中华学生百科全书：中国古代科技集

古老的二进制与今天的电脑 “1+1=10”。看了这个算式，同学们或许会大吃一惊：这作者准是糊涂 了，“1+1=2”是天经地义的，怎么会“1+1=10”呢？这问题的确让人疑惑。 不过，你要是了解二进制的话，那这问题就不成为问题了。 在人类采用的记数法中，不仅有十进制，还有八进制，十二进制，十六 进制等等。其中，最低的进位制是二进制。 在二进制中，只有0和1两个基本符号，0仍代表“零”，1仍代表“一”， 但“二”却没有对应的符号，只得向左邻位进一，用两个基本符号来表示， 即“满二就应进位”。这样，在二进制中，“二”应写作“10”，“三”应 写作“11”，其他以此类推。 不同进位制的数是相互联系的，也是可以互相转化的。下面是十进制数 和二进制数的关系对照表，请同学们比较一下，看看你能从中悟到点什么： 自然数 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 ⋯⋯ 十进制 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ⋯⋯ 二进制 10 111100 101 111 1000 1001 1010 ⋯⋯ 看了这个表，你便会明白，为什么“1+1=10”了。你也许发现，在二进 制中，用0和1两个数码就能表示出所有的自然数。这就是二进制的优点。 正因为如此，被誉为“人类文明最辉煌的成就之一”的电子计算机，便采用 了这二进制的数字线路。很显然，机器识别数字的能力低，10个数字要用10 种表达方式实在复杂，而对付两个数字，就简单容易得多了。 那么，这作用非凡的二进制是谁最先发明的呢？西方数学史家认为，它 是17世纪德国著名数学家莱布尼兹的首创。公正地讲，莱布尼兹是一位卓越 的天才数学家，1671年，当他还只有 25岁时，便发明了世界上第一台能进 行加、减、乘、除运算的计算机；1684年，他又与牛顿几乎同时各自独立地 完成了微积分的研究。应该承认，莱布尼兹是欧洲最早发现二进制的数学家； 但就世界范围来看，二进制的发明权在中国，这便是那神秘的八卦。 八卦，是我国古代的一套有象征意义的符号，古人用它来模拟天地万物 的生成。其符号结构的素材只有两种，即阳爻“——”。和阴爻“——”。 这两种素材互相搭配，以三个为一组，便产生出八种符号结构： 我们可以看出，每个卦形都是上、中、下三部分，这三部分称为“三爻”。 上面的叫“上爻”，中间的叫“中爻”，下面的叫“初爻”。如果我们用阳 爻“——”表示数码“1”，用阴爻“——”表示数码“0”，并且由下而上， 把初爻看作是第一位上的数字，中爻看作是第二位上的数字，上爻看作是第 三位上的数字，那么，我们便会发现，八卦的八个符号，恰好与二进制吻合。 因而，我们有足够的根据说，八卦是世界上最古老的二进制。其实，这 一点连莱布尼兹本人也不否认。他曾和清朝的康熙皇帝通过信，就 64卦问题 交换过看法。莱布尼兹认为，64卦的排列，就是把 64个数字用二进制写出 来。由此可见，莱布尼兹的二进制是从中国的八卦得到的启发。尽管他的研 究更完备、更系统，但从创造的时间来看，莱布尼兹却落后于中国几千年。 八卦最早记载在《周易》一书中。据说，它最先由圣人伏羲所画，后经 周文王、周公、孔子的探究推演，发展成了完备的体系。 如果从传说中的伏羲画八卦算起，八卦的产生将有5000年之久，几乎与 我们中华民族的历史同步。即使不这样算，以《周易》所记载八卦为源头， 八卦在我国的产生也有近3000年的的历史。这是任何国家任何个人所无法比 拟的。这样看来，谁能说八卦中的“二进制”不是古代数学的“世界冠军” 呢？ 祖冲之的世界纪录 圆周率是求圆周长、圆面积、球体积时经常用到的，在生产实践中用途 非常广泛。因而，有关它的计算，一直是古今中外数学家们关注的课题。在 国外，古希腊的阿基米德计算过圆周率，曾求得圆周率的两位小数的精确值； 在我国，也有人很早便研究圆周率。成书于西汉初年的《周髀算经》，就有 “周三径一”的说法，认为圆周率是3。到了西汉末 年，数学家刘歆又得出 的圆周率值；而时至东汉，张衡则用 和 这两个数值作为圆周率。 3.1547 = 3.1622 10 92 29 三国时的数学家刘徽用割圆术的方法，求出圆周率的值是3.14，取得了 我国古代关于圆周率研究的一个重大成果。 公元429年，祖冲之诞生在范阳郡遒县（今河北省涞源县）的一个士大 夫家庭。他的祖父、父亲都很喜欢数学。受家庭环境的影响，祖冲之从儿时 起，就对数学着迷。每当父辈们用“算筹”来计算时，他就瞪着好奇的大眼 睛，默默地瞅着那些“算筹”。渐渐地，他也能得心应手地摆弄这些用来计 算的小竹棍了。随着年龄的增长，祖冲之已不满足于那些简单的运算，他开 始研究前人的成果，希望在此基础上有更大的突破。 一天，祖冲之得到了一本刘徽作注的《九章算术》。他如获至宝。上朝 归来，便躲在书斋里潜心阅读。 随后不久，祖冲之便开始了他的计算工作。当时，没有计算机等先进的 计算工具，所有的只是一些作为算筹的小竹棍。