1、专题二 古代中国的科学技术与文化第一节 中国古代的科学技术成就 素材宋朝的100项创造发明“火河蟹药、罗盘、印刷术这是预兆资产阶级社会到来的三项伟大发明。火河蟹药把骑士阶层炸得粉碎，罗盘打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术却变成了宗教的工具，并且一般地说变成科学复兴的手段，变成创造精神发展的必要前提的最强大的推动力。” 卡尔.马克思 我们应该注意到这些发明的力量、功效和结果。人们将看到，这些发明远不如三大发明那么显著；这三大发明古人并不知道，它们的起源，即使现在仍模糊不清，无人知晓，它们是：印刷术、火河蟹药和磁铁。因为这三大发明首先在文学方面，其次在战争方面，第三在航海方面，改变了整个世界许
2、多事物的面貌和状态、并由此产生无数变化，以致似乎没有任何帝国、任何派别、任何星球，能比这些技术发明对人类事务产生更大的动力和影响。 英国哲学家弗兰西斯培根 1、指南针 (指南针的制河蟹造技术在沈括(公yuan10311095年)的梦溪笔谈中最早提出。有了指南针，远洋航行才成了可能。 ) 2、活字印刷术（毕升发明活字印刷术，他是世界上第一个发明人，比德国J.谷登堡活字印书早约400年。是文明发展的必要前提。） 3、大炮 （使人类战争史进入到热兵器时代，炮身铁铸造，射生铁铸造的球型爆炸炮弹。1126年，金人围攻汴京，李纲在守城时曾用霹雳炮击退金兵，“夜发霹雳炮以击贼，军皆惊呼”。） 4、钻探深井技
3、术 （卓筒井是直立粗大的竹筒以吸卤的盐井，“凿地植竹，为之卓筒井发明于北宋庆历年间（公元1041年1048年），比西方早800多年。其口径仅有竹筒大小，然而能打井深达数十丈，被称为“中国古代第五大发明”、“世界石油钻井之父”。科技界对卓筒井有一个很形象的比喻：“没有卓筒井，就没有海湾战争”。） 5、纸币 （交子是世界最早使用的纸币，发行于北宋1023年的成都。欧洲使用的纸币是1661年由瑞典银行发行的，不过那时发行纸币只是权宜之计，并不是作为真正的货币。） 6、水密舱壁 （宋代(9601279)的战船已普遍采用水密舱壁技术,提高了不沉性。可以保护船只，免得进水而沉没，至今仍是船舶设计中重要的结
4、构形式。南海一号的发现，证明了中国是最早发明这项技术的国家。） 7、复闸形式的运河船闸 （984年，淮南转运使乔维岳负责治理淮河，创建的二斗门，是复闸形式的运河船闸，从而提高了河运能力。后影响世界。） 8、算盘 (张择瑞在清明上河图中画有一算盘，可见，早在北宋我国就已普遍使用算盘这一计算工具了。珠算的正式出现并推广应用是在宋yuan时期。) 9、火枪 （最早发源、改进于中国，传承于ALB世界，发扬光大于欧洲。世界上已知最早的火枪是10宋朝的竹制枪管的突火枪，在明朝焦玉所著的火龙经中就有记载。13世jiyuan朝出现了铁制枪管与最早的手河蟹枪（河蟹手铳、手炮）。） 10、太极图 （古太极图绘在3
5、000多年前的夏商之际或更早的陶器上。圆圈内画有S型曲线，黑白阴阳点是以后添上的。如今的太极图，一般认为是北宋周敦颐所制。） 11商标（据载北宋济南有家刘氏钢针店铺，该店铺产的钢针质优价廉，在当地颇负盛名，店主为了使生意能够持续红火，别出心裁地制河蟹作了一种“白兔儿”铜板，铜板上有画也有字，铜板呈方形，中间绘有白兔捣药图。画两侧书有店名“济南刘家针铺”以及宣传语“认门前白兔儿为记”。这块“白兔儿”铜板一出世就注定着会成为宠儿，因为它是中国历史上最早的专用商标。宋朝人在各个行业都有名牌商标，如制墨业有名震一时的“潘谷墨”，制伞业有临安八十四骨、紫竹柄的“舒家伞”这在当时都是一等一的牌子。） 12
