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上传者: 飞飞 2012-08-25 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《世界科技全景图书pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含原始科技编写崔玉亭科技之光在闪烁火与人类人类从开始怕火到能利用火经过了一百多万年的时间。一开始人们知道火能够给人以光明和温暖慢慢地经过若干年时间人们符等。

原始科技编写崔玉亭科技之光在闪烁火与人类人类从开始怕火到能利用火经过了一百多万年的时间。一开始人们知道火能够给人以光明和温暖慢慢地经过若干年时间人们便把火带到洞穴中去了。现在已经知道的人类用火最早的遗迹是在我国的土地上当然这火都是野火也就是说不是人制造出来的而是天赐予的比如雷电、火山等原因。云南元谋旧石器时代遗址中就发现许多炭灰而山西芮城西侯度遗址也有类似的遗物。北京周口店龙骨山发现的灰层竟厚达米之多。据考古学发现在龙骨山北坡猿人居住的山洞里厚厚的灰层中有烧过的兽骨和石块有的石灰石甚至已经烧成石灰在洞穴中还发现过一块木炭。周口店的灰烬这么厚使人得出这样的结论:篝火在当地绵延不绝地燃烧了有数百年之久。这表明万至万年前住在这里的北京人已经是长期地、很有效地掌握利用人类的天敌和朋友火。人类的生活越来越依赖火了自然火又不是随时可得火的保存成了生活中的一件大事。虽然人们已经有了一些保存火种的办法但是由于一些不可抗拒的原因而遭致火种的熄灭因此人们不得不寻找人工取火的办法。究竟人工生火最初是怎样实现的呢?我们可以从古代文献记载和近代原始部落生活方式两方面结合起来找出答案。古代《庄子》一书有云:“木与木相摩则然金与火相守则流。”《韩非子》一书中也有“钻木取火”的说法。钻木怎样取火?我们来看看海南岛黎族老百姓在解放前还使用的钻木取火的古老方法:先折一根山麻木把它弄成扁平状再在上面刻下一个浅浅的凹坑。然后再在凹坑边刻上一条很浅的缺槽。弄好后把它放在地上再折一根山麻细枝当小棍子。这时候人坐在地上用两只脚把刻穴的山麻木踩好用小棍子一端放在凹穴上双掌用力搓小棍子棍子急速旋转末端与凹穴接触处因剧烈摩擦而发热就会由热而生出小火花。这些火花把摩擦时落下的一些木屑点燃。然后把木屑放在事先准备好的干茅草里一吹茅草就会着起火焰这种方法就叫“钻木取火”。海南岛黎族百姓在解放前还使用过这种古老的方法。也有人认为最初的人工生火是用燧石打击而得到的据文献记载这种取火方式是到了铁器时代才实现的。火的利用使化学变化成为可能同时其他多种自然科学的产生也都从这里开始。如果从本质上说火就是能量就是力量运用火就是运用其能量。自从发明了人工取火的办法人类就得到了用火的完全自由。有了火人类的食物来源扩大了居住的范围也扩大了。火在生产上也给了人类很大的帮助它可以烧烤木矛的尖端使之硬化也可以烧烤枝条使之弯曲制造某种容器火还是人们用于狩猎的重要武器。尤其重要的是熟食对人类自身的发展有很大的影响熟食缩短了消化过程使人类获得更多的营养增强了体质大大地促进了大脑的发达。人类认识火降服火使火为人类所用可以说是人类科学文明史上的重大革命也是人类战胜自然的一曲凯歌。科学从石头开始在远古时期由于原始社会的生活十分艰苦人类改造自然的能力还很低更谈不上科学地改造自然所以人类关于自然界的知识十分有限。还处于萌芽状态的关于自然界的知识主要是从工具的使用过程中得来的。原始社会人类主要的生产工具是石器因此也被称为石器时代。石器时代又分为以打制石器为主的旧石器时代和以磨制石器为标志的新石器时代。在旧石器时代人类最主要和最重要的是使用石器工具因为它用的石料几乎随处可得取材方便而且石质坚硬也不难打制出比较锐利的尖端和刃口。这对于原始社会的人们来说是十分重要的。现已发现的最早石器出土于非洲肯尼亚的库彼弗拉距今已有万年而在我国云南元谋出土的石器也有多万年的历史了。尽管这些石器是相当粗糙的一般没有考古专业知识的人也许不会看出它们是加工制作后的产物但是它们毕竟是人类有目的、有意识地打凿成形的东西。后来经过无数次的实践人们的经验丰富了打制成的石器器形越来越规整逐渐形成几种不同的类型我们可依其不同形状和用途分别称之为砍砸器、刮削器、尖状器等。这些石器在我们祖先的手中发挥过巨大作用和威力。在那个时候要制成一件一定用途的石器也是件不容易的事这是需要多方面知识和经验的不是任何一块石头都能打制出一件能用的石器因此需要懂得辨别不同的石头。石头比较笨重形状也比较短小在使用上有时就不大方便于是人们又在石器上安装上木头的或骨角的把柄这时出现了复合工具。复合工具的出现是人类工具发展史上的一大进步。旧石器时代是一个相当漫长的历史时期它大约从二三百万年前直到一万五千年前占了人类发展史的绝大部分。由此可见在人类的早期每向前发展一步是何等的艰难。以打制的方法制造石器器形总是难以十分准确的。如在北京周口店发掘的“北京中国猿人”他们是我们万年前的原始祖先他们使用的石器代表着在中国所发现的历史最古老的石器。在这些大小约十多万件石器中有石英的、水晶的也有燧石的、石灰石的。这些石头经过砸打形成的状态有圆的、有片状的几乎十多万件中没有两件是同形状的。