中国封建制时代科学技术发展的社会历史条件

夏商时期夏商周时期奠定了中国科学技术的雏形。这时中国进入了青铜时代，青铜器的铸造冶炼中国科技史资料选编[1]技术非常高超。这时也出现了原始的瓷器。尤其是到了春秋战国时期，中国古代科学技术体系基本上是在这个时期奠定的。这时中国广泛使用铁器，同时还出现了炼钢技术和铸铁柔化技术。[2] 这时已经有了许多大规模的水利工程的兴建，著名的有都江堰、郑国渠等。数学上确立了十进位制；出现了世界上最早的星表之一；测定了比较精确的回归年长度；中医学理论初步建立。秦汉时期到了秦汉时期，随着封建制的巩固，中国古代的各个科学技术已经趋于成熟。《九章算术》确定了中国古中国科技史杂志代的数学体系。造纸术已被发明并且得到了重大改进。长城的建造体现了中国当时建筑技术的发达。张衡发明候风地动仪，是世界上最早的地震仪。[2] 农业上，轮作制已经确立。《神农本草经》、《伤寒杂病论》对后世中医学的发展产生了很大的影响。《九章算术》确定了中国古代的数学体系。造纸术在这一时期被发明并且得到了重大改进；造船技术已经非常成熟。长城的建造体现了建筑技术的发达。两晋南北朝这一时期出现了著名的科学家。刘徽、祖冲之、张子信对数学和天文学做出了中国科技发展史简明教程[3]很大贡献。裴秀提出的制图六体，创造了中国古代地图学的基础理论。贾思勰的《齐民要术》标志着农学的成熟。王叔和的《脉经》、皇甫谧的《针灸甲乙经》、陶弘景的《神农本草经集注》丰富了中医学体系。葛洪在炼丹上的研究，对原始的化学做出了贡献，马钧在机械制造方面的成就代表了中国古代机械制造的水平。两宋时期两宋使中国古代科学技术得到了很大发展，其中杰出的代表人物是沈括。这时中国的四大发明相继问世，对世界文明做出了重大贡献。两宋时，中国古代的科学技术发展达到了高峰。正如在行政和艺术上的繁荣一样，南宋也是令人激动的技术创新时期。沈括（1031－1095），字存中，号梦溪丈人，杭州钱塘（今浙江杭州）人，中国科技发展史[4]北宋科学家、改革家。晚年以平生见闻，在镇江梦溪园撰写了笔记体巨著《梦溪笔谈》。一位非常博学多才、成就显著的科学家，我国历史上最卓越的科学家之一。精通天文、数学、物理学、化学、地质学，气象学、地理学、农学和医学；他还是卓越的工程师、出色的外交家。他在很多方面有点像达·芬奇，除哲学外，他对许多实用科目感兴趣而且十分内行。这符合儒教提倡的文人－绅士典范。但沈括和他的同时代人却比这位圣人所讲的对事物进行调查研究走得更远，把它提高到可以称之为科学探究的范畴。比如，沈括的日记记录了他观察到比当前海平面高得多的地方的岩层中含有海产物的化石。他与意大利文艺复兴时期的达·芬奇一样，但比后者早三个世纪，得出正确的推论，并写下了关于地面隆起的地貌学理论首次陈述。[5] 元朝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。当时领先于世界的阿拉伯与波斯科学技术传入中国。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年正式设立回回司天台，1312年设立回回司天监。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。中国人在此时开始使用阿拉伯数字。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）。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。在元朝，中医药学有很大发展，出现了金元四大学派,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。今日的北京是在元大都的基础上建立起来的。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）。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国外一些运河采用的技术是基本相同的。