元清朝的科技对比

元明清三朝的科技对比

元朝的科技:

在科学技术方面,中国历史上没有任何朝代达到像元朝那样的居于世界领先集团之列的水平或程度. 元朝的科学技术达到或取得很高的成就,其中天文学、数学,甚至医学居于当时世界先进地位。

彼时,领先于世界的阿拉伯与波斯科学技术传入中国,原因恐怕在于元朝的帝国有实力征调大批阿拉伯、波斯等地的科学、技术精英前来中国。这些精英掌握着当时世界上最先进的科学技术。他们大多是***教徒。这些***教徒和其他先前来华穆斯林一道,与中国其他一些民族经过长时间的融合,遂形成一个新的民族——回回。回回把阿拉伯与波斯甚至希腊与罗马的天文、数学、化学、地理、医学、文学、哲学、历史等各方面知识在中国加以传播和介绍,其中尤以天文、数学等科技图书最多。

应该说这些人类文明成果,尤其是一些自然科学技术知识出现在元朝时期的中国,具有特别的意义。因为几千年来,中国在传统上一贯推崇“学而优则仕”及“重文章轻科技”的思想,例如缔造天府之国的李冰父子,远远无法与孔孟、朱熹等思想家或理学家,以及苏轼之类的文学家相提并论。但是这种状况却在元朝却有所不同。

(1)、天文学

元朝的天文学具有浓厚的“吸收”色彩,但是可以肯定地说,在元朝,天文学方面的科学技术造诣是世界水平的。元世祖忽必烈在尚未登基之前,就征招“回回为星学者”。他们翻译及带来诸如托勒密的《天文大集》,伊本·优努斯(也译做尤尼)的《哈基姆星表》(也译作《哈基姆历数书》)等天文学著作。

1260年,元廷承金人旧制,设立司天台;1271正式设立回回司天台,1312设立回回司天监。后来还任用了一大批以札马剌丁(又译作扎马鲁丁、扎马剌丁)为代表的天文学家管理此类工作。札马剌丁等一批天文学家先后在这里工作,为中国天文历算的完善和发展做出了巨大的贡献。

这些天文学家们不仅带来或使用一批先进的天文仪器(主要来自阿拉伯及波斯),而且还设计并制造了许多先进的天文仪器。札马剌丁自己制作的天文仪器有多环仪、方位仪、斜纬仪、平纬仪、天球仪、地球仪,观象仪等七种。这些仪器,当时在世界上是罕见的。研究科学史的英国李约瑟博士在谈及地球仪时说:“除公元前2世纪马洛斯的克拉特斯古地球仪(已失传)外,没有比马廷·贝海姆1492年的纪录更早的人。”可是札马剌丁的地球仪却诞生于1267年,比马廷·贝海姆的记录整整早了225年!

札马剌丁的地球仪是球状的,体现了寰球这一科学概念与设想。这无疑对中国传统的“天圆地方”观念进行了勇敢的否定,意义是非常深远的。

天文学家(及水利和数学家)郭守敬设计、制造了简仪、仰仪和圭表等天文仪器,比丹麦人第谷的同样的仪器要早300年。同时,他主张以实际观测为依据,在全国各地建立了规模庞大的天文监测网[另外,郭守敬还设计、制造了大型计时仪器——七灯漏(大明殿灯漏),该仪器是反映中国古代计时机械制造技术水平的代表作]。

在历法方面,札马剌丁依照阿拉伯历法编制有《万年历》;在此前后一段时间,尚有《回回历》被使用。《回回历》其实是阿拉伯太阴历,即目前仍在使用的***教历。而王恂与郭守敬等合作,在反复学习、稽考《哈基姆星表》及其它资料的基础上,于1280年编制完成一部著名的历法——《授时历》。《授时历》是我国古代最好的一部历法。在编撰《授时历》的工作中,王恂负责推演计算,郭守敬负责实际观测和制作仪器,另外还有许衡负责研究“天道”。《授时历》以365.2425天为一年,与地球绕太阳一周的实际时间只有26秒的差距,其准确程度相同于现行公历,但比公历的使用要早300年左右。《授时历》自元以来一直延续使用了约360年。

(2)、数学

元朝不但是中国古代天文学发展的巅峰,而且还是中国数学的最后一个黄金时期。中国人使用阿拉伯数字是从元朝开始的。这些美妙的数字是元朝时期来华穆斯林赠与我们的礼物。1957年,在西安元代安西王府遗址中,考古队员发现五块铸有阿拉伯数字撤离形铁块,其中四块出土时夹在凿刻整齐的两块方石中。经研究,这是用阿拉伯数字排列的六六幻方,其纵、横、对角线的数字之和为“111”。上述遗迹是1273年修建安西王府时,作为奠基埋藏的。