旧石器时代后期人即智人就人类的进化水平来说智人同先前的人种相比是更高级的人种了。大约在一万多年前人们又发明了石器的磨制技术即在打出石器的粗坯之后再用研磨的方法进一步加工这样就可以使得石器的形状更为规整尖端、刃口更加锋利。磨制石器的出现表明社会生产力有了很大的发展和提高人类进入了“新石器时代”。在这个时期人类已经出现了初步的科学技术或者说是出现了真正意义上科学技术的初端萌芽了。从此石器的制作越来越精巧类型也更为复杂甚至可以加工相当坚硬的玉石制成一些很是漂亮的玉器。在这一时期石器具有五大特点:种类多加工精细制作目的性十分显著石器不仅是打制还经过了磨制用料多样化不仅有天然生成的燧石而且还有石髓、玛瑙等除了制作工具外还出现了用石器做成的装饰品。石器制作技术的进步使人类在自然界中谋生的本领相应得到提高人们可以进行较大规模的狩猎活动。大约一万多年前人们又发明了弓和箭。弓箭的发明是人类长期经验的积累和智力发展到一定时期的成果而且弓箭和带孔安把柄的石器一样都是在更高程度上利用力学原理的一个标志。发明弓箭除了利用力学原理以外还利用了杠杆原理、弹性原理、飞行稳定性原理。这些在原始社会里可以说是一个了不起的成就。弓箭的发明和体用。无疑是人类在认识和改造自然的过程中迈出了很有意义的一步。新石器晚期人们对于石器的数量和质量的需求有了很大的增长一般地拣取石块来制作工具也不能满足人们的需要于是人们便开山凿石最早的采矿业也就产生了。这样的采石工场遗址在我国和欧洲的一些地方都曾经发现过。这时候的人们当然有了一些初步的岩石学、矿床学等方面的知识。在新时期结束之前史前期的葬墓也时有发现火葬只是到后来才出现而且大半见于欧洲中部。在新石器时代的墓葬中时常发现石制用具说明当时的人相信这些用具在另一个世界里对死者会有用处相信灵魂不死。所以在原始社会石器与人们的劳动、生活息息相关可以说科学是从石头开始的。因此在当代高科技领域里有一种计算机被命名为石头Stone(四通)。这可能就是人们忘不了自己的出身的缘故吧。洞穴和蚕丝早期人类的住所多为天然洞穴因为那里比较安全又能躲避风雨和寒冷。但是天然洞穴毕竟有限而且有些洞穴又不适应人居住。于是人们开始设法营造自己的安身之地。我国新石器时代的建筑遗址多有发现在黄河流域一带多为半地穴式木构架建筑而在西安半坡就有一百多座这样的房子所组成的建筑群可能是一个村落。而人类穿着衣服大约也有几十万年的历史开始时只是把兽皮披在身上目的是为了御寒。后来又发明了骨针人们学会了缝制衣服。新石器早期一些距今~千年的陶器上留下了纺织物的印痕可以帮助我们了解那时纺织物的大致情况。人类最早利用的纤维是麻类、棉花和羊毛。我国是丝织物的发源地早年在浙江绍兴就出土了约多年前的丝织物残片。说到发明用蚕丝来织布我国古老的历史上曾有过这样一个民间传说:这个传说是说劳动人民利用自己的智慧逐渐地学会把野蚕捉到家中喂养起来并种植桑树养蚕做提丝最终完成了用蚕丝织丝绸衣服的发明。人们通常用“春茧到死丝不断留赠他人御风寒”来喻蚕之一生。春蚕可爱的小生命吃的是桑叶吐出的却是一缕缕细丝它无私地将洁白的蚕丝奉献自己却化成蛹默默地幽闭在自造的蚕茧之中度过虽死犹荣的一生。蚕又是怎样被发现的呢?却说远古时代天地悠悠气象万千。那时的人们吃都顾不上哪还顾着穿。他们穿着十分简陋。夏天时他们穿的是用一片片树叶串连起来的衣服。而冬天则把猎捕的野兽的皮剥下来晾干往身上一裹就算是衣服了。后来人们发现了麻类植物的外皮可以剥下来晒干制成麻线再编织成麻皮做成衣服穿。于是人们便把麻类植物的根和种子成片地种在一起。用麻类植物做成的布比用树叶、兽皮做成的衣服是一大进步。但是它毕竟很粗糙于是人们继续寻找新的衣着原料。后来发现了蚕丝并用蚕丝织成衣服。发现蚕丝这里有一段美丽而动人的故事。在多年前在黄河流域有一场战争黄帝尤之战。在这场战争中黄帝大胜并建立了黄帝部落。部落联盟建立后黄帝开始执掌大权把部落里的工作进行了分工:有专门管理种植五谷的有专门管理制造工具的有专门管理食物分配的还有管理制作衣服的。黄帝派自己的妻子嫘祖专门负责管理制作衣服又派胡曹(管理制作帽子的)、伯余(管理制作服装的)、于则(管理制作鞋子的)三位大臣协助嫘祖工作。嫘祖是位勤劳善良的妇女。她没有今天有些女人的依仗权势和夫荣妻贵的思想白天带领着妇女们上山剥树皮下田剥麻皮晚上又和妇女们把男人们狩猎的野兽剥下皮来进行加工制作。由于在嫘祖的带领下全部落的男女都穿上了衣服不再受皮肉之苦了。但是由于劳累过度嫘祖病倒了且整日不思茶饭病情日益加重。看护的妇女们万分着急。她们忽然想到何不到山上采些新鲜的野果让她品尝呢?于是几个妇女跑遍了附近的山山岭岭采摘到不少果实。傍晚几位妇女满载而归她们一样一样把野果放在地上任嫘祖挑选。嫘祖很受感动便支撑起病弱的身子看着满地的野果。突然她眼睛一亮指着地上一堆白色的果子说:“把它拿来让我尝尝。”一妇女连忙捧起几颗递到嫘祖面前。嫘祖咬了一口但无法咬动便问道:“这是什么果子怎么咬不动?”另一妇女连忙说:“这堆果子是我们临下山时在桑树林中采摘的由于天太晚我们来不及咬就采来了。”正在这时一位烧火的妇女走了过来说道:“你要是吃不动我给你煮煮吧。”于是她将地上的白果全部倒入锅中。烧了好一阵那妇女心想这下肯定能咬动了便拿起一个还是咬不动。那妇女暗暗惊奇哪有树上结着咬不动的果子上面的咬不动那底下的呢?