1、中国各朝代科技水平与世界差距文章提交者：天生圣人 夏朝，领先世界 400 年，尤为典型的是其农业科技文明到了很高的程度，造出了世界上最早的酒。夏代在承袭前人积累知识的基础上，天文历法有了新的发展与提高。夏朝开始有了世界上第一部太阳历法，如左传所引夏书中的“辰不集于房” ，就是记录当时发生在房宿位置上的一次日食。这是世界上最早的日食记录。又如竹书纪年中记载夏桀时“夜中星陨如雨” ，也是世界上最早流星雨的记录。当时已经使用传统的干支纪日法。如在夏王朝后期的诸王中，胤甲、孔甲和履癸等都是用日干为名。夏代的历法，依据北斗星的旋转确定月份，并把斗柄的正月定为岁首，比较正确地反映了天象。孔子说“行夏之时”
2、 。 大戴礼记保存的夏小正等，就是流传下来的“夏时” 。商朝，领先世界 600 年，农副业发展迅速，主要的农作物如黍、稷、粟、麦（大麦） 、来（小麦） 、秕、稻、菽（大豆）等，都见于卜辞。郑州商城遗址发现有水稻，可见当时的中原地区也种有水稻。蚕桑生产在商代有了发展。不仅蚕、桑、丝、帛等字常见于卜辞，而且在青铜器纹饰中有头圆而眼突出身屈曲作蠕动状的蚕纹，在玉饰中有雕琢得形态逼真的玉蚕，这些都反映了当时蚕桑事业的发达。当时的马、牛、羊、鸡、犬、豕等“六畜”已大量地饲养，或供食用，或作牺牲，或用于耕驾。商代的青铜冶炼技术，已经达到相当纯熟的程度。当时，已经掌握了青铜合金的特点和性能，不同用途的器物各
3、有不同的合金比例。中国是世界上最早养蚕缫丝和织造绢帛的国家，到商代，丝织物已成为贵族们主要的衣着原料，丝织业已经很发达了。商朝发明了世界上最早的马车，夏朝都城出现了车，但还不能确认是人力车还是马车，因为车辙只有 1 米宽，和商朝的 2 米宽车辙不同，商朝已经确认使用马车了。商代的都邑建筑，不仅规模宏伟，而且有较规则的布局结构。殷是商代后期的王都。殷墟的宫殿遗址，大都建筑在夯土的台基上，有范围宽阔的版筑，边线笔直，角隅方正。或以卵石为基，或以铜作柱础，竖立木柱，然后安上梁架，覆盖草顶，装上门户。周朝，领先世界 700 年，天文学家观测恒星，在黄道带和赤道带的两侧，确定了 28 个星座作为标志，称
4、为二十八宿。依据这些星座，来确定天体的位置和许多天象，如日、月食等发生的位置。由太阳在二十八宿中的位置，便可知道一年的季节，这比观测昏旦星象以观察太阳所在位置而定季节的方法要精确。这是古代天文学的一大进步。周朝诞生世界第一本系统占卜书周易 ，把世界上千变万化复杂纷纭的事物抽象为阴、阳两个基本范畴，认为世界就是由于这一对具有对抗性的势力交感而产生变化和发展的。由于军事、政治和经济等方面的需要，地图在西周时期已经广泛应用。如周公在选定洛邑城址时，就事先绘制地图。西周时期，医药学业有所发展。 周礼有医师“掌医之政令” ，有食医、疾医（内科） 、疡医（外科） 、兽医等中国最早的医学分科的文献记载。关于
5、治疗疾病的医学理论，提出了“以五味、五谷、五药养其病，以五气、五声、五色眡（视）其死生，两之以九窍之变（观察五官和大小便的变化） ，参之以九藏之动（观察内脏的活动） ”。有关中医的理论基础，在此已经初步形成。随着社会生产力的逐步发展和科学文化的进步，在西周宗教思想还占统治地位的历史条件下，也产生了一些具有朴素的唯物主义和辩证法的思想因素。 尚书洪范把水、火、木、金、土这五种物质称为“五行” 。这五种基本物质，是中国自发的唯物主义思想因素发生较早的物质基础。五行观念也就是中国较早的朴素唯物主义思想的萌芽。春秋战国，领先世界 900 年，春秋时期发明了九九乘法表。春秋时期，牛耕已多有使用。春秋的建
6、筑技术已有很高的水平。著名的鲁班，即鲁国人公输般，是土木工匠中的杰出代表，后人尊称为祖师。考古发掘所见春秋的建筑遗迹，多为宫殿遗址，出土的建筑构件以瓦当最为常见，还有青铜斗拱、青铜饰件和青铜屋模型等。由此可以想见东周宫殿建筑的宏伟壮观。春秋时期的金银器工艺具有十分高超的水平。金银器的出土地域也很广阔，不仅中原，而且江南和塞北也出土各种金银制品。中原地区的金银器多为器皿、带勾等，一般采用范铸法制成，内蒙古、陕西等地出土的匈奴族金银器，主要是首饰及马具上的饰件东周时期，由于铁制工具的广泛使用，推动了制玉工具，尤其是磨制技术的改进，旋转的速度加快，并开始采用硬度更大的金刚沙粉。进步的工具和有效的磨砂