祖冲之便利用这原始的计算 工具，每天在公务之余不停地计算着。从 12边形、24边形、48边形、96边 形、192边形、768边形、1536边形、到 12288边形，反复地运算。一根根 小竹棍被摸得通红发亮，一双手被磨出了厚厚的老茧。经过多年不懈的努力， 终于得出了比较精确的结论。 3.1415926＜π＜3.1415927 这个数值在当时的世界上是最精确的，直到一千年之后，才有人打破这 个纪录。 计算机的祖先——算筹和算盘 一次，一个中国代表团访问前西德某学校，主人请客人们参观完现代化 的电子计算机之后，又指着一幅挂图说：“这是世界上第一个计算器。”代 表团成员一看，原来竟是中国的算盘。 英国皇家学会会员、著名化学家李约瑟博士曾致力于《中国科学技术史》 的研究，待他全面地考察了中国古代的发明创造之后，以赞美的口气说：现 在流行于世的算盘，是中国人发明的，它可以跟中国的四大发明相提并论， 完全可以称为中国的第五大发明。 那么，这中国的第五大发明，也就是咱们中国人的绝活——算盘，是怎 样发明的？又是什么时候发明的呢？ 算盘是由“算筹”脱胎而来。早在西周初年，为了计算，咱们中国人创 造了一种简陋的计算工具——算筹。这算筹就是用竹片等制成的小圆棍。计 算时，把它们或纵或横摆放在平坦的物体上，原理跟算盘相似。 所以，人们说，算筹是算盘的前身。那算盘是什么时候诞生的呢？这好 像还没有谁能说出具体的时间。不过，在一千多年前后汉人徐岳的《数术记 遗》中，已有“珠算”一词。 算盘问世最早最确凿的“视觉证据”，是在北宋著名画家张择端所画的 《清明上河图》中。据有关珠算专家考证，该图左端所画赵太丞药店的柜台 上放着一样东西，就是一架算盘。据此可知，早在宋朝，算盘就已在社会中 普遍使用。 元代以后，算盘更风靡于世。上至皇家显宦、豪商巨贾，下至平民百姓、 市井小贩，无不家藏户有。 时至明代，算盘完全取代了算筹。随着算盘的普及应用，一些指导珠算 的书籍也应远而生。如徐心鲁的《盘珠算法》（1573），柯尚迁的《数学通 轨》（1578），等。尤其值得一提的是，程大位撰写的《直指算法统宗》（1592） 一书，书内详细记载了珠算的口诀、技巧，被人们称为“商人的《四书五经》”。 这本书后来还流传到了日本，成了日本珠算的必备教科书。 明代初年，中国的算盘流传到日本。现在，日本的山甲市还保留着一把 古老的算盘。这把算盘的盖板反面有“文元子年”的标记。“文元子年”就 是中国明英宗正统九年。俄国的算盘，也是由中国传入的。到了 19世纪 2O 年代，算盘又经俄国传播到欧洲。至此以后，算盘便开始走向了世界。 算盘的式样繁多，著名的收藏家陈宝定先生，共收集古今中外算盘 450 多种。中国乃至世界最大的算盘，收藏在天津历史博物馆内。它是清朝末年 天津沽衣街算盘作坊制造的，距今已有一二百年的历史。它的长度是按天津 达仁堂药店的柜台设计的，为 306厘米，宽则为26厘米，共有117档。营业 忙时，五六个店员可以同时在大算盘上算账。 化学先驱——炼丹术 《周易参同契》这部著作，对于大多数同学来说，是很陌生的。然而， 要知道，它却是世界炼丹史上最古的著作。它的作者，便是被人称作神仙的 魏伯阳。 我国的炼丹术有着悠久的历史，它的兴起缘由，是希望找到长生不死的 神药。古人们曾经幻想，甚至相信人服了某种神丹妙药，不仅可以升仙化神， 与天地齐寿，与日月同辉，而且还能够坐视天下，役使鬼神，举家升仙，无 翼而飞，乘云驾龙，上天入地。因此，他们便开始了寻求仙药的活动。 早在战国，我国就有了关于神仙和不死奇药的传说。 秦始皇统一中国后，也效法前人，孜孜以求长生不死药。一些方士投其 所好，纷纷编织谎言，说东海“三神山”有仙药，吃了能够长生不死。秦始 皇信以为真，随即派人前去寻求。 海上寻仙求药不得，方士们又转而鼓吹食黄金，饮玉泉，铒云母，服丹 砂（天然红色硫化汞）可以天年永驻，与神仙相会。方士们的话使一些人深 信不疑，因而，进入西汉初年，一股求丹药、炼丹药的风气便在整个社会盛 行起来，并随着汉武帝的推崇，方士的推波助澜，而越炼越炽。到东汉时， 已掀起了一个不小规模的高潮。皇帝在金銮宝殿服“仙丹”，方士在深山密 室炼“仙丹”，百姓在茅屋田野谈“仙丹”。魏伯阳便是这时期产生的一位 炼丹士。他像其他炼丹士一样，在名山幽谷，摆设一些炉、鼎、罐、筛、坩 埚、蒸馏器等炼丹工具，用汞、硫磺、铅、砒霜、硝石、云母等，以及一些 植物性的药材，炼制红色的丹丸，称为灵丹妙药，来给那些希望长生不老的 人们服用。 魏伯阳不仅善于炼丹，而且 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 炼丹经验，《周易参同契》就是当时的 一部集前人炼丹经验之大成的著作。在这部书中，魏伯阳不仅论述了炼丹术 的理论基础，还提到了有关炼丹的化学知识。他说，氧化铅能被炭还原为铅； 几种不同的金属可以炼成合金；采得汞矿石，可以炼制成红色的硫化汞；黄 金不容易氧化，等等。 魏伯阳之后，到魏晋时期，炼丹术进入了成熟阶段。