那妇女拿着一根小棍在锅中搅了几下往外一拉发现树枝上缠着不少细细的如头发丝般的白丝。她们又抽呀搅呀缠呀没有多长时间在锅中煮的白果全部变成细白丝线缠在树棍上。嫘祖一看连忙要人搀起到锅旁看个究竟嫘祖是个非常聪明的妇女她细看了缠在树枝上的细丝线后便说:“这不是果树的果子不能吃但它有别的用场。”嫘祖顾不得虚弱的身子详细地询问了果子是哪里采来的。第二天在妇女们的搀扶下嫘祖亲自查看了桑林并看到树上爬满了软绵绵的大虫子正蠕动着身子贪婪地啮食着桑叶。嫘祖已知道这大虫子能变成那果子后便每天来观察看它是怎样由大虫子变成椭圆的果子的。嫘祖后来把这些虫子放在家中喂养亲自栽桑、养蚕。年复一天嫘祖又发明了用蚕丝织制丝绸就这样她被后人供奉为“先蚕”(蚕神)把她看作是养蚕、缫丝的创造者。“嫘祖养蚕”只是个传说但这个传说告诉我们:中国古代劳动人民很早就发现了蚕丝并且把它们织成衣料。后来又逐渐学会种植桑树给蚕提供桑叶等一系列程序。嫘祖的传说这是古代人们把劳动人民的创造发明归功于嫘祖一人并编成神话故事罢了。最早的农业和畜牧业人类由原始采集到集体渔猎他们还只是从自然界中取得自己的生活所需并无大的奢求。而原始农业和原始畜牧业的出现却是人们在自然界中创造了自己的生活所需。这一革命性的变革是出现在旧石器时代晚期新石器时代早期。世界上最早出现农业科学的地区在西亚。考古学家已经发现了约一万年前人类在现今土耳其境内种植小麦的证据在我国余姚一处石器时代遗址中发现大量被炭化的稻谷经鉴定是千年前的遗物。农业最早是依赖石器工具和火被称为“刀耕火种农业”。人们先用石器工具将地面上的树木、柴草砍倒晒干然后点上火将地上面的柴草之类烧尽最后撒上种子。古人在种子播种下去之后便任其生长。待作物成熟后再用石器工具收割后以石磨或石碾加工生产便完成了。到了新石器晚期人们又学会制造和使用石耜、骨耜、石犁等农具于是农业又发展到“耕锄农业”。而动物的驯养大约开始于一万多年前人类最早驯养的是狗然后又驯养了牛、羊、猪、鸡等动物。后来人们发现畜牧业比种植业更为有利于是畜牧业的比重增大了。由于畜牧业的不断发展他们不得不到处寻找草场这时出现了游牧。于是畜牧业从农业中分离出来这是人类社会的第一次大分工。在动、植物的驯化、选育上我们的祖先给我们留下了丰富的遗产。现今世界上的许多农作物如小麦、大麦、水稻、玉米、甘薯、亚麻、棉花和多种蔬菜、豆类等都已为原始人类所种植。而家禽家畜的许多品种也都已为原始社会的人们所驯养。他们在品种改良上也做出了许多不可磨灭的贡献。精美的陶器农业生产的发展人们的生活稳定生活水平的不断提高人们对自己的用具的需求也随之增加。原先人们所使用的容器大都是木制或藤条制成的这样一些容器有很大的缺点不能用来盛水等液体更不能用火烧烤。于是制陶技术出现了。年中国考古工作者在江西万年县大源仙人洞发现了一个距今已万年之久的新石器时代早期洞穴从洞中发掘出余片陶器的残片。这些陶片都是用砂子和粘土混合烧制的质地粗糙而疏松很容易打碎从陶片的凹凸不平分析是手工制成的。原来我们的祖先他们想出办法在器皿的外面抹上湿粘上在使用中有时器皿被火烧后里面的本质就烧掉了而外面的粘土却变得更硬。后来聪明的祖先逐渐意识到粘土成型后不用衬上木制容器也能烧出器皿。于是人们便将粘土捣碎用水调和揉软再捏成各种器皿的形状第一步完成了。把捏好的器皿拿到太阳下暴晒晒干后再用火烘烤原始的陶器就这样制作出来了。我国最早的陶器出土于河南、河北和江西等地制陶技术最少也在千年之前而西亚地区出土的陶器也有千多年了。到新石器后期制陶逐渐形成了一套比较完整的和较为合理的工艺这时人类的制陶技术也相当成熟并用于实践中去。人们的陶器工艺水平大为提高已经可以制作带有美丽图案的彩陶。这说明人类对于美的感觉和科学文明已发展到自觉阶段了。这一时期的彩陶作品中有集体舞蹈的图案有鱼型图案甚至有十分规整而漂亮的各式几何纹图案如曲线、直线、水纹、三角形等等。这些花纹和图案表明人类已经具有比较成熟的审美意识和出现了艺术创作的萌芽人类文化又向前迈进一步。新石器时代陶器制作工艺也比较复杂首先选择那些可塑性和操作性能好的粘土作原料。经过人工的淘洗和澄滤成为又细又纯又软的备料。然后是制坯彩陶的陶坯大多是手制。粗坯制成后嵌入把手。陶坯制好后要绘制彩饰这需要把有各种颜色的天然矿物涂绘在陶坯上彩绘通常是红黑两色。红色彩料主要是用赤铁矿黑色是含锰较高的土。最后的烧窑据现在分析彩陶的烧成温度大约是C。到了新石器晚期手工制陶又有了巨大的进步。制坯时广泛使用简单机械陶轮陶器的质地和形状也更加丰富。不仅原来的黑陶、红陶、灰陶更精巧还出现了白陶。现代出土的新石器晚期的黑陶器壁薄而坚硬壁仅有~毫米厚好像是蛋壳。它造型美漆黑发光是件珍贵的艺术品。我国商代出现的刻纹白陶和薄壳白陶质地优良造型端正美观坚固耐用。这种陶器的出现和发展引起了后来瓷器的产生。在制陶的历史上釉陶显然要比陶器晚一些到了我国的夏商时期釉陶的出现明显地增多了。人们在生产一些精制陶器时常常在它的表面涂一层加石灰水的色衬烧出的陶器表面光滑明亮这就是釉层。商代以后人们从无意识地发现釉层发展到有意识地配制釉料陶器就更加完美了。在这个过程中瓷器逐渐出现玻璃也出现了。现代考古学家发掘商代的遗址出土了大批的原始瓷器。利用金属在人类早期人们最早认识的金属是铜和黄金只有这两种金属最引人注目。因为它们在自然界中偶有以单质状态存在的人们很容易认识它。