7、，促进了制玉技术的突飞猛进。春秋玉器多出土于墓葬，不但数量大，工艺也十分精湛。春秋玉器承袭商殷、西周的传统，制玉技术向精巧、华丽的新工艺方向发展。经历春秋时期的过渡，至战国初期，制玉技术有长足的进步。战国玉器种类丰富多样，造型优美，纹饰绚丽繁褥，不仅镂雕及连锁技术精湛，而且制玉与金银细工结合，创造出许多精美绝伦的上乘佳作。秦朝，领先世界 700 年，秦朝虽然存在时间相当短暂，但还是给后世留下了值得书写的科技。除了度量衡、货币和文字外，秦朝在交通、通讯等方面也做出了重要贡献。世界上第一个陆上交通网的形成，始于秦朝。早在秦国出兵扫灭六国的同时，秦王就在着手平毁各地私筑的高墙壁垒，拆除妨碍交通运输的
8、关卡。秦始皇统一中国后，实现了“车同轨” 。全国车辆使用同一宽度的轨距，就意味着车上的主要零部件都有统一标准，更换迅速方便。根据“车同轨”的要求，秦朝在把过去错杂的交通路线加以整修和连接的基础上，又耗费了难以数计的人力和物力，修筑了以驰道为主的全国交通干线。这项费时 10 年的工程，规模十分浩大，它以京师咸阳为中心，向四方辐射，将全国各郡和重要城市，全部联通起来。虽然秦王朝仅仅存在 15 年，但以惊人的努力完成了全国范围的交通和通信网络。随着道路的拓展，通信也更为快捷。春秋战国时期，各国对邮驿通信的称呼都不一样，而秦朝则统一了邮驿称呼。秦朝把“遽” 、 “驲” 、 “置”等不同名目一概统一称呼
9、为“邮” 。从此， “邮”便成为通信系统的专有名词。在秦朝， “邮”负责长途公文书信的传递任务，近距离的另用“步传” ，即派人步行送递。在邮传方式上，秦时大都采用接力传送文书的办法，沿政府规定固定的路线，由负责邮递的人员一站一站接力传达下去。邮路沿途，都有固定的信使进食和住宿处所。这些休憩处或称为“邮” ，或称为“亭” 。这些称呼，是按不同的邮递方式来决定的，比如说，步递停留之处称为“亭” ，马递站称为“驿” 。为了保证公文和书信的及时、迅速而准确的到达，秦王朝规定了一系列严厉的法律。秦朝的行书律规定，文书可分为两大类，一类为急行文书，另一类为普通文书。急行文书包括皇帝诏书，必须立即传达，不能
10、有片刻稽留。普通文书也规定当日送出，不许积压。律文中说：“行命书及书署急者，辄行之；不急者，日毕，不敢留。留者以律论之。 ”意为：诏书和注明为急文书者，要立刻送出；不急的文书，也要当日事当日毕，不许耽搁。有耽误的以法律处置。汉朝，领先世界 1300 年，西汉时期已经开始使用丝絮和麻造纸，是纸的远祖，而东汉时的蔡伦改进了造纸术，形成了现代意义上的纸。造纸术成为中国的四大发明之一。东汉张衡制成了世界上第一台能够预报地震的候风地动仪。落下闳等人制定的太初历第一次将二十四节气订入历法。张仲景因伤寒杂病论而被尊为中华“医圣” 、中医之祖。而史书记载华佗更是世界上最早采用全身麻醉的医生。东汉初年的九章算术
11、则是数学领域的杰作。其中， 九章算术是对战国、秦、汉古代社会创立并巩固时期数学发展的总结，列有分数四则运算、今有术（西方称三率法） 、开平方与开立方（包括二次方程数值解法） 、盈不足术（西方称双设法） 、各种面积和体积公式、线性方程组解法、正负数运算的加减法则、勾股形解法（特别是勾股定理和求勾股数的方法）等筹算方法，形成了一个以筹算为中心、与古希腊数学完全不同的独立体系。汉代也是中国最早发明瓷器烧造的时代。这个时期还发明了蒸馏法、水力磨坊、现代马轭和肚带的原型、漆器、用于冶金的往复式活塞风箱、出现于汉末的独轮车、水车和吊桥。造船已经采用了防水隔舱、多重桅和船尾柱舵，并且开始使用罗盘。此外，血液
