中国传统科技发明

	日常生产生活实践中，我们的先辈创造了数以千计的科技发明，大大推动了社会的进步。被称为“四大发明”的造纸术、印刷术、火药和指南针以及陶瓷、丝绸等就是其中的代表。 一、四大发明 造纸术   纸的发明是中国人对世界文化发展的伟大贡献。文字发明之后我国古代用作书（刻、铸）写文字的材料很多，有龟甲兽骨、青铜器皿、绢帛、竹木等等。竹木简等太笨重，不易携带，绢帛虽轻便，但太昂贵。文化发展和传播，要求更轻便更廉价的书写材料。西汉时期在普遍使用竹、木简的同时已有了纸的创造。先是丝絮制成的纸，后来制造了植物纤维纸。西安灞桥汉墓、新疆罗布泊和居延的汉代烽燧遗址，都发现麻类纤维制成的纸。东汉和帝时，尚方令蔡伦改进了造纸方法，采用树皮、麻头、旧布和破鱼网等为原料，经过浸泡、切碎、洗涤、浸灰水、蒸煮、舂捣、打浆、抄纸、晒干、压平等工序（如图），造出了质量更好的植物纤维纸，非常便于书写，时称“蔡侯纸”。唐朝时期使造纸术传到朝鲜、日本和中亚各国，又经阿拉伯传往欧洲，结束了欧洲传统使用羊皮书写的历史，对世界文化的传播起了巨大的促进作用。 火药   中国是火药的故乡，也是世界上最早使用和生产火药兵器的国家。火药的成分是硝石、硫磺和木炭，是我国古代炼丹家在炼制丹药的过程中发明的。早在秦汉时期，方士们就已开始炼制“金丹”，魏晋时期，炼丹活动更为兴盛。在长期的炼丹过程中，炼丹家们逐渐认识到，点燃硝石、硫磺、木炭的混合物，会产生猛烈的燃烧和爆炸。当人们掌握此类混合物的特性并有意识地加以利用时，火药就被发明了。以上述混合物制作的火药呈黑色，故称“黑色火药”，唐初名医孙思邈在《丹经内伏硫磺法》一书中已明确记载了火药的性能及制作方法，这是人类掌握的第一种爆炸物。 唐代末年，火药始用于军事。早期的火药武器主要是燃烧型的火箭、火球等。宋元时期，火药已广泛应用在军事上。北宋出现了爆炸型的火器和发射型的突火枪、火铳等，宋仁宗时，曾公亮奉敕编《武经总要》一书，对火药武器的名称、用法和配方均作了详细的记载，其中包括火药鞭箭、毒药、烟球、蒺藜火球、铁嘴火药、霹雳火球等。 北宋末年，宋军利用火药的爆炸性能，用纸筒装石灰和硫磺制成“霹雳炮”，点着后先升空，再落下爆炸，石灰烟雾四散，用以迷蒙敌方人马。金军以铁壳制作炸弹，称为“震天雷”。“蒺藜陶弹”为地雷的雏形之一，内装火药，上有小孔留出引信，爆炸时陶棱角飞出，杀伤力极大。南宋时，发射型的管形火器——“突火枪”问世。枪身用竹筒制作，填入火药和铁沙，利用火药燃烧、爆炸时大量气体所形成的反作用力，将铁沙射向敌方。此类原始管形火器虽很简单，却是近代枪炮的前身。后来，竹筒被金属所取代，元代的火铳即属早期的金属管形火器。火铳之类的武器原先并无枪与炮的区分，为了使用轻便，造得小些，称为枪；为了增强威力，造得大些，称为炮。这一使用上的差别，后来导致了枪和炮的不同发展方向。迄今发现的最早的金属管形火器是甘肃武威出土的西夏铜火炮。右图是元代的铜火炮，长35.3厘米，口径10.5厘米，炮身刻有“至顺三年（1332年）二月四日绥边讨寇军”等字样，为现存最早的有确切日期记载的古代火炮。另一种发射型火器是火箭。它利用火药推动力射向远方，基本原理与现代火箭相似。明代时，不仅有单级火箭，还有多级火箭。下图是名为“火龙出水”的明代多级火箭模型，有两级推进器，射程可达二三里。 火药的制造方法，在南宋时由海上传至阿拉伯。蒙古西征时，又由中亚传到欧洲各国，从而改变了欧洲历史的进程。美国学者德克•卜德在其《中国物品西传考》中曾说：“如果没有火药，世界也许会少受点痛苦，但另一方面，中世纪欧洲那些穿戴盔甲的骑土们可能仍然在他们有护城河围绕的城堡里称王称霸，不可一世，而我们的社会可能仍然处在封建制度的奴役之下。”   印刷术   被称为人类“文明之母”的印刷术是我国古人对世界文明的又一卓越贡献。印刷术诞生前，图书的流传，只能靠抄写，效率极低，又易出错。约在唐代初年，人们受图章捺印、石刻捶拓等图文复制方法的启示，发明了雕版印刷术。雕版印刷的方法是：先选梨树、枣树等质地细密、适宜雕刻的木材制成木板，将需要印制的书稿图文在木板上反刻成凸出的字画，然后在书版上涂上墨，覆上纸，再用刷子轻匀揩拭，揭下纸，即印成正的文字、图像。目前已发现多件七八世纪时的早期雕版印刷品。左图是刻印于868年的《金刚经》卷，为现存最早的雕版印刷品，经卷高约24厘米，长约491.5厘米，卷首为佛像，后面是经文，卷末印有“咸通九年四月十五日”字样。整部经卷，刀法娴熟，印制精美，墨色浓厚均匀，字画清晰鲜明，已达到很高的工艺水平。雕版印刷在发展中还演化出双色乃至多色的套印工艺，技艺精堪，风格独特的彩色印刷是我国印刷史上的辉煌成就。