金和铜都具有延展性可以敲砸成形。不过金子稀少性也太软人们更有兴趣的还是铜。年河北省唐山市大城山遗址发掘时曾发现两块铜牌。铜质呈红色由于所在土层干燥锈蚀程度不太严重。形状为梯形上端有两面穿成的单孔。从这个遗址出土的其他文物分析它们属于龙山文化后期的遗存。铜牌不像是铸造出来的而很像是敲打出来的。后来又在甘肃威龙山晚期遗址中发现铜器近件经鉴定均是人们利用天然纯铜直接锤锻而成。人们在采集自然铜的时候常与自然铜伴生的色彩鲜艳的孔雀石也很引人注目。把孔雀石和木炭同放在陶器内燃烧也能炼出铜来最早的炼铜技术就这样开始了。这一来人们可以更有效地利用铜了铜可以延展可以任意做成所需形状锤打不碎而且可以重复利用色泽美观。这些优点都不是石器所能比的。但是铜的硬度低不如石头坚利产量又很少所以仍然难以取代石器成为主要的生产工具。人类的这一时期是金石并用的通常被称为金石并用时代。由于铜硬度低的缺点人们在开始时也只能把它制作成装饰物和小件用具。金属在原始社会初露头角在社会生活中没有起到太大作用不过它的出现已经预示着石器时代行将结束。治理洪水传说夏代以前人们还生存在原始部落当时有三代领袖即我们常说的尧、舜、禹。当禹袭了舜的天位做部落领袖的时候夜间天上有颗大星出现并像珠子一样连成一串禹感到这是不祥之兆便召来一些长者断定凶吉。长者们仔仔细细地观察了天晚上那五颗大星的尾巴向东移了移便立即告诉禹:“北极之外是一片汪洋那里水浪滔天太阳被汪洋整整泡了年才得以重见天日。现在五颗星的头在北、尾东移这说明北极漫天大水已被大鱼和巨龙搅翻了海水要漫起五岳三山可能要受灭顶之灾。”另一位长者接着说道:“王还是早作准备大洪水就要到了。”其实禹心里早知洪水将至。因为从尧在位时洪水已经漫天遍野给人们造成了巨大灾难。尧令鲧去领导治水鲧便去偷天帝的土来堵埋洪水哪知洪水是越堵越厉害一直治了年水也未成功。鲧在羽渊这个地方听到尧传来处死他的命令便一头扎进水里再也没有上来。尧又令鲧的儿子禹继续领导治水。禹吸取了父亲的经验不在“堵”而是“疏”就是挖大沟凿通山川让水顺着这些沟洞流出去。但要想把这洪水“疏导”走必须凿通龙门关要凿通龙门关必须从几百里外的积石山开始。于是禹亲自视察地形终于弄清了地形。禹便带领民工开凿龙门关禹在丛山峻岭中领着人们一干就是年。他发誓:不凿通龙门关誓不罢休。这期间他腿上的汗毛被磨光了脚上长出厚厚的茧有三次路过自己的家门都顾不得回家去看一眼。在历史上留下了“三过家门而不入”的美名。经过年的努力奋斗他终于让黄河水流入海把水利工程从陕西一带一直建设到浙江为人类树立了不向自然力屈服合理运用自然规律进行奋斗使人类在自然力威胁下顺利生存和发展下去的榜样。到了公元年前的商代人们用诗歌来赞颂禹的功绩:“大水向东流这都是禹的功绩。”“当茫茫的洪水铺天而来时是禹治理了它才露出了地面的土壤。”后人无限感激和怀念禹便在浙江绍兴会稽山下建了纪念他的庙。禹庙旁边有条石船一丈多长相传是禹乘坐的。庙中还有铁制的鞋底相传是禹穿的。大禹治水从科学角度上看他是有史记载的人类第一次同洪水搏斗以维护人类的生存环境和条件的人也是人类第一次化水害为水利运用自然规律治水的人。虽然我们已经无法考证鲧和禹传说的确切性或者说就是一个传说但是这些传说足以证明从远古时代我们的祖先已经开始兴建自己的水利设施了。无论是从科学角度还是从传说的角度都可以说明原始社会人已经有自己的信仰而这些信仰就是最朴素的劳动思想和劝人为善的良好崇拜。经天纬地东方科学人类眼望长空这是一个晴朗的日子微风轻拂着像是丝绒拂着人面一样美妙得无从觉察使你几乎不相信那炎炎夏日已经过去。篱笆、田野、树木、山和原野呈现出它们的永远变换着的浓绿的色调。天空明净无云太阳照得明亮而温暖但那飘落的树叶告诉你秋天已经来临。在这秋高气爽的日子鸟的歌声和万千只昆虫的呤呤声充满着空中茅屋旁边的园子里挤满了丰富而又美丽的花在浓露之中闪耀着像是铺满了灿烂的珠宝的花床。这个时候农人们已经在田间劳作了他们和打仗冲锋一样有的摔掉了草帽有的脱去了布衫所有的石镰都闪烁着黄橙橙的颜色瞬时一排排稻谷倒在他们脚下。就在人们精心劳动之时天空慢慢起了雾气山峰的阴影一寸寸逼近村庄并且越来越浓。农人们停止手中的动作呆呆地看着眼前发生的一切。周围一片寂静静得凭蚊子的嗡嗡声都能听出它在什么地方飞。这时左边的山峦已完全暗了下来而右边的树顶和村庄好像都罩了一层薄薄的玻璃纸。这时不知是谁高喊一声“天狗吃日了”打破了这苍茫的寂静。人们仿佛刚从梦中惊醒一样都“噢”的叫开了。他们急忙跑向村庄农人们把家中所有能敲响的东西都拿了出来把所有能活动的人都动员起来他们拿着破锅、脸盆、菜罐等器具敲击着、奔跑着、吆喝着试图撵走这吃日的天狗。半圆的月亮从黑幕中探出窄窄的小脸那如泣如诉的星星也露出了惨淡的忧伤一些树木如似狰狞的巨人站着树叶的罅隙好像几千双眨着的眼睛。这时的人们像疯了一样满村狂跑着呼唤着大地在震颤着惊悸着万物失去了自己的形状仿佛等着末日降临一般。而村东的大庙前那巫师的长剑直刺天空唤起了农人对荒野以外模糊的渴望。巫师喃喃地祈祷声撒在天地的心田中。慢慢地天空好像被这有灵性的人们感悟一般它惺忪地抹抹一脸的倦意。人们可以看见了一丝亮光亮光愈来愈大愈来愈明亮快乐的世界重又苏醒过来那吃日的天狗迫于人们无穷的威力逃遁了。人们欢呼着跳跃着欢呼着人类撵走天狗这一伟大胜利。这是怎么一回事呢?