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◆古代科技体系的形成秦汉时期（第1页）

◆古代科技体系的形成——秦汉时期

★农业与《汜胜之书》

据《汉书·艺文志》记载，当时的农书共有9家114卷之多。其中2家为战国时的作品，其余7家都为西汉时期的新作，这说明农业科学技术的总结工作受到了重视。汉代农书基本上都散失了，现存的《汜胜之书》也只是辑佚本。《汜胜之书》主要记载和总结了陕西关中地区劳动农民提高单面积产量的经验和发明创造，反映了农业科学技术的新进展。

《汜胜之书》总结了农业生产6个基本环节的理论和技术问题。它把整个农作物栽培过程当做一个有机整体加以研究，指出“趣时（及时耕作）和土（土地的利用和改良）、务粪（施肥）泽（保墒灌溉）、早锄（及时中耕除草）早获（及时收获）”这六个不可分割的、达到丰产丰收的基本环节，并对之作了具体的阐述。

该书还总结了禾（谷子）、黍、麦、稻、豆、麻（大麻）和桑等十多种农作物的栽培方法。在研究各种农作物生长的特殊规律和一定的生长条件的基础上，对自整地、播种、田间管理直至收获的方法，均做了各不相同的论述，从而奠定了我国古代农书传统的作物栽培各论的基础。

★生产工具和兵器铁器化的完成

秦汉时期，铁器和冶铁术在包括边远山区的广大地区得到了使用和传播。考古发现表明，西汉初年铁制农具和工具已经普遍取代了铜、骨、石、木器，在西汉中期以后，随着炒钢技术的发明，锻铁工具增多，铁制兵器也逐步占了主要地位，到东汉时期，主要兵器已全部为钢铁所制，从而完成了生产工具和兵器的铁器化进程。西汉中期以前出土的铁器种类较战国时期有所增加，其突出的特点还在于形制进一步成熟，并有加宽加大的趋势。这同西汉前期整个社会生产处于恢复与提高的总趋势是相一致的。

西汉中期以后，情况发生了根本的变化，铁器种类急剧地增加，如灯、釜、炉、锁、剪、镊、火钳以及齿轮、车轴等机械零件都涌现出来。东汉时期更是如此。这说明在西汉中期以后，钢铁生产在质和量两个方面都有了重大的发展。这同当时社会生产的发展、国防的需要以及冶铁术的进步有密切的关系。汉武帝于公元前119年采取的由国家统一经营冶铁业的政策，使人力、物力和财力比较集中，生产技术还可以较快地在较大范围内得到推广和交流，对钢铁生产的发展起了积极的作用。当然，由于官营有时也造成为追求数量而粗制滥造等弊病。

其时所设49处铁官，分布在今陕西、河南、山西、山东、江苏、湖南、四川、河北、辽宁、甘肃等省，它们成为钢铁生产的基地。到汉元帝时，“诸铁官皆置吏卒徒，攻山取铜铁，一岁功十万人以上”，这是冶铁采矿业规模之大的一个说明。再从已发掘的冶铁遗址看，每一铁官下属的作坊，或以铸铁为主，或冶铸兼备，作坊面积达数万平方米，甚至数十万平方米，有的拥有炼炉十余座，表明了冶铁业的空前发展。

★天文学成就和张衡

张衡（78—139年），字平子，河南南阳人。他的《浑天仪图注》便是浑天说代表作。浑天说是一种以地球为中心的宇宙理论，因在当时历史条件下，它能比较近似的说明天体的运行，所以对后世产生了很大的影响。

张衡不但倡导浑天说，而且还在前人的基础上，着手制造了用于演示浑天思想的的仪器——水运浑象，这对浑天说得到社会的广泛承认起了重要的作用。张衡所制浑象仪是以一个直径约5尺的空心铜球表示天球，上画二十八宿，中外星官及互成24度交角的黄、赤道等。紧附在球外的有地平圈和子午圈，天球半露于地平圈之下，天轴则支架在子午圈上，天球可绕天轴转动。水运浑象形象地表达了浑天思想，并解释了若干天文现象。张衡利用当时已得到发展的机械方面的技术，巧妙地把计量时间用的漏壶与浑象联系起来，即以漏水为原动力，利用漏壶的等时性，通过齿轮系的传动，使浑象每日均匀地绕轴旋转一周，这样浑象也就自动地、近似正确地把天象演示出来。张衡的这项创造是唐宋时代得以进一步改进水运浑象的先声，在天文仪器史上占有重要的地位。

