古代中国的科学和技术

　　有年代可考定的中国文明最早阶段是商朝。在公元前1500年左右，商代曾在黄河边的安阳建都。安阳的考古发掘，表明当时中国人还处在青铜时代。这个时代的特征是以陶轮制造器皿，以马匹驾驶车辆。与西方不同的是，种水稻而不种大麦，织丝绸而不织麻布。汉族人现在通用的表意文字，当时是以象形文字书写出来的。当时还有一种六十进位的计数系统，有人认为这是中国受过巴比伦影响的证明。约在公元前1000年，商朝为它边界上的周人所灭，后者建立了周朝。周宗室四围的采邑，后来逐渐发展为一些独立的封建领主国家，而处在中心的周室的权力则愈来愈削弱。在公元前475至221年间，那些封建领主国家相互争霸，这就是所谓战国之世。

　　大约在公元前六世纪，中国人就知道用铁。关于铁的最早文字记载是公元前513年。战国后期僻处中国最西部的、进入了铁器时代的秦国，征服了其他国家，建立了秦朝（公元前221－207）。秦始皇为了统一他的帝国，大兴水利，修筑通往全国的驰道，扩建长城。为了加强他的统治地位，他还焚烧了所有国家（秦国除外）的史书，只有博士官所藏的图书除外，私人所藏的儒家经典等著作也一律送官府销毁。秦始皇的统治一般地说是独裁主义的。他死后，秦国的一个小吏刘邦就开创了较有容忍精神和年代悠久的汉朝（公元前206－公元220）。汉代在公元前124年设立了太学，并建立了儒生或知识分子治理国家的官僚制度。当时读书人在竹简上或木简上，后来在绢帛上，最后才在纸上书写文字。据说，造纸术的发明者是东汉的蔡伦（公元105年），但已发现的最早的纸是公元150年左右的。

　　汉代以技术革新著名，不但发明了纸，约在公元前100年还发现了磁针的指南作用，中国第一次论铸铁的文字记载也出现了。公元31年的一部著作中，谈到了一种卧式水轮。这是通过一组凸轮和传动带，推动“排橐”（风箱）向铸造农具的熔铁炉吹风的机械装置［即据传为东汉杜诗所制作的水排］？。后来，在公元290年，立式水轮也出现了，随即有了用水力带动轮锤操作的杵臼［即为三国时劳动人民所发明而由魏人张既所推广的水碓］。

　　在战国、秦、汉时期，人们提出了许多科学和哲学上的问题并进行了讨论。战国百家争鸣，百家中重要的有法家、名家和墨家，特别是道家和儒家。在如何解决各封建国家之间的破坏性很大的不断发生战争这一问题上，每个学派都有其不同意见。法家认为社会混乱只能通过“实在法”的施行而解决，这种“实在法”也就是《管子》一书内所谓的“先定”法［按，《管子？九守篇》所谓的“先定法”不仅是指“实在法”，即实际制定、现实存在的法律，而且是讲一经订立，贵贱都应遵守的法律，因为所有法家（如韩非）都认为“法不阿贵，绳不挠曲”（《韩非子？有度篇》）］。在秦代，法家影响极大，但随着他们的庇护者的消失，大多数法家代表人物也就消失了。墨翟（约公元前479－381）学派主张“兼爱”，但他们并非是和平主义者；因为要扶弱御强，所以他们就对军事技术进行研究。

　　对军事技术的研究，也促使他们去探讨物理学，特别是光学、力学和防御工程的问题。他们研究了光在平面镜、凸面镜和凹面镜上的反射，从而提出了一些经验规则，把事物及其图象的大小和位置，和所用镜面的曲率联系了起来。在力学方面，他们的兴趣所在，主要是杠杆系统和滑车。在这里，他们也是从经验主义的角度去研究问题的。他们没有提出一套完整的光学理论，在工作中也没有运用几何学的推理方法。他们的结论是从实验得来的，并且这些结论往往是以经验规则的形式表达出来。墨家和名家有关系，他们都企图建立一套科学思想方法，其目的在于使他们同时代人的不同意见可以趋向一致。但就在这个问题上，两派的见解是相反的。墨家认为感觉经验是人类知识最可靠的基础，但名家则认为感觉经验容易产生错觉，所以要人们达到意见一致，唯一方法就是要靠逻辑论证。