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。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。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。在活版印刷术方面，王祯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。明朝　明朝科技成就灿若繁星，在各行各业都取得了非凡的成就，涌现了许多名家巨作。1、科学著作李时珍《本草纲目》（1578年）；朱载堉《律学新说》（1584年）；潘季驯《河防一览》（1590年）；程大位《算法统宗》（1592年）；屠本畯《闽中海错疏》（1596年）；徐光启《农政全书》（1633年）；宋应星《天工开物》（1637年）；徐霞客《徐霞客游记》（1640年）；吴有性《瘟疫论》（1642年）。在短短的60多年中出现了这么多优秀科学专着，其频率之高和学科范围之广，在中国历史上是空前的。正如研究者指出的，当时被运到中国的西洋书籍数量十分惊人，几乎包括了文艺复兴运动以后的神学、哲学、科学、文学艺术各学科的所有知识”，而这个时候，哥白尼的“日心说”和西方的“地球观”，也和天主教的神学一道随之传入。[6] 2、翻译之作在徐光启“欲求超胜，必须会通；会通之前，必须翻译”[7] 的思想原则和“博求道艺之士，虚心扬榷，令彼三千年增修渐进之业，我岁月间拱受其成”[8] 的目标指导下，以及明政府的组织支持下，中国人对西方的数学工程等书籍进行有意识有目标的大规模翻译。其中可知翻译的书目中有（包括译者或作者）：《测量法义》利马窦和徐光启，1607年《表度说》熊三拔，1611年《泰西水法》 熊三拔和徐光启，1612年《几何原本》 利马窦和徐光启，1613年《同文算指》 利马窦和李之藻，1613年《乾坤体义》 利马窦，1614年《圆容较义》利马窦和李之藻，1614年《天问略》 阳马诺，1615年《职外方纪》艾儒略，1623年《远镜说》汤若望，1626年《寰有诠》傅泛际和李之藻，1628年《名理探》 傅泛际和李之藻，1631年《主制群征》 汤若望，1636年《寰宇始末》 王丰肃，1637年《五纬历指》罗雅谷，1637年《性学粗述》 艾儒略，1637年《坤舆格致（矿冶全书）》德国矿冶学家乔治·鲍尔，汤若望、杨之华、黄宏宪译《建筑十书》古罗马建筑学家维特鲁维《数学札记》 荷兰数学家军事工程学家西蒙·史特芬《各种精巧的机械装置》意大利工程技术专家拉梅里《原本》（拉丁文本）科隆版《测量全义》罗雅各《天体运行论》 哥白尼《哥白尼天文学概要》开普勒《地中海航海术》 罗马版《比例规解》 罗雅谷《地球表周与其直径的关系》《宇宙仪》 雅克·贝松《皮埃尔+勒孔特发明陆，海双用几何天文测辐仪制造与用法》《磁石测量法》 纪尧姆·德诺吨涅《神功催吐药》 萨拉·安吉鲁着《大西洋，地中海等海洋盐度，涨落潮海流流动因果实论》克洛德·举雷当时翻译和创作的还有《远西奇器图说》（从书集，邓玉函和王征，1627年）《泰西人身说概》（1635年）、《人身图说》（1635年）、《西国记法》（1595年）、《性学粗述》（1623年），《崇祯历书约》、《物理小识》、《数度衍》、《泰西水法序》、《旋韵图》、《几何体论》、《几何用法》、《太西算要》、《西儒耳目资》、《学历小辩》、《日月星晷式》（天启年间陆仲玉着）、《浑盖通宪图说》、《经天该》……等七千余册。3、几何原本徐光启认为“欲求超胜，必先会通”，可见在其心目中，“会通”中西是第一步手段，“超胜”西学才是目的。在徐光启的科学思想中，翻译是基础，是学习西方先进科学技术的必由之路。在当时条件下，徐光启极其重视翻译等会通工作，注重通过翻译工作培养自己的西学人才。让天文生学习西法并亲自传授，“令后之人循习晓畅，因而求进，当复更胜于今。”[9] 对此，纪志刚评价说：今天，当中华民族重新屹立在世界民族之林的时候，当我们认识到“创新是民族进步的灵魂”，“创新也是国家兴旺发达的不竭动力”的时候，徐光启“会通超胜”的科学思想就更加闪射出熠熠的光辉。