国古代几部重要农书/精耕细作是中国农业技术的优良传统/历史悠久的中国园艺技术/中国古代养蚕科学技术的发展和传播/中国古代畜牧兽医方面的成就
八 医药学 从两部古典的中医名著看中国医学的早期成就/中药学的突出成就/中国医学独特的针灸疗法/中国古代医学的突出成就之一-脉诊/中国古代的外科学成就/免疫法的先驱/世界第一部法医学专著
九 印刷术 印刷术的发明发展和外传
十 纺织 中国古代的纺车和织机/中国古代的丝绸和丝织技术/中国古代的葛麻纺织/中国古代的染色技术
十一 冶金铸造 中国古代冶金技术的成就/湿法冶金的起源-胆铜法/中国古代的三大铸造技术
十二 机械 中国古代的农业机械/中国古代原动力的利用-人力的进一步发挥和自然力的有效利用/中国古代各种车辆指南车和记里鼓车/水运仪象台
十三 建筑 雄伟的万里长城/中国古桥的成就/世界历史名城-唐代的长安城/辉煌灿烂的故宫建筑/颐和园-中国古典园林建筑的珍贵遗产/中国古代高层砖石建筑-嵩岳寺塔和其他/世界上现存最高的古代木构建筑
十四 造船和航海 中国古代造船工程技术成就/中国古代航海技术上的成就
十五 军事技术 中国古代的兵器成就/中国古代战车战船和城防技术成就
十六 少数民族的科技成就 蒙古族在我国古代科学上的贡献/藏族医学的成就/新疆古代少数民族在农业科学技术上的贡献/美丽精致的壮布和壮锦/彝族的火器-葫芦飞雷
初版后记
再版后记
茅以升
正当全国人民努力奋斗,争取在本世纪末实现四个现代化,赶超世界科学技术先进水平的时候,出版这本介绍我国古代科学技术成就的书,是否会有不急之务的感想或疑问呢?水有源,树有根,科学技术也有继承发展的问题。毛泽东说:”中国的长期封建社会中,创造了灿烂的古代文化。清理古代文化的发展过程,剔除其封建性的糟粕,吸取其民主性的精华,是发展民族新文化提高民族自信心的必要条件”。列宁也说:”马克思主义……并没有抛弃资产阶级时代最宝贵的成就,相反地却吸收和改造了两千多年来人类思想和文化发展中一切有价值的东西。”因此,这本书的出版,正是为了鉴古知今,来加强我们当前为了宏伟目标而奋斗的信心。从这本书的内容来看,我国古代的科学技术,长时期处于世界上的前列,有过惊人的辉煌历史,只是在近二三百年,才开始走下坡路。正如英国学者李约瑟在他所著的《中国科学技术史》的序言中所说:”中国的这些发明和发现往往超过同时代的欧洲,特别是在十五世纪之前更是如此。
科学技术的成就,并非纸上谈兵,而应该是确实无疑地表现在活生生的各种事实上。如果一项科学创见或技术发明不能最终反应到人民生活上来推动历史前进,那就不能算是成就。这本书所介绍的成就,都可以在我国历史上得到验证,都可以算是当之无愧的成就。
首先,几千年来,我国除短暂时期外,政治上始终统一,尽管民族众多而末分裂成欧洲那样;更不像罗马帝国或蒙古帝国,只是盛极一时,以后就衰亡下去。我们中国和它们不同。我们中华民族上下四千年,屹立于大地,而且日益繁荣昌盛。主要原因之一,正如本书的内容所体现的,就是由于我们有自己的科学文化的辉煌成就。
在今天的世界上,我国国土并非最大,但是人口最多。这不能说只是由于地理条件如气候,土地,资源等比较优越的缘故,因为有同样优越条件的国家,人口都比我国少得多。这应当主要归功于我国古代的农业和医药科学的成就。当然,其他文化和经济方面也有重大影响。
在国内人口增长的同时,海外华侨人数也很多,到今天已有三四千万人,散布在世界各地,主要在东南亚一带,在当地作出多方面的贡献。他们依靠祖国的文化,形成团结的力量,这文化里就有科学技术,是华人立足海外的一种凭借。
说到华侨,不由地想到两千年来我国科学技术在国际文化交流中的地位和影响。汉代张骞使西域,开辟了丝绸之路,通往中亚,西亚各国;唐代鉴真和尚去日本;明代郑和下西洋。不少的探险先驱,都带去了祖国的科学技术。当然,这也同时开辟了我国吸收外国文化的途径。