在这时，出现了《太 清丹经》、《五灵丹经》、《岷山丹法》、《三皇内文天地人》等二百多种 丹法、道书。尤其值得一提的是，炼丹家葛洪所著的《抱朴子》一书。在这 部书中，葛洪对炼丹术的指导思想、理论基础，以及当时炼丹术所取得的成 果，都作了全面系统的阐述。 火药与火器 中国古代的炼丹家们，做梦也没有想到，他们炼丹的副产品“火药”， 竟能成为中国古代的四大发明之一。 大家知道，火药的主要成分是硫磺、硝石和木炭。在很早的时候，炼丹 家们便发现，这三种物质配制烧炼的“灵丹妙药”非常容易着火，尤其是硫 磺，碰火就飞升，难以控制。为了改变这些易燃药物的特性，唐代的炼丹家 在前人经验的基础上，发明了“伏火法”。 火药的发明，和这硫磺伏火实验有着密切的联系。它表明，当时的炼丹 家已经掌握了硝、硫、碳混合点火会发生剧烈反应的特点，因而采取措施来 控制反应速度，防止爆炸。其实，如果炼丹家能利用这种特点，火药就会在 他们的手中生产出来了。然而，遗憾的是，炼丹家由于认识的局限和自然科 学视野的不够开阔，他们仅把自己的炼丹经验，停留在对药料的伏火与配制 上，因而，对火药这一重大发明不但没有引起足够的重视，反倒在他们的著 作中谆谆告诫人们，在炼丹中要防止硝、硫、炭合炼时所造成的爆炸火灾。 伏火法便是预防爆炸起火的一项措施。 与炼丹家为炼制丹药而进行的“避害实验”相反，有识之士，尤其是军 事家，他们从实际需要出发，大胆地利用硝、硫、炭3种物质合烧后产生的 爆炸作用，于是，火药便产生了。 火药发明后不久，便被人们运用到武器上。 北京庆历年间，由曾公亮主编的《武经总要》一书，在描述了多种火药 武器的同时，使记下了当时的3种火药配方。它们是：火球火药方、蒺藜火 球火药方、毒药烟球火药方。3种火药配方，都是以硝石、硫磺、木炭为主 要原料，再配以其他物质而形成的。它们是我国古代劳动人民，尤其是炼丹 家、军事家经过成百上千年的努力探索所取得的丰硕成果。这一成果的正式 公布，标志着我国军用火药的研制，已走过了发明阶段，进入了成熟时期， 这在兵器发展史上，具有划时代的意义。 13世纪，中国发明的火药传到了印度和阿拉伯，后来又传到欧洲，以至 整个世界。从此，在世界兵器史和军事史上引发了一连串重大的变革。 造纸和蔡伦 你每天都在使用纸，读书、写字、看报、作画，但你知道它是什么时候、 由谁发明出来的吗？ 千百年来，人们都认为，纸是东汉的宦官蔡伦在公元105年发明的。其 实，早在西汉时期，我国就有了用植物纤维制造的纸。只是当时的纸还很粗 糙，质量较低，不便于书写，因而当蔡伦改进了造纸技术，制造了优良的纸 张时，人们便把纸的发明权授予了他。而实际上，纸是我国西汉时的劳动人 民发明的。 蔡伦改进了原有的造纸技术，创造性地扩大了造纸的原料来源，为大规 模地生产和使用纸开辟了道路。 在纸发明以前，我国古人曾用过多种物质来作书写材料。先人把文字刻 在陶器上，这陶器就是最早记载文字的材料。周代冶金技术发展，王室的一 些重大活动常用文字刻铸在钟鼎之上，这青铜器便又成了刻写文字的材料。 时值春秋，甲骨文记载文字的材料，逐渐被简牍、缣帛取代。 简牍与嫌帛作为书写材料，显然比甲骨等适用，但它们 也有不足之处。 简牍仍然很笨重。据说，秦始皇每天批阅的简牍的文书，重达120斤。西汉 时，文学家东方朔给汉武帝写了一篇奏章，竟用了三千多根竹简，由两个武 士抬进宫中，汉武帝看了两个多月才看完。缣帛倒是轻便，可价格昂贵，一 般人是用个起的。 经过千百年的探索、实践，先人终于从漂絮等活动中受到了启发，发明 了这种便利的书写材料，这就是“纸”。 蔡伦，是东汉时期桂阳人，这桂阳就是现在的湖南耒阳。他从小就进宫 当了太监，到汉和帝时被提升为中常侍，侍奉在皇帝身边，传达诏令，负责 管理文书。后来，他又兼任尚方令，掌管皇宫里的手工作坊，专门为皇帝监 造各种器具用品。应该说，当时的蔡伦接触诏令、文书的过程中发现，丝帛 是书写的好材料，但造价太贵，只适合皇室富户使用，一般人难以问津；而 前人造的纸又疙疙瘩瘩，让人无法下笔。于是，他广泛地研究了民间的造纸 经验，用树皮、麻头、破布和旧鱼网作原料，监制出一批优良的纸张。公元 105年，蔡伦把他监造的第一批纸献给了汉和帝。汉和帝一见，赞不绝口， 从此，造纸术得到推广。公元116年，蔡伦被封为“龙亭侯”，他造出的纸， 就被人们称为“蔡侯纸”。 指南车 在很古很古的时候，中国人的祖先还创造使用过“指南车”这一指示方 向的工具呢！这项科技成果在世界上独一无二。 那还是在远古的时候，黄帝为行“仁道”的事跟主宰南方的炎帝打了起 来，结果炎帝失败了。 炎帝的惨败，激怒了他的孙子蚩尤。蚩尤聚集好多人马神兽，假借炎帝 的名号，自称“为帝”，扛着大旗，杀气腾腾地朝黄帝的部落扑去。 这是开天辟地以来从未有过的一场恶战。血流成河，尸首成堆，直打得 天昏地暗，山呼海啸。酣战中，蚩尤不知道施了一条什么魔法，竟弄出漫天 遍野的大雾来。一时间，白茫茫的大雾包围了黄帝的大军，他们只看见或隐 或显、时出时没、逢人便砍、遇兵便杀的蚩尤，却辨不出东西南北方向。