[10] 1607年春，徐光启和利玛窦翻译出《几何原本》前六卷。作为皈依传教士利玛窦的基督徒，徐光启并未选择宗教典籍，而首先翻译古代西方数学之经典著作《几何原本》。他说：“《几何原本》者度数之宗，所以穷方圆平直之情，尽规矩准绳之用也。……既卒业而复之，由显入微，从疑得信，不用为用，众用所基，真可谓万象之形囿，百家之学海……”[11] 第一次向中国人说明了几何学的本质。4、崇祯历法崇祯二年，即公元1629年6月21日，钦天监推算日食失误，而徐光启用西学推算却与实测吻合。徐光启时任礼部尚书，他再次提出修改历法的建议，是年崇祯帝批准了徐光启提出的宏大的修历计划，下令设立历局，由徐光启领导，修撰新历。并要求他“广集众长，虚心采听，西洋方法不妨兼收，各家不同看法务求综合。”徐光启奉崇祯帝旨，在钦天监开设西局。1629～1634年徐光启、李之藻和李天经，先后以西法督修历法，任用西方人汤若望（德）、罗雅谷（意）、龙华民（意）、邓玉函（J.Terrentius，1576～1630）等修成《崇祯历书》共46种137卷。崇祯时也有人反对西方历法。当时有个平民魏文魁写了《历元》、《历测》两本书，献给朝廷，对徐光启任用西法进行指责，却未受到行政干涉。政府为他设立一个民间历法机构东局，和徐光启组织领导的西法历局，及原来的大统历局、回回历局四家机构平等、公开地辩论。和魏的辩论，徐光启记在了《学历小辩》一书中，标题是“历局与魏文魁辩论文稿”。“在这十几年的争斗中，中西历法进行了八次正面较量，终以西历八次全胜，而宣告了《崇祯历法》的正确性。”正是在这种百家争鸣，百花齐放的良好气氛中，徐光启、李天经等人组织的历法变革征服了人心。[12] 《崇祯历书》是在以崇祯帝为首的明朝政府组织支持下修纂的一部引进西方数学天文知识的大型丛书，《崇祯历书》共137卷，包括《测天约说》《浑天仪说》《恒星历指》等30余种书籍。其中参考了当时在欧洲都很新甚至尚未被完全接纳的天文知识：开普勒1619年的《宇宙和谐论》、1621年的《哥白尼天文学纲要》、第谷弟子龙果蒙塔努斯（Longomontanus）1622年的《丹麦天文学》等，译用了哥白尼27项观测记录中的17项，介绍了伽利略关于太阳黑子现象，译出开普勒《论火星的运动》一书中若干材料……并用1/3的篇幅阐述了第谷的太阳系结构系统，计算方法则使用了哥白尼和开普勒的西方近代几何学方法。《崇祯历书》大量引用《天体运行论》中的章节和图，并把哥白尼视作欧洲历史上最伟大的四个天文学家之一。《崇祯历书》采用第谷体系后，很快被当时的中国天文界接受，如明末苏州的薄珏就着有《各重天有本动、有推动、有带动论》加以诠释。[13] 《崇祯历书》分为基本五目：法原，法数，法算，法器，，会通。徐光启在主持改历的时候，提出了一套发展天文学的方法，他说：“欲明天事，只有深伦理，明着数，精择人，审造器，随时测验，追合于天而已。……除此之外，无他道焉。”[14] 在徐光启看来，修编《崇祯历书》不仅是为修历，他说：事竣历成，要求大备，一义一法，必深言其所以然之故，从流溯源，因枝达本，兼能为万务之根本。此其书必愈数倍，其事必阅岁年。既而法意既明，明之者自能立法，传之其人，数百年后见有违离，推明其故，因而测天改宪，此所谓今之法可更于后，后之人必胜于今者也。《崇祯历书》正是按此目标来编写的，作为基础理论部分的“法原”，用以介绍基本天文理论，讨论各天体运动的几何模型及其建立方式，并把这部分内容排在“五目”首位。“法原”占据了核心部分，共有40余卷，占《崇祯历书》的1/3。这在中国历代修历中是绝无仅有的。在《崇祯历书》中，《大测》、《测量全义》、《割圆八线表》、《八线表》、《南北高弧表》和《高弧表》等引入平面和球面三角学，《比例规解》和《筹算》引入两种计算工具。《崇祯历书》所达到的成就，在当时的世界上是最先进的。《崇祯历书》不仅代表“西学东渐”的学术成果，还代表着中国对西方天文学的接纳。可贵的是，明朝科学家对西方的科技知识加以批判地吸收，政府为科学研究提供良好的环境氛围。《崇祯历书》于1634年修编完成，徐光启时任“东阁大学士”和“文渊阁大学士”。他于崇祯五年当上内阁大学士，深受崇祯信任。