中国科学技术史.docx

中国古代的科学技术，在很长的一段时期里都居于世界领先的地位。（此种论断在科学史界，争议相当大，一般认为中国古代技术发达，但没有发展出科学的概念，如同先秦百家争鸣，却没有像西方一样，发展出哲学的概念。）中国历史上的的科学技术成就，为世界文明的发展作出了很大贡献。而中国古代科学的发展过程中，与许多国家、地区和民族的科学技术交流。李约瑟写道：就技术的影响而言，在文艺复兴之时和之前，中国占据着一个强大的支配地位。世界受中国古代和中世纪的顽强的手工业者之赐远远大于受亚历山大时代的技工、能言善辩的神学家之赐。科学技术萌芽时期 中国科学技术的萌芽时期为旧石器时代和新石器时代。中国是世界早期人类文明的发源地之一，是世界上最早使用火，发明弓箭和陶器、出现农牧业、观察天文、开创医药的地区之一。开始利用蚕丝制作丝绸。 先秦时期 算筹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，青铜器的铸造冶炼技术非常高超，同时也出现了原始的瓷器。西周晚期，淄博铁山是中国冶铁的发源地1。 到了春秋战国时期，中国古代科学技术体系基本奠定。广泛使用铁器，同时还出现了炼钢技术和铸铁柔化技术。 夏小正成书，是中国现存最早的一部农事历书。 有大规模的水利工程，包括都江堰、郑国渠等。 创造十进位制。 发明筹算，能进行四则运算以及乘方，开方等较复杂运算，并可以表示与计算零、负数和分数。有学者认为，筹算促成了印度阿拉伯数字体系2。 创造九因歌，为世界上最简便的乘法表，直到今日还在使用。 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 九章算术中国古代的各个科学技术已经趋于成熟。农业上的轮作制已经确立。 中医学著作神农本草经、伤寒杂病论面世。 九章算术确定了中国古代的机械化算法化的数学体系。 造纸术已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。 已有牵星导航技术（过洋牵星术）。 发明抽水马桶，是世界上最早使用抽水马桶的国家3。 魏晋南北朝时期 刘徽海岛算经刘徽、祖冲之、张子信等对数学和天文学做出了很大贡献。刘徽海岛算经创造了四次重差观测术，领先世界一千余年。祖冲之圆周率领先世界一千年。 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，对中国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。 解飞、魏猛变制造出世界上最早的车磨。 隋唐 隋唐时经济文化发达，使科学技术得到了很大发展。 通志天文略第二中步天歌太微垣书影隋朝继承北朝与南朝的科学知识，其科技成就表现在天文历法、数学、博物学、建筑学与医学上4。隋朝数学发达，当时士人皆须学习简易九数，在国子监（大学）设有算学（数学系）5，专门数学人才的培养也在隋代才正式成立。隋朝历法比前朝更加精密。600年刘焯借由北朝张子信的数据，测定岁差为76年差一度，已接近准确值。604年刘焯制定出皇极历，推日行盈缩，黄道月道损益，日月食多少及所在所起，都比以前诸历精密，而且提出等间距二次内插法的公式。皇极历比过去的历法准确，虽然被排斥不得施行，但对后世历学提供了新标准6。定朔法、定气法也是刘焯的创见。隋文帝平定南朝陈后将南朝的浑仪、浑天象及天文图籍都集中于长安，并且命庾季才与南朝周坟参照各家星官，绘成星图。周坟与袁充等人还在太史局教授星象知识7。隋朝丹元子，按照东晋陈卓所定的星宫，把天上星星的步位，编成一篇七字长歌，叫做步天歌，文句浅显，便于传诵8。隋末唐初，李播写成天文大象赋，用诗赋描述全天星官。隋朝的星官体系十分发达，然而还有两个弱点：当时过分强调三家星的区分，使星空划分成为二元体系；在拱极区与黄道间，还有一些区域比较空白，命名的星星仍不够多。隋廷提倡博物学，在当时出现大量地方志（或称图志、图经）。隋廷明令全国各地推行方志编写9，最后着有诸郡物产土俗记、区宇图志与诸州图经集。隋炀帝又诏天下诸郡上风俗物产地图，据以编成物产土俗记及区宇图志，开中国编撰一统志之先河。朗蔚之采各地所上图经而纂成隋诸州图经集二百卷10。裴矩于大业时期在张掖掌管互市，从书传及西域商人的言论中，搜集西域山川、姓氏、风土、服章、物产等资料而写成西域图记。这本书还记载自敦煌通中亚诸国直至地中海的三条丝路。 安济桥。建筑学方面，有名的有李春、宇文恺与何稠。610年李春于现今河北省宁晋县洨河建造安济桥11，安济桥是目前世界最古老的现存完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥，圆弧拱的跨度大，圆弧拱仍然够高，水上船只来往通过非常方便。安济桥桥拱不是使用半圆拱，而是使用跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构，是中国建筑史的重大成就之一12。