中赢网,有我中国赢!
军事频道
当前位置: 中赢网 » 军事频道 » 军事历史

中国古代科学的巅峰

 ----- 宋辽金元的科技成就 

摘要:

从黄帝造车、仓颉造字开始,东方的泱泱大国已经开始了其文明的征程,历经千年的发展,到宋元时已达到科学的巅峰,遥遥领先于西方。当时的中国在天文、航海、制陶、火药、印刷、数学等方面都有长足的进步。英国著名的中国科技史家李约瑟说过,古代的中国人在科学技术的许多重要方面“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面,和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱,并在公元三世纪到十三世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”,中国的科学发现和技术发明曾经“远远超过同的欧洲,特别是在十五世纪之前更是如此”。

关键词:水运仪象台、指南针、瓷器、火药、印刷、《数学九章》

宋辽金元时代,勤劳智慧的中国人民继承和发扬了先人的聪明才智,在天文、航海、陶瓷技术、火药、印刷、数学方面都取得了很高的成就,浑天仪、罗盘、各种瓷器、火器、印刷术、各种数学定理,无不反映了当时世界科学的高峰。

一、苏颂制造天文仪器

苏颂(1020-1101),宋代著名的天文学家,字子容,福建泉州南安人。他主持制作水运仪象台并撰写设计说明书《新仪象法要》,书中收录其绘制的中国历史上最重要的星图之一――全天星图,他还改造了天象仪的鼻祖――假天仪,反映中国古代天文学高峰时期的杰出成就。

元佑元年(1086)苏颂奉命校检新旧浑仪,在吏部守当官韩公廉的帮助下,于元佑七年(1092)集合一批工人制造出一座把浑仪、浑象和报时装置三组器件合在一起的高台建筑,整个仪器用水力推动运转,经变速和传动装置使三部分仪器联动,浑仪和浑象可自动跟踪天体,又能自动报时,后称水运仪象台。仪器共分三层,约高12米、宽7米,上狭下宽,底层是全台的动力机构和报时钟,中层密室内旋转着浑象,上层是屋顶可启闭的放置铜浑仪的观察室。这是当时世界上最高水平的天文仪器,对世界天文学的发展起过举足轻重的推动作用。它是世界上最早出现的融测时、守时和报时为一体的综合性授时天文台,是保留有最早详细资料的天文钟,可能是欧洲中世纪天文钟的祖先,而水运仪象台上层的铜浑仪是典型的赤道装置,代替望远镜的是一根望铜,这一发明比英国威廉・拉塞尔和德国的夫朗和费在望远镜上使用转仪钟早了8个世纪。它也是世界上首次采用活动天窗观测室的仪器,现代天文台观测室的天窗都活动启闭,既方便观测又便于保护仪器,水运仪象台上层放铜浑仪的小屋,其屋顶就可开合。它是世界文明史上无与伦比的一颗明珠。

苏颂为能更直观理解星宿的出没,又提出设计一种“人在天里”观天演示仪器,即假天仪,它是用竹木制成,形如球状竹笼,外面糊纸,按天上星的位置在纸上开孔,人在黑暗的球体里透过小孔的自然光,好像夜幕下仰望星空。人悬坐球内扳动枢轴,转动球体,就可以设身处地地观察到星宿的出没运行。

近代的天象仪是通过小孔发光射到半球形天幕上来演示星空的,因而假天仪是近代天文馆中使用天象仪进行星空演示的先驱。

二、指南针的发展及广泛使用

指南针的发明年代很早,已经有两千多年的历史,大约在我国战国时期就已经出现了。最初的指南针是用天然磁石制成的,样子像一个勺,底圆,可以在平滑的“地盘”上自由旋转,等它静止的时候勺柄就会指向南方。古人称它“司南”。

随着社会生产力的不断发展,科学技术的不断发展,航海业的不断扩大和发展,制造出一种比司南更好的指向仪器不但成为必要,而且也有了可能。在经过劳动人民长期的生产实践和反复多次的试验之后,人们终于发现了人工磁化的方法,这样就产生了更高一级的磁化指向仪器。