他生病了，崇祯却不放他回家，以至让他死于任上。“崇祯皇帝对徐光启去世深表悲痛，闻丧后辍朝一天，追赠‘少保’，谥‘文定’。又派员赐给办丧事所用物品及治丧钱等，还特派礼部尚书李康主持丧祭祭，并派人护丧回上海。”以表示对他的哀悼。而1633年被誉为近代科学奠基人之一的伽利略被罗马教廷判处终身监禁，其晚年极其悲惨。可以说，中国明朝政府对科学研究尤其是数学、天文学研究的支持超过欧洲。5、皇家科技明代不仅文人对科学有极大的兴趣和研究成果，朝廷对科学研究的积极支持，甚至统治者阶层本身也对科学有着很大的兴趣，并做出了巨大贡献。除最明显的官至尚书的徐光启和李天经、李之藻等人的例子外，我们再来看看另外几个。朱橚（约1361～1425年）是明太祖朱元璋的第五个儿子，明成祖朱棣的胞弟，其母马皇后。曾被封为吴王，后改封为周王。由朱橚组织和参与编写的科技著作有《保生余录》、《袖珍方》、《普济方》和《救荒本草》。朱载堉（1536～1611年），系朱元璋九世孙，仁宗帝六世孙，郑藩王族嫡世。是明代著名的律学家、历学家、数学家。一生撰述了大量音乐、数学著作。其父朱厚烷精通音律学，对朱载堉的影响和启发很大。朱载堉对科学有巨大的贡献，他是我国封建社会一位富有创造性的学者，是明代科学和艺术上的一颗巨星，中外学者尊崇他为“东方文艺复兴式的圣人”。朱载堉和郭沫若一起被列为“世界历史文化名人”。崇祯年间曾任兵部尚书的熊明遇是明末喜好西学的学者之一，着有《格致草》一书，其特色：“不但对于个别自然现象作了科学的研究与记录，而且更重要的是他有意从这些个别研究中寻找出通则与定理。因此他著作中有不少所谓的‘恒论’‘演说’。如卷一有‘原理恒论’‘原理演说’。”熊明遇的儿子熊人霖也是西学名家，着有《悬象说》、《地纬》和《函宇通》。熊明遇对明末大思想家方以智的影响也非常大，方以智对自然科学和西学的兴趣，即与熊明遇的启蒙有关。利玛窦1610年（万历三十八年）病逝于北京，享年59岁。其生前信徒已达200多人。按惯例，外国人死后都要移葬澳门。但是中国人为了纪念利玛窦，上奏朝廷，申请赐地、下葬北京。明神宗破例准奏，亲赐安葬祀费，赐北京西郊“二里沟佛寺，房屋三十八间，地基二十亩，畀葬利子”“立石为文记之”，墓碑由顺天府尹王应麟所立。这年十月下葬时，文武百官都参加了葬礼，非常庄严隆重。意大利耶稣会传教士曾记载，“时有内宦言于相国叶文忠（引者注：即内阁首辅叶向高）曰：‘诸远方来宾，从古皆无赐葬，何独厚于利子？’，文忠公曰：‘子见从古来宾，其道德学问有一如利子者乎？如无论其它，即其译《几何原本》一书，即宜钦赐葬地。’”可见明朝的统治阶层对科学的重视和不凡的胸襟。清朝清的科技有些傲人的发展，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，从事于中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。所著天文、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》，是中国第一部历学史。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，达到当时中国数学研究的最高水平。他在该书的《方程论》部分，阐明了中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，也都发扬了中国古代算法的成就；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。他是中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清帝国新疆地区。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，但由于雍正时期的禁教，以及后来的闭关自守政策，此得先进的西方科学无法传入中国，失去了互相学习的机会，再加上清朝延续了明朝的科举的恶习，文字狱以及八股文，使得中国科学已经逐渐失去了领先世界的地位。