12、循环也是首先在此时发现。两汉时期，中国的冶炼技术也有长足的发展和进步，铸钱技术成熟，如三铢钱、五铢钱等。彩绘工艺独特，如马王堆所出土的帛书彩绘，各种生活用品齐全，如有“汉代魔镜”之称的铜镜，煮盐技术也不断提高，两汉出现了蒸馏酒，酿酒水平臻于完美。农业技术大幅度提高，东汉早期出现了水排等新式灌溉工具。汉朝时，关于天体运动和宇宙结构的学说已经出现了三种：盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说又称天圆地方说，认为天是圆的，像一把张开的伞，地是方的象一个棋盘；浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋，天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄；宣夜说认为天没有一定的形质，日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星) 等都飘浮在气体中。
13、张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察，认真研究了这三种学说，认为浑天说比较符合观测的实际。他继承和发展了前人的浑天理论，大胆地对天象提出了许多新的见解。张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上，根据自己的浑天说，创制了一个比以前都精确、全面的多的“浑天仪” 。创制了一个能够精确在表演浑天思想的“浑天仪” 。浑天仪是一个可以转动的空心铜球。铜球外表刻有二十八宿和其他一些恒星的位置；球体内有一根铁轴贯穿球心，轴的两端象征北极和南极。球体的外面装有几个铜圆圈，代表地平圈、子午圈、黄道圈、赤道圈，赤道和黄道上刻有二十四节气。凡是张衡当时知道的重要天文现象，都刻在了浑天仪上。为了使“浑天仪”能自动转动
14、，张衡又利用水力推动齿轮的原理，用滴壶滴出来的水力推动齿轮，带动空心铜球绕轴旋转。铜球转动一周的速度和地球自转的速度相等。这样，人们坐在屋子里，便能从浑天仪上看到天体运行的情况了。从公元 89 年到140 年，东汉都城洛阳和陇西一带，共出现过三十三次地震。特别是公元 119 年，洛阳和其他地区连续发生了两次大地震，促进了张衡加紧对于地震的研究。他终于在公元 132 年，发明并制造出了我国第一架测报地震的仪器地动仪。张衡制造的这台地动仪，相当灵敏准确。公元 138 年的一天，地动仪精确的测知距离洛阳一千多里的陇西发生地震，表明他的精密程度达到了相当高的水平。欧洲在 1880 年才制造出类似的地震
15、仪，距张衡已经晚了一千七百多年。在气象学方面，张衡还创造了一种测定风向的仪器侯风仪，又叫相风铜鸟。是在一根五丈高的杆顶安放一只衔着花的铜鸟，可以随着风向转动。鸟头所对的方向就是风向。这个仪器和欧洲装在屋顶上的候风鸡相似，但是后风鸡是在十二世纪才出现的，比起张衡的候风仪晚了一千年。三国两晋南北朝，领先世界 1000 年，此时科学技术有了显著进步。这一时期科学技术，继承了前代的成就，在数学、农学、地理学、天文历法、机械制造、冶炼技术、医学等许多方面又多有创新。魏晋时期数学家刘徽的最大贡献是提出了计算圆周率的方法(“割圆术”)，为计算圆周率和其他相关问题建立起相当严密的理论和完善的算法。刘徽所运用的
16、初步的极限概念和直曲转化思想，非常可贵。祖冲之则更进一步精确推算了圆周率，求出圆周率的值在 3.141 592 6 和 3.141 592 7 两个数值之间，并提出其约率 22/7 和密率 355/113，这在世界科技史上竟千年无人超越。他还著有缀术 ，并在天文历法、机械制造方面取得了重大成就。农学成就当首推齐民要术 。自古以来，我国就以农业为主要生产部门，农业很发达。据汉书艺文志记录，西汉以前共有九种农书。 胜之书是西汉农书，但已散佚，就靠一些农政书籍尤其是齐民要术的引文，人们才能知其残句。 齐民要术是我国现存最早的完整农书。贾思勰的这部著作集中、系统、全面地反映了中国古代农学成就，尤其是总
17、结了魏晋南北朝时期北方的生产经验。贾思勰治学严谨， “采捃经传，爰及歌谣，询之老成，验之行事” ，最终写成这部农学的科学著作。魏晋南北朝时期，西晋裴秀、北魏郦道元都是对后世有很大影响的地理学家。裴秀绘制了禹贡地域图 ， “以禹贡山川地名，从来久远，多有变易” ，他对历史地理认真研究，方有此作。在禹贡地域图序中，他还提出了绘制地图的六项原则，即著名的“制图六体” 。北魏郦道元水经注是中国古代一部全面系统的综合性的地理学专著， 水经记载了 137 条河流， 水经注补入一千多条，文字也扩充了几十倍，内容涉及面更广，其内容远远超出了河道、水文，包括了河道流经地域的历史变迁、经济状况、自然景观等诸多方面