北宋初年由曾公亮主编的一部军事著作《武经总要》和由著名科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》里,分别介绍了指南鱼和指南针。指南鱼是用薄铁叶裁成鱼形,然后用地磁场磁化法,再把铁叶鱼浮在水面,就能指南。但是这种用地磁场磁化法所获得的磁体磁性比较弱,实用价值比较小。另一种指向仪器是指南针,它是以天然磁石摩擦钢针制得。钢针经磁石摩擦后,便被磁化,也同样可以指南。沈括根据他的见闻,在《梦溪笔谈》卷二十四里说道:“方家以磁石磨针锋,则能指南。”直到十九世纪现代电磁铁出现以前,几乎所有的指南针都是采用这一种人工磁化法制成的。这时,指南针在它的发展史上已跨过了两个发展阶段――司南和指南鱼,发展成一种更加简便、更有实用价值的指向仪器。以后各种名目繁多的磁性指向仪器,就能以这种磁针为主体,只是磁针的形状和装置法有所变化罢了。

关于磁针的装置法,沈括亲自做了四种实验:把磁针横贯灯芯浮水上,架在碗沿或指甲上,以及用缕丝悬挂起来。沈括这四种实验,概括起来是属于三种类型:一是水浮法,二是支点旋转法,三是缕丝悬挂法。他认为,“水浮多荡摇,”碗沿或指甲“坚滑易坠”,而以“缕悬为最善”。

指南针作为一种指向仪器,在我国古代军事上、生产上、日常生活上、地形测量上,尤其在航海事业上,都起过重要的作用。

中国古代航海业相当发达。秦汉时期,就已经同朝鲜、日本有了海上往来;到隋唐五代,这种交往已经相当频繁。而且同阿拉伯各国之间的贸易关系也已经很密切。到了宋代,这种海上交通更得到进一步的发展。中国庞大的商船队经常往返于南太平洋和印度洋的航线上。海上交通的迅速发展和扩大,是和指南针在航海上的应用分不开的。在指南针用于航海之前,海上航行只能依据日月星辰来定位,一遇阴晦天气,就束手无策。唐文宗开成三年(公元838年),日本和尚圆仁来中国求法,后来写有《入唐求法巡礼行记》一文,描述了在海上遇到阴雨天气的时候混乱而艰辛的情景:当时,海船的航向无法辨认,大家七嘴八舌,有的说向北行,有的说向西北行,幸好碰到一个波绿海浅的地方,但是也不知道离陆地有多远,最后只好沉石停船等待天晴。

而在指南针用于航海之后,不论天气阴晴,航向都可辨认。史籍中最早记载到指南针用于航海的是在北宋。朱在他的《萍洲可谈》一书中评述了当时广州航海业兴旺的盛况,同时也记述了中国海船在海上航行的情形,说道:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。”这时海上航行还只是在日月星辰见不到的日子里才用指南针,这是由于人们对靠日月星辰来定位有一千 多年的经验,而对指南针的使用还不很熟练。随着指南针在海上 航行的不断应用,人们对它的依赖也与日俱增,并且有专人看管。 南宋吴自牧在他所写的《梦粱录》中说道:“风雨冥晦时,惟凭针盘而行,乃火长掌之,毫厘不敢差误,盖一舟人命所系也。”由此也可以看出指南针在航海中的地位和作用。到了元代,指南针一跃而成海上指航的最重要仪器了,不论冥晦阴晴,都利用指南针来指航。而且这时海上航行还专门编制出罗盘针路,船行到什么地方,采用什么针位,一路航线都一一标识明白。元代的《海道经》和《大元海运记》里都有关于罗盘针路的记载。元代周达观写的《真腊风土记》里,除了描述海上见闻外,还写到海船从温州开航,“行丁未针”。这是由于南洋各国在中国南部,所以海船从温州出发要用南向偏西的丁未针位。明初航海家郑和“七下西洋”,扩大了中国的对外贸易,促进了东西方的经济和文化交流,加强了中国的国际政治影响,增进了中国同世界各民族的友谊,作出了卓越的贡献。他这样大规模的远海航行之所以安全无虞,端赖指南针的忠实指航。郑和的巨舰,从江苏刘家港出发到苏门答腊北端,沿途航线都标有罗盘针路,在苏门答腊之后的航程中,又用罗盘针路和牵星术相辅而行。指南针为郑和开辟中国到东非航线提供了可靠的保证。就世界范围来说,指南针在航海上的应用,导致了以后哥伦布(约1451―1506)对美洲大陆的发现和麦哲仑(约1480―1521)的环球航行。这大大加速了世界经济发展的进程,为资本主义的发展提供了必不可少的前提。