他 们的高强武艺也无法施展，那雾好像白布幔子，罩在他们的四周，束缚着他 们的手脚。黄帝站在高大的战车上，挥舞着宝剑，高声喊着：“拼命往外冲 呀！拼命往外冲呀！冲出去就是胜利！” 可是，谁能冲出去呢！大雾死死地“锁”住了他们。 黄帝喊得实在是累了，他愁眉苦脸地坐到战车上。听着自己的士兵被砍 杀的嚎叫声，黄帝心如刀绞。他镇定了一下自己的情绪，默默地对自己说： “得造个能辨别方向的东西，让它指引我们出去！”想着想着，他的头脑中 竟出现了一幅清晰的图画：一个小人，站在一辆小车上，手指着南方。这车 子不论怎样转圈，小人手的方向也不变。这时，黄帝的手不知怎么的开始动 作起来，一辆精巧的“指南车”便做成了。在这辆“指南车”的引导下，黄 帝率领着他的队伍，顺利冲出了迷雾。 后来，黄帝又重振旗鼓，打败了蚩尤的军队，并把蚩尤 的脑袋砍了下来。 这个神话故事不知道什么时候开始流传的，也不知道流传了几世几代， 反正直到魏明帝青龙年间（233～236），人们还对这件事津津乐道。不过， 谈论归谈论，却一直没有人动手去复制一个指南车。倒是魏朝的马钧，率先 迈出了这一步，为中国古代科技史填补了一页空白。 京杭大运河 在我们赞颂我国古代宏伟壮观的水利工程的时候，不该忘记那静静流淌 的京杭大运河。它虽然不如万里长城那样显赫，但它却是沟通南北经济文化 的大动脉，它拖着时代的沉重脚步一直朝前走着⋯⋯ 京杭大运河北起北京，南至杭州，中间由南到北，流经浙江省、江苏省、 山东省、河北省和天津市，全长2794公里。比苏伊士运河长10倍，比巴拿 马运河长20倍，是世界上人工挖掘的一条最长的河流。有意思的是，人们常 说“水有源，树有根”“百川东到海”，而京杭大运河却跟公路、铁路一样， 不存在源头，是两端互为首尾，并且是我国为数不多的一条南北走向的长河。 万里长城和京杭大运河虽然都是中国人的骄傲，中华民族的丰碑，人类 历史上由中国人设计并施工的两项最大的建筑工程，但筑长城和挖运河的用 意却完全不是一回事。筑长城是为了设置难以逾越的障碍，而挖运河则是为 了最大限度的沟通。 京杭大运河横穿海河、黄河、淮河、长江和钱塘江，使这五大水系联成 了一个水道网。在铁路、公路没有出现之前，这一水道网，不仅担负着运送 兵员粮草的职责，还承载着运送往来客商、柴米油盐的重任。如今从北京到 杭州，不但有铁路、公路，而且还有航空线路，然而“不废江河万古流”， 京杭大运河依然是那样的忙碌。 说起挖运河，人们自然会想起隋炀帝。其实，古运河的历史，远比隋炀 帝修的运河要早得多。 开挖运河，并不是用人工去挖一条全新的大河，而是将天然的河道湖泊 连通，或取直，或加宽，或挖深。这工程说起来轻巧，但实际干起来，却不 是一件简单容易的事。在中国运河史上，第一个组织这项工程的人，是春秋 时期吴国的大王夫差。他下令开凿的沟通长江和淮河的邗沟，则是中国最早 挖掘的一条大型运河。 邗沟南起扬州，北至淮安的末口，是夫差为攻打齐国而开的一条水路。 这条水路为京杭大运河奠定了基础，也为吴国的灭亡凿了一条“墓道”。 一千多年后的公元605年，隋炀帝在修建东都洛阳的同时，又在邗沟和 隋文帝开凿的广通渠的基础上，发起了挖掘以洛阳为中心的大运河工程，为 他乘龙舟去江南巡游享乐开辟道路。 挖运河取尽了民脂民膏，也加速了隋王朝的灭亡。运河开通后没几年， 隋炀帝便在农民起义的烈火中化为了灰烬，与夫差走上了同一条道路。 然而，人类的文明史，总是蕴藏着深刻的历史辩证法。开挖运河，劳动 者流血流汗，灾难无穷；运河挖掘通，后世的经济文化因此而走向繁荣。 如果隋炀帝开挖运河不是为了泛舟享乐，不是为了一己之贪欲，那就可 以和治水的大禹论功了。尽管如此，我们创然要说，开凿运河是害在一时， 而利在后代，利在民族。 我国第一口井 你知道中国最早的一口水井在什么地方吗？ 1973年，考古工作者在浙江省余姚县河姆渡新石器文化遗址中，发现了 一口水井。这口水井是中国目前发现的最早的一口水井。最初的时候，那里 是一个小水坑，遇上了干旱，水坑的水慢慢地变少了，不够用了。怎么办呢？ 有位聪明人对大家说：“我看这样吧，咱们往下挖，或许能挖出够用的水来。” 挖了没多久，人们又发现了新的问题。这井壁上的泥老往下掉，挖井人坐在 井边商量。最后，大家一致认为，有一个主意不错，就是先往坑的四边各打 入一排木桩，形成一个方形的木桩墙，然后再把木桩墙里的泥土挖出来。这 样，井就能很容易地挖出来了。可是，用着用着，那水井的木桩墙受后面泥 土的压力，渐渐地朝水井里倾斜着，不久就要倒塌了。于是，大家又聚在一 块，商量对策。结果，还真的商量出了个好方法：他们做了个方木框，把它 套在方木墙顶端的里面。木排又站直了，而且再也不向里倾斜了。 这方法现在看来简单不过了，但简单并不一定不科学。尤其是在七千多 年前，人们能想出这个主意，不能不说是一项重大的发明创造。直到现在， 有些地区打井，还采用这种方法。 都江堰 你如果有机会，一定到四川省灌县的都江堰去看看，你会被它的磅礴 （páng bó）气势所震撼，你会为它的庞大工程所震惊，你会为它的科学设计 所吸引。