张衡于公元132年首创了世界上第一架地震仪——地动仪。“地动仪以精铜制成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊”，里面有精巧结构，主要是中间的“都柱”（相当于一种倒立型的震摆）和它周围的“八道”（装置在摆的周围的八组机械装置）。尊外相应地设置8条口含小铜珠的龙，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”因震动失去平衡而触动“八道”中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，观测者便可知道地震发生的方向。据史载，地动仪成功地记录了公元138年在甘肃发生的一次强震，证明了张衡所制仪器的准确性和可靠性。

张衡的成就还不限于这些方面。他研究过地理学，曾绘制了一幅地形图，流传了好几百年；在数学方面，对圆周率作过研究，取用过π值；=10=3．162他是当时有名的文学家，有不少文学著作，其中以《二京赋》最为出名，在东汉文学史上有一定的地位；他还是个画家，曾被人列为东汉6大名画家之一。

★《九章算术》与数学

在春秋战国数学发展的基础上，秦汉时期出现了我国古代最早的一批数学专著，如《许商算术》（26卷）、《杜忠算术》（16卷）和《九章算术》等。前2部书早已失传，《九章算术》一直流传至今，是我国现有传本的古算书中最古老的数学著作。《九章算术》对后世历代数学的发展，影响很大。它的出现，标志着我国古代以算筹为计算工具、具有自己独特风格的数学体系的形成。

经过春秋战国到西汉中期数百年间政治、经济和文化的发展，《九章算术》比较系统地总结和概括了这段时期人们在社会实践中积累的数学成果。这一时期的社会变革和生产发展，给数学提出了不少急需解决的测量和计算的问题：实行按田亩多寡“履亩而税”的政策，就需要测量和计算各种形状的土地面积；合理地摊派税收就需要进行各种按比例分配和摊派的计算；大规模的水利工程、土木工程需要计算各种形状的体积以及如何合理地使用人力、物力；商业、贸易的发展，需要解决各种按比例核算的问题；愈加准确的天文历法工作，就愈是需要提高计算的精确程度等等。《九章算术》正是从各类问题中选出了246个例题，纂集而成的，并按解题的方法和应用的范围分为9大类，每一大类作为一章。它所提供的数学解法，为生产和科学技术的进一步发展，以及为封建政府计算赋税、摊派徭役等，提供了方便。

《九章算术》不是一时一人之作，而是经由很多人的修改和补充，才逐渐发展完备起来的。三国时代的刘徽曾为《九章算术》做过有名的注释工作。

★《神农本草经》与《伤寒杂病论》

到西汉时，药物学的研究不但在官府有专门的机构，在民间也有十分广泛的基础，而且药物学的专著已出现不少。《神农本草经》成书于汉代，是我国现存最早的药物学专著。它是战国、秦汉以来药物知识的总结，而不是出于一时一人之手的著作，对后世药物学的发展有很大的影响。

《神农本草经》共收载药物365种，其中以植物药最多，计252种，动物药67种，矿物药46种。根据其性能和使用目的的不同，这些药物分为上、中、下3品。上品120种，一般是毒性小或无毒的，大都是“主养命以应天”的补养药物；中品120种，有的有毒，有的无毒，多是既攻治疾病又能滋补虚弱的药物；下品125种，多是有毒而专用于攻治疾病的药物。这是我国药物学最早的分类法，它明显地受到方士服食的影响，如书中所载上品药物，屡言“长生不老”“不老神仙”等就是最好的证明。该书对每味药的记述较详细，其中包括有药物的主治、性味、产地、采集时间、入药部分、异名等。书中提到主治疾病的名称达170余种，包括内科、外科、妇科以及眼、喉、耳、齿等方面的疾病。根据长期临床实践和现代科学研究证明，书中所载药效，绝大部分是正确的。如利用水银治疥疮、麻黄治喘、常山截疟、黄连止痢、大黄泻下、莨菪治癫、海藻疗瘿瘤（甲状腺肥大）等，已为现代科学研究所证实，至今仍具有一定的实用价值。

《神农本草经》在其序录中，概括地记述了当时药物学的基本理论。如关于医方中的主药与辅助药之间的“君、臣、佐、使”的理论，阐明了药物配伍的原则；关于“药物有酸、威、甘、苦、辛五味，又有寒、热、温、凉四气”的“四气五味”说；根据药物的性能不同而采用不同的剂型等等。这些理论反映了当时的药物学已经达到一定的水平。