三、宋代瓷器发展多样化并日趋精湛

龙泉窑位于浙江省西南部,在北宋中期越窑逐渐没落的情况下,它继承了越窑的传统主烧青瓷,在南宋时达到它的鼎盛阶段,并成为越窑青瓷的代表。

龙泉窑青瓷的种类极为丰富。饮食用具有各类盆、碟、盘、碗、盏、壶、渣斗等器,仅瓶类就有胆式、鹅颈式、堆贴龙虎瓶、带盖梅瓶和五管瓶等多种;文房用具有水盂、水注、笔筒、笔架;供器有各式香炉以及八仙塑像。

龙泉窑青瓷的装饰手法也比较多样。早期比较普遍地采用刻花装饰,辅以蓖点或蓖划纹。此外,还有波浪、云纹、焦叶、团花等纹饰。北宋晚期开始刻花莲瓣纹,多装饰在碗的外部,瓣尖呈圆形,瓣内均划直线。

这一时期浮雕和堆贴的装饰手法也大量运用于瓶盖和器物外部,从而带来了瓷器的立体感。

汝窑为宋代五大名窑之一,明代文人品评它列为首位,因而汝窑有“天下第一窑”的美称。汝窑位于今河南宝丰清凉店,它主要为宫廷烧制青瓷。

汝窑青瓷釉色呈线清淡蓝,或如湖水晴空或如鸭蛋青色,灰而不暗,蓝而不浓,绿而不翠。釉质莹厚滋润,有玉石之感,釉面有不很明显的细小开片,器形仿古,多为炉、樽、碗、盘等,素面无纹。

汝窑瓷器的胎都很薄,盘、碗等器物的口与底几乎等厚,这又是与同期瓷器的不同之处。汝窑器物的底足多数均向外卷,特别是盘、碗。

汝窑属官窑,徐竞所写《奉使高丽图经》就记载了高丽仿造汝窑作品的情况,由此可见汝窑的影响是较为广泛的。

景德镇是宋代江南地区著名瓷器产地,在当时以主要生产青白瓷而文明于世。

青白瓷是一种仿玉产品。在古代因玉器属稀有珍品而多为统治阶层所垄断,人们只好转而寻求以瓷代玉。青白瓷是一种釉色介于青与白之间的薄胎瓷器,釉色明澈丽洁,白中泛出一种青绿色或青蓝色;其胎质洁白而坚,轻薄透明。青白瓷在宋以后相继有“隐青”、“影青”、“映青”、“印青”等别称。

景德镇青白瓷以日用器皿为主,饮食用具有碟、盘、碗,酒具有注子、注碗、杯、托子,盥洗卫生用具有钵、洗和各式香薰,照明用具有灯盏,有供存放药材、香料或妇女化妆用品的盒子。

青白瓷的器形也有自己的特点。如瓷钵由敛口变敞口,折肩,肩以下渐渐收敛,口大底小,器形有较大的变化。青白瓷中又盛行盖瓶,瓶体瘦长,上下基本相等,上半部颈细长,颈上堆塑动物纹,上有塔形盖,盖顶为一鸟形钮,下半部瓶身多有附加装饰,肩部一周堆贴人物。

