科学技术发展史

关键字：社会科学研究科技时期科学技术古代发展

“相信上帝，太阳绕地球转；相信科学，地球绕太阳转。”本书是献给尊重科学、学习科学，创造科学的年青人。过去培根说：“知识就是力量。”今天我们说：“科学就是力量。”科学是智慧的历程和结晶。从人类期盼的最高精神境界讲，朝朝暮暮沿着知识的历程，逐步通向科学的光辉圣殿，是许多有志于自我发展的年轻人晶莹透明的梦想！
体味科学历程的艰辛
今天我们生活在高度物质文明的社会中，在吃、穿、住、行日常生活的每一个环节都享受着现代科技的成果。但我们又对古今科学的发展了解多少？要知道今天的科技之果来得多么坎坷和艰辛，甚至要付出鲜血和生命。
今天，我们沿着科学技术的发展轨迹，敞开科学的大门，探幽其中无数智慧的奥秘。在这里，我们全面而又详尽地展示了“四大文明古国”的科学曙光，揭示了古希腊和古罗马的科学启蒙，描写了西方中世纪时期科学与宗教的猛烈碰撞，谈论了哥白尼如何敲响“地心说”的丧钟，分析了伽利略和牛顿给近代物理学带来的革命性的变化，表现了蒸汽机时代是如何奏响了第一次技术革命的乐章，反映了19世纪最令人震惊的发明——电机对第二次技术革命的重要影响；另外，进化论的意义、遗传工程的崭新面貌、信息革命的前景都得到了明确的叙述。
历史不会死去，它最善于记住两种人：智者与愚者。牛顿、达尔文、爱因斯坦等伟大科学家的名字永远镌刻在智者之榜。相反，那些在科学面前变得弱智的人，甚至那些企图以假科学冒名顶替客观真理的愚者，都成为历史嘲笑的对象。“以史为镜，知兴衰”，读史可以明智，读科学史是现代人的明智。
激发发明创造的冲动
如果带着崇高的感情和理性的激情去遥想东西方那一位位闪烁着智慧光芒的科学巨匠，去触摸那一部部充满睿智的科学经典，去体味那一个个精辟的科学定律……，我们顿时会在胸中升起一股奔腾前行的强烈冲动：踏上科学历程之路！不愿意成为一名“科盲”，不被别人随意嘲讽和愚弄是年轻人基本的价值尊严；在科学之路上感悟人生道理、判断生命走向、提高知识水准，是一件多么令人赏心悦目而又非同寻常的人生大事。可以这样讲，任何一个年轻人只要站在科学之外，必然会在严肃的知识面前低下浅薄的头颅。
在科学的历程中，充满了许多有趣、动人的故事，例如，阿基米德在澡盆里发明了浮力定律。牛顿在一棵大树下乘凉，一颗落下来的苹果使他顿悟万有引力定律。瓦特呆呆地注视着被水蒸汽掀起的壶盖，结果发明了蒸汽机……这些传奇故事诱发了我们对奇妙的科学世界的向往。
在今天这样一个知识信息化的时代，未来时速招引着人类前进的步伐，如果不懂科学技术发展史，简直就无法从事科技创造劳动！从事创造性劳动，必须具有创造性思想。几千年来，我们人类之所以富于发明创造，是因为人类创造性思想的积累，在先天的智力变化不大的情况下，后天智慧却是呈巨大的增长。因此，我们需要追寻开创者的足迹，重温成功者的道路，在感受前人发明创造过程中，激发自己发明创造的冲动！
培养现代生存能力
我们都知道，近代中国很落后，为什么落后呢？这个问题已经探讨一百年了！事实证明：中国的落后归根结底是思想观念的落后，而这与教育体制及其传统的知识传授方法密切相关！这是一种不幸和悲哀，应当在我们这一代年轻人身上得到彻底的改变。
中国教育最根本的问题是教条主义化，教科书上尽是条理分明、确定无疑的结论，整篇都是概念、定律和公式，导致学生们花了很大的精力去“理解”和记住这些抽象的结论，结果把生动有趣的科学知识变成了“木乃伊”，从而使自己陷入一种积累知识的窘迫状态——死记硬背、事倍功半、收效甚微的泥潭。用这样的知识依葫芦画瓢还可以，对于创新来说不但无益，反而有害，因为它阻止了学生创造性思维的发挥和拓展。