6、广告（在宋朝的商业运作中还出现了铜板印刷的广告，这比西方的广告要早三百多年。就学士苏东坡来说，他就曾给一位做油食老妇人，做过一首广告诗使之兴隆。） 13足球（蹴就是“踢”，鞠是“球”。蹴鞠就是用脚踢球。它被认为是现在足球的雏形，国际足球协会(FIFA)在2004年初公开确认足球起源于中国。） 14烟花（主要用于军事上、盛大的典礼或表演中，而现代全球能在同天同活动里施放烟花的活动大致则为跨年（除夕夜）活动。） 15象棋（宋代开始定型，除了因火河蟹药的发明增加了“炮”之外，还增加了“士”、“象”。宋代的事林广记中就记载着中国目前所能看到的最早的象棋谱，比西方的国际象棋谱早200多年。） 16双节棍
7、（宋太祖赵匡胤创始的，原称大盘龙棍（近代北方又称大扫子）和小盘龙棍（小扫子）。但当时的大盘龙棍一端较短，一端较长，专用来扫击敌军马脚，破甲兵或硬兵器类，使之丧失战斗力。后来这种兵器由南传至菲律宾，由东传至日本。由于历史的变迁，双节棍被改为现在的样子） 17救生圈（宋代韩忠武曾派部将王权到金山去，同时命令他不要用船渡江。於是王权就给每一个士兵发一个“浮环”，让他们渡过江去，终於完成了这一任务。当时王权所用的这种“浮环”，就是现代救生圈的前身。 ） 18地雷（地雷被应用在1277年宋人与蒙古人的战争中，宋军使用埋设于地面的“火河蟹药炮”（即铁壳地雷），后来在yuan朝进一步发展。） 19手榴弹（最
8、早发明于中国，公yuan1000年，宋朝出现了称为“火球”或“火炮”的火器，其原理与现代手榴弹相同，1044年出版的兵书武经总要中，已载有霹雳火球、蔟藜火球、毒药火球、烟球、引火球等多种可手投弹河蟹药，这可以看作是最早的手榴弹雏形。13世ji，中国军队中已出现了铁壳制爆炸武器“震天雷”，这与现代手榴弹已相差无几。） 20毒气弹（毒药烟毬，由於此烟毬的主要作用在以毒气熏炙敌人，故配方中除了可以达到爆炸燃烧效果的硫黄、焰硝、木炭末外，渗入了多种有毒的物质如芭豆、狼毒、砒霜等以见其效。） 21火焰喷射器（宋人将双活塞应用到油泵中，以连续喷射火焰。武经总要有记载火焰喷射器的构造图） 22炸河蟹弹(公y
9、uan1000年，一个名叫唐福的人发明了火蒺藜，在黑火河蟹药方子里加入砒霜、沥青、铁蒺藜等制成原始的炸河蟹弹。) 23火箭(开宝三年（970年），兵部令史冯继升献火箭法，五年后，火箭就用于与南唐的战争。) 24三弓床弩（又称“八牛弩”，需百余人绞轴张弦，箭矢“木干铁翎”世称“一枪三剑箭”，大概状如标枪，三片铁翎就像三把剑一样。床弩也可发射“踏橛箭”，成排成行地钉在城墙上。攻城兵士藉以攀缘而上。魏丕曾对床弩作了改进，射程又大为提高。宋史魏丕传记：“旧床子弩射止七百步，令丕增造至千步。”宋代一步合1.536米，千步有1536米，这是古代射远武器所达到的射程最高ji录之一。） 25套版彩色印刷术（套
10、版彩色印刷术是世界上最早的彩色印刷术，它是在雕版印刷术的基础上发展起来的一种复杂、高精度的印刷技术。根据历史记载，北宋时期（9601127年）已出现了铜版印刷的青、蓝、红三色。 26报时机器人（铜壶漏刻令人最神奇的是有一个会报时的机器人(铙神)，它每隔一刻钟会自动击铙8下报时。虽然铜漏刻在中国已有数千年的发明与应用历史，形状大小不一，计时方法和原理却相同。） 27水晶透镜（苏洵的同乡和朋友史沆在担任执法官处理案卷的时候就曾使用水晶放大镜。） 28银盐变黑显影技术(定影原理的发现，最早就见于苏轼的物类相感志：“盐卤窗纸上，烘之字显。”） 29旋作(“旋作”中装备的简易车床，专事金属切削和加工。北