18、，而且文笔生动流畅。隋朝，领先世界 1900 年，此时的科技受极为强盛的雄厚国力之影响，科技水平进入前所未有的辉煌时期。此时太平的盛世、宏大的格局、开放的气势、壮阔的场面，为历朝历代所无法比拟。在当时的世界上，中国处在科技发展的前列，是最文明先进、最繁荣发达、最富庶强大的国家。中国的四大发明，有两项于此时发明（东汉时的蔡伦已经发明了纸，北宋时发明指南针用于航海故除外） ，世界上最早的印刷术、世界上最早的火药均诞生于此时。中国最早发明的印刷术雕版印刷出现在隋文帝开皇初年早已铁证如山证据确凿，公元 588 年隋文帝平陈时，曾下令抄写讨伐陈后主罪状的诏书 30 万份广为诏贴昭告天下，说明当时印刷术已
19、在民间广为普及。后来的印刷术更是频繁屡屡出现在正史中，隋开皇十三年（公元 593 年）隋文帝敕令“敕废像遗经，悉令雕撰，此即印书之始” ，隋朝已有了雕版印制的佛经日历和书籍。隋朝开皇七年的书籍里，已有制成的火药的配方。隋炀帝三征高丽时，火药开始广泛用于军事，曾击毙高丽军队数百人，屡建奇功。隋朝的城市建设取得之辉煌成就在世界古代史中空前绝后，突出体现在隋文帝在西京大兴城（长安）和东都洛阳这两座举世闻名的伟大都城的营建上。隋文帝建国后，认为建于西汉初年，后被北周沿用的长安城过于狭小，命宇文恺另建大兴城。开皇二年六月开始动工，次年初即告完成。大兴城建在旧长安城东南约 7 公里处的渭水南岸，总面积 8
20、4 平方公里，约为今西安旧城（明、清时建）的 7.5 倍。据隋书地理志载：大兴城南北长 15 里 175 步（据考古勘察，实为 16 里 125 步，即 8651.25 米） ，东西长 18 里 115 步（实为 18 里 133 步，即 9721米） 。城东、南、西各开三门，北面开一门。城的北部中心地区为宫城和皇城。宫城为皇室所居处，皇城为官府所在地。宫城、皇城的东、南、西三面，分列 106 个居民住区-坊（包括官吏府第、百姓户室及寺观庙宇） 。城东、城西各设一市，作为民间商品交易活动场所。宫城、皇城、坊、市由有规则的纵横 25 条大街分隔开。其中通向城门的 6 条主干大街，最宽的达 150
21、 米，其他街道一般也都有几十米宽。各坊四周垒建围墙，大门昼启夜闭；坊内有大街、小巷。为解决城内用水需要，还修筑了若干水渠，分别引浐水、藻河水流经城内。大兴城布局严整对称、规划整齐，同时它明显改变了自西周以来的面朝背市的旧的城市营建格局，较多地考虑到居民在交通、用水及商品交易活动的需要，是魏晋时代邺城、洛阳都城的进一步发展，大兴城是古代世界中罕见的巨大都城。日本古代京城的营建，受大兴城影响颇大。有人曾列举世界古代十座城市的面积进行比较：（1）隋大兴城，583 年建，面积 84.1 平方公里；（2）北魏洛阳城，493 年建，面积约 73 平方公里；（3）明清北京城，14211553 年建，面积 6
22、0.2 平方公里；（4）元大都，1267 年建，面积 50 平方公里；（5）东京（洛阳城） ，605 年建，面积 45.2 平方公里；（6）明南京，1366 年建，面积 43 平方公里；（7）汉长安（年城） ，建于公元前 202 年，面积 35 平方公里；（8）巴格达，800 年建，面积 30.44 平方公里；（9）罗马，300 年建，面积 13.68 平方公里；（10）拜占庭，447 年建，面积 11.99 平方公里。从上所列可以看到，隋大兴城的规模之大在世界上是无与伦比的，堪称古往今来世界第一城。隋朝不仅创造出了无与伦比的世界第一城大兴城与无比壮丽奢华的东都洛阳，还在建筑史上的其他领域取得