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科学技术发展史

了解科学思想观念和逻辑方式的形成过程，对于我们理科中的一些“难懂”的概念是大有益处的，使它们不再“难懂”，反而引人入胜。对一门功课的学习的“了解”和“理解”是有本质上的区别，大量的练习题训练，使我们可以很熟练地把各种符号、公式按照定律组合起来，这样只能称为“了解”知识，具有浅薄和机械性，谈不上深刻地“理解”，在科学问题上，“不但要知其然，还要知其所以然”。
日新月异的现代科技，对人才的要求越来越苛刻。现代科学呼唤“理解”科学的人才，现代人类为了更好地生存，更需要具有创造性思维的人才。对待科学知识不但要有横向的了解，还要有纵向的理解，突破平面思维的束缚，到多维空间去邀游。在实践中培养自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，使自己成为一个知识面广，具有开拓精神的人才。
我们的愿望是：让年轻人巡礼前人重大的科学发明历程，实实在在地激发起进一步创造发明的欲望和灵感，给这个尚在建设之中的世界带来智慧的光芒！这权且作为我们细心阅读科学文明史的一点体会，以求有助于社会，兑现顾炎武所说的那句名言“国家兴亡，匹夫有责”。
但愿让科学的智慧之花绽开年轻人的精神家园！
科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部
分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家
庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界，当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止
的时候，你是否了解化学工程的一个分支学科——分离科学——的优异功效在现代科学技术
发展中的贡献与地位呢？
信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学，新材料还被誉为现代文明的支柱
之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料，所有的高新技术只
能是空中楼阁，电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭，所以不管怎么样的高新技术
，都是要以开发和利用自然资源，进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯化技
术作为科学技术的一个组成部分，为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离
技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一，被誉为现代分离能手的溶剂萃取（液液
萃取）就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中，用萃取分离技术对被辐照过
的核燃料进行处理，提取人工核素钅不 239，其中铀和钚的收
率均可以达到99 9%。去除强放射性物质的效果（去污系数）可以达到106~108。
“溶剂萃取”作为一个名词，也许很多人不太熟悉，但作为一种实用的分离方法，却早已被
人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(P
eligot)首
先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机
物也能被某些有机物所萃取，并据此初步建立了半经验的液液平衡的定量关系。到19世纪
末，能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液液平衡关系进行了进一步阐述，提出了著名的能斯特分配定律，该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初，
人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中，如用酯类萃取剂萃取醋酸，用
液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代，人们试图将萃取分离技术应用
于稀土元素的分离，但由于当时条件的限制，没有取得实质性的进展。40年代，原子能工业
在战火中诞生，基于生产核燃料的需要，萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得
到了迅速的发展，特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后，萃取分离技术进入了
一个崭新的阶段。随后，萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医
药、食品、环境等领域不断得到应用，并取得了很好的效果。到现在，萃取分离技术几乎可

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科学技术发展史

以涉及元素周期表中的所有元素，已成为分离技术中的主要成员之一。因此，只要你认真了
解一下萃取分离技术的辉煌历史，就会被其优异的功能所吸引。
我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期，在这样一个大背景下，现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的小科技时代，也有别于政府主导下的大科技时代，而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代，超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。
在这样一个历史转型时期，我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员，本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨，以期为国家发展献计献策。
中国现代科学史研究亟待开展
“人创造历史，却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来，我们这个具有悠久史学传统的文明古国，在近代化的大潮中颠簸沉浮，进退失据，至今仍然处于追赶先进的路途上。因此，对于自己的近代史，往往觉得乏善可陈，不堪回首，或不屑一顾，或无暇顾及，或有意回避，甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比，尤以科学技术史为特出，加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史，所以在相当长的一段时期，古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流，近现代科技史则少人问津，在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。
近代科学技术自19世纪传入中国以来，经历了一段非同寻常的曲折过程。从19世纪中叶自强运动中开始的“师夷之长技”和“求强求富”，到20世纪初年的“科学救国”、“实业救国”思潮，从50年代的“向科学进军”，到20世纪末叶的“科教兴国”战略，中国人对科学技术给予了多少希望、梦想和憧憬！150年来，中国科学技术的进步是显著的，但在全人类共同创建的现代科学技术大厦中，中国人的贡献还相当有限，中国科学技术的现代化还没有完成。站在新世纪的门槛上，中国应该如何发展科学技术，追赶国际先进水平，实现“科教兴国”的历史重任？面对这样重大的问题，我们不仅要深入了解和借鉴科学技术发达国家的经验，还必须深入研究中国近现代科学技术发展的历程及其与社会文化的关系，力求准确地把握科学技术的特性及其发展机制，总结中国近现代科学技术发展的历史经验和教训。令人遗憾的是，我们在致力于解决眼前的科学和技术问题，追赶国际先进水平的时候，却很少系统地探讨和总结我们一二百年来科技发展的经验和教训。长期以来，我们对如何推进中国科学技术的进步、创造有利于科学技术发展的社会条件和文化氛围缺乏应有的认识。结果，我们不仅不易充分汲取历史的经验教训，反而可能重复旧的失当的政策和举措。因此，在面临重任和挑战的今天，系统的研究中国近现代科学技术发展史不但是学术研究的一项紧迫任务，也是现实赋予我们的重大课题。
研究中国近现代科技史必须吸收国际研究近现代科技史的丰富成果，需要具有宽阔的学术视野、深沉的人文关怀和高度的历史责任感。当代的科学技术史已不再局限于描述科学知识的发展和演变（如各种各样的学科史）以及为伟大的科学家和工程师树碑立传这样一些传统的历史体裁，而是致力于探索科学技术的发展与社会、政治、经济和文化的复杂关系，研究科学与技术特性，从而促进科学技术与社会的协调发展，增进人类文化的进步。尤其是现代科学技术史研究，往往与国家的政治、经济和科技政策等密切相关，因而越来越受到许多国家的科学技术史学者的重视。对于前苏联等社会主义体制下的科技发展史的研究探讨，受到了国际科学技术世界的重视，出现了许多重视成果。相比之下，我们的中国近现代科技史研究还很封闭，亟待吸取相关研究的经验。