元朝是继两宋中国数学济身于世界水平的黄金时期。中国数学家不但继承、超越了以往的数学成就,而且众多来华穆斯林将先进的数学知识传入中国,使中国的数学研究在元朝有了质的飞跃。

1280年,元代数学家及天文学家王恂与郭守敬等制订《授时历》时,不但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)最为称奇。

1303年,《四元玉鉴》问世。其作者数学家朱世杰将“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;欧洲则在1775年由法国人别朱提出同样解法。朱世杰的另一项成就是对各有限项级数求和问题的研究,而且在此基础上得到高次差的内插公式;在欧洲1670年英国人格里高利、1676~1678年牛顿才提出内插法的一般公式。

一般认为欧几里德的《几何原本》,其中的一部分是明朝的徐光启在意大利人利玛窦的帮助下翻译并引进中国的(合译《几何原本》前6卷),但是有学者(方豪,《中西交通史》)认为,在此前的元代,此书已经被来华的穆斯林带到中国。

14世纪中、后叶明王朝建立后,由于科举大兴八股文模式并删减数学内容,以及珠算盛行,因此建立在筹算基础上的中国古代数学便衰落了。

(3)、医药学

在元朝,中医药学有很大发展,出现了金元四大学派,特别是中国与阿拉伯、波斯等地密切而频繁的交往,不但大大促进了中国人的重大发明及中医药知识广泛向外传播,而且使得当时处于领先水平的阿拉伯及波斯医药学典籍被带来中国并翻译成中文。阿拉伯式的芳香挥发剂、滴鼻剂、露酒剂、油剂与糖浆剂等已经普遍得到推广应用。在元朝的秘书监中,保存了不少阿拉伯人关于医药学方面的著作。中国传统医药学此时已经深受这些外来医药学的影响,特别是中药学扩大了“中药”的内涵,大量吸收、使用由阿拉伯人、波斯人甚至印度人传来的“海药”。元朝政府在太医院下面专门设置广惠司,掌管回回医药事务;公元1291年先后在大都、上都建立“回回药物院”。著名的“回回药方”也是元朝时期从***国家传来的。另外,元末杭州穆斯林已经开始设立比较正规的医院为国人治病。

元时的中国,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》(以下简称《药方》)是中国大型综合性回回医药学典籍(作者不详),原有36卷,少数残存本现可见于北京图书馆。该书多以汉语书写,同时夹杂许多阿拉伯语与波斯语医药术语及汉语音译。仅以少数残存本目录就可以看出,《药方》是一部包括内科、外科、妇科、儿科、骨伤和皮肤病等科、内容丰富、具有中西合璧特色的医学典籍;研究中国医药史的学者根据残存部分推断,《药方》约有药方6000~7000首之多,其价值与中医古籍《外台秘要》相当。

4)、元大都与“京通”大运河

北京的历史约有2000年以上,然而今日的北京是在元大都的基础上建立起来的。马可·波罗曾经赞扬元大都说:“城是如此美丽,布置的如此巧妙,我们竟是不能描写他了!”

就建筑学成就而言,元大都堪称享誉中、外的建筑学艺术瑰宝。元大都城在技术方面的主持设计与参与建设者,是来华穆斯林建筑学家亦黑迭儿丁。难以想象,这位建筑学家竟能够运用中国传统的建筑学特色,结合世界上先进的建筑学风格,设计出格局宏大、规划严整,与自然和谐相融的元大都。参与元大都设计、建设的,还有一大批专家、学者、能工巧匠。全面地说,元大都是中华民族智慧与汗水的结晶。元大都自1267年开工兴建,至1285年历时18年建成(先前的金中都城址位于今北京城西南部莲花池以东,元大都的新城建在中都旧城东北)。

除了一些***教清真寺与***堂之外,元朝还在元大都兴建了国子监(孔庙)、白塔、妙应寺、白云观等文化性和民俗性建筑。

元大都的经济繁荣同开凿通惠河密不可分。史书记载当时元大都每年要从南方运进粮食百万石以上,多时高达300余万石。在通惠河开凿之前,粮食从水路运抵通州后,要转经陆路方能抵达元大都城内。