从十七世纪耶稣传教会传教士来到北京以后,西方的科学技术开始输入我国。到了清代末期,封建统治者崇洋媚外,五四运动后又有人提倡全盘欧化论,结果西方的科学技术就逐渐占领了我国的文化阵地。直到解放以后,由于毛泽东主席和周恩来总理的关怀,我国古代科学技术才逐步恢复到它应有的地位。因而全国各地都特别重视出土文物的发掘,整理,研究,展览等工作,并对古代遗留下来的建筑,桥梁,古迹等贯彻执行由国家重点保护的方针。从大量的古代文物中,可以验证我国古代科学技术对我国悠久文化所起的重大作用。
建国不久,1950年,我中央人民政府就颁布法令,规定古迹,珍贵文物图书和稀有生物保护办法,并且颁发古文化遗址的调查发掘暂行办法。二十八年来,出土文物的数量之多,价值之高,都非常惊人,使我们对我国各民族的文化遗产有了广泛和深切的认识,特别是对古代科学技术,能亲眼看到它成就的伟大。比如:河北满城西汉刘胜墓中的金缕玉衣;湖北江陵凤凰山西汉文帝年间的古墓里有非常完整的男尸一具,外形和内脏的保存都胜过长沙马王堆汉墓里的女尸;陕西岐山扶风交界处发掘出西周大型建筑遗迹;陕西咸阳发掘出秦始皇时代宫殿遗址;广州市发掘出秦汉造船工场遗址;等等。数不胜数的两千年前的遗物中,哪一项里没有科学技术的贡献呢!
当然,从这许多文物和遗址中,首先接触到的是当时手工艺的水平,在某些方面,两千年前劳动人民的技巧,竟可以同今天的技巧相比。手工艺表现的物质上的成品,必定牵涉到各种材料的生产和利用,如铜铁,玉石,木材等等。在材料的制成和使用中,结构和装配等等里面就都有技术,有属于冶金工程的,有属于采矿工程,土木工程的,甚至还有化学工程。我国两千年前就有了这样的技术,这是很可以引为自豪的。至于科学水平,这是表现在技术上的,技术之所以成功,必定暗含科学道理,这就证明了,当时劳动人民的生产实践已经掌握了自然界里物质运动的一些规律。
在秦汉以后的文化高潮推动下,我国的科学技术逐步发展,如本书中所介绍。更可贵的是,在自然科学方面,如天文,数学,物理,化学,地学,生物学,医学,药物学等等,有的成就 超过西方一千年,如祖冲之的圆周率;以及气象学,地震学方面,也处于世界的最前列。至于技术,对人类的贡献就更多了。如造纸,指南针,火药,印刷术等等都是我们祖先发明的。在各种工程上的成就更是数不胜数。所有古代科学技术的成就,都是我国人民几千年来勤劳勇敢,机智奋斗的结果。我国人民有无穷的智慧和力量,富于创造性,不但表现在政治,经济,军事,文艺方面,也表现在科学技术方面。
由于长期的封建统治,我国人民的聪明才智几千年来并未得到充分发展,特别表现在科学技术上,否则成就 一定会更加伟大。也因为这个缘故,古代科学技术上有过特殊贡献的学者,技师和劳动人民,大都是没没无闻的。然而名虽不传,他们的功绩是不朽的。他们的辛勤成果,犹能重见于今日。
现在看来,我国古代的科学技术,是否都已经陈旧,不值一顾了呢?如果把今天的新科学,新技术好好分析一下,往往可以看到旧科学旧技术的痕迹,因为新的总是从旧的发展而来的。从整体看来,当然已经面目全非,但是从它组成的部分或零件来深究,穷源探本,往往能看出它的脉络所在。即使是从西方传来的东西,也会发现有的部分原来是从我们传过去的旧东西里继承来的。从实践来的旧技术,有的形成传统,到今天还有它一定的价值,所以还能古为今用。最突出的例子,河北省赵州桥可以算一个。它已经有一千三百多年的历史,但是它的敞肩拱技术,今天桥梁工程上还在广泛应用,并且在它的基础上,发展出新型的双曲拱。由此可见,在科学技术上,优良传统是很宝贵的。
我国古代的科学技术,在当时的世界上是领先的。在科学技术的竞赛场上,我国是得过锦标的。我国有过这样的历史,在今天的同一竞赛场上,对世界的先进水平,我们是能够赶上并且超过的。我们不但有信心,而且有能力。这本书就是有力的鉴证。