　　到了汉初，法家、墨家和名家已失去了他们在学术界上的重要性，而为儒家和道家所代替。儒家的祖师是孔子（公元前552－479）。儒家教导人们遵守古代习俗和传统，他们认为这不但是解决战国时代的问题，也是解决任何时代的问题的方法。儒家思想是官僚士大夫的正统哲学，这从汉代官僚士大夫统治时期起一直到晚近，都是如此。但是直到宋代（公元960－1279）新儒家运动的崛起，儒家很少甚至于完全没有谈自然哲学，虽则他们和官方的天文学家们有联系，并且同意后者关于宇宙性质的学说。至于各种手工业的问题和有关化学的问题，他们则毫不感觉兴趣，对这类问题进行研究的人差不多全是道家。

　　道家的创始人据称是老子，传说老子的年代是在公元前六世纪至四世纪这段时期中。道家认为人们应该反朴归真，抛弃文明社会而回复到太古的单纯而平等的社会生活。他们声称，太古原始社会是最有道德观念的理想社会［如在神农之世，人们就“与麋鹿共处，耕而食，织而衣，无相害之心，此致德之隆也”（《庄子？盗跖篇》）］。出于对这种“至德之隆”的理想社会的憧憬，许多早期的道家往往逃奔深山穷谷，成为隐士，象原始社会的巫觋那样，行方术以究自然。道家把“道”看作自然界和人类社会的规律；对他们来说，道本身就是宇宙过程。人人都应顺从道，要法天则地，或如庄周（公元前369－286）在《庄子？逍遥游》中所说的，要“乘天地之正”。在《庄子？养生主》中，有一个“庖丁解牛”的故事，说的是一个屠夫，他对梁惠王说，他解割了数千头牛的尸体的刀，已用了十九年，但仍锐利如新，因为他“依乎天理”，“所好者道也”，他深知牛的骨骼关节的所在，故能游刃有余，“进乎技矣”。道家企图发现自然界的“道”或秘密，这种关于“道”的观念是从他们对原始部落社会的基本信念发展起来的，他们把原始社会理想化了。宇宙万物的生成过程，他们认为类似两性生殖过程，是由两种对立的本原相互作用所致。

　　约在四世纪的时候，不但道家，还有另外一些人，把这两种对立的本原，名之为阴、阳。阴是被动的、阴暗的和女性的力量；阳是主动的、光明的和男性的力量。这两者共同来自物质和能量的原始混合物，这种混合物以作旋转运动的液体的形态出现。旋转运动使阴暗的和重浊的东西，从光明的精细的东西中分离出来，前者就成为地和阴这个本原，后者就成为天和阳这个本原。两者相互作用，于是产生五行：水、火、木、金、土。最先出现了属于阴的水和属于阳的火，然后出现了其中阴略占优势的木，和其中阳略多于阴的金，最后出现了阴阳两种本原达到一定平衡的土。阴阳两本原继续不断相互作用就进一步产生了自然界形形色色的万物。

　　道家研究宇宙之道以谋控制人的寿命，使人得以长生不老，永葆青春。为此，道家讲究“服气吐纳”之术，模仿在娘胎中胎儿的“呼吸”。他们主张男子应作日光浴［这就是所谓“服日芒之法”］，而女子也要作月光浴，以便各自汲收日的阳气和月的阴气。他们提倡“导引术”（柔软体操）和“房中术”，以补男子之阳和滋女子之阴。但最主要的是，许多道家都试图用化学的方法分离阴阳本原，从而发展了炼金术、食物养生和采制药物之学。

　　据说秦始皇笃信方士，以为他们可以使他延年益寿，但是关于炼金术最早的文字记载是在《前汉书》中。它讲到在公元前133年，有一个炼金士［李少君］曾对汉武帝说，他能从丹砂中炼出金子，而用这样炼成的金子制成杯盘，注以水浆，饮之者即可永远不老不死。但中国的炼金术后来又转变为炼丹术，后者的目的不在于化贱金属为贵金属，而在于炼成使人长生不死的“金丹”、“神丹”或“仙丹”。炼金士重视真金，因为它黄得象太阳那样，表现它充满着阳的本原。但是在他们看来，丹砂高于真金，因为它是赤色的，并在加热后即产生活的金属亦即水银。公元四世纪最著名的炼丹士葛洪在其《抱朴子？金丹篇》中就讲到：“凡草木烧之即烬，而丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂，其去凡草远矣，故能令人长生。”