23、重大成就。宇文恺所造的观风行殿，是一座活动的宫殿。可以拆卸，也可以合并，还可以行走，殿下设轮轴，转动自如。这种行殿是一座容纳数百人的大殿，专供皇帝巡行边境时使用。另一个技术精良的能工巧匠何稠造的六合城，是一座周围八里，高十仞（古代八尺或七尺称为一仞）的活动城。是在隋炀帝攻高丽时所造。曾在一夜之间搭成，城上布满甲士，遍插旌旗。第二天高丽人看见之后，非常惊奇，以为是神功。还有一种自动收起锦幔和打开房门的装置，构思奇巧，制作精良。东都观文殿前面的书室，门外垂着锦幔，上面有两个飞仙。看上去并没有什么奇特的地方，但当人们走到幔前，脚触动了地上的机括时，飞仙就会冉冉而下，收起锦幔，房门也悄悄地自行打开。在
24、 1000 多年前的隋朝，这出现了仿佛只有在神话中才会有的事情。隋朝造船业空前发展，造船技术很高，令之后的朝代都无法超越。隋文帝为了准备攻陈，命杨素在江南永安督造战船，规模之大，技术水平之高，均为历史所未见，之后的唐宋元明清都到不了这个水平。如所造“五牙“ 战船，船身高达一百多尺，起楼五层，左右前后设置拍竿六支，用来拍击敌船，可容战士 800 人。到了隋炀帝的时候，造船的规模就更大了。据隋书炀帝本纪称：“大业元年三月，造龙舟、凤艒、黄龙赤舰、楼船等数万艘。 ”又据宋代刘义庆的大业杂记 ，描述隋炀帝游幸江都时乘坐的龙舟，其规模是：“高四十五尺，阔五十尺，长二百尺。四重：上一重有正殿、内殿、东西朝
25、堂，周以轩廊；中二重有一百六十房，皆饰以丹粉，妆以金碧珠翠，雕刻奇丽，缀以流苏羽葆、朱丝网络；下一重长秋内侍及乘舟水手，以素丝大条绳六条，两岸引进。 ”此外，还有朱鸟航、苍螭航、白虎航、玄武航各二十四艘，又有青凫舸、凌波舸各十艘，又有五楼船五十二艘、三楼船一百二十艘、二楼船二百五十艘、黄篾舫二千艘，以及其它各种小船，名目繁多。当时舳舻相继，二百余里，联绵不绝，真是浩浩荡荡。用现在的话说，炀帝所乘龙舟，高 45 尺，长 200 尺，船上起楼四层，上层有正殿、内殿和东西朝堂，中间两层有 120间房间，皆以金玉装饰。造这样规模巨大的船，技术要求很高，与当时的世界水平相比，隋朝的造船技术也是头等的。由
26、于此时的中国能制造当时世界上最大海船，通过波斯湾时，必须换小船，因此有“海上霸王”之称。隋的造桥技术也很高，当时的优秀民间工匠李春，设计、建造了闻名世界的赵州安济桥（在今河北省赵县洨河上） 。大桥是一座桥洞跨度为37.37 米，用石材建造的空腔单拱大弧券桥。大弧券两端的拱背上，各有两个小石拱，既可节省石料、减轻桥基的负重，又可使河水在水位高时从小拱中流过，起到分洪缓冲和保护桥身的作用。大桥全长 50.82 米，宽 9.62 米。由于跨度大，桥洞高仅 7.23 米。桥身坡度低平，桥面平直，便于行人车马往来。这座桥不仅设计合理，构造坚固，而且造型优美壮观，刚劲柔和，宛如长虹当空。桥面两侧石栏杆上有
27、欲飞若动的“龙兽之状“ 的雕刻图案，构思巧妙，神情逼真。这座大桥充分表现了中国古代建筑艺术的独特风格，是中国桥梁史上的伟大成就，就是现代建筑工程师，见到这座桥也无不交口称奇。公元 702 年，唐中书令张嘉贞为安济桥作铭文，说优秀工匠李春造桥“制造奇特，人不知其所以为.非夫深智远虑，莫能创是。 ”这座桥是世界上现存的最古老的、跨大弧平的石拱桥，它在中外桥梁史上占有重要地位。1300 多年来，虽然经过多次洪水冲击和地震的考验，安济桥至今依然屹立在洨河上。安济桥的成就说明，中国在隋朝时的建桥技术，已经达到了很高的水平。欧洲人在1200 年之后，才造成了同类的拱桥。隋炀帝于 605 年至 610 年，
28、开凿的以洛阳为中心，北通涿郡（今北京） ，南达余杭（今杭州）的大运河，是世界上最早最长的大运河。隋朝的制瓷业技艺也很精良，近年来的考古发掘证明，当时的随葬品中，已有瓷器，在大业四年（公元 608 年） ，李静训墓和大业六年（公元 610 年）姬威墓中，都发现了鸡首壶、双龙把手瓶和双耳扁壶等白瓷瓷器，在李静训墓中还发现了碧色玻璃瓶，从而证明隋朝已能制造玻璃了。隋朝开始设置邢窑烧制白瓷，首先发明透影细白瓷技术，工艺为历代最为精良，弥足珍贵。邢窑白瓷是个创举，邢窑透影瓷更使中国白瓷的“质”达到了登峰造极的程度。白瓷工艺在此后的唐朝、宋朝、元朝都未能达到隋朝的技术水平，直至千年后的明永乐时期，邢窑透影