你想象不出，两千多年前的古人，怎么能有这样的胆量、这样的技 术，建造出这样的大型水利工程。 都江堰位于岷江中游，它是公元前250年左右，由蜀郡守李冰率百姓修 筑的。 公元前250年以前，四川成都灌县一带，几乎年年都要发大水。可苦了 岷江两岸的百姓。种下的庄稼年年歉收，他们只好背井离乡，四处逃荒要饭。 李冰担任蜀郡太守后，决心治水除害，为岷江两岸的百姓造福。他同儿子二 郎一道，沿江勘察。 在玉垒山，李冰发现，岷江水流到这里就被挡住了去路。山的东边，水 流不过去，无水灌溉；山的西面，为山所阻，水流不畅，又造成洪涝灾害。 李冰对二郎说：“应该将这玉垒山打开个缺口，让水流过去，这样，不仅山 东面的田地可以得到灌溉，山西面的江水也可以顺畅地排出，从而避免旱灾 的发生、洪涝的祸患。” 新凿开的玉垒山口，很像一个瓶口，人们为它取名“宝瓶口”，而被分 开的玉垒山的末端，则像一个大石堆，人们便称它为“离堆”。 “宝瓶口”的开凿，使玉垒山西的江水，朝东南流泄了一部分。但由于 流量有限，山东面的旱地还是得不到全面浇灌。而一遇洪峰到来之际，山西 面的洪涝灾害还会不断发生。为了解决这一问题，李冰决定采取中流作堰的 方法，来控制水势，排泄洪水。所谓中流作堰，就是在“宝瓶口”上游不远 处的江心，筑一道分水堰，使江水在这里分为两股，以达到分洪的目的。 这分水堰的前端尖尖地伸进波涛汹涌的岷江中，远远望去，活像个大鱼 嘴，因而，人们便称它为“鱼嘴分水堰”。 鱼嘴分水堰建成后，岷江的水一流到灌县附近，便一分为二：东边流入 宝瓶口的水汉称为“内江”，是灌溉渠道；西边的水流称“外江”，为岷江 正流。 为了进一步控制宝瓶口的内江水量，防止江水横决，李冰又带领民工们 在鱼嘴分水堰的尾部，修筑了一个溢洪排沙的低堰，名为“飞沙堰”。飞沙 堰也用竹笼装卵石堆筑，堰顶做到适宜的高度。当枯水季节，它挡水进入宝 瓶口，灌溉良田；当洪水期间，过量的江水会漫过它的顶部，流入外江，以 保障内江灌区免遭水淹。同时，由于漫过飞沙堰流入外江的水流的旋涡作用， 还有效地减少了泥沙在宝瓶口前后的积淀。 为了测知内江的进水流量，李冰还在内江引水口立了3个石人，作为观 测水位的标尺，规定水位“竭不至足，盛不没肩”。意思是，水位最低时， 不能低于脚面；水位最高时，不能没过肩头。 都江堰水利工程的建成，不仅解除了岷江的水患，还使成都平原数万亩 良田得到了灌溉，成了“水旱从人，不知饥馑”的“天府之国”。 李冰父子为成都百姓做出了巨大的贡献，而成都的百姓也没有忘记他们 的功绩。人们尊称李冰为“川祖”，并把他们父子奉之为神。 最早的轮船 轮船，是中国人发明的。它以轮带桨驱动船行。 我国最早制造轮船的，是唐朝的李皋（733～792）。他从车轮得到启发， 造船时，不用风帆，也不使用桨橹，却在船舷两旁各装一个车轮。每个车轮 有8个叶桨片，轮与轴连，轴上装踏脚板。航行时，水手像踏水车一样，用 力踩踏。轴转轮动，“以轮拨水”，好像无数支桨在持续不断地划动。随着 车轮的旋转，船便如离弦的箭，破浪而去，而在西方，直到15世纪，才有这 种形式的船出现。很显然，比中国晚了700多年。 李皋之后，宋朝的大将李纲，也曾效法他，在湖南省长沙造了一些轮船。 只是到了杨么时，轮船的建造技术和规模，才达到了鼎盛阶段。 公元1130年，钟相、杨么因为不堪忍受南宋封建王朝的残酷压迫，在洞 庭湖畔率领农民举起了起义的大旗。杨么是一个具有战略眼光的起义军将 领，一次战斗中，起义军俘虏了当时为朝廷效力的造船高手高宣，杨么把高 宣当作贵宾看待，并请高宣帮起义军造一种新船，高宣设计的这种轮船不用 篷帆和桨橹，只在船舷两旁安装对称的车轮，让水手用脚踩踏，用车轮来替 代桨橹。 大的战船装有24个车轮，船长二三十丈，甲板上建有三层楼，底层是水 手们踩踏车轮的工作间；中间一层是箭楼，为射手们的射击场所：最上一层 则是战士们投掷石块、鱼叉、铙钩、木老鸹等战斗武器的岗位。 有了这先进的战船，杨么队伍的军事实力更强了。他率领着起义军，焚 烧官府，镇压豪绅，扫荡恶势力，以不可阻挡的气势，直逼南宋王朝。 最早的海陆变迁理论 大家知道，北宋著名科学家沈括所撰写的《梦溪笔谈》，是一部集前人 和他本人科学业绩之大成的辉煌巨著，被人誉为“中国科学史上的坐标”。 在这个“坐标”上，沈括不仅标示着天文、历法、物理、化学、数学、生物 等方方面面的科学成就，还镌刻有地理学领域的卓越贡献。 首先，他在世界上最早科学地论证了海陆变迁现象。关于海陆变迁，我 国的先人对此早有认识，大家熟知的“沧海桑田”一语，便是对这种现象的 生动概括。晋代的医学家、炼丹家葛洪，还在《神仙传》一书中，以神话故 事的形式，表达了这种认识。 随着人类科学的进步，社会生产力的发展，人们对海陆变迁的认识，也 有一定的深度。 白居易对沧海变桑田的过程作了合乎科学的解释：海浪对陆地泥沙的不 断冲刷，是使大海淤填成陆地的主要原因。 沈括率先对这一现象作了科学的论证，从而把海陆变迁的认识推向了一 个新的阶段。1074年，沈括奉命到河北西路，也就是现在的河北西部、河南 北部等地区巡察。