原来这是一个很平常的自然现象按照科学来解释它就是当太阳、月亮、地球处在同一条直线上时就出现了我们上面的这种情况科学家们给它一个明确的定义:日蚀。现在每当有比较罕见的日全食或日环食发生世界各地许多人会怀着极大的心趣赶往日食发生地以求一饱眼福。然而在远古时期日蚀却是一种可怕现象当时人们尚不知道日蚀是怎么回事试想天空突然间黑下来刚才还是阳光普照的整个世界一下子被笼罩在无边的黑暗之中仿佛世界的末日来临一般人们怎么能不感到极端恐怖和惊慌呢?据说古埃及的一位国王竟然被这突如其来的“灾难”吓死了。上古时期每当发生日蚀人们便猜想太阳被毁灭了。于是人们为了拯救太阳撵走那危害太阳的妖魔不同地区的人们用不同的方式来驱赶恶魔。有的用响声惊吓妖魔有的则把带火的箭射向空中以射死恶魔。而法老和巫师们便大念其咒语让妖魔受到良心的谴责并让人们点起大量的火把以恢复昏暗太阳的光芒。这种现象一直持续了几千年。东方的天地智慧中国是天文科学最早萌发的国家之一他们很早就懂得通过天文观测来确定季节、时间和方位。大约在年以前人们就从东、南、西、北四个方向观察天象后来又懂得了用星宿(亮星)的位置来确定播种的季节通过天文观测和农耕的实践逐步懂得四季的划分。古人对农时的推算和掌握也逐步从经验中提升出来。在尧帝时就有了初步的历法史书曾记载尧派人观测天象、制定历法、预报季节的情况。到了夏朝时就有了专管天文的官员。公元前世纪中国夏朝发生了一次战争夏朝皇帝仲康下令让胤国之君为主帅去征讨羲氏、和氏两个人。仲康征讨羲、和二人的原因是:二人沉湎于酒玩忽职守使时间发生了错误所掌握日月不够准确。结果“废时乱日”“昏迷于天象”本应预报的日食没有报准。依照夏朝之法预报早于或晚于日食发生时间均要受到杀头的严厉制裁。可见当时的中国在天文学上的成就了。在这时人们已经能够靠北斗星来确定方位用其他恒星确定季节甚至在原始山洞的石壁上面就画有大熊星座(北斗星)的图画。早在夏代就出现了天干记日法用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个天干进行十进制的记日把十天分为一旬。而到了商代就出现了干支记日法用十个天干和十二地支相互配合组成甲子、乙丑、丙寅等六十干支。这标志着六十进位的形成。到了周代又出现了用圭表测日影来确定冬至、夏至的时刻同时还用地支把一天分为时辰。商、西周时期对天文观测已十分重视考古学家证明公元前世纪的甲骨卜辞中就有了月食、新星爆发的记载。《诗经》中就开始提到宿的名字。其中有好几处描述过金星金星又叫启明星长庚星等。到了春秋战国时期天文学有了比较大的发展。如甘德、石申分别著有《天文星占》和《天文》等书书中记载了数百颗恒星的方位。甘、石二人还发现了行星的顺行和逆行并测得了火星的运行周期为年现在测得是年木星为年现在测得是年。可见当时天文学已发展到一定的高度。在长沙马王堆出土的帛书《五星占》中记录了从公元前年到公元前年间木星、土星和金星的位置和它们在一个会合周期内的动态表。金星会合周期为日比现在测得值仅小日土星会合周期为日比现在测得值小日。在《春秋》一书中共记载了次日食这是世界上最早的科学的天象记录。鲁文公年(前)就有“星陨如雨”的记载这也是最早的关于陨石雨的记载。关于彗星的观测《春秋》中也有记载:鲁文公年“‘秋七月’有星索入北斗。”这是世界上最早的一次关于哈雷彗星的记录。上面这些都说明春秋战国时我国的天文观测成就是很大的同时也给后人留下了极为宝贵的资料。和春秋时期天文学相联系的是历法到春秋后期采用了一年为日年闰这种历法叫古四分历。古四分历比真正的年长度每年多分钟。由于农业生产的需要春秋战国时期还逐步形成了对节气的划分平均天设置一个节气这实质上是不自觉地根据太阳的位置和视运动来确定的一种历法。到了秦、汉时期我国的天文学的发展主要表现在三个方面即天文观测、天文理论和历法。这个时期对天象观测的记录很多其中最伟大的科学成就是关于太阳黑子的观测。太阳黑子实际上是太阳表面漩涡状的低温区。我们知道太阳是个炽热的大火球表面温度也有C左右。在这样的温度下所有的物质都气化了分解为比较简单的元素。在太阳燃烧的过程中会产生局部的温度不均匀区域这些区域的温度会低于附近区域的正常温度而产生气漩这些气漩产生后能存在一定时间这就是太阳黑子。黑子并不是真正的黑色只不过温度低一点看上去发暗罢了。现在世界上公认最早的黑子记录是中国西汉河平元年(前年)三月所见的黑子现象。据《汉书五行志》记载:“日出黄有黑气大如钱居日中央。”这段文字把太阳黑子出现的时间、形状、大小、位置都描述得十分清楚。其实我国还有比这更早的黑子记载早在公元前年的《淮南子》一书中就有这样的描述:“日中有鸟。”所谓的“鸟”也就是太阳黑子的形状。古人们观测太阳黑子全靠目力。只有利用日赤无光、烟雾蔽日之际或是太阳近于地平线朦胧不清之中以及利用盆中装油使日影映于盆中的方法才能观望和记录。从汉代后的多年里我国关于黑子的记录超过次。中国人的精确黑子观测得到了外国学者的赞扬。中国古人测天的精确十分惊人。黑子的观测远在西人之前大约余年。的确直到年意大利天文学家伽利略才利用望远镜观测到太阳上有黑斑这一现象才在欧洲天文学界引起轰动。我国的祖先们不但记录了最早的太阳黑子现象而且还记录了公元年出现的新星这是人类第一次对新星的记载。《后汉书天文志》中还记载了公元年出现超新星“客星出南门中大如半筵五色喜怒稍小至后年六月消”。