青白瓷还辅之以刻花、蓖点、蓖划和印花装饰,更增强了青白瓷的艺术感染力。北宋前期青白多光素无纹饰,规整的器形和润洁如玉的釉子,博得了人们的赞赏。中期以后至南宋,刻划、印花纹饰的大量出现,使青白瓷更加盛行。

景德镇青白瓷的成名是有其特定因素的。景德镇具有优越的自然条件,诸如优质高岭瓷土,遍地马尾松柴,便利的水陆交通,技艺高超的制瓷工匠,这些都是江南地区任何瓷窑无法比拟的。

四、火药的使用

火药的发明与炼丹有密切的联系,在炼丹过程中常会发生爆炸,由此启迪,人们发明了火药。人们将火药应用于很多方面。

北宋时期已能大量生产火药,并用来制造火器,主要有弓火药箭、弩火药箭、霹雳炮。北宋后期,民间流行的能高飞的“流星”属于用来玩赏的火箭,南宋时期,产生了最早的的军用火箭。当时的火箭是在普通的箭杆上绑一个火药筒,发射时用引线点燃火药,火药燃气从尾部喷出,产生反作用力推动火箭前进,它以火药筒作发动机,以箭杆作箭身,用翎和箭尾上的配重铁块稳定飞行方向。其构造虽简单,但组成部分却很完整,是现代火箭的雏形。当时有些称“雷”或“炮”的武器,如南宋绍兴三十一年(1161),宋金采石之战所用的带着火光升空的“霹雳炮”实际上就是一种火箭。火箭的火药筒制做简单,用多层油纸、麻布等做成筒状,筒内装满火药,前端封死,后端留有小孔,从中引出火线,这与现代火箭制造原理十分相似。火箭的战斗部就是一般的箭头,或代之以刀、矛、剑,强者可射穿铠甲,射程可达五百步(约775米),有时在箭头上涂缚毒药来增强杀伤效果。火箭战斗部从用冷兵器实施个体杀伤,发展到用火药作群体杀伤和破阵攻城,是火箭武器杀伤威力的重大推进。火箭技术迅速提高,发展成种类繁多的火箭武器,广泛应用于战场。许多中外文献对中国古代火箭均有记述,尤以明朝焦玉撰《火龙神器阵法》和茅元纹撰《武备志》最为详尽,对各种火箭的制作、使用和维修方法、火药配方和用量,及飞行和杀伤性能等均有记载,并有大量附图。

宋代火箭技术的发展,为中国古代战争提供了先进武器,中国兵器开始进入一个新的历史时期,战争史也从此进入冷兵器和火器并用的新时代。

《武经总要》一书中,记载了当时使用的火器,有火箭、火炮、火药鞭箭、引火球、霹雳火球、烟球、毒药烟球等十余种。火药火器的应用和发展,促进了军队新兵种炮兵的产生。随着火器威力的日益提高,操作技术的渐趋专业化,炮兵也就从过去那种步炮混合编组中脱离出来而成为独立兵种。宋代炮兵成为我国乃至世界上最早出现的专业炮兵。

五、印刷术的产生和发展

我国四大发明之一的印刷术就出现在宋代。在宋代,古代印刷技术达到很高程度,成为印刷技术发展的一个重要阶段,不但雕版印刷达到鼎盛时期,而且也发明了铜版印刷。

宋代铜版印刷主要以铜铸成的铜活字进行排版印刷,其工序同泥活字印刷基本相同,只是铜活字比泥活字造价高,未能如泥活字那样广为流传。铜版印刷在宋代主要印刷一些商品广告,如北宋时期所印的、流传下来的有中国历史博物馆所藏的“济南刘家功夫针铺”铜板。其最上部刻“济南刘家功夫针铺”8字,上半部正中刻玉兔捣药图像,左右两边分刻“认门前白,兔儿为记”8字,下半部刻有“收买上等铜条”等28字。另有南宋用铜版印制纸币“会子”,上海市博物馆今收藏有会子铜板,版式长方形,上部右边为金额,左边为料号,当中为赏格文“敕伪造会子犯人处斩,当钱壹仟贯”等字,赏格下文是“行在会子库”5字,再下为花纹图案。南宋时还有用铜版印刷会子的文献记载,《文献通考,钱币考二》就有南宋1176年黄帝下诏令都茶场会子库将第四界铜版继续印会子的记载。