当他沿着太行山向北行走的时候，在山崖间，他常常看到 含有螺蚌壳和鸟卵形的砾石，像一条长带，横贯在石壁中间。经过观察分析， 沈括在他的《梦溪笔谈》中指出： “由此可见，这里过去曾经是海滨。然而现在东面距海已经近千里了。 今天所称的大陆，都是淤泥沉积而成的。尧杀鲧的地方在羽山，按过去的说 法，羽山在东海中，而如今的羽山却在陆地上了。黄河、漳河、滹沱河、涿 水、桑干河等河流，都是含有大量泥沙的浑水。今天，函谷关、陕县以西的 地带，河水都在地面以下流动，河道低于地面不少于一百余尺。这些河流携 带的泥沙年年向东流，全都沉积为大陆的泥土，这是必然的道理。” 沈括的这段话，是我国古代重要的海陆变迁学说。他不仅非常正确地阐 释了华北平原形成的原因，还很科学地论证了海陆变迁现象，把古老的沧海 桑田说建立在更加科学的基础之上了。这比西方意大利人达·芬奇（1452～ 1519）最早理解亚平宁山中的螺蚌壳化石为海中古生物遗迹要早400多年。 地震预测 有文字以来的最早地震记录，据查，是在《竹书纪年》中。该书记载了 公元前1831年的一次地震。《吕氏春秋》、《诗经》、《左传》等先秦古籍 中，也都保存了许多古老的地震记录。 张衡是东汉时期著名的科学家，在许多领域都有卓越的成就。他创造了 世界上第一架用水力发动的天文仪器“水运浑象”；发明了机械日历；写出 了著名的数学专著《算罔论》；制造出指南车、记里鼓车等机械。 张衡一生中就遇到过多次地震。据记载统计，从公元92年至139年间， 京城洛阳和陇西就连续发生20次地震，其中有6次还是破坏性极强的地震。 地震区有时大到几十郡，以致地裂山崩、江河泛滥、房倒屋塌、物毁人亡。 面对这深重的灾难，张衡的心被强烈地震撼着，他决心制造出一架观察地震 的地动仪，为抗震救灾服务。 经过无数次的试验，张衡终于造出了他日思梦想的地动仪。他为这架仪 器取名为“候风地动仪”。 候风地动仪用青铜铸造而成。它的外形很像我们日常用的带盖凸肚茶 杯，直径大约有 189.4厘米，东、西、南、北、东南、东北、西南、西北 8 个方位等距离镶铸着8条龙。龙垂直向下，翘着头，嘴里含着一颗小铜球， 若吞欲吐的样子。每个龙头下的地上，都对准龙嘴蹲着一只仰头张口的铜蛤 蟆，在那里等着接龙嘴里的小铜球。 那么，这地动仪是怎么测定地震的呢？原来，它的中央竖着一根上粗下 细的大铜柱，铜柱的旁边通着8条道，每条道上都设有发动机关，连着龙头。 一旦某个方向发生了地震，大铜柱就倒向那边，并触动发动机关，使发生地 震方向的龙张开嘴巴，吐出铜球，落到铜蛤蟆口中，而其他的龙则不动。球 落时，还能发出激扬的声响。观测人员根据铜球落入铜蛤蟆口中的响声，就 知道了在什么时间什么方位发生了地震。 汉顺帝永和三年，也就是公元138年二月初三的这一天，地动仪的一个 龙机关突然发动，一个小铜球落到了铜蛤蟆嘴里。按张衡的说法，落球的方 向当有地震发生。3天后，陇西（今甘肃省东南部）有人飞马来报，说是那 儿发生了地震。这正是地动仪标示的方向。 张衡地动仪的制造成功，是世界地震科学技术史上的一件大事。它是利 用物体的惯性来拾取大地震动波，进行远距离测量。这一原理直到现在仍为 人们所使用。在国外，直到1000多年后的13世纪，古波斯才有类似的测震 仪；而欧洲，就更晚了，在18世纪才出现利用水银溢流来记录地震的仪器。 张衡虽然很早就创造出了地动仪，但由于封建王朝的统治者对于科学技 术上的发明创造不予重视，所以，他的研究得不到有力的支持。地动仪制造 出来后。不仅没有推广使用，最后竟连这一科学硕果也因没能很好地保护而 丧失了。这无疑是科技史上的巨大损失。近代的科学家复制了张衡创造的候 风地动仪模型。现在这一模型陈列在中国历史博物馆内。 煤的开采 公元1275年的夏天，意大利著名旅行家马可·波罗来到中国。由于受到 元世祖忽必烈的赏识，马可·波罗还在元朝廷里当了官员，并在中国整整住 了17年。公元1295年底，马可·波罗返回了威尼斯。他的邻里乡亲除了欣 赏他带回去的丝绸瓷器外，还请他讲他在中国遇到的新鲜事。马可·波罗对 他们说：“在中国，有一种黑石头，能像木柴一样燃烧，但火力却比木柴强， 从晚上烧到早上还不会熄灭。”马可·波罗把这件新鲜事写到了他的《马可·波 罗游记》中。 其实，马可·波罗说的这种奇怪的“黑石头”，就是我们现在使用的煤。 在马可·波罗见到煤时，我们中国人用煤作燃料已经有1000多年的历史了。 大约在新石器时代晚期，也就是在马可·波罗之前五千多年前，就认识了煤。 煤，在我国古代文献中曾被称为石涅、石墨、石炭等。成书于战国时代 的《山海经》，便有这样的记载：“女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。” 女床山就是“陕西凤翔的岐山”。这段话的意思是说：女床山的南面多产赤 铜，山的北面多产石涅，也就是“煤”。这是古籍中有关“煤”的最早记载。 早期拿来作为雕刻材料使用的煤，都是取之于露天的。有资料记载和考 古发现 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 的我国开采煤矿和用煤作燃料，则是西汉的事。