中国历史上在年以前曾有个新星记录其中可能有颗超新星史中有多次太阳黑子记录这些极有价值的科学的天文记录都出于秦汉时期。秦汉时期对日食、月食、黑子、陨石雨、彗星、新星、超新星的记录都比较全面而准确反映了当时精细而高超的观测水平。秦汉时期的天文科学理论在天文观测的基础上已经形成。当时的天文科学理论有三种:盖天说。其系统化和数学化的论说则见于《周髀算经》。这一学说认为半圆形的天在上拱形的大地在下日月星辰附在有实体的天上但不能转到地的下面去。这一学说有许多自相矛盾之处后来被天文观测的事实所否定。浑天说。这一学说经耿寿昌、杨雄等人的努力到张衡时就逐步形成了比较完善的理论。张衡认为:“浑天如鸡子天体圆如弹丸地如鸡中黄孤居于内天大而地小天表里有水天之包地犹壳之裹黄。天地各乘气而立载水而浮。”他们还认为无限的天体绕地球运行“宇之表无极宙之表无穷。”浑天说实质上是地球中心宇宙论。宣夜说。由东汉时期的郄萌加以系统化他认为“日月众星自然浮生虚空之中其行止皆须气焉”。天是无限的“高远无极”各种天体靠气的作用在无限的空间浮动。宣夜说缺乏对天体运动规律的具体说明还只是一种猜测性的理论所以它的影响不如浑天说。秦汉时期天文学的观测和理论成果主要用于制定和完善历法体系其次还用于占卜、算卦等。公元前年汉都城长安贴出了招募天文历算家来京制历的通告接着从全国不少地方征募到多人其中有邓平、落下闳、唐都等人。他们在公孙卿、壶遂、司马迁等人的主持下讨论制定了《大初历》。这是我国流传至今的第一部完整的历法于汉武帝太初元年(前)到东汉章帝元和年(公元)间颁布实行。《太初历》第一次以没有中气的月份为闰月推算出个朔望月有次食季的交食周期。它规定:一个月为天平年个月闰年加月年中加个月。这样计算每年就是月相当于一回归年是天。这一历法根据当时的天文知识把月份、闰月、季节排布得非常合理但用现代测量值来比较回归年的长度的误差比较大。秦汉时期在天文、历法发展的同时地学知识也逐步地发展起来用于军事目的的地图和地形图在中国出现得非常早。如在长沙马王堆三号汉墓中曾出土三幅绘在帛上的地形图、驻军图和城市图。这些图的比例在万至万分之一画得精细准确。秦汉时代典型的地理科学著作是《汉书地理志》全书分三部分第一部分和第三部分记述了前人的地理学著作由此可以看出中国地学研究的久远历史。第二部分记录了汉代的疆域、行政区划分以及山地、河流、物产、水利工程、官办厂矿、军事要塞、庙宇、古迹等。此外还记载了湖泊、天然气、盐铁矿等方面的详细位置。这是一部科学价值很高的地学著作。与天文学和地学发展相联系的是气象科学由于农业生产和军事活动的需要人们日益注意天气的变化开始对雨量、风速和风向、湿度等进行定量测量。他们把风力分为级:级拔树级折木飞沙级折大枝级折小枝级坠叶级摇枝级鸣条级叶动。他们创造性地发明了“悬炭识雨”的晴雨计还用琴弦的弛张来测晴雨王充《论衡》中说:“天且雨琴弦缓。”王充和董仲舒等人还用水的循环和五行说解释风、云、雨、雾、雷、电、雪、雹的成因。上述事实说明秦汉时期我国人民在劳动实践中积累了相当的气象科学知识。张衡与天文学张衡字平子东汉建初三年(年)诞生于河南南阳郡西鄂县石桥镇的一个没落的官僚家庭。祖父张堪是地方官吏张衡幼年时期家境已经衰落。但贫困的生活并未影响张衡对学业的进取张衡学习十分勤奋史书上形容他到了“如川之逝不舍昼夜”的程度。加之南阳是经济和文化都发达的地区这样的社会环境使他得以开阔眼界。只读经卷典籍满足不了张衡的求知欲望从岁开始他便离开故里踏上求师问学的旅途。他曾到汉朝故都长安一带考察了两三年游览了当地的名胜古迹考察了当地的山川形势、物产风俗、世态人情足迹遍及广大的渭河平原。后来他又到了当时的京都洛阳求知若渴的张衡进入了当时的最高学府太学学习。他虚心好学勤奋努力进步很快终于成为学识比较渊博的学者。这时候地方上曾经推举他做“孝廉”公府也多次招聘他去做官但他不为所动一心扎进知识的海洋里。他对天文、地理、数学等无不潜心研究在各方面均取得了很大成绩深得许多名士的赞许。和帝永元年(年)岁的张衡为了谋生应邀回乡出任南阳太守的主薄掌管文书工作。在这期间他劝太守减轻对老百姓的剥削还采取了一些发展农业的措施所以南阳境内连年丰收。张衡在他岁那年完成了两篇著名的文学作品:《东京赋》和《西京赋》。他以很大篇幅无情揭露讽刺了京师中帝王贵族“取乐今日遑恤我后既定目宁焉知倾”的腐朽寄生生活受到了劳动人民的欢迎而传诵于世。公元年张衡应征进京先后任郎中、太史令、公车司马令等低、中级官职。其中担任太史令时间最长达年之久。太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律等事务的官员在他任职期间对于天文历算进行了精湛的研究为天文学做出了重大的贡献。我们前面说过汉代已形成了三种关于天体运动和宇宙结构的学说即盖天说浑天说和宣夜说。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并在前人研究的基础上对浑天说加以修正和完善。在此期间张衡创制了一个能够精确地表演浑天思想的“浑天仪”并且写出了《灵宪》、《灵宪图》、《浑天仪图注》等天文学著作成为浑天学说的代表人物之一。公元年一台利用水力推动自动连转的大型天文仪器-“水运浑象”(即浑天仪)在京都洛阳制造成功。