作者： 220.175.139.* 2006-4-27 13:07 回复此发言

科学技术发展史

近三十多年来，科学技术史领域内借鉴哲学、人类学、伦理学等人文社会科学的方法和理论，科技史与其他学科的结合和交叉，形成了科学技术史领域内的多种研究取向和路径，极大地拓展了科学技术史的研究范围和视野。科学技术史领域的这种变化，既有其学科发展的内在理路，更是当代科学技术发展所产生的一系列社会和文化问题在科技史领域的反映。在科学技术主导的当今时代，科学技术与国家的利益和社会生活的关系日趋密切，但是科技发展所引起的诸如生态环境问题和伦理困境等也逐渐为人们所认识。这促使人们进一步探索科学技术的特性和本质以及科技活动的特点和规律。与此同时，科学技术史也是其相关学科如科学技术哲学、科学技术社会学、科技政策研究的基础。因此，科学技术史，特别是现代科学技术史的研究工作，不仅仅是当代科学发展的内部需要，也是以科学技术史为中心的相关学科的基础性工作。
中国古代科学技术在世界科技发展史上有其重要历史地位。它的发展从远古时代原始积累，春秋战国奠定基础，两汉、宋元两次高潮，中经魏晋南北朝的充实提高和随唐五代的持续发展，至明万历以后虽比诸同时期的西方已经大为落后，但仍有缓慢进展，也出现了一系列集大成的著作，传统科学思想从高峰走向总结。综观整个发展历程，16世纪以前的中国科学技术一直处于世界领先地位。传统科学思想和科学技术的突出成就正是我国古代的科技先驱辛勤耕耘、善于观察、长于思索、勇于探究，注重整合、联系实际的产物，闪耀着我们中华民族智慧的光辉，对世界文明作出了巨大的贡献。马克思就曾经指出：“火药、指南针、印刷术这是预告资产阶级社会到来的三大发明。……总的说来变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的杠杆。”（注：《马克思恩格斯全集》第47页第427页。）而今天众多著名科学家对中国传统科学思想珍贵价值的重新肯定，必将使之在21世纪科学技术发展中显示出东方智慧的新的转移与新的实现，这种情况在一些学科已初见端倪。深信我们伟大的中华民族必将在新世纪里对人类文明再次作出自己的应有贡献。
从漫长历史长河中吸取经验教训，以服务于今天的现实需要，总是值得人们去探究的事情。本文下面将以史实为依据对中国古代科学技术发展历史的特征，作些探讨与论述。
（一）我国古代科学技术的发展，特别是科学思想的发展，既有连续性，又显示出阶段性高潮的特点
我国古代社会从五帝、夏、商、周、春秋战国直至清末，凡4000年，一直绵延不断，既不曾发生过像罗马帝国那样中断无继的历史悲剧，也不曾经历西欧中世纪的黑暗时代。这就使我国古代科学技术的发展得以世代相传、连续积累，并在这个基础上走向自己的巅峰。世界著名科学史家李约瑟曾把中国古代各个时期的重要科技成就作为纵线，世纪年代作为横线，制作了一幅科技发展的示意图，它清楚地表明：无论是以前4000年，还是近500年来，中国科学技术“事实上一点没有退步”；而是“一直在稳缓地前进”。他在《中国与西方的科学与社会》一文中还指出：“我常喜欢用一种相对来说缓缓上升的曲线来说明中国的演变，显然这曲线比欧洲同一时期，譬如说公元二世纪至十五世纪的演变过程的曲线上升得高，有时高得多。”（注：《中国与西方的科学与社会》第65-85页，上海科技出版社1956年版。）我国四川大学周仲壁与四川科学技术出版社的周孟璞两位先生在《中国近代科技落后原因初探》（注：《自然杂志》13卷11期第333页。）一文中也以中国的自然科学大事、西欧的自然科学大事和著名科学家的人数作为纵坐标，世纪年代为横坐标，制作了三条增长曲线，从中国的那条曲线看，同样显示出我国古代科学技术的增长是缓慢而连续的。然而，在4000年漫长的历史长河中，春秋战国、两汉（尤其是东汉）与宋元（尤其是北宋）时期，中国古代科学技术的发展基于政治、经济、文化、社会等方面的内外因素又都显示出阶段性的高潮。