1978年一月
中国古代的数学名著简介
中国古代数学,和天文学以及其他许多科学技术一样,也取得了极其辉煌的成就。可以毫不夸张地说,直到明代中叶以前,在数学的许多分支领域里,中国一直处于遥遥领先的地位。中国古代的许多数学家曾经写下了不少著名的数学著作。许多具有世界意义的成就正是因为有了这些古算书而得以流传下来。这些中国古代数学名著是了解古代数学成就的丰富宝库。
例如现在所知道的最早的数学著作《周髀算经》和《九章算术》,它们都是公元纪元前后的作品,到现在已有两千年左右的历史了。能够使两千年前的数学书籍流传到现在,这本身就是一项了不起的成就。
开始,人们是用抄写的方法进行学习并且把数学知识传给下一代的。直到北宋,随着印刷术的发展,开始出现印刷本的数学书籍,这恐怕是世界上印刷本数学著作的最早出现。现在收藏于北京图书馆,上海图书馆,北京大学图书馆的传世南宋本《周髀算经》,《九章算术》等五种数学书籍更是值得珍重的宝贵文物。
从汉唐时期到宋元时期,历代都有著名算书出现:或是用中国传统的方法给已有的算书作注解,在注解过程中提出自己新的算法;或是另写新书,创新说,立新意。在这些流传下来的古算书中凝聚着历代数学家的劳动成果,它们是历代数学家共同留下来的宝贵遗产。
《算经十书》
《算经十书》是指汉唐一千多年间的十部著名数学著作,它们曾经是隋唐时候国子监算学科的教科书。十部书的名字是:《周髀算经》《九章算术》《海岛算经》《五曹算经》《孙子算经》《夏候阳算经》《张丘建算经》《五经算经》缉古算经》《缀术》。
这十部算书,以《周髀算经》为最早,不知道它的作者是谁,据考证,它成为书的年代当不晚于西汉后期。《周髀算经》不仅是数学著作,更确切地说,它是讲述当时的一派天文学学说-盖天论的天文著作。就其中的数学内容来说,书中记载了用勾股定理来进行天文计算,还有比较复杂的分数计算。当然不能说这两项算法都是到公元前一世纪才为人们所掌握,它仅仅说明在现在已经知道的资料中,《周髀算经》是比较早的记载。
对古代数学的各个方面全面完整地进行叙述的是《九章算术》,它是十部算书中最重要一部。它对以后中国古代数学发展所产生的影响,正像古希腊欧几里得《几何原本》对西方数学所产生的影响一样,是非常深刻的。在中国,它在一千几百年间被直接用作数学教育的教科书。它还影响到国外,朝鲜和日本也都曾拿它当作教科书。
《九章算术》,也不知道确实的作者是谁,只知道西汉早期的著名数学家张苍,耿寿昌等人都曾经对它进行过增订删补。《汉书 艺文志》中没有《九章算术》的书名,但是有许商,杜忠二人所著的《算术》,因此人有推断其中或者也含有许杜二人的工作。1984年,湖北江陵张家山西汉早期古墓出土《算数书》书简,推算成书当比《九章算术》早一个半世纪以上,内容和《九章算术》极相类似,有些算题和《九章算术》算题文句也基本相同,可见两书有某些继承关系。可以说《九章算术》是在长时期里经过多次修改逐渐形成的,虽然其中的某些算法可能早在西汉之前就已经有了。正如书名所反映的,全书共分九章,一共搜集了二百四十六个数学问题,连同每个问题的解法,分为九大类,每类算是一章。
从数学成就上看,首先应该提到的是:书中记载了当时世界上最先进的分数四则运算和比例算法。书中还记载有解决各种面积和体积问题的算法,以及利用勾股定理进行测量的各种问题。《九章算术》中最重要的成就是在代数方面,书中记载了开平方和开立方的方法,并且在这基础上有了求解一般一元二次方程的数值解法。还有整整一章是讲述联立一次方程解法的,这种解法实质上是和现在中学里所讲的方法是一致的。这要比欧洲同类算法早出一千五百多年。 在同一章中,还在世界数学史上第一次记载了负数概念和正负数的加减法运算法则。