这台仪器的主体是一个大空心铜球上面布满了星辰球的一半隐没在地平下面另一半显露地面就像人们看到的天穹一样。仪器靠漏壶流水的力量推动齿轮系带动铜球缓慢地运转着一天旋转一周。到了晚上人们从仪器上可以看到星辰的起落和实际天象完全相合。仪器的表演在当时引起了极大的轰动。浑天仪类似于现在的天球仪。这台仪器用精铜做成主体是一个球体模型代表天球。球体可以绕天轴转动天轴与地球面有两个交点一个是北极一个是南极。在天球的表面上遍列有宿和其他恒星。球面上还有赤道圈和黄道圈两者成度夹角分列有节气从冬至起点把圆周分为度。球体外面有两个圆环一个是地平圈一个是子午圈和地平斜交成度就是说北极高出地平度这是洛阳地区的北极仰角也是洛阳地区的地理纬度。浑天仪是有明确记载的世界上第一架用水力发动的天文仪器其中应用的齿轮系和凸轮机构在当时可以说是极其复杂的浑天仪实质上可以认为是天文钟。在多年前我国能够制造出这样复杂而精巧的仪器是很值得自豪的。张衡最重要的天文学著作是《灵宪》它是一部阐述天地日月星辰生成和它们的运动的天文理论著作代表了张衡在天文学中的丰硕成果。在《灵宪》中他提出了一些独到的见解。他指出月亮并不会发光月光是反射的太阳光。“月光生于日之所照魄生于日之所蔽当日则光盈就日则光尽也。”张衡还在这部科学的著作中说明了月食的道理:“月光生于日之所照当日之冲光常不合者蔽于地也是谓暗虚在星则星微遇月则月食。”就是说:望月的时候月光常常没有了这是因为被地影遮了的缘故。地影叫做暗虚星碰上暗虚则变暗月亮转动到暗虚处就发生了月食。此外张衡还在《灵宪》中算出了日、月的视直径记录了在中原洛阳观察到的恒星颗这与近代天文学家观察的结果也是相当接近的。他还测出了地球绕太阳一年所需的时间是“周天三百六十五度又四分度之一”和近代天文学家所测得的时间为天小时分秒这一数字极为接近。这时张衡对天文学的研究已经达到很高的水平可以说是前无古人在当时的世界科学史上无疑是一流的水平。在张衡造出浑天仪的同时他还制造了一种可以显示月相的仪器“瑞轮寞荚”它与浑天仪联动从每月初一起每天转出一片木叶可以反映出月亮的盈亏。它实际上是世界上最早的机械日历。地动仪和候风仪东汉时期我国的地震比较频繁据记载从公元年到年间共发生了次比较大的地震。地震区有时大到几十郡引起地裂山崩江河泛滥房屋倒塌给人民的生命财产造成很大损失。据说有一年冬天一团团阴惨惨的乌云在天空中沉重地、徐徐地移动。一小块一小块沉思般的冷冷的天空不时地从乌云缝里向下探视。大地沉没在泥泞和潮湿的空气里散落在各处的村落、河谷、远方的森林和高山像死一般苍白显得十分悲惨。一些像死人眼睛般的黑黝黝的大水塘在田野里闪闪发光。人们不知道一场灾难即将降临。入夜大地开始震颤人们不知怎么回事用被子死死地蒙住头不一会儿房屋开始摇晃。忽然狂风大作一霎时飞沙走石扑天盖地地震来了。只听得一声声巨响墙倒屋塌村庄顿时乱了套鸡飞狗跳人声哀叫。接着狂风扯天扯地地疾走四面八方的乱卷扭折了树枝。吹掀了屋草。慌乱中的人们不知所措人们赖以躲藏的居住之地顷刻成了平地砸死砸伤无数那些侥幸从房中逃生的人又陷入寒冷之中。据统计有一个村庄余人被房屋砸死余人冻死饿死余人只有余人的命得以保住但也是奄奄一息了。作为一个关心国计民生的学者张衡对地震有了不少亲身体会他不能对这满目疮痍的震后残景熟视无睹。于是他暗下决心一定要制造出预报地震的仪器。经过长期研究并汲取了当时民间预报地震的经验阳嘉元年(年)张衡终于发明了世界上第一台测定地震方位的仪器候风地动仪在人类与地震的斗争史上又写下了光辉灿烂的一面。公元年二月初三日一台新安置的青铜仪器上正西方向的龙嘴中的小球突然“当”地落到了下面的铜制蟾蜍口中于是发生了开头叙述的一幕千里之外的陇西地区发生地震。这台青铜仪器就是张衡制造的候风地动仪人们通过它有史以来第一次准确地测知地震开始了用仪器研究地震的新纪元。张衡的地动仪是以“精铜铸成”“圆径八尺”“形似酒樽”上有隆起的圆盖仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器内部中央立着一根起惯性摆作用的铜质“都柱”柱旁有八条通道称为“八道”。道中安有“牙机”即控制含吐铜球的发动机关。仪器外面周围铸有八条龙头朝下尾朝上按八个方向排列龙头和内部通道中的发动机关相连每个龙头嘴里都衔有一个铜球随时准备吐出。对着龙头八个铜蟾蜍蹲在地上个个昂头张嘴准备承接铜球。当某个地方发生地震的时候地动仪内部的“都柱”就发生倾斜触动“牙机”使发生地震方向的龙头张开嘴巴吐出铜球。当铜球与铜蟾蜍相碰的时候会发出很大声响。于是人们便知道哪个方向发生地震。史书记载说:“一龙发机而七首不动。寻其方向乃知震之所在。”张衡地动仪的制造成功是世界地震史上的一件大事。它是利用物体的惯性来拾取大地震震波进行远距离测量的这个原理到现在仍然沿用。在国外过了多年直到世纪古波斯才有类似仪器在马拉哈天文台出现世纪欧洲才出现利用水银溢流出来记录地震的仪器。这是后话暂且不提。浑天仪和候风地动仪是张衡的两大发明创造但是他的贡献并不止这些。他是个博学多能全面发展的科学家。除上述成就外他在数学方面也很有研究他算出来圆周率比的平方根多一点儿。现在看来这个数字不够精确可是印度和阿拉伯的数学家算出同样的结果来比他晚了年到年。张衡还创造了世界上第一架观测气象的仪器候风仪。