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科学技术发展史

春秋战国时期可以说是我国古代科学技术的全面奠基时期，也是第一次大发展时代，由于新兴封建制度优胜于奴隶制度，其成就不仅赶上而且超过了早期科学技术最发达的古希腊。
春秋末期出现了块炼铁渗碳钢，战国时期又出现了白口铁处理技术，这些冶铁技术的发明，是一个突出的标志，正是它大大促进了农业和手工业的发展。在农业方面形成了以精耕细作为主要内容的中国传统农业，战国末年写成的《吕氏春秋》，其中的《上农》、《任地》、《辩土》、《审时》等篇称得上是这种农业科技的论文开端。以都江堰、郑国渠两个大型灌溉工程的兴建为标志，展现出为农服务水利工程设施的空前发展。《考工记》中生产工具、乐器、建筑、交通运输、皮革制造、染色、乐器、玉器等36项专门实用工艺技术的记述，显示了这一时期手工业内部的细密化及其技术的规范化与科学化程度已达到相当高的水平。它记载了大量实用力学知识，是我国古代第一部工程技术知识的总汇。《墨经》中包含有关于力学、光学、声学、几何学、逻辑学以及对物质结构的猜测等科学成就，它不仅是我国第一部几何光学著作，而且在世界上也是领先的，比欧几里德几何光学要早百余年。同时，它也是古代力学与光学论说的代表作，“力”概念的提出，光直线传播思想的揭示，使这部著作更增添了亮丽的光彩。可以这样说，《考工记》与《墨经》一起作为我国古代经验科学出现的标志，是春秋战国时期人们将生产、生活实践中取得的丰富经验进行抽象概括的成果。
在数学、天文学与历法方面都有了广泛的发展与进步。十进位值制和筹算制度不断得到完善，为后世具有中国特色的计算数学体系的形成确定了基础。有关天象观测的记载详尽准确，即使在今天仍不失为天文研究的宝贵历史资料。在地学方面，《山海经》、《禹贡》、《管子、地员》等著作的出现，标志着人们的地理知识已从地理资料的积累，上升到进行某种形式的综合论述与区域对比，以服务于当时的政治、经济需要。医学方面，以《黄帝内经》等著作为代表，以人体器官整体观、阴阳五行论与脏腑经络学说为理论基础，以人体解剖、生理、病理、病因诊断等的研究与实践为重点，兼及针灸、经络、卫生保健等诸多方面，构成了我国特有的医学体系的最初基础，并在临床上显示出杰出的贡献。
我国人民寻求对自然界物质本源的认识，继五行、阴阳说之后，元气说与原子论是两大发展线索，它们的确立都分别肇始于这个时代的荀况与墨翟。
两汉时期是我国古代科学技术发展的又一高峰期，一方面，由于科技本身经过了春秋战国的长期酝酿、积累和实践，到这时达到了量变足以引起质变的地步；另一方面，则是社会政治上的统一与安定，经济的恢复与持续发展，为科技活动和科技新高潮的到来创造了良好的外部条件。它呈现出科技人才辈出，科技著作大批问世，科技成果辉煌，科技对生产的渗透与协调日益显著等诸多特点。
《九章算术》以及《周髀算经》的成书显示出以算盘为计算工具的独特数学体系的形成，形数结合，数学算术化是其特征。今天，由于计算机的出现，算术化倾向于现代数学中的作用已日渐显著，中国古代算术的思想与方法和现代计算机科学与技术正相融合，为此它将重新焕发青春，以崭新的面貌重现，在数学发展中扮演重要角色是可以预期的。
历法已确立了我国后代历法体系、规范和基本内容的原始框架，而以张衡为代表对天文仪器的研制和对天象的观察与记录以及论天三家为代表的宇宙论则形成了中国古代天文的固有传统。《汉书、地理志》的出现，开拓了沿革地理研究的新领域。《神农本草经》是我国秦汉以来药物知识的总结，它为后世本草学奠定了基础；《伤寒杂病论》不仅确立了辩证论治的医疗原则，而且大为充实了中医药体系的内容，更加切合医疗的实际应用。《汜胜之书》可以说是对农业知识的总结。《论衡》、《淮南子》、《淮南万华术》、《周易参同契》、《尔雅》等书中也包含了丰富的物理、化学或生物学知识。