另外四个小桥洞节约石料二百多立方米，又减少桥身五分之一的重量，让桥基部分的负担大大减轻。同时可以起分洪缓冲的作用，减轻洪流对桥身的冲击力量。宇文恺曾为隋炀帝造观风行殿，殿下置轮轴，离合便利，可以分开行动，也可以合成一个容纳数百人的大殿。何稠为隋炀帝造六合城。在攻城时，一夜间可以合成一座周围八里、高十仞的大城，城上能列甲士，立旗仗。另外何稠能用绿瓷制玻璃，与真玻璃无异13。隋朝医学相当发达，设有大医署。临床医学出现分科的趋势，大医署分为医学、药学两部分教受学生；而医学又分为医、针、按摩、咒禁四科；其中医科又分成体疗（内科）、少小（小儿科）、疮肿（外科）、耳目口齿与角法（拔罐）等五个专业14。由于南朝医学进步，隋朝时南北医师交往，医书流通，有利于医学的描进。隋书经籍志子部医方类中不少是南朝人的著作。南方名医许智藏有为隋炀帝治病过。隋朝也译出十余种天竺和西域的医方书，知识十分丰富。6。隋朝医学家以巢元方最为著名，他撰有诸病源候论15。这是中国第一部详细论述疾病分类和病因、病理的著作。书中记有用肠吻合手术治疗外伤断肠，是中国外科手术史上的重大成就。但诸病源候论也有不少错误，例如在九虫候中称：蛲虫在人肠内，变化多端，发动亦能为癣，而癣内实有虫也。事实上蛲虫跟癣没有关系。隋炀帝于大业时期敕编四海类聚方，全书共2600卷，专述理论，与诸病源候论相辅相成14。 王孝通缉古算经 一张唐代的星图唐朝科技相对于前代有明显进步。天文学家僧一行在世界上首次测量了子午线的长度，他还与梁令瓒合作，制成水运浑天铜仪。药王孙思邈的千金要方和千金翼方是不可多得的医书。数学家王孝通缉古算经在世界上第一次创立三元方程，对中国的代数学发展有重要意义。唐朝首都长安城与东都洛阳规划严整，盛唐年间极盛时人口达到80100万。成为当时世界上最大的城市，也为后世留下了城市规划的样板。当时周边国家的首都，如当时的：日本平安京、新罗金城、高句丽平壤和渤海国上京龙泉府都是仿照长安建造。唐朝的木结构建筑规模雄浑，气魄豪迈。佛塔形式也融合了中国与印度的造型，显得千变万化，多种多样。868年，中国金刚经的印制是世界上已知最早的雕版印刷。中国的造纸、纺织等技术在751年的怛罗斯战役之中传入阿拉伯帝国，之后在12世纪传入西班牙，到13世纪传入意大利，到14世纪初叶传遍整个欧洲.646年，甘蔗熬糖法也从摩揭陀传入唐朝16。宋朝 主条目：宋朝科技到两宋时，中国古代的科学技术发展达到了高峰。金元朝时期 知不足斋丛书测圆海镜圆城图式 四元玉鉴书影 回回药方 元朝王祯著作农书里所绘的印刷活字盘。1248年，金朝数学家李冶着测圆海镜，系统地发展了天元术，并将复杂的几何问题代数化。 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（又译作尤尼）的哈基姆星表（又译作哈基姆历数书）等天文学著作。1260年，元朝承金国旧制，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。 元世祖至元十七年（1280年），王恂与郭守敬等完成编制授时历。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。 制订授时历时，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）。 1303年，朱世杰着成四元玉鉴，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。朱世杰亦研究各有限项级数求和问题，而且在此基础上得到高次差的内插公式。 一般认为欧几里得的著作几何原本前六卷是明代的徐光启在意大利传教士利玛窦的帮助下翻译并引进中国的，但有学者认为早在元代，此书已经被来华的穆斯林带到中国。17 中医学有很大发展，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。回回药方是中国的大型综合性回回医药学典籍，作者不详，原有36卷，少数残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。从残本目录可以看出，回回药方是一部包括内科、外科、妇科、儿科、骨伤和皮肤病等科，具有中西特色的医学典籍。原书36卷，现存残卷4卷，残卷目录124页，每页15行，每行上下各列举一个药方。残卷约有三千余药方18。 1291年，郭守敬指挥修建元大都至通州的运河，当中有七座水闸，这七座水闸彼此相距约半公里的地方，又设计有斗门。郭守敬的设计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。 元世祖在位时即开始重视农业，制定了有利于农业发展的政治措施，使得农业水平有了很大的提高。来源请求王祯编着的农书有37卷，现存36卷，是中国古代一部对农业生产进行全面系统论述的著作。