29、瓷技术才重现于世。此外，雕刻、制茶、制盐、漆器、冶炼铸造等手工业也都取得巨大飙升。隋朝时期的柜坊，专营货币的存放和借贷，是中国最早的银行雏形，这比欧洲的金融机构要早六七百年。唐朝，领先世界 300 年，至唐朝时，中国科技陷入从五胡乱华以来第一次的低谷，中国科技已经呈现出明显衰败的趋势，缺乏技术创新，显得死气沉沉缺乏生机，唐朝 280 年的历史中，科技领域的成就可谓乏善可陈寥寥无几，但比起满清还是大有进步。天文学家僧一行是世界上用科学方法实测地球子午线长度的创始人，比外国约早了九十年。僧一行还创造了一架黄道游仪，用来观测日、月、五星的位置和运动情况。一行通过观察，发现了恒星位置移动的现象。这比英
30、国天文学家哈雷在 1718 年提出恒星自行的观点早了许多。宋朝，领先世界 1300 年，是中国封建社会科技回光返照的时期，终于一洗唐朝 280 年科技低落之颓势，产生新的勃勃生机。宋朝已经把水浮指南针应用到航海。朱彧在萍洲可谈中说：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。 ”宋朝北面为强邻所阻，陆上商路不畅，故而海运特别发达。藉着吨位庞大的帆船和出色的航海技术，当时的中国人航行到远达非洲的已知世界各地。宋朝，火药在军事上的应用逐渐成熟。曾公亮武经总要提到了引火球、蒺藜火药、毒药烟球等配方。宋朝后期制造出金属管的火枪和火炮，并且应用到对金朝和蒙古的实战中。1126 年金军围攻开封，李纲就
31、应用“霹雳炮”击退了金军。南宋水师并且把这种火炮装备到舰船上，1161 年金军侵入长江采石矶，虞允文就借助舰载火炮将其击退。蒙古人在对金朝和南宋的战争中遇到这些热兵器，并马上用来装备了自己的军队。正是由于他们世界性的征服战争，火器传入阿拉伯和西方世界。从此，不断改良的热兵器装备了所谓“火药帝国” （奥斯曼土耳其、伊朗、印度的莫卧儿） ，更重要的是装备了欧洲的殖民者，为他们向全世界传播西方体系建立了军事优势。尽管印刷术在隋朝的中国就已经出现，但当时采用的是雕版印刷，普遍用于印刷佛教经卷。到了北宋，民间艺人毕昇首造泥活字，开活字印刷的先河。这段故事，见于赵括梦溪笔谈 ，这已经是家喻户晓的了。更重要
32、的是，这项技术辗转传播到西方。到了 15 世纪中期，德国的古登堡(Johannes Gutenburg)把活字印刷术引进到欧洲，创造出铅活字和配套的印刷技术。这正处于欧洲文艺复兴时期，大大推动了文化的传播。从此书籍和知识不在是教士的专利，嗣后兴起的世俗和民族文化也从这种快速廉价的传播渠道得益。从这里开始，西欧把自己的文化传播到全世界。除此之外，宋朝还有很多先进的科技成果，并不普遍为现代人熟知。写了梦溪笔谈的沈括，本身就是一个科学的通才，一身兼通物理学、数学、天文学。他通过精确测量子午圈，首次发现了地磁偏角。通过观测天体的运行轨迹，校正了传统理论的误差。他的同时代人苏颂，精通药物学、天文学和地图
33、学。他绘制了一些大型星图，测定过宋辽边界，还制造了一个精密的机械装置水运仪象台。该装置应用了链条传动和钟摆运动，用于天文观测和自动报时。运用复杂的齿轮传动装置，宋朝人重新研制出了指南车和里程计。前者通过差速齿轮确保指针指向确定的方向，后者可以通过鼓声和镯声报告车轮走过的里程。此外还有脚踏驱动，通过皮带传动的纺织机。最令人叹为观止的是旋转藏，即转动的佛经书架。苏州南禅寺的旋转藏竟然还带有一个类似刹车系统的装置。 梦溪笔谈还记载了运河上的复闸，用两道闸门来调节运河闸内的水位，方便漕运。沈括本人用木头和锯末制作了第一个三维地图。在平面地图的测绘上，宋朝的科学家采用网格坐标系统，即把测绘区域分成许多小
34、方格，等比缩小到地图上。用这种方法绘制的地图有很高的精确度，它的成果至今还可以在石刻的“禹迹图”上看到。宋朝的工匠还发现烟煤可以代替木炭作为冶铁的燃料，因此减少了冶铁过程中木炭的使用量，使华北的大量木材和森林得以保留下来。当时在四川盆地还有深达几百米的卤井，用来获取天然气作为熬制井盐的燃料。由于印刷术的应用，宋朝政府在世界上首次发行了纸币。这些都是开时代之先河的创举，对近代社会的发展贡献良多。李约瑟在中国科学技术史中写道：“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。 ”又说：“每当人们在中国的文献中查找一种具体的科技史料时，往往会发现它的焦点在宋代。 ”元朝，领先世