11、宋初年机床使用已经比较普遍机床的使用是机械加工史上具有里程碑性质的重大进步。 ) 30链式传动装置(中国人于976年发明了链式传动装置链式传动带；欧洲人到1770年才开始使用链式传动带，比中国晚了八百年左右。 ) 31炼焦(南宋时期，中国发明了炼焦和用焦炭冶炼金属，这样冶炼成的金属纯度大大提高。欧洲人直到18世ji初才知道炼焦并把焦炭用于冶金，比中国晚了400多年。) 32胆土煎铜法(此法仅见于信州铅山场。据宋会要辑稿食货卷33删载：铅山场“古坑无水处为胆土。胆土煎铜，工多利少，其土无穷”。这是指先采取胆土，再引水淋土，从而获得胆水。由于淋出的胆水浓度很低，必须烹煎浓缩后才能用来浸铜。 ) 3
12、3凸轮(中国人于公yuan983年发明凸轮，并应用于借水力提升的重型链。同一时间，在西方意大利塔斯坎民的一座浆洗作坊中应用了凸轮.) 34轴架整经法(较之唐代耙式整经法效率更高，并导致织物结构从平纹向斜纹、从经显花向纬显花的过渡.) 35拉杆活塞式风箱（据李约瑟博士考证，成书于1280年的一本题为演禽斗数三世相书卷二中有拉杆活塞式风箱的最早的图画。这种风箱轻便省力而且功效高，很快得到普及和发展。活塞式风箱正逆行程都作有用功，每行程中一端排气鼓风，一端同时吸取等量空气，因而能提供连续风流，提高鼓风效率，是鼓风技术上的重大进步） 36大纺车（结构由加捻卷绕、传动和原动3部分组成，原动机构是一个和手
13、摇纺车绳轮相似的大圆轮，轮轴装有曲柄，需专人用双手来摇动。） 37水转大纺车（南宋后期出现以水为动力驱动的水转大纺车，yuan代盛行于中原地区，主要用于加工麻纱和蚕丝，是当时世界上先进的纺织机械。一昼夜可纺纱100多斤，比西方水力纺织机械约早400多年。） 38缫车（11世ji的中国人已经开始使用皮带驱动的纺织机。秦观的著作蚕书中详细记载了缫车的结构、几个关键部件及用法，通过脚踏板产生动力，丝被缠绕在线轴上。该书是有关缫车的最早记载。） 39高炉炼铁（是现代炼钢熔炉的前身，通过鼓冷风反复锻造，来达到脱碳的目的。） 40数学九章（秦九韶著数学九章，提出“大衍求一术”，创“联立一次同余式”解法，比
14、欧洲数学家尤拉和高斯的相关研究要早500年） 41隙积术(隙积术是求解垛积问题的方法，解决的是高阶等差级数的求和问题。) 42开方作法本源图(是一个三角形数表，实际上就是指数为正整数的二项式定理的系数表，比西方阿尔卡西的同类成果约早四百年，数学史上称为贾宪三角（因出现在杨辉书中，也称杨辉三角）。贾宪根据开方作法本源图，创建了增乘开放法，提供了求解任何告辞弥合高次方程正实根近似值的方法。) 43增乘开方法(贾宪的“增乘开方法”的提出比意大利的鲁尼和英国的霍纳要早800年) 44九归捷法（珠算乘除的各种运算法） 45天yuan术（李冶著测圆海镜和益古演段，是率先系统论述“天yuan术”(即一yua
15、n高次方程)的著作，同样领先欧洲数百年。） 46垛积术(杨辉在沈括“隙积术”的基础上提出了“垛积术”，推动了高阶等差级数的研究。) 47组合数学中高阶纵横图的构成规律(杨辉) 48筹算算法歌诀（有助于捷算法的应用与推广。） 49莲花漏（燕肃在天圣八年（1030年）发明的莲花漏，首次使用了漫流系统，前所未有的提高了漏壶的计时精度。） 50水运仪象台（苏颂在yuan佑七年（1092年）研制成功的水运仪象台，实现了浑仪、浑象与报时三位一体、协调运作的构想，既能观察天象、演示天象，又能计时、报时，已具有近世天文台开启式圆顶、望远镜转仪钟与机械钟的科学结构原理。堪称世界上最早的“天文钟”。） 51新仪象
16、法要（星图绘制上，苏颂有杰出的贡献。他的天文学名著新仪象法要附有五篇星图，首次采用了较科学的全天星空表示法。） 52灵台秘苑（皇佑年间（1049-1054年），天文学家周琮主持了重测二十八星宿与周天恒星的工作，这次实验的结果，编制了三百四十五个星官距星的入宿度与去极度，这一星表收入灵台秘苑，所收星数超过了前代。） 53恒星图（yuan丰年间（1078-1085年）的恒星测量精度更高，其星图以刻石形式保存下来，此即现存苏州博物馆的石刻天文图，上半部为星图，下半部为碑文，是研究宋代全天星空的珍贵文物。） 54统天历（宁宗时，杨忠辅主持修成的统天历所测定的回归年长度为365.2425日，与现行公历所