农书全书约有十三余万字与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”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，将农作物分为谷、蔬、果、杂等六大类，为中国农作物分类学奠基；而对于植物性状的描述，也是此前书籍不曾有过的。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、麻芒等分为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。 在活字印刷术方面，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。 明朝时期 王文素算学宝鉴书影 郑和航海图 本草纲目明前期，由于朝廷鼓励垦荒，所以在水利以及农业的技术上有大为的进步，手工业的繁荣，造就了像是宋应星的天工开物这类研究手工业的百科全书式书籍，在历史上有很重要的实用以及科学价值，明熹宗就经常亲自参与木工的研究和实践活动，但因为明代实施文字狱以及八股文，使得中国读书人思想僵化，失去了宋代自由活跃的思想，使得这些科学家们多半都很难考上科举，也很难被朝廷重用。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。明太宗时由于有郑和下西洋的海上活动，使得绘制海图以及罗盘运用的技术大为进步，其他民间的科学作品，像是李时珍的本草纲目，地理著作徐霞客游记都是流传至今的科学名作，这也使得中国的建筑技术更上一层楼。16世纪西方逐渐脱离黑暗时代，文艺复兴开始，西洋科学突飞猛进，大量的西学随着传教士进入中国，像是徐光启以及传教士利玛窦共同翻译的几何原本。可惜后来清朝盛行文字狱，扼杀国人思想，使得中国科技开始落后于西方。数学 数学方面，王文素着算学宝鉴，程大位写成集珠算理论之大成的著作直指算法统宗，徐光启翻译了几何原本，李之藻着同文算指。天文学 天文学方面，出版名著白猿献三光图（作者不详）载有一百三十二幅云图，赵友钦着革象新书，徐光启吸收西洋历法成果编成崇祯历书，李之藻着浑盖通宪图说，王锡阐着晓庵新法。安装中国第一架天文望远镜："筩"(yong) 。地理学 地理学方面，编成郑和航海图，徐霞客着徐霞客游记，出现最早的世界地图坤舆万国全图，顾炎武着肇域志、天下郡国利病书。建筑学 建筑学方面，明初大兴土木工程，兴建紫禁城以及修建万里长城，计成写成园林学名著园冶。医学 医学方面，明成祖组织编成普济方，李时珍着本草纲目，杨继洲着针灸大成，陈实功着外科正宗，吴有性着瘟疫论，张景岳着类经，明朝还在世界上最早种痘预防天花。农学 农学方面，俞宗本着种树书，朱橚着救荒本草，马一龙着农说，屠本畯着中国现存最早的海洋生物专着闽中海错疏，喻仁、喻杰合着兽医学著作元亨疗马集，徐光启着农政全书，玉米、地瓜、土豆、花生、烟草、西红柿、向日葵、南瓜、辣椒从美洲传入。航海 瀛涯胜览明抄本三宝征夷集本宝船资料 武备志孙武子方阵图郑和下西洋开辟了地理大发现的时代，当时的明朝是海洋的霸主19。郑和宝船，大者长四十四丈四尺，阔一十八长，中者长三十七丈，阔一十五丈，是当时世界最大的船20。军事学与兵器 军事学方面，茅元仪着武备志，出版名著火龙经，赵士祯着神器谱，孙元化着西法神机，焦勖着火攻挚要，王钲编成中国第一部系统的机械工程专着新制诸器图说，戚继光着纪效新书、练兵实纪。兵器科技方面，1372年造碗口铳，1377年造手铳（小口径管形），14世纪末发明“神火飞鸦”，1453年造铜火铳（滑膛式），1524年在北京铸造佛朗机炮，16世纪中叶发明“火龙出水”，1558年造出中国第一批火绳枪一万支，称之为“鸟嘴铳”，1580年戚继光发明"自犯钢轮火"（其效类似地雷），1642年南京出现遂发火枪。物理学 物理学方面，朱载堉着音律学著作律吕精义发明十二平均律，宋应星着天工开物，方以智着物理小识，万户进行世界最早的火箭升空试验，孙云球制造放大镜、显微镜等几十种光学仪器，并着镜史。清朝时期 康熙对西洋科技方面纯属个人兴趣，且窒塞民智以防范汉人接触科技21，以及雍正禁教，再加上后来的闭关自守，使先进的西方科学无法传入中国，失去了中西互相学习的机会。而清廷的文字狱以及延续了明朝科举的八股文，使中国科学已经逐渐失去了领先世界的地位。康熙时，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”22。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。这两份地图，至今仍有很大的参考价值。 乾隆时官修医宗金鉴九十卷，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，是一部介绍汉医临床经验的重要著作。 