右图为印制于明代天启年间（1621-1627）的《萝轩变古笺谱》，堪称精美绝伦的艺术品。 宋代印刷业进入全盛时期，不仅雕版印刷了大量经、史、子、集，而且在雕版印刷工艺的基础上，发明了活字印刷术。活字印刷术由北宋杰出的发明家毕昇创制，诗一种更快捷、更先进的印刷术。毕昇用胶泥制成单字块，人火烧烤，使之坚硬，做成字模排列在铁板框里，用松香、蜡等加热融化固定字模，然后涂墨印刷。这是排版印刷的开始，它既经济又快捷，堪称人类印刷史上的空前革命。元代王祯又发明了木活字和转轮排字架，使得拣字、排字、印刷都得以完善。其后又有了锡活字、铜活字，极大促进了中国印刷事业的发展。19世纪末，中国印的书超过了世界其他地区印书的总和。 中国的印刷术于唐代传到日本和朝鲜，元朝时印刷术传入欧洲，后来成为欧洲宗教改革运动和反封建斗争中两把有力的武器，对资本主义文化思想的传播起了重大的推动作用。 指南针   早在战国时期，人们已认识磁性物体指示南北的特性，并用天然磁石制成世界上最早的指向仪器——“司南”。“司南”在历史上曾使用了很长时间，右图是今人复原的汉司南模型。它以天然磁石琢磨成勺形，勺底制成平滑球面，放在刻有方位的方形铜“地盘”上，使用时轻转勺柄，待静止下来，勺柄便会指向南方。 北宋时期，人们用天然磁石摩擦钢针，使钢针成为带有磁性的磁针，由于磁针的磁性较强，指向准确度较高，使用也较简便。用磁针制作的“指南针”很快被应用于军事、生产、航海、日常生活、地形测量等许多方面。当时的指南针大致有四种装置形式：一是将磁针贯穿灯芯浮在水上，二是将磁针架在碗沿上，三是将磁针架在指甲上，四是用丝缕将磁针悬挂起来。右图为北宋缕悬法指南针和水浮法指南针的模型。南宋时期，人们又将指南针与方位盘联成一体，创制出更具实用价值的“罗盘”。使用指针与定位相结合的“罗盘”，根据指南针在方位盘上的位置做出精确定向，是指南针发展史上的一大飞跃。 指南针对航海事业起了重大的推进作用。北宋末年，航海中遇阴雨大雾，已用指南针辨识航向，南宋以后，不论阴晴，都使用指南针来导航。约12世纪末，指南针经阿拉伯人传到欧洲，并有所改进，为后来欧洲航海家开辟新航路，实现环球航行提供了重要条件。 二、丝绸与陶瓷技术 中国传统科技的不足之处： 第一，过分地注重实用性。中国古代科技具有鲜明的“务实”传统，各种领域的研究均为实用而开展。例如传统天文学，无论是历法的制定，还是星宿的观测记录，均为占卜天象和“授民以时”之需，其精确程度只要满足农业社会的需要，这又必然阻碍天文学进入逻辑推理与科学抽象的殿堂。数学更是偏于算术和代数，计算的内容与方式都与当时社会生产密切相关，如《九章算术》中246个应用题及一般解法都凸现出实用性。李约瑟说：“从它的社会根源来看，它与官僚政府组织有密切联系，并且专门致力于统治官员所要解决的问题，土地丈量、谷仓容积、堤坝和河渠的修建、税收、兑换率——这些似乎都是最重要的实际问题。‘为数学而数学’的场合极少。”被马克思称为“预告资本主义社会到来”的四大发明也是大一统社会的需要，指南针用于航海固然曾为中国创造了领先世界的航海壮举，但由此造出的罗盘则长期地用于“看风水”、选茔地。火药最初是在炼丹家们为寻求“不死之药”的炼丹术中无意发明的，后来虽也用于巩固国家政权的军事活动，但仅满足于“代矢石之施”，“作鼓角之号”，“通斥堠之信”，而更主要的是用于鞭炮和焰火，以清脆的响声和绚丽的光彩来装饰封建社会的升平景象。中国古代科技这种明显的实用性，在人类社会早期对推动生产力的发展和科技进步，无疑起了积极作用，但是偏重功能和实用就必然会轻视对自然作抽象理性的研究。这种对自然只求利用、不求改造的顺乎自然属性的特点，也就注定了中国古代科技不可能进入更高层次，建构起独立的科学体系。 第二，突出直观经验性。在科学诞生的最初时期，人们对自然界的认识往往靠直觉和猜测顿悟来实现，早熟的中国古代科技，不仅别无例外的烙上了这一印痕，而且一直伴随了两千年，以致最终严重地阻碍了中国近代科技的产生与发展。中国传统的哲学思想，无论儒学还是道派，都主张反观内省的直觉主义认识论，忽视对客观事物作具体深入的逻辑分析和系统的科学实验，只求其然而不求所以然，停留表面不求甚解，含有很强的主观臆测。如传统天文学几千年来，一直停留在直觉观察阶段，而没有形成逻辑推理与抽象科学体系，以致在气象观察方面，人们最信奉的就是老农的谚语这种经验性的知识，而很少有过自觉的理性的探索。古代数学过分注重与实际相结合，发展了两千多年仍没有形成自己的逻辑体系。恩格斯说：“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维。”然而，这正是中国传统科技的致命弱点。中国传统科技的这些特征无疑是导致中国近代科技落后的重要原因。