张仲景（约150—219年）于3世纪初写成了《伤寒杂病论》一书，确立了理、法、方药（即有关辨证的理论、治疗法则、处方和用药）具备的辨证论治的医疗原则，使祖国医学的基础理论更加切合临床应用．，从而奠定了中医治疗学的基础。

《伤寒杂病论》被后人整理成《伤寒论》和《金匮要略》二书。《伤寒论》专门论述伤寒类急性传染病，《金匮要略》则以论述内科、外科、妇科等杂病为主要内容。

★造纸术与蔡伦

在造纸术没有发明以前，我国古代曾先后使用龟甲、兽骨、金石、竹简本牍、缣帛等材料记事。直到两汉时期，简牍、缣帛依然是十分重要的书写材料。但随着社会经济、文化的发展，简牍笨重、缣帛昂贵的缺点日益突出。于是，寻求廉价、方便易得的新型书写材料，逐渐成了社会的迫切要求。经过长期的实践和探索，人们终于发明了用麻绳头、破布、旧鱼网等废旧麻料制成植物纤维纸的方法，引起了书写材料的一场革命。正是在造纸术发展的历史进程中，于2世纪初年，出现了蔡伦这一著名的纸的改革家。

蔡伦，字敬仲，桂阳（今湖南省耒阳县）人，是汉和帝时的太监，曾负责监制御用器物。他总结了西汉以来造纸的经验，进行了大胆的试验和革新。在原料上，除采用破布、旧鱼网等废旧麻类材料外，同时还采用了树皮，从而开拓了一个崭新的原料领域。在技术工艺上，也较前完备和精细。除淘洗、碎切、泡沤原料之外，还可能已经开始用石灰进行碱液烹煮。这是一项重要的工艺革新，它既加快了纤维的离解速度，又使植物纤维分解得更细更散，从而大大提高了生产效率和纸张的质量，为纸的推广和普及开辟了广阔的道路。公元105年，蔡伦把他用树皮、麻头和破布、旧鱼网制成的纸献给汉和帝，很受欢迎，“天下咸称‘蔡氏侯纸’”。蔡侯纸的出现，在造纸术的发展史上是一件大事，它标志着纸张开始取代竹帛的关键性的转变。

★建筑与秦汉长城

万里长城是世界建筑奇迹之一，它以雄伟壮观、工程浩大闻名于世。长城的修筑是从战国时期开始的，秦始皇统一中国后，为了防范匈奴的突然袭击，用35万人力把燕、赵、魏等诸侯国修建的长城连接起来，筑成了西起甘肃临洮（今岷县），沿黄河到内蒙临河，北达阴山，南到山西雁门关、河北蔚县，经张家口东达燕山、玉田、辽宁锦州并延至辽东的万里长城。

汉代除了修建了秦长城外，又修筑朔方长城（内蒙河套南）和凉州西段长城。后者包括北起内蒙额济纳旗居延海到甘肃金塔县北的北长城；从金塔县经破城子等地直达玉门关，进入新疆的南长城。它们是汉武帝时期开始修筑的。据居延出土的汉简记载，长城的修筑“五里一隧，十里一墩，卅里一堡，百里一城”，这同实地考察的结果大体相符。

秦汉长城的遗迹至今仍历历可寻。据考察，秦长城多就地取材，用夯土筑成。从敦煌西南玉门关一带的汉长城看，墙身残高4米，下部宽3．5米，上部宽1．1米，也是用土夯成，距地面50厘米开始铺纵横交错的一层芦苇，厚6厘米，作为防碱夹层，可使墙身坚固，不易倒塌。在金塔县和额济纳旗，还存留烽火台200多座，台平面呈正方形，每边17米．高25米左右。蔚为壮观。它也是由夯土或土坯筑成，施工中亦采用芦苇。至今仍有许多烽火台，除四角销蚀外，其余部分都还完好。

秦汉长城雄踞于我国北部，绵延万余里，构成了一套比较完整的防御体系，无论对抵御匈奴等游牧民族的侵扰，还是为保证丝绸之路的畅通，都起了重要的历史作用。在如此辽阔的地域，在崇山峻岭、流沙溪谷之间，构筑如此庞大、艰巨的工程，充分表现了中华民族的磅礴气概和聪明才智，也反映了当时测量、规划设计、建筑和工程管理等的高超水平。