王清任着医林改错，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，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。 王锡阐着晓庵新法、五星行度解等十几种天文学方面的著作，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，对日食月食的算法、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，促进了中国历算学的发展。 梅文鼎整理和阐发中国古代的历算学，同时也研究和介绍西洋科学，着有天文、历法、数学方面的书籍达86种。其著作中西数学通，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。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；在勾股测量、九数存古等部分，也证明了中国古代算法的成就；在堑堵测量、几何补偏部分，介绍了西洋的球面三角学，并对西洋立体几何作出论述和发展；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。 明安图着有割圆密率捷法四卷。因当时从欧洲传进的割圆三法（圆径求周、孤背求正弦、弦背求正矢）只有公式，而没有公式的证明方法，于是创用“割圆连比例法”证明了三条公式，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，是中国用解析方法对圆周率进行研究的第一人。 龚振麟于1841年首创铁模铸炮法，并着有铸炮铁模图说，是世界上最早论述铁模铸造法的科技文献之一。 李善兰独立发明对数微积分，并在组合恒等式方面提出李善兰恒等式。1872年发表了考数根法，是中国质数论方面最早的著作。 近代的科学技术 鸦片战争之后，西方科学大量传入中国，从洋务运动、戊戌变法、一直到辛亥革命，中国都在吸收西方科学成果。民国初年中国科学社等民间学术社团创立以后，中国科学技术开始和世界科学技术的发展更为系统地融合在一起。1928年成立的中央研究院、1949年成立的中国科学院都获得政府的财力支持。1963年世界上首次成功获得人工合成胰岛素。 1964年10月成功爆炸了第一枚原子弹；1967年6月又成功爆炸第一枚氢弹。 1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心发射神舟一号，进行试验航天飞行，次日15时41分神舟一号飞船在内蒙古自治区中部地区成功着陆。 2003年10月15日发射的神舟五号载人飞船使中国成为继俄罗斯以及美国之后，第三个有能力独自将人类送上太空的国家。 2007年2月，中国科学院等离子研究所的先进超导托卡马克实验装置EAST产生了持续了近3秒的200千安培的等离子放电。23。 2007年10月24日18时05分，嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射。 2010年1月11日成功试验中段反导。 2011年1月9日，京沪高速铁路新一代高速动车组CRH380BL（12节实验编组）在京沪高铁徐州至蚌埠段综合试验跑出487.3公里时速。24 2011年中国Pandx暗物质实验室在锦屏山的地下2500米设立了一个世界最深的暗物质实验室25。 2011年1月11日12时50分歼-20由歼-10S型战机陪同下开始首次飞行26. 2010年11月16日，中国的天河一号二期系统超级计算机以每秒4700万亿次的峰值速度和，位居世界第一27 2012年4月30日，北京时间凌晨4时50分，中国在西昌卫星发射中心成功发射“一箭双星”，用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定转移轨道。 2012你4月中国JF12复现高超声速飞行条件激波风洞建成。长265米直径2.5米，最高风速9马赫28。 2012年6月24日，中国神舟九号航天员驾驶飞船与天宫一号目标飞行器顺利对接，中国首次空间手控交会对接试验成功。 2012年6月24日，中国蛟龙号潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟试验海区创造了中国载人深潜最新记录，首次突破7000米，达7020米，创造中国载人深潜新的历史记录29。 2012年6月下旬广州中船龙穴造船厂的巨型油轮“新埔洋”号出海试航。新埔洋号排水量35万吨，载重量30.5吨，甲板长333米，有无人驾驶自动导航设备，续航力4万公里。 7月10日，中国科学院东方超环(EAST)超导托卡马克，获得两项世界纪录：1）现411秒两千万度高参数偏滤器等离子体，2）获得稳定的超过32秒的高约束等离子体放电。 2013年1月23日，中国第一架大型运输机运20在阎良首飞成功。 2013年1月27日，第二次中段反导试验成功。