　　当时中国人也和西方人一样，以为矿石和金属都是在地下成长的。公元前二世纪的中国已有了这样的说法。《鹤顶新书》（公元五世纪）中就讲到：在地下，“丹砂受青阳之气，始生矿石。二百年成丹砂而青女孕，三百年而成铅，又二百年而成银，又二百年复得太和之气而化为金”。死者也可复生，根据这种立论，《鹤顶新书》就认为“金以丹砂为子，是阴中之阳，阳死阴凝，乃成至宝”。［以上《鹤顶新书》中语，转引自明李时珍《本草纲目》，卷八，金石部，金石之一，“朱砂银”一条下。］和欧洲人一样，中国人也认为自然界中象这样的过程也可以在实验室中重现。葛洪把升华和蒸馏看作是这种过程的最重要步骤，因为升华和蒸馏把加热这种阳的作用和冷却这种阴的作用结合了起来。阴阳这两种本原还可以分开为化学的形式水银和硫磺。水银主要是阴性的，硫磺主要是阳性的，二者结合就产生丹砂。丹砂是自然和人工形成金属的起点，也是配制长生不死药的起点。

　　在寻求却病延年的饮食卫生种种秘方时，中国医药学业深深受到了道家的影响。中国有些地方有一个风俗：旧历新年初一，人人都要吞食一个鸡蛋，因为据说鸡蛋的活力可使人一年内消除百病。长寿的动物如龟被看作是食物中的珍品。一些被认为阳的成分极高的矿务如硫磺和硝石等，也被当作很好的补药或强壮剂。人身上所有脏、腑、四肢、五官、经络等等，以及一切疾病，都被认为不是属于阴的便是属于阳的。热性病是阳症，寒性病是阴症。中国医学特别注意病家的脉息。阳病的脉强而浮数，阴病的脉弱而沉迟。医生必先按脉以进行诊断，然后对症下药来调理阴阳。刺激药物和辛辣药物是阳性的，清泻剂和苦味的收敛剂则是阴性的。

　　中国医学的权威著作是《内经》。《内经》成书于汉代。其中的解剖和生理理论，主要建立于人和国家，以及作为小宇宙的人和大宇宙的比拟上面。“天圆地方，人头圆、足方以应之。……天有四时，人有四肢。……岁有十二月，人有十二节。”［以上见《内经？灵枢？邪客篇》］心是“君主之官”，而肺是“相傅之官”，肝是“将军之官”，胆是“中正之官”，脾、胃是“仓廪之官”，小肠是“受盛之官”，大肠是“传导之官”。［以上见《内经？素问？灵兰秘典论篇》］《内经》并断言，血得气乃行，“经脉流行不止，环周不休。”［以上见《内经？素问？举痛论篇》］但这不能看作是古代中国已发现了血液循环的证据，因为当时中国人并未把动脉和静脉区别开来。当时关于气的上下循环的猜想，只是把血的运行和自然界的周期运动，天体的运转，四季的往复交替进行比拟而得出的结论，古代中国人并没有作过什么实验来证明它确实如此。

　　古代中国的官制有医生的职位，但炼金士或炼丹士并不属于官制。不过，同古埃及和巴比伦的情况一样，与统治阶级关系最密切的，还是数学家、天文学家、测量者和历法制定者。最早的中国数学专门著作是《九章算术》，据说书中记载的许多是周代（约公元前1000年）的数学成就，不过现在存世的传本九卷可能是汉朝天算家张苍约在公元200年改写的。这本书首先讲到三角形、梯形和圆形的面积的计算方法［“方田”］。π的值最初定为“径一周三”，在公元一世纪始定为 .其次讨论的是比例、百分比以及合伙经营等商业上的问题［“均输”、“粟米”、“衰分”、“盈不足”］。然后论到如何从图形的边长求得其体积，或者反过来，从图形的体积求得其边长的方法，在这里他们也就涉及开平方和开立方的问题［“少广”］。书中还叙述了勾股定理（毕达哥拉斯定理）和线性齐次方程，并提出了“盈不足术”。它是假设、推演、再假设，直到求得某些疑难问题的正确的解或其近似数值的方法。

　　在天文学方面，据说中国在上古时代就进行天象观察。十七世纪天主教耶稣会教士初到北京的时候，就认为中国天文学是在当时的四千年前就开始有了的。不过，根据河南安阳的甲骨文记载，天文学在中国兴起的最早年代约在公元前1500年，而在公元前400年前可靠的记载是不多的。安阳发掘出来有文字的龟甲上已有日月食的记录，从公元七世纪起中国史书上经常有关于日月食和彗星的出现的记载，而在那个时期西方是很少有这样的天文记载的。