铜版印刷的发明,从一个侧面反映了宋代印刷技术的发展,也是我国印刷术走在世界前列的一个实证之一。宋代的泥活字印刷也同样影响深远。

庆历年间(1041~1048),毕生发明活字印刷术,实现人类印刷史上一次伟大变革。

据沈括《梦溪笔谈》卷一八载:毕生用胶泥刻字,字的厚度薄如铁钱,每字一印,用火焙烧使之坚硬而成活字。排版时,先在铁板上放置松脂、腊和纸灰,铁框排满活字后,再在火上加热至药融掉,用一块平板按压字的表面,使整版字平如砥,即可印刷。“若止印三二本,未为简易,若印数十百千本,则极为神速”。为了提高效率,通常准备两块铁板,一块用来印刷,一块则可排字。第一块印完后,第二块已准备就绪,这样可以交替使用,瞬息可成。每个字有几个字模,特别象“之”、“也”等字字模多达20个,以防同板内重复使用。如果有奇字,旋刻之,用草火烘烤,一会儿就能用。

活字印刷的优点主要是减少反复雕刻字模的过程。活字印刷的发明,是一次印刷史上的技术革命,是人类文明史上起过里程碑式的重大作用。

六、取得巨大的数学成就

宋代在数学方面也取得巨大的成就,著名的数学家有秦九韶、李治、杨辉、朱世杰等。

1247年,秦九韶写成《数学九章》,对数学的重要性、应用的广泛性进行了精辟的论述,认为它足以揭示自然界的各种规律,描述万事万物的情状。

《数学九章》全书共18卷,约20万字,收入81题,分为九大类。第一,大衍类:集中阐述他的重要成就――“大衍求一术”,即一次同余式组解法。他总结历算家计算上元积年方法,在《孙子算经》“物不知数”的数学模型基础上,系统地提出了一次同余式组解法。第二,天时类:关于历法推算及降雨降雪量测算。第三,田域类:面积问题。第四,测望类:勾股重差问题。第五,赋役类:均输及相税问题。第六,钱谷类:粮谷转运和仓库容积问题。第七,营建类:交易及利息问题。

秦九韶在高次方程数值解法方面成就尤为突出。他以“增乘开方法”为主导求高次方程正根。他运用这种方法解决21个问题中高次方程26个,其中二次方程20个,三次方程1个,四次方程4个。他还用勾股差章算出一个十次方程。这是继刘益、贾宪之后,建立起求高次方程正根的一般方法。

秦九韶《数学九章》体现了他深刻的数学思想,他明确把数学划分为理论基础与具体应用两部分,进而探讨多种数学方法。他的杰出成就被美国科学史家萨顿誉为“他那个民族、他那个时代,并且确实也是所有时代最伟大的数学家之一”。

由以上可以看出,宋元的科学技术已达到当时世界的顶端,远远领先于西方国家,这是我们中华民族引以为豪的。伟大的古人用他们的智慧不断认识着自然、改变着人类自己。我们应继承和发扬先人的聪明才智、辛勤劳动,不断努力,重新使祖国屹立于世界的高峰。

参考文献:

(1)李默《话说中华文明・3卷》广东旅游出版社  2006年第2版第1次印刷;

(2)沈括《梦溪笔谈》卷二十四、卷一八 

(3)朱《萍洲可谈》 

(4)吴自牧《梦粱录》

(5)秦九韶《数学九章》

(6)baidu、google搜索

声明:中赢网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章内容仅供参考。

最新更新

推荐图片

更多内容

转载本文

UBB代码 HTML代码
复制到剪切板...
powered by 中赢网(http://www.chinawin.net) 。
中赢网(chinawin.net)是一个分享知识的综合网站,设有生活、娱乐、科技、游戏、女性、IT、汽车、健康、军事等频道,网聚互联网精华!