35、界 400 年，广为人知的是此时中国已经发明了奶油冰淇淋与面条，由马可波罗返回意大利改造为欧洲的雪糕与意大利面。郭守敬主持编定的授时币 ，一年的周期与现行公历基本相同，但比现行公历早了 300 年。郭守敬设计、制造了简仪、仰仪和圭表等天文仪器，比丹麦人第谷的同样的仪器要早 300 年。同时，他主张以实际观测为依据，在全国各地建立了规模庞大的天文监测网，另外，郭守敬还设计、制造了大型计时仪器七灯漏（大明殿灯漏） ，该仪器是反映中国古代计时机械制造技术水平的代表作。中国人使用阿拉伯数字是从元朝开始的。1303 年， 四元玉鉴问世。其作者数学家朱世杰将“天元术”推广为“四元术” （四元高次联立方程）
36、 ，并提出“消元”的解法；欧洲则在1775 年由法国人别朱提出同样解法。朱世杰的另一项成就是对各有限项级数求和问题的研究，而且在此基础上得到高次差的内插公式；在欧洲 1670 年英国人格里高利、16761678年牛顿才提出内插法的一般公式。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。 农书全书约有 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
37、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。在元朝，中医药学有很大发展，出现了金元四大学派，特别是中国与阿拉伯、波斯等地密切而频繁的交往，不但大大促进了中国人的重大发明及中医药知识广泛向外传播，而且使得当时处于领先水平的阿拉伯及波
38、斯医药学典籍被带来中国并翻译成中文。阿拉伯式的芳香挥发剂、滴鼻剂、露酒剂、油剂与糖浆剂等已经普遍得到推广应用。在元朝的秘书监中，保存了不少阿拉伯人关于医药学方面的著作。中国传统医药学此时已经深受这些外来医药学的影响，特别是中药学扩大了“中药”的内涵，大量吸收、使用由阿拉伯人、波斯人甚至印度人传来的“海药” 。元朝政府在太医院下面专门设置广惠司，掌管回回医药事务；公元 1291 年先后在大都、上都建立“回回药物院” 。著名的“回回药方”也是元朝时期从*国家传来的。另外，元末杭州穆斯林已经开始设立比较正规的医院为国人治病。明朝，领先世界 700 年，明朝的科技伟大之处不在于它本身，而在于它的统治者
39、始终保持的对西方科技兼容并包的开放态度。综合来看明朝，是中国历史上思想最开放，眼界最为远大，统治者阶层对于传播引进外国先进思想技术最为热心，心态也最为良好的时期，这和明代本身经济的高度发展，思想的高度活跃，广大知识分子的以天下为己任的意识空前高涨是分不开的。明朝航海地理是随“三保太监”郑和下“西洋”而发展起来的。明永乐三年（1405 年）至宣德八年（1433 年） ，郑和率领一支庞大的船队七次往返于太平洋与印度洋上。其舰船多至 200 多艘，将士与技术人员多达 27000 多人，宝船长 150 米，帆12 张，有罗盘导航等设备。其活动范围从北纬 27 度至南纬 7 度，东经 180 度至东经
40、44 度，共计航程 10 万余里，到过东南亚、南亚、阿拉伯和东非许多国家和地区。这比哥伦布发现新大陆要早半个多世纪，可以说是世界航海史上空前的壮举。郑和船队在远航中，绘制了精确的航海图。朱橚（约 1361-1425 年) 利用自己政治的地位，组织了一些专家学者，收集大量资料，并设立植物园进行野生植物观察实验。1406 年救荒本草问世，收集 414 种可供食用的野生植物资料，载明产地、形态、性味及其可食部分和食法，并绘有精细图谱。其中近 2/3 是第一次记载。 救荒本草是从传统本草学中分化出来的记载食用野生植物的专书，也是我国本草学从药物学向应用植物学发展的标志。有人认为近代植物化学领域中吸附分