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科学技术发展史

在生产技术方面，成为我国古代传统特色的主要技术，像冶铁、纺织机械、农具制造、造纸工艺、漆器工艺、船舶制造等都已出现，并达到了相当的水平。像赵过的铁脚耧车、杜诗的水排、梯级船闸设计的原理与方法、木结构建筑风格、竖炉冶炼法、实测基础上绘制的地图等等都是突出的成果。造纸术更是汉代一项最重大的发明，也是我国对世界文明的一大贡献。牛耕的推广与代田法、区田法耕作制度的创新，则在当时条件下起到解放和促进生产力发展的重要推动作用。
以王充为代表的元气论与董仲舒为代表的“天人感应”说的对立与斗争，是我国科学思想史发展的又一里程碑，即使后者从协调人与自然关系的角度考察也有其值得吸取的精华。
宋元时期是我国古代科学技术达到高度发展阶段的又一高潮时期。
我国的科学技术自两汉而后，经魏晋南北朝的充实和提高，到隋唐五代技术发展，并呈现一股继续高涨的趋势。前者对中国古代科技的贡献，可以刘徽与祖冲之的数学、裴秀与郦道元的地学、贾思勰的农学、王叔和、皇甫谧与陶宏景等的医药学、葛洪的化学等为标志；后者主要有李淳风、一行等的天文学、李淳风与王孝通的数学，孙思邈的医药学以及柳宗元、刘禹锡等人的天人论与宇宙观等。这种趋势困宋元时期经济发展、文化昌盛、理学形成、战争和其他需要而得到强化。统治阶级为满足自身、政权和社会对科学技术的多方面需要，通过完善教育体系，举行多元化考试，奖励发明创造和培养扶植科技人才等措施，助长、推动和促进了科技的发展，而安定与富裕的社会环境和发达的出版业则又提供了良好的研究条件。求索物理，格物致知，怀疑、探索、创新的学风催促知识分子中具有务实思想的人考察和研究自然事物以及如何使之有利于国计民生。国内各民族之间的文化交流与国外的文化交流，也加速着科技的发展。这一切使宋元时期成为中国古代科技发展的黄金时代，不论天文、地学、生物、数学、物理、化学均有突出成就。
作为世界古代文明标志的指南针、火药和印刷术三大发明的出现或大规模使用均始于北宋，以沈括、苏颂、郭守敬、李冶、秦九韵、杨辉、朱世杰、赵友钦、毕升、陈＠①、王祯、李杲、李诫、曾公亮等为代表的科技名家辈出，硕果累累，以《梦溪笔谈》、《营造法式》、《四元玉鉴》、《武经总要》、《王祯农书》、陈＠①农书》、《革象新书》等为代表的科技著作纷纷面世，正是诸多尊敬的科技前辈先后在各方面的努力，不断将宋元时期的科学技术推进到一个新的高度。
以宋元秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰数学四大家为代表，使宋元数学在中国古代以筹算为主要计算工具的传统数学的发展达到登峰造极的阶段。大规模的恒星观测，各种天文观测仪器的研制成功把我国古代天文学推向它的发展高峰。沈括在磁学方面的成就在当时是处于世界领先水平的。金元时期的四大医学学派和相应的医学流派使中国医药学得到全面发展。以陈＠①《农书》与王祯《农书》为代表，先后总结了宋元时期的农业生产实践经验，后者所附录的“农器图谱”展示了我国古代农业生产器具方面的重要成就，成为后世记述农具图书的范本，反映了当时农学的高度发展。宋代动植物志、谱录的大量出现并形成出书高潮，和宋景《欧希范五脏图》、杨介《存真图》所显示的解剖学上的发展，应该说这时的生物学也是成就不小的。在这一时期，地学方面的成就也很突出，元代朱思本的《舆地图》不仅总结了唐宋以来的地理学成就，还根据实地调查，在制图方面取得成绩，其精确度已达至较高水平，成为明清时期我国舆图的范本。杜绾著《云林石谱》的出现，反映了矿物学在宋代已较前有了很大进展。在这些学科发展的同时，诸如水利、冶金、印刷、瓷器、机械制造、建筑、纺织、交通工具、兵器等方面也呈现出蓬勃发展的势头。
以张载为代表的唯物主义的气一元论自然观和以沈括为代表“验迹原理”和科学方法与朱熹的“格物致知”的科学方法，无疑是哲学和科学发展到北宋时所取得的重大成就之一，对宋元时期的科学技术的发展产生了重大影响。当然，朱熹的理一元论的自然观对当时科技的影响也是不可低估的。

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科学技术发展史

明清时期虽相对于前发展势头明显下降，但这一阶段问世的一些著作，像李时珍的《本草纲目》、朱载育的《乐律全书》、徐光启的《农政全书》与徐霞客的《徐霞客游记》都分别显示其集医药、乐律、农业和地学大成的特点。宋应星的《天工开物》更是一部百科全书式的科学技术著作，不仅是我国科技史上的一颗明珠，也是世界科技史上光彩夺目的瑰宝。王夫之、王廷相、戴震的元气本体论使张载的自然观更臻完善和具体化。明末清初中西科学成就交融与会通的起步以及清代传统科技仍然缓慢推进也是清晰可见的。
（二）经验性、描述性、实用性与本土化是我国古代科学技术的一个突出特点
我国古代科学技术特点是在封建社会初创的秦汉时期形成的，从建立与巩固新的封建秩序出发，要求科学技术直接为发展生产服务就成为必然的事，因此它更多地具有实用性的色彩。秦统一我国后，出现了“焚书坑儒”事件，“所不去者，医药、卜巫、种树之类”，意思是那些有实用价值的书要保留，也就是说科技的实用性还是受到重视的。汉承秦制，这部分科技遗产当然会被继承。科技的实用性被固定了下来，但有所不同的是，与此同时，把秦始皇打击的儒家树立为统治思想，西汉作为整理已有科技知识的重视时期，像医药、天文历法、数学与农学四大传统科技或者在此时成书，或者在原有基础扩充，都是在儒家思想指导下，以实用性为特色的重要成果。由于封建社会绵延2000多年，中国科技在秦汉时期形成的这种特色，也就被进一步固定化，几乎成为一种前后继承的固有模式。
这种特色，不仅在天文学、数学、物理学、化学、生物学、地学等自然科学各分支中表现出来，在工程技术、农学、医药学等方面更突出地显示出来。譬如，就我国古代的物理学而言，力学知识是与农耕技术、都邑建筑、铁制工具、各种原动力和简单机械的应用、水利工程、船舶制造、材料选配等紧密相连的；声学知识是与乐器制造、音乐娱乐活动、礼乐制度的推进、特殊需要建筑的建造以及军事活动等紧密相关；热学与物性学知识则与冶炼业和炼丹术、火药、火箭的研制，气象、气候的观测以及日常生活等相联系，电学与磁学知识则与雷电现象的观察、防避，冶铁业的发展，地形测量，航海事业，军事，医学以及日常生活等紧密相关，光学知识则与古镜研制、照相、火的利用、自然现象的观察、对天然晶体的考察等息息相连。当然在中国古代物理学发展历史中也有单纯是为了寻求物理规律的揭示而进行研究工作的，如元赵友钦之于几何光学，但那毕竟是少数。
对于已形成体系的天文学、数学，其实用性特点也不例外，例如天文学就是围绕“颁历授时”等维护皇权的实用目的而展开研究的。由于主要致力于制订历法和异常天象的观测，在历法及天象记录两方面虽有不足之外，但成就却是明显的。数学的发展是与急需回答的各种测量与计算的实际问题的解决联系在一起的，因而它往往侧重于计算出具体数字，显示出很强的程序性。
同时，由于在延续2000多年的中国封建社会中，自给自足的小农经济一直是社会生产的基础与主体，它对科学技术能提供的经验往往是片断而零星的，不可能有其系统性，这样，在这个基础上进行的科学抽象当然多数也就只能是经验性的；同时在这样的社会生产条件下，为科学实验与观测所提供的仪器设备，总的讲也必然是既有限又简陋的，这就使人们对自然现象的观测受到限制，对其本质的揭示只能停留在描述阶段，或者在理论上给予某些定性的说明，或者作出些天才的猜测。而这种情况，与着眼于实用要求，特别关注工艺技巧与可操作性是密切相关的。当然，我国古代的有些学科，像医学、数学、农学、天文学也有其独特体系，中医、中药学以阴阳五行说为主导，包含八纲辩证、六经分证、经络腑脏、治则治法、药方配伍、预防预后等在内的一系列理论成果；数学形数结合，数学算术化的特征与刘徽《〈九章算术〉注》等代表性著作所表现出的严密细致的推理论证；以及农学中天、地、人三者统一并强调人的作用的基本理论；天文学中的盖天、浑天与宣夜说的宇宙理论都是例证。然而，就科学技术的总体而言，由于历史的局限性与社会条件的制约，仍然只能说是停留在定性描述为主的经验科学阶段。