17、用之完全一致，但比西方格列高利早了将近四百年。） 55十二气历(沈括重修了历法，提出了比较科学的新历法，即以十二气历代替农历，这比英国天文学家肖纳伯制定的与十二气历类似的历法要早九百多年。) 56麦卡托投影（是一种等角的圆柱形地图投影法。940年，中国人发明了麦卡托投影；1568年英国才有人用麦卡托投影，比中国晚了六百年左右。 ） 57贾宪三角形（又称杨辉三角形，帕斯卡三角形，是二项式系数在三角形中的一种几何排列。） 58二十四节气定年法(此种农时以正四序调匀的二十四节气新历法，对于农事耕作方面又极为有利。) 59地磁偏角（沈括通过精确测量子午圈，发现了地磁偏角的存在，比欧洲早了四百年。） 6
18、0生物固基技术（利用海洋生物独有的生态特征，建造了许多跨江、跨海的大桥。在福建省泉州市的洛阳江入海口建造的跨海石梁大桥宽5米，长1000米。这座气势恢弘的大桥已有950年历史，至今人们还在上面行走。） 61车船（最大的长36丈（约110米），装有24个转轮和6具“拍竿”，载士卒1000余人。） 62装甲船（1203年，秦世辅造的载重 1000斛（约60吨）的“铁壁铧嘴平面海鹘”战船，舱壁装有铁板，是装甲的先河，船首装有形似铧嘴的犀利铁尖，用以在水战中冲击犁沉敌船，较冲角破坏力更大。） 63低重心流体减震装置（船在每个舱室底部都有一个带盖的小孔，船舶技术专家称之为“水眼”，航行中，雨水或溅落在船
19、上的浪花，可以通过“水眼”流入船底一个连通的夹层舱室，夹舱中的水降低了船体重心，使船行驶更加稳定。由于夹舱中水的惯性和内摩擦，会部分抵消由于风浪产生的船体起伏晃动。） 64虹桥（飞桥）是无柱木梁拱桥（即垒梁拱）达到了我国古代木桥结构的最高水平。) 65船坞（指在岸边以人工建设，作为造船和修理船舶的地方，亦可用作船只的停泊。船坞可以分为乾船坞、灌水船坞及浮水船坞等不同类别。船坞是中国宋朝人张平发明的。） 66藤舟(深广沿海州军，难得铁钉桐油，造船皆空板穿藤约束而成。于藤缝中，以海上所生茜草，干而窒之，遇水则涨，舟为之不漏矣。其舟甚大，越大海商贩皆用之。”) 67中国帆船(浮南海而南，舟如巨室，帆
20、若垂天之云，柂长数丈，一舟数百人，中积一年粮，豢豕酿酒其中，置死生于度外。.又大食国更越西海，至木兰皮国，则其舟又加大矣。一舟容千人，舟上有机杼市井，或不遇便风，则数年而后达，非甚巨舟，不可至也。”最大的中国船有12根桅杆，而小船则有3根。) 68模数制（木结构建筑采用了“材”为标准的模数制和工料定额制，使建筑设计施工达到了一定程序的规范化。） 69泡菜（1178年 岭外代答已记有用陶坛隔水密封储藏的技术，是为泡菜坛储藏食品见于记载始。） 70风磨(利用风力转动的磨。) 71暗棚滤沙技术（增加了万倾良田） 72糖霜谱（王灼著世界上第一部关于制塘术的专著） 73踏犁（一种人力犁，减少了对牲畜的依
21、赖。） 74犁镜（给犁装上犁镜，便于翻土，从而提高了农业产量。） 75马（新工具的出现也让农作物产量大幅成长。） 76稻麦一年二熟制（所谓“稻麦二熟”是指在同一块田中，水稻收获之后种麦子，麦子收获之后种水稻。它的实现，提高了土地利用率，还增加了农民的收入，是技术和经济的一大进步。） 77架田（1149年 架田建造见于陈旉农书记载,是为 我国最早的人造耕地。使用深耕冻垡,熏土暖田的措施利用冷浸田。 ） 78肥料积制技术（1127年1279年 石灰、硫黄、钟乳粉等矿物已作肥料施用。1149年 前出现沤肥、火粪、饼肥发酵等肥料积制技术。设置粪屋保存肥效。 ） 79培育水稻壮秧技术（1149年 前南方