他在五丈高的杆顶上安一只衔着花的铜鸟可以随着风转鸟头正对着风来的方向。这架仪器和欧洲装在屋顶上的候风鸡相仿但是欧洲到了世纪才有候风鸟的记载比张衡晚了多年。张衡还造成了当时只是在传说中有过的指南车和记里鼓车。对于张衡的成就汉代崔瑗就作出了公正的评价:“数术穷天地制作侔造化。瑰辞丽说奇技伟艺磊落焕炳与神合契。”在我国河南南阳县石桥镇上有一座朴素而又肃穆的墓圜。在黄土堆起的坟墓前树立着一方不高的石碑上面刻写着:如此全面发展之人物在世界史中亦所罕见万祀千龄令人景仰。这是中华人民共和国第一任国家科学院院长郭沫若为张衡新立的墓碑题的词这也是人民对他的评价。如今无论是炎黄子孙还是五湖四海的国际友人来到这座墓圜都会对这座黄土肃然起敬因为那中间安睡着一位曾为祖国和人类作出过巨大贡献的大科学家。张衡的肖像现在悬挂在世界上许多著名大学和天文台的厅堂墙上他的名字出现在世界各大图书馆的科技史典籍中他为人类作出的贡献人们永远不会忘记。年国际天文学组织用他的名字为月球上一座环形山命名年又把他的名字赋予了太阳系中一颗编号为的小行星这一切都是为了表达今人对中国古代这位科学巨人的崇敬。古今中外享有如此殊荣的实不多见而他是当之无愧的。卓越的祖冲之到了三国两晋南北朝时我国天文学方面进一步发展这表现在三个重大发现:岁差的发现。这是由刘歆、何承天、祖冲之等人发现并推算出来的。由于太阳、月球和其他行星对地球赤道突出部分的摄引会使地球自转轴的方面不断发生微小变化。这种变化的结果使春分点沿黄道向西缓慢移动速度是每年角秒约年运行一周这种现象叫岁差。岁差的发现是这一时期天文历法方面的最大成就虽然它在计算方面不够精确也没有做出理论说明。发现大气的消光现象。由于消光现象的存在使日“初出地有游气以厌日光不眩人目即日赤而大也”。第三个发现是太阳、五星视运动的不均匀性。这是北齐民间天文学家张子信观测到并提出的。除对以上三个重要发现外。对日食的推算和观测也有很大进步对年和月的准确长度的推算也比以前更精确了。例如祖冲之算出一年为日比现在推算的值仅差秒。还有对星图、浑仪的研究和制造也有很大的进步。这一时期比较著名的人物是我国著名的天文学家、数学家祖冲之。在南北朝时的宋朝朝廷一个有着正义感的科学家正在舌战群儒他义正词严地表明自己观点用不可辩驳的事实驳倒另一方他就是下文中要叙述的人物祖冲之。而对方是宋孝武帝刘骏的得力干将、宠臣戴法兴。祖冲之历数了《大明法》的优点并直言不讳地说:“科学来不得半点虚伪岁差是客观存在的如果你把古人的历法当作圣旨只能是一叶障目不见泰山。”戴法兴认为自己丢了面子恼怒地说:“什么?我是一叶障目吗?请你问问诸位大臣我不见泰山吗?”众位大臣不敢得罪戴法兴纷纷指责祖冲之说他是“狂妄自大目无尊长如此下去国将不国了。”戴法兴见众人倒向他一边威严地说:“历法是古代传下来的不能改动改动了就是亵渎上天叛祖离道。”祖冲之并未被他的大话所吓倒:“你不要拿古人来压人古人也是根据实践来制定历法的俗话说人无完人。谁也不可能是圣人所以你要想驳倒我请摆出事实来空话是吓不倒我的。”祖冲之穷寇紧追而戴法兴却说:“历法是关系到生产和生活的大事非是你那妄自尊大之人所能胜任的你不要‘妄可穿凿’否则真是‘削闰坏章’。”双方口枪舌战互不相让一个提出要摆事实讲道理而另一个则拿古人来压制对方。这到底是怎么一回事呢?祖冲之(~年)字文远祖籍范阳人(今河北省涞水县人)是我国南北朝时期的一位非常杰出的科学家。他在天文历法、数学、机械制造等领域都有卓越的贡献。更可贵的是在科学活动中他敢于推翻前人的陈旧学说勇于向顽固守旧势力进行坚决的斗争表现出了追求真理、献身科学的大无畏的战斗精神。祖冲之生活在南朝的宋、齐两代。波澜壮阔的农民起义摧毁了两晋的反动统治沉重地打击了“上品无寒门下品无土族”的门阀士族制度。在宋初二三十年间长江流域的农业发展比较快手工业活跃科学技术也获得比较大的进步。祖冲之就是在这样的环境中开始他的科学活动的。祖冲之年轻时候没有上过什么学校也没有得到过什么名师指教但是他学习非常刻苦勤奋尤其对天文、数学具有浓厚兴趣。他广泛搜集、认真阅读了前人关于天文、数学等浩繁著述却从不盲目接受而是“亲量圭尺躬察仪漏目尽毫厘心穷筹策”进行精确的测量和仔细的推算。祖冲之在深入研究天文历法的过程中发现古代的黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历(统称六历)都是后人伪托的而不是那个时代的真正历法。他并且认为这些历法都出自“汉初周末理不得远”决不是远古时期的。近代有人用科学方法计算所得结果完全证实了祖冲之年前的论断。祖冲之发现前代历法已经误差很大历法推算与实际天象之间出现了越来越大的差距。例如当时使用的《元嘉历》日月所在的位置差了度冬至和夏至那天的日影都提前了天推算金、木、水、火、土五大行星的出现和隐没有的竟和实际差了天。祖冲之想到如果继续照搬那种与实际天象不合的历书就不能准确地确定一年中的节气、朔望和闰月。于是他下定决心创制新历法。祖冲之在总结劳动人民丰富经验的基础上通过自己的亲身实践批判地继承和发展了前代天文学家的研究成果终于在公元年编成了大明历。此时他才岁。大明历是当时比较先进的历法其中有不少创

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