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科学技术发展史

（三）与农业关系密切的学科更多地得到发展是我国古代科学技术的又一特征
由于我国古代的封建经济主要是农业经济，国家又采取重农抑商的政策，因此，与农业关系密切的学科，如天文学、农学、地学、医学等在中国古代都得到较大的发展。譬如中国古代天文学中的历法方面所显示的特色体系与连续不断发展的情况，那是很突出的。从社会需要考察，先秦以来，一直强调以农为本，编造历法，授民以时正是历代王朝必须从事并给以极大关注的重大事项。又如作为地学分支之一的气象学，远在3000多年前，在我国殷代甲骨文中，就有关于天气实况的记录，《卜辞》里还表达出人们已有预知天气状况的要求，这些都是和当时农业生产的需要相适应的。以后随着生产的发展，有关气象的知识不断积累和丰富，取得很大的成就。利用物候知识安排生产，以不误农时，促使物候历在我国出现较早，以记载各月物候和农业活动为主要内容的《夏小正》就是一部最早出现于我国奴隶社会时期的物候历。水利工程与水文知识的发展同样与农业灌溉、防止水患侵袭、保障皇粮军粮运输等需求紧密相连，正因为这样，都江堰、郑国渠、龙首渠、黄河大堤、海塘等我国古代水利工程都是闻名世界的杰作，它们都集中反映出在我国古代对水利工程与水文知识的掌握水平已经相当高了。据不完全统计，现存中医药文献近8000种，其中以临床医学占绝大多数。它记载了几千年来所积累的医药科学知识和医疗实践经验，不仅数量大，种类多，而且内容十分丰富，形成自己独有的体系，是我国古代灿烂文化的重要组成部分，它的发展除了适应皇族追求长生不老的需求以外，应当讲也是与保护农业生产劳动力息息相关的。
再就农业本身而言，自古以来，我国的农业就很发达，悠久的农业历史，使农学和农业技术知识得到了丰富的积累，传到现在最早的农学论著，距今至少已有2000多年。据不完全统计，2000多年来，我国的古代农书，包括现存和业已散失的，总共有376种，其中综合性农书，一般以作物栽培、圃艺畜牧和蚕桑为基本内容，而又以大田生产为主。也有包括水产以及农具、水利、救荒、农产加工等内容的。专业农书，则包括天时、耕作专著，各种专谱，蚕桑专书、兽医书籍，野菜专著、治蝗书等，内容十分丰富。与这些学科不同，一些与手工业生产关系密切的学科，像力学、物理学等都不像与农业关系密切的一些学科那样发达，也不成体系。
（四）有机宇宙观、元气论是指导中国古代科学技术发展的主流思想
著名科学史家李约瑟在他的《中国科学技术史》中提出这样的看法：“当希腊人和印度人很早就仔细地考虑形式逻辑的时候，中国人则一直倾向于发展辩证逻辑。与此相应，在希腊人和印度人发展机械原子论的时候，中国人则发展了有机宇宙的哲学。”（注：李约瑟：《中国科学技术史》第3卷第337页。）他认为西方机械论是把世界看作一台机器，而中国哲学则把宇宙看作是一个有机体。物理学家普里高津在阅读了李约瑟的著作以后，也写道：“正如李约瑟在论述中国科学和文明的基本著作中经常强调的，经典的西方科学和中国的自然观长期以来是格格不入的，西方科学家向来是强调实体（如原子、分子、基本粒子、生物分子等），而中国的自然观则以关系为基础，因而是以关于物理世界的更为‘有组织的’观点为基础”（注：普里高津《从存在到演化》，中译本序，上海科学技术出版社1986年。），中国传统的学术思想着重研究整体性和自发性，研究协调和协和。这就是说，在他看来，整体、和谐的思想，把自然界看作是一个有机整体，立足从整体来把握事物及其规律，强调把握事物之间的关系，这些都是中国传统学术思想的特点。自发的自组织的观点是中国传统哲学的中心思想，基于人类社会与自然关系的深刻理解，强调了人与自然、自然与社会的联系，等等。
再综观历史史实，“有机”的说法在中国的古籍论述中，不仅发祥甚早，而且包含着诸多内涵的概括，这种观念的在中国古代出现，诚如许多人所指出的，是源于中国长期农业社会经济生产方式的影响，而对它作出较为完整的表述，并在后代留下深刻影响的，则出自《易经》这部书籍。也有很多思想来自《黄帝内经》等医学典籍中。综合前人的论述，大致可从以下三个方面来理解“有机”宇宙观在思维方式上的特征：