公元1291年,郭守敬指挥修建元大都至通州的运河。从通州到元大都,他设计七座水闸,这七座水闸彼此相距约半公里的地方,又设计有斗门。郭守敬就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。宋濂编撰的《元史·志第十六河渠一》亦有记载。

通惠河使用之后,前往大都的船只可由沿海进入河道,以及由大运河,最后经通州直达元大都城内码头(即今天北京积水潭)。这是北京历史上第一次由完全的内陆城市变成东方繁荣、昌盛的大港。黄仲文《大都赋》有“华区锦市,聚万国之珍异;歌棚舞树,选九州之秾芬”之写照。

元大都不仅是元朝的政治中心,还是闻名世界的商业大都市。从运河和陆路,都有大量商品进入这座大都市。来自亚洲各国、欧洲,以及非洲海岸的使者和商队络绎不绝。可以肯定地说,如果沿着时间的纵轴把今天的北京在世界上进行横向比较的话,不足百年的元大都,是北京历史上最辉煌的时期。

(5)、刺桐港——“东方第一港”

古代的泉州因环城大量种植由海外引进的刺桐树而得名“刺桐港”。历史上泉州的丝绸、瓷器与铜铁制品工艺先进,质量上乘,享誉海外。公元684年(唐嗣圣元年)该地开始立州建置,名曰武荣州,公元711年(景云二年)改称为泉州。

自1087年北宋在泉州设置福建市舶司“掌蕃货、海舶、征榷贸易之事”以来,至北宋后期,海外已有31个国家和地区与泉州进行通商贸易,南宋则有58个;而到了元代,泉州与海外的通商贸易已涉足近百个国家与地区,至今屹立在泉州沿海的六胜塔,就是当年引导航船进出的灯塔遗迹。当时的刺桐港港口里船舶相连无边无尽,巨宗货物堆积如山。元政府不但曾经在泉州设置行省,以加强和巩固该地政治和军事地位,而且在1281年元政府还做出规定:“商贾市舶物货,已经泉州抽分者,诸处贸易,止令输税,不再抽分”。这一极富开放性的政策使得泉州对于四海商贾颇具感召力,因而极大地促进了泉州的繁荣昌盛,泉州也在此时赢得“东方第一港”之赞誉。研究海上丝绸之路的专家学者考证,当时的刺桐港(泉州)是与埃及的亚历山大港并列的世界两大港口之一。

《泉州府志·城池》曰:“四海舶商诸番琛贡皆于是乎集”。马可·波罗在《马可·波罗行纪》(即《东方闻见录》)中写到:“应知刺桐港即在此城……由是商货宝石珍珠输入之多竟至不可思议,然后由此港转贩蛮子境内。我敢言亚历山大或他港运载胡椒一船赴诸***国,乃至此刺桐港者,则有船舶百余……”

(6)农业

“国以民为本,民以食为本,衣食以农桑为本”——《元史·食货志》

蒙古统治阶级发源于草原游牧民族,他们在进入黄河流域的初期,曾经尝试用自己原先擅长的畜牧业代替农业生产(后经耶律楚材的劝阻而收敛),这是一种倒退现象。

但是在元朝入主中国,基本平定全境之后,自元世祖时期即开始重视农业,很好地制定了有利于农业发展的政策,使得农业水平有了很大的提高。例如,禁止圈占农田为牧场,并派遣官员清理被侵占为牧场的民田,按籍悉归于民或听民耕垦;设立专管农业的机构,派人到地方检查农业生产(考核地方官吏政绩的标准――“五事”的前两个,便是“户口增、田野辟”);招集流民,鼓励垦荒,并且免税一年,第二年税收减半;组织军民屯田;建设水利(中央与地方分别设都水监与河渠司),整治黄、淮水系(当时黄河经淮河入海,经常引起下游地区严重水患,元中央政府征调各地人力物力大力加以整治,从而免除了水患)。另外,在通惠河开凿之前,元世祖已经下诏命官员组织财力与人力凿通通河,以改变隋代大运河的水陆并用、迂回曲折的不合理走向。

王祯编著《农书》一书有三十七卷(现存三十六卷),是中国古代一部对农业生产进行全面系统论述的伟大著作。

中国古代关于农业方面的著作,《吕氏春秋》与汉朝的《氾胜之书》(“氾”音同“范”),仅残存片言只语,而后魏的《齐民要术》在系统性上也远不如王祯的《农书》。

《农书》全书约有13多万字与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”这一重要的农耕思想。《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,尤其是王祯将农作物分为谷、蔬、果、杂等6大类,堪称中国农作物分类学的奠基人;此外作者对于植物性状的描述,也是此前书籍不曾有过的。而《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,甚至中国古代后来在这方面的论述,亦无超越王祯者。