22、水田耕作已采取深耕、晒垡、冻垡、田面重土等措施，促进土壤熟化。已出现培育水稻壮秧技术。且懂得掌握气候变化规律，适时播种，防止烂秧。） 80果树远缘嫁接技术（1067年 果树远缘嫁接获得成功见于记载。使用“竹蔑箍树”、“食盐涂树”等方法采收银杏、橄榄。茄秧嵌硫黄，蔬菜栽培开始使用微量元素。） 81桑树嫁接技术(大约在北宋中晚期，两浙地区发明了桑树嫁接技术，这是桑树栽培史上的一次革命，极大地推动了两浙蚕桑业的发展，) 82摧花早放术（1232年1298年 出现催花早放的“唐花”术。 ） 83家禽人工孵化技术（1174年 出现家禽人工孵化技术。鹌鹑已养为笼鸟。 ） 84兽医院（1007年 设监养病马
23、，是为中国设立兽医院的开端。 ） 85驯养金鱼（1214年 金鱼由野生转向人工驯养。1243年 利用机械装置运输活鱼。鱼苗长途运输技术已有详细记载。） 86太平圣惠方（收录中医处方16834个，比唐代干金方多出1万多个。） 87人痘接种（北宋丞相王旦的长子死于天花，王丞相不希望别人再染上这种病，就从全国各地请来名医、术士，试图发现某种治疗和预防的方法。一位从峨眉山来的道姑献出一张处方：将一种毒性减弱了的人痘痘苗，通过鼻腔黏膜为健康人“接种”，从而使人获得对天花的免疫能力。 ） 88医学分科（医学部亦增分为九科： 1. 内科 2. 风科 (如中风病)3. 儿科4. 眼科5. 耳鼻喉齿科 6. 皮
24、肤及骨科 7. 产科 8. 针灸 9. 创伤及咒禁科 ） 89解剖存真图（著名医家及诗人杨介，总结对处死犯人的解剖经验，描绘成图谱存真图，使到当时医学生对解剖学的认识加深。 ） 90三因极-病证方论(将复杂的病因归为三类：内因、外因及不内外因。这种分类虽与汉代张仲景所述略同，但内容有所发展，即对各类病因概括得更具体，其范围亦较全面，更符合临床应用。三因分类的原则，一直为后世医家遵循。) 91针灸图（王惟一对针灸术做出了重大贡献，他钻研前人著作，结合自身经验，详定经穴位置，编成针灸图，天圣五年（1027年），他奉命在此基础上铸造针灸用的铜人两具，对针灸学的教学、临床与考试都极为便利，他也将自己的
25、著作改名为铜人腧穴针灸图经。） 92小儿药证直诀（这部书被称为“幼科之鼻祖”，对儿科医学的形成与发展颇有影响。） 93妇人大全良方（陈自明在嘉熙yuan年（1237年）著成妇人大全良方，分妇科三门，产科五门论述了妇产科临床与理论诸问题，中医史上最系统最全面的妇科专著） 94圣济总录（堪称医药史上的一部百科全书，汇集了前代和宋世诊断、处方、用药、针灸等方面的大量理论和实践成果，其中刊载药方近2万个，为历代之最。） 95区希范五脏图（最早的人体局部解剖图） 96洗冤录集（宋慈长期担任提点刑狱，对刑事案件的现场勘查检验积累了丰富的经验，淳佑七年（1247年）著成洗冤录集，是世界上第一部系统的法医学专
26、著。将宋慈尊为法医学之父，应是名至实归的。） 97金石学（近代河蟹考古学传入中国前，以古代铜器和石刻为主要研究对象的学问。近似欧洲的铭刻学，被视为中国考古学的前身。研究对象属零星出土文物或传世品，未经科学发掘；偏重于铭文的著录和考证，以证经补史为研究目的。形成于北宋，至清代正式有“金石之学”的命名。） 98太祖长拳（宋太祖长拳，古称“宋太祖三十二势长拳”，亦称做“太祖拳”，为中国武术界六大名拳之一。） 99迷踪拳（ 原名燕青拳。由沧县移居到河北省静海县的霍姓一族，称此拳为迷踪艺，子孙代代相传，后出名于霍yuan甲，迷踪艺遂声名大振。） 100快递（一种高速为军事目的服务的快速军邮制急脚递，就在这时应运而生。这种急脚递，有步递，有马递，有急脚递。急脚递最快，日行四百里。递铺之间相距不一，有里，有里。）