41、离法的应用，可能始于救荒本草 。朱载堉（15361611 年） ，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。朱载堉对古代文化的最大贡献是他创建了十二平均律，这是音乐学和音乐物理学的一大革命，和世界科学史上的一大发明；他在天文学上也有很高造诣。中外学者尊崇他为“东方文艺复兴式的圣人” 。十四世纪中叶的白猿献三光图载有一百三十二幅云图，并与天气变化联系起来，绝大部分与现代气象学原理一致。欧洲到西元 1879 年才出版只有十六幅的云图。嘉靖年间，万户进行世界上最早的火箭升空试验，不幸牺牲，成为人类载人飞行先驱，为纪念其为科学献身精神，现在月球和火星有以其名字命名的环形山。16
42、37 年，宋应星在论气气声中对声音的产生和传播作出了合乎科学的解释，他认为声音是由于物体振动或急速运动冲击空气而产生的，声音是通过空气来传播的，同水波相类似。宋应星的天工开物是一部中国古代科技的总结性著作，是世界上第一部有关农业和手工业生产和科学技术的百科全书；其特点是图文并茂，注重实际，重视实践。充份反映明朝中国具有世界先进水平的生产技术。世界各国的专家学者对天工开物都有很高的评价：英国的达尔文说此书是“权威的著作” ；法国的儒莲称它是“技术的百科全书” ；日本的学者则认为这是一本“中国技术全貌的书籍”。明朝末期，正是西方科技文化理论大发展的前夜，而明朝广大士大夫阶层已经普遍研究西学，中西方
43、在科学发展上各有千秋。中国明朝，尤其是晚明 67 年中出了不少世界级水平的著作：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) ；徐光启农政全书(1633 年)；徐霞客徐霞客游记(1640 年)；这些著作相对于近代数学、化学、物理学和哲学都还没有发展起来的西方是颇具亮点的。明朝地理学家徐霞客的徐霞客游记 ，书中对石灰溶蚀地貌的观察和记述，早于欧洲约两个世纪。1643 年前的西方科技发展还很不明朗，牛顿和莱布尼兹尚未出生，波义耳和帕斯卡尚处孩提阶段，伽利略被判终身监禁，笛卡尔隐居荷兰。而同时的明朝已经进入了西学
44、东渐的高峰，学术环境开放，政府支持，士大夫阶层普遍接受、研究和翻译西学著作，共有七千多种西方图书进入中国。早在 16 世纪，各种类型的水雷就已经成为明朝海军的重要武器。1549 年制造的“水底雷” ，可称为世界上第一枚水雷。该雷用木箱做雷壳，油灰粘缝，下面的绳索连接铁锚，控制深度，人工操纵击发，比西方制造和使用水雷早了 200 多年。第一颗定时爆炸水雷是 1590 年制造的“水底龙王炮” 。明朝在 16 世纪发明的“火龙出水”是一种用于水战的两级火箭。 “火龙”的龙身由约 1.6 米长的薄竹筒制成，前边装一个木制龙头，后边装一个木制龙尾。龙体内装有火箭数枚，引线从龙头下的孔中引出。龙身下前后共
45、装 4 个火箭筒。前后两组火箭引线扭结在一起。前面火箭药筒底部和龙头引出的引线相连。发射时，先点燃龙身下部的 4 个火药筒，推动火龙向前飞行。火药筒烧完后，龙身内的神机火箭点燃飞出，射向敌人。这种火箭已经应用了火箭并联(4 个火药筒)、串联(两级火箭接力) 原理。它用于水战时，可在水面上飞行数公里远。当飞向敌舰时从龙嘴发射火箭直接攻击对方舰艇。这是人类历史上第一种从战舰上发射的大型远程火箭武器，堪称“反舰导弹鼻祖” 。明朝海军也因此成为世界战争史上第一支装备和使用反舰火箭的海军。明代工匠设计制造了人类历史上最早的、由钢轮压火击发引爆的铁壳地雷。明朝陆军广泛装备了这种地雷，并用它在江浙地区多次重创进犯的倭寇。这是人类历史上首次在实战中使用非人工引爆的触发式地雷，西方到 18 世纪以后才有类似的武器。明朝陆军曾装备有一种“虎蹲炮” 。此炮首尾长 2 尺，炮头由两只铁爪架起，外形酷似一只蹲卧的老虎，看起来煞是威风。开火前，先装填 5 钱重的铅弹或石子上百枚，再用一个重 30 两的大铅弹或大石弹压顶，发射时大小子弹齐飞出去，杀伤力惊人。该炮重量轻，体积小，非常适合骑兵用战马直接驮带，由此便催生了明朝陆军的骑炮兵。这也是人类历史上第一支骑炮兵，又领先了西方大约 200 年。之后的中国科技史丑陋不堪，不提也罢。