元时中国棉花种植区域扩大,尤其是南方棉花种植技术有了质的飞跃并带动了纺织业发展,黄道婆等对改进与创新棉纺织技术做出了巨大贡献。这些无疑对解决穿衣问题至关重要。

另外,纸币开始在中国大量流通,使包括农业在内的元朝的经济生活进一步繁荣。

(7)、文学艺术与活版印刷术的改进

元朝的戏剧空前繁荣,有《西厢记》、《窦娥冤》等一大批影响深远的作品相继问世。元朝小说创作也十分繁荣并波及此后的明、清两代。而元曲成为与唐诗、宋词并称的中华优秀文学遗产,涌现出诸如马致远、马九皋、贯云石等散曲小令名家。

元朝对中国音乐的主要贡献是推广回回乐器——兴隆笙、殿庭笙、火不思、胡琴。其中火不思(又译“浑不似”)本是一种四弦的波斯弹拨乐器。将火不思四弦改造成二弦并使之成为拉弦乐器,就是现在中国家喻户晓的胡琴。胡琴是中国最早的拉弦乐器。虽然胡琴的历史久远,但是与现代样式最为接近的胡琴出现于元代的中国。自元代伊始,胡琴这种***乐器便取代先前在乐器演奏中占主导地位的中国传统乐器琵琶。后来的三弦也是在这两种乐器的基础上产生的。至今,胡琴、三弦更是广泛应用于中国戏曲音乐之中,成为所谓的“民族乐器”。

在活版印刷术方面,王祯(同时还是农学家)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。

清的科技

清的科技也有傲人的发展,乾隆时官修的《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,是一部介绍中医临床经验的重要著作。清代名医王清任在医学上有突出的成就,着有《医林改错》一书。他强调解剖学知识对医病的重要性,并对古籍中有关脏腑的记载提出了疑问。他通过对尸体内脏的解剖研究,绘制成《亲见改正脏腑图》二十五种,改正了前人的一些错误,为祖国解剖学的发展做出了有益的贡献。 王锡阐,字寅旭,号晓庵,苏州吴江人,着有《晓庵新法》、《五星行度解》等十几种天文学方面的著作。他精通中西历法,对二者异说,皆能条其原委,究其得失。他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。他对日月食的算法,对一些天文数据的应

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。由于他能结合中外经验,进行独立的创造性的研究,所以取得了重大的成就,促进了中国历算学的发展。 梅文鼎,字定九,号勿庵,宣城人。他以毕生的精力,从事于我国古代历算学的整理和阐发,同时也对西洋科学加以研究和介绍。所着天文、历法、数学方面的书籍,共达86种,在中外科学知识的整理上,作出了重大的贡献。他写的《古今历法通考》,是我国第一部历学史。 他的数学巨著《中西数学通》,几乎总括了当时世界数学的全部知识,达到当时我国数学研究的最高水平。他在该书的《方程论》部分,阐明了我国古代方程的独创性,指出这种算法是西洋所没有的;他在《勾股测量》、《九数存古》等部分,也都发扬了我国古代算法的成就;此外,在

《堑堵测量》、《几何补偏》部分,他介绍了西洋的球面三角学,并对西洋立体几何作了论述和发展;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、伽利略的比例规等方法。 明安图,是一位著名的蒙古族历算学家。他在乾隆时任钦天监监正。当时从欧洲传进三个有关三角函数的解析式子,割圆三法(圆径求周、孤背求正弦、弦背求正矢),但只有公式,没有公式的证明方法。中国学者曾长期苦于知其然而不知其所以然,这种情况给当时的数学工作者掌握和运用这些知识带来了一定的困难。明安图经过三十多年的深入研究,写出了《割圆密率捷法》四卷,不仅创用“割圆连比例法”证明了三个式子,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。这是明安图对数学的杰出贡献。他是我国用解析方法对圆周率进行研究的第一人。 特别值得一提的是地理测绘,康熙时,曾组织人力对全国进行大地测量,经过三十余年的筹划、测绘工作,制成了《皇舆全览图》。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”(李约瑟《中国科学技术史》第五卷)。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》。在这份地图里第一次详细地绘出了我国的新疆地区。这两份地图,至今仍有很大的参考价值。嘉怯邺十五年(1820年)绘制的《重修大清一统志》的清代疆域图,基本上反映了当时中国的版图。

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