《九章算术》不仅在中国数学史上占有重要地位,它的影响还远及国外。在欧洲中世纪,《九章算术》中的某些算法,例如分数和比例,就有可能先传入印度再经阿拉伯传入欧洲。再如”盈不足”,在阿拉伯和欧洲早期数学著作中,就被称作”中国算法”。现在,作为一部世界科学名著,《九章算术》已经被译成许多种文字出版。
《算经十书》中的第三部是《海岛算经》,它是三国时期刘徽所作。这部书中讲述的都是利用标杆进行两次,三次,最复杂的是四次测量来解决各种测量数学的问题。这些测量数学,正是中国古代非常先进的地图学的数学基础。此外,刘徽对《九章算术》所作的注释工作也是很有名的。一般地说,可以把这些注释看成是《九章算术》中若干算法的数学证明。刘徽注中的割圆术开创了中国古代圆周率计算方面的重要方法他还首次把极限的概念应用于解决数学问题。
《算经十书》的其余几部书也记载有一些具有国际意义的成就。例如《孙子算经》中的”物不知数”问题,《张丘建算经》中的”百鸡问题”等等都比较著名。而《缉古算经》中的三次方程解法,特别是其中所讲述的用几何方法列三次方程的方法,也是很具特色的。
《缀术》是南北朝时期著名数学家祖冲之的著作。很可惜,这部书在唐宋之际公元十世纪前后失传了。宋人刊刻《算经十书》的时候就用当时找得到的另一部算书《数术记遗》来充数。祖冲之的著名工作-关于圆周率的计算,记载在《隋书 律历志》中。
《算经十书》中用过的数学名词,如分子,分母,开平方,开立方,正,负,方程等等,都一直没用到今天。有的已有近两千年的历史了。
宋元算书
中国古代数学,经过从汉到唐一千多年间的发展,已经形成了更加完备的体系。在这基础上,到了宋元时期又有了新的发展。宋元数学,从它的发展速度之快,数学著作之多和取得成就之高来看,都可以说是中国古代数学史上最光辉的一页。
特别是公元十三世纪下半叶,在短短几十年的时间里,出现了秦九韶,李冶,杨辉,朱世杰四位著名的数学家。所谓宋元算书就指的是一直流传到现在的这四大家的数学著作。包括:秦九韶著的《数书九章》,李冶的《测圆海镜》和《益古演段》,杨辉的《详解九章算法》,《日用算法》,杨辉算法》,泉水 世杰的《算法启蒙》,《四元玉鉴》。
《数书九章》主要讲述了两项重要成就:高次方程数值解法和一次同余式解法。书中有的问题要求解十次方程,有的问题答案竟有一百八十条之多。《测圆海镜》和《益古演段》讲述了宋元数学的另一项成就:开元术;也还讲述了直角三角形和内接圆所造成的各线段间的联系,这是中国古代数学中别具一格的几何学。杨辉的著作讲述了宋元数学的另一个重要侧面:实用数学和各种简捷算法。这是应当时社会经济发展而兴起的一个新的方向,并且为珠算盘的产生创造了条件。朱世杰的《算学启蒙》不愧是当时的一部启蒙教科书,由浅入深,循序渐进,直到当时数学比较高深的内容。《四元玉鉴》记载了宋元数学的另两项成就:四元术和高阶等差级数,高次招差法。
宋元算书中的这些成就,和西方同类成果相比:高次方程数值解法比霍纳方法早出五百多年,四元术要比贝佐早出四百多年,高次招差法比牛顿等人早出近四百年。
宋元算书中所记载的辉煌成就再次证明:直到明代中叶之前,中国科学技术的许多方面是处在遥遥领先地位的。
宋元以后,明清时期也有很多算书。例如明代就有著名的算书《算法统宗》。这是一部风行一时的讲珠算盘的书。入清之后,虽然也有不少算书,但是像《算经十书》,宋元算书所包含的那样重大的成就便不多见了。特别是在明末清初以后的许多算书中,有不少是介绍西方数学的。这反映了在西方资本主义发展进入近代科学时期以后我国科学技术逐渐落后的情况,同时也反映了中国数学逐渐融合到世界数学发展总的潮流中去的一个过程。
中国数学发展的历史表明:中国数学曾经为世界数学的发展作出过卓越的贡献,只是在近代才逐渐落后了。我们深信,经过努力,中国数学一定能迎头赶上世界先进水平。