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1.“天人合一”观。这是一种以直觉和朴素的方式，表现人与自然沟通、智慧动物与养育环境的融合，以及自然界与人类之间共存共荣的思想。它的主旨在于强调天与人的关系紧密相联，不可分割。也是指“天道”与“人道”、自然与人为（即秩序与人事条理）的相通、相类和统一。
天人合一的核心，乃在追索天与人的相通之处，以求天人之间的协调与和谐，尽管在中国古代哲学的各个流派之中，对“天”的理解有所不同，有的只从物质世界意义上去理解它，而有的则赋予其道德伦理等精神上的意义，也有的甚至将他人格化，使之成为“上帝”的代名词，但有一点是共同的，那就是反对把天与人相互对立、势不两立。汉代出现的“天人感应”的说法，以人的行为能力、形体结构及内在的性质等诸多方面与天加以比附，带有神秘主义色彩，但他所蕴含的自然与人统一的思想内核依然清晰可见。
2.“整体相关”观。整体思维传统在我国古代发祥甚早，其源头可追溯至原始社会。到《易经》成书时，整体地观察世界已经成为一种根深蒂固的思维方式。《易经》中整体观念在全书中多有体现，它还特别体现在卦象和六十四卦的编排上。《易传》发展了《易经》的整体思维，它以文字的形式在多种篇章中作出系统而明确的表述。如八卦分别代表天、地、雷、风、水、火、山、泽。并指出这八种自然事物构成宇宙整体。还将此与人体作出比类，说“乾为首，坤为腹，寒为足，巽为股，坎为耳，离为目，艮为手，总为口”。显然首、腹、足、股、耳、目、手、口，构成人身的整体。另外，它还以八卦构成其它的结构系统，这些都体现出作者已从常识经验出发，逐渐加深思辨成分，使之成为一种观察与思考问题的出发点与重要方式。
3.运动变化观。中国哲学中的运动变化观念表达得最好的，仍推《易经》。经名的“易”字即为变化之意。《说文》对此字作象形的解说，谓其字是指晰蜴、蜓和审宫四脚蛇一类的动物，它们都以善变出名，故可以其义释“易”。它点出了该书的中心意旨便是“变”、是“动”。《易传》中对此宗旨作出进一步说明，说“圣人有以见天下之动，而观其会通，以行其典礼。”（注：《易传系辞上》。）意思是说，圣人是以认识到天下的运动变化及其融会贯通而发现一切事物的共同规律的，易学家有时亦称“道”。将运动变动的观念与整体相关思想相结合，人们意识到为了全面深入认识事物，必须把握事物运行的轨迹，也就是要把事物在变化运动过程中各阶段的情况综合起来加以考察，而不能仅仅观察变化过程中的个别阶段或少数环节。
而且事实上，在我国古代不仅比较早地发展了辩证逻辑，也比较早地发展了气一元论为基础的辩证自然观，认为气分阴阳，阴阳的对立统一就是道，也就是自然界变化发展的规律。继五行、阴阳说之后，从伯阳文、荀况，中经汉代的王充，唐代的柳宗元、刘禹锡，到北宋的张载以及明清之际的王夫之，众多的唯物主义哲学家都主张这种学说，成为传统科学思想的主流，而中国古代自然科学中的天文、历法、音律、农学、医学乃至物理学、化学等等，也都无一不是建立在这种气一元论思想的指导之下的。也可以说，在这些学科中贯穿了有机宇宙观和元气论的哲学的指导。
以统一的与运动变化的观点看待自然界，把它视为一个不断运动变化、各部分相互联系的有机整体，这在各门自然科学中最典型的事例就是中医学。中医学正如前文已经多次谈到的，它是我国发展得很系统的一门学科。其理论体系可以说正是在“有机”宇宙观与元气论的基础上形成的。以《黄帝内经》为代表，认为人体各个器官（《内经》中称脏器）可按功能特性划分为五脏、六腑和奇恒之腑三大类，并按它们功能活动联系的规律，分别构成以五脏为主体的五个功能系统。然后由经、脉、气、血的沟通，实现脏腑间的内在联系，这就是生命活动的整体。也就是说人体的各个器官各有不同的结构与功能，它们既有区别，又有内在联系，构成了一个动态的有机整体。中医认为人体某部分病变影响全身或其他器官，而全身的状况又能影响局部的病变，因此在治疗上，不单治有病的局部，甚至不直接治有病的局部，而从治其他部位入手。它还认为人与自然之间是统一的，人体与外界环境有相互感应的关系。把人体置于一定的外界环境之中来考察、研究，凡疾病防治的分析都把受治对象所处的四时气候、地方水土、患者的生活习惯、性情好恶、体质强弱和年龄、职业、性别等情况结合起来考虑。并认为在疾病的治疗中对疾病发生发展和变化的内在机理，人体正气与病邪相对抗消长形势的病理都应作过细的考察，也就是说，中医学是以运动变化来对待疾病的治疗的。