司马迁曾著有千 古绝唱《史记》。《外戚世家》部分，司马迁在为窦皇后和她的胞弟窦少君 作传时，选择了窦少君为人挖煤，又赶上旧煤坑崩塌，100多人皆死于非命， 而唯独他侥幸逃生的典型事例，来反映窦少君的不幸遭遇。然而，司马迁却 没有想到，他的这段记载，竟是中国乃至世界采煤的最早记录。1958年至1959 年间，考古工作者在河南巩县铁生沟发掘了西汉中后期的冶铁遗址。结果发 现，当时的人们炼铁是用木柴、原煤和煤饼作燃料的。唐宋以后，我国煤的 开采和使用更为普遍，而且采煤技术也达到了很高的水平。从河南鹤壁市北 宋晚期煤矿遗址中可以知道，当时是先由地面开凿圆形竖井，然后依地下自 然煤层的变化开掘巷道。除考古发现外，记载最详的，要算明代宋应星的《天 工开物》，书中写道：有采煤经验的人，根据地面上的土质颜色，就能判断 出地下是否有煤，然后往下挖掘。挖掘到五丈左右的时候，才能得到煤。刚 见煤层的露头，毒气冒出能伤人。但有一种方法能排除毒气。就是将大竹子 的中节凿通，削尖竹筒的末端，然后把它插进煤层中，那毒气就能通过竹筒 排出了。这样一来，人便可以在煤井下用大锄挖煤了。若井下发现煤层向四 面延伸，可随着煤的分布，横打巷道挖取。但巷道要用木板支护，以防崩塌 伤及挖煤人。凡是煤层挖采完以后，都要用土把煤井填实。 宋应星的这段话，不仅记载了怎样找矿、采矿，而且记述了排除毒气和 防止塌陷的具体措施。这种措施是很科学的。 西方关于煤的最早文字记载始于公元315年，比我国晚了近800年；而 英国则直到公元13世纪，才开始采煤，比我国晚了1400多年。 黑色金子——石油 石油在我国古代又称石漆、石液、石脂水、石脑油、猛火油。据有关资 料记载，我国古代较早发现石油的地方有3处：陕西延安、甘肃酒泉和新疆 库车附近。其中以延安地区为最早。东汉著名史学家班固，在他所撰的我国 第一部纪传体的断代史《汉书·地理志》中说：“高奴，有洧水，可以燃烧。” 高奴在今天的延安附近。洧水是延河的支流。这种可燃之物，就是石油。北 宋著名科学家沈括，在他的《梦溪笔谈》中，便详细地说明过这“高奴石油”。 更有意义的是，他还在文章中首先使用了“石油”这一名称。 西晋的张华在他所著的《博物志》中指出，在酒泉镇延寿县以南的山里， 有一种会流出“泉水”的山岩。流出来的“水”用火一点，它就能燃烧。张 华这里所说的“泉水”，就是从岩石缝中渗出来的石油。北宋时，都城汴京 的兵工厂里，还设有“沥青作坊”和“猛火油作坊”，专门生产石油火器。 曾公亮在《武经总要》中说这种武器，若是击中了人，没有不糜烂的；若是 水战，还能烧浮桥、战舰。明朝著名医学家李时珍，在他的《本草纲目》里， 还对石油进行了药理分析，提出了新的药用见解。 《元一统志》记载：“在延长县南迎河有凿开石油一井，其油可燃。⋯⋯ 又延川县西北八十里永平村有一井⋯⋯”《元一统志》是公元1303年的著作， 这表明，至少在600多年前，我国就已经开始钻井采油了，而在国外，直到 1859年，美国才打出了第一口石油井。而且，这也是西方国家的第一口石油 井。不言而喻，我国不仅是世界上最早发现和使用的国家，还是世界上最早 开凿石油井的国家。这足以让我们为我们的先人感到自豪。 先进的青铜冶铸技术——司母戊大方鼎 夏朝至春秋这1600多年的时间，称为“青铜时代”。青铜是相对红铜来 说的。红铜是纯铜，而青铜则是铜、锡、铅等元素的合金。为什么把铜、锡、 铅的合金称为“青铜”呢？这是由于它以铜为主，而且合金的颜色发青绿色， 所以，人们就称这种合金为“青铜”。 成书于春秋战国的《考工记》，便对工匠们在长期的冶炼实践中，逐渐 认识到的合金的成分、性能和用途之间的关系，做了全面的总结，并提出了 著名的“六齐”规律。“六齐”就是“六剂”，也就是六种合金配方。这是 世界上最早的合金配比的经验性科学总结。 名闻世界的司母戊大方鼎便代表了青铜时代的青铜冶铸技术水平。 司母戊大方鼎是在河南安阳发掘出来的。关于它的出土，还有一段插曲： 1939年3月的一天夜晚，位于河南安阳武官村的吴氏故园中，人影憧憧， 还不时有灯光闪过。只听有人用很低但又很有力的声音说：“大家再加把劲， 马上就要挖出来了！”这些人在干什么呢？原来，3天前，有人说在这里发 现了个大宝贝，于是，便找了几十个人来帮忙挖掘。因为当时正是中华民族 灾难深重的年代，日本侵略军随时都有可能进村骚扰，所以，村民们不敢白 天挖掘，只得晚上悄悄地干。这已经是第三天夜晚了。 铁锹声又响了一阵，人们终于看清楚了，他们挖的宝贝是一个青铜大方 鼎。这么大的东西注哪里放呢？村民们都觉得很难办。一位年长的老者说： “我看这样吧，咱们先用柴草盖起来，谁也不要走漏风声，等找到合适的地 方再把它转移走。” 事情就这样定了。谁知，消息还是传了出去。日本侵略军的头目听说武 官村挖到了宝贝，便把村长叫了去，让他赶紧把宝贝给送去。村长一去日本 军营，村民们便知大事不好，立即聚集到一块商量对策。最后大家一致决定， 把大方鼎再埋入地下。