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《内经》应用阴阳五行学说，从理论上，具体阐述了中医对生理、病理、疾病的发生发展，临床诊断与治疗等基本问题的看法，以构建其学说的体系。譬如它以阴阳对立统一、消长变化的矛盾发展的认识，指出人要保持健康不生病，就必须“和于阴阳，调和四时”，强调人要积极“提挈天地，把握阴阳”，并且把它作为处理各种医学问题的纲领。应用五行的生、克、乘、侮等学说，则在一定程度对肌体各脏腑之间的内在联系与既相生又相克的关系作了说明。而脏腑与经络学说，前者是对血液循环概念的早期描述，后者则通过对人体运行气血道路的阐述，把人体连结成一个表里上下、脏腑器官相互联系沟通的统一整体。
又如金代李杲以《内经》理论为基础，结合实践，形成其独创的见解，认为“元气”是人生之本，元气充足与否决定了人体的健康与疾病，而脾胃则是元气之源。这种认识对后世中医学颇具影响。
再以物理学为例，虽然它是与手工业有更多联系的学科，可是元气论也不仅使它对物质本源的研究取得一定成就，而且对一些物理现象的阐释也产生过积极意义，诸如静电、静磁现象，热的传导与辐射，声的传播机制等等都是。至于张载、王夫之的元气说里，关于“气”和“形”的总和是不生不灭的认识，应当讲是蕴含着物质不灭、甚至能量不灭的思想萌芽的。
对照中国古代与西方在指导科学技术发展的不同的自然观、方法论，并由此所形成的不同的科学体系结构；再审视今天自然科学的发展，一方面在不断分化，向微观、纵深推进；另一方面，现代科学技术近一、二十年又不断地向着宏观、交叉、复合、综合、集成的方向发展，而且综合似乎比分化更具有旺盛的生命力，比如材料科学、能源科学、生命科学、空间与宇宙科学、地球科学、环境科学、认知科学、脑科学、行为科学等等，都在向着综合化、整体化的方向发展。自然科学与社会科学的相互渗透也不断加强。这种情况更使我们深切地感受到有机宇宙观、辩证逻辑与原子论、形式逻辑相结合的迫切必要性。我国著名数学家吴文俊院士在这方面为大家作出了榜样。他把我国古代算术思想与方法和现代计算机理论与技术以及现代数学结合起来，建立了数学机械化的新分支，并且预言，我国古代算术思想与方法“必将因此而重新焕发出青春，在未来的数学发展中扮演重要角色。”
（五）官办为主是中国古代科技发展史上的另一特点
我国古代科学技术事业大多为官办，相当多的著名科学家同时又是官吏臣僚，这从一些历史史实里可以清楚地看出这一点，科学史家也从史料的分析研究中得出同样的结论。
综察史实，几千年来，天象记录、历法编制都是连续不断，代代相传，和它相关的大型天文仪器的研制，大规模的天体测量，水利工程的兴建与治水理论的探讨，地理志的编纂，一些大型药典的修撰等方面都是在“士”的积极参与下由统治者组织庞大人力、物力来完成的，八世纪早期，在僧一行与皇家天文学家南宫说指导下进行的子午线的测量就是一个很具代表性的例子，这次测量的范围南到交州、北至铁勒，至少有2000多公里长。另外，技术的绝大多数精华也都掌握在官办企业及其人员手中，从丝绸、官窑瓷器、盐业、炼铁、大型船舶的建造、从万里长城直到皇宫寝殿的修筑等方面，我们都可以察见其端倪。《考工记》、《武备志》、《营造法式》等技术著作也都是在官办情况下编纂完成，更足以窥其底蕴。对各门科学技术有重要贡献的著名科学家或技术专家多数人又均出身于官僚世家，而本人也都是现任的高官，我统计了从先秦至明清期间的74位，其中69%是这样的社会背景与个人经历，而且不论数学、天文、医学、农学乃至理性、生物、地理都有这样的情况。
著名科学史学李约瑟在《中国与西方的科学与社会》一文中指出：“我们觉得无论是理论方面还是应用方面，科学都相对具有‘官办’性质”。他举例说：天文学家“只不过是皇帝的文职公仆而已”。并且还分析说：“而文化更低、更下一层的技师和工匠也无疑同样具有这种官僚性质。其部分原因，几乎各个朝代的作坊为国家所有。另一个原因是不少在某些朝代，如西汉盐业及炼铁业等大多数具有先进技术的行业都为国家所有。除此之外，还有一种明显的现象，一些技师是追随某个显赫官员个人的食客。”
我们进一步分析官办科技的原因，可以这样来看：当封建社会处于上升时期，或经历调整社会关系阶段，统治阶级的施政在一定程度上反映了社会发展的客观趋势，在历史上或多或少起着进步作用的时候，依附于统治阶级的“士”必然为其所用。统治阶

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