并表示，即使脑袋掉了，也不能让大方鼎落到敌人手 里。结果，敌人使尽了毒招，也没有找到大方鼎。 大方鼎一直在地下埋着，直到日本帝国主义投降后，人们才在1946年6 月，把它重新挖了出来。因大方鼎的内壁上铸有“司母戊”3个字，所以人 们就称它为“司母戊大方鼎”。 学者们考证，“司母戊”的“司”字，意思是“祭祀”。“司母戊”连 在一起，便是“祭祀名字叫做戊的母亲”的意思。长期以来，学术界一直认 为，第二十八代商王武乙的妻子叫做“戊”，因此这大方鼎是武乙的儿子文 丁为祭祀母亲“戊”铸造的。 司母戊大方鼎作为商代晚期的青铜器则是无疑的。它高133厘米，长100 厘米，宽 79厘米，重达875公斤，是我国现存的最大青铜器，也是世界罕见 的青铜器精品。 青铜器的铸造过程本来就很难，铸造这么个大鼎，更是难上加难。铸青 铜器，首先要制作泥范，这泥范就像现在的石膏模。泥范又分内范和外范， 熔化的铜汁浇注在内范与外范之间的空隙中，待冷却后，拆毁内落、外范， 经磨光修整，便铸造出了所需的青铜器。如果想要花纹，把花纹雕刻在外范 上就行。这是铸造一般小件青铜器的方法，而要铸造司母戊大方鼎这一庞然 大物，则必须采用多个泥范分别铸造的工艺。人们从大方鼎身上的铸痕中看 到，铸大方鼎时，鼎身的每一边都用了八块外范，鼎足则用了三块外范，即 使是鼎耳，也是单独作范，铸成后另外焊接上去的。如此多的外范，竟铸得 如此严丝合缝，不能不让人称奇。 另据推算，铸造司母戊大方鼎，至少要熔化一千公斤铜、锡、铅等各种 金属原料，当时的坩埚，一般只能盛12.5公斤的溶液。因此，铸鼎时，要用 七八十个坩埚同时熔铜。这样一来，就得有几百人密切协作才行。你可以想 象得出，当时的场面会是多么的盛大。 卓越的冶铁技术——沧州铁狮 天然的纯铁在地球上几乎找不到，人类最早发现和利用的铁，便是天空 中落下来的陨铁。我们的先人大约是在商王朝（公元前1300年左右）时，对 陨铁有了认识，并加以利用的。我国对陨铁的发现和利用虽然比埃及晚，但 却是最早进行人工冶炼铁的国家。最迟在春秋时期，我国的劳动人民就掌握 了冶铁技术。人们发明了高大的竖炉，以木炭为冶炼燃料，用皮口袋鼓风来 使炉温升高，冶炼出世界上从未有过的生铁，使我国的冶炼技术后来居上。 而在欧洲，直到公元14世纪，才炼出生铁，比中国晚了1000多年。我国的 考古工作者曾在江苏六合程桥出土了春秋晚期的一种铁丸，经科学鉴定，这 种铁丸就是用白口生铁铸造的。这是到目前为止我国出土并且经过分析的最 早的生铁实物，也是世界上最早的生铁实物。 “生铁”是相对于“熟铁”而言的，它是人们根据铁含碳量的多少，而 给铁划分出的两个类别，一般我们把含碳量小于0.05％的铁叫熟铁，把含碳 量大于2.0％的铁叫做生铁。 在我国古代，生铁最早主要是用来铸造家具和手工业用器，但到后来， 随着生铁应用范围的扩大，一些大型和特大型铁铸件便不断问世了。浙江北 雁荡山能仁寺，曾铸有一口上口直径为2.2米，高为1.55米的大铁锅，这口 大铁锅据锅上的铭文记载，重二万七千斤。五代后周时期，河北沧州还铸有 一个铁狮子，这狮子重达五万余斤。那么，这么重的铁铸件，是怎样铸出来 的呢？ 沧州铁狮在河北沧县旧州城内，距沧州市 20公里，沧州古城又名狮子 城，就是因铁狮子而得名。铁狮铸于公元953年。相传是周世宗北征契丹时， 罚罪人铸此，以镇守州城。铁狮身高3.8米，头部1.5米，通高5.3米；通 长6.5米，身躯宽3米，总重量约五万余斤，是我国早期最大的铁铸件。 铁狮栩栩如生，历经千年，雄风犹存，即使是在眼下，要铸这么庞大的 活灵活现的铁狮子，也不是一件容易的事。先人们采用的是中国传统的泥范 铸造技术，按照分节叠铸方法而成的。狮腹内壁光滑，当是用整块泥模为芯； 外观有明显的范块拼接痕迹，显然是分段接铸而成的。从拼接痕迹上看，范 块的尺寸大小不同，像四肢和左、右肋的范块就有13种规格。狮身各段铸范 共300余块，另加背上莲花盆65块，总共约有400多块外范。仅从这众多的 外范块数来看，就可见铸造工艺之复杂，也足见我国铸造技术的水平。 古代最先进的制钢技术——灌钢 世界上，在 1740年坩埚制钢法发明之前，最先进的制钢技术，是算中国 古代创造的“灌钢”冶炼法。 “灌钢”，又称“团钢”。它是由生铁和熟铁合在一起冶炼得到的一种 含碳量较高、且质地均匀的优质钢，（含碳量在0.05％～2.0％的铁称为钢）。 这种具有独创性的灌钢冶炼方法，至少在南北朝时期就已经发明了。除了那 些无名英雄之外，从文献记载上，我们知道的这种先进技术的最初实践者， 就是北朝东魏、北齐间（公元550年前后）的著名冶金家綦毋怀文。 綦毋怀文是个讲究“道术”的人，在北齐的信州做过刺史。他曾炼造出 一种“宿铁刀”。这“宿铁”，就是后世所说的“灌钢”。《北史·艺术列 传》里记录有他的这一发明创造。书中记载说： “怀文造宿铁刀，其法烧生铁精，以重柔铤，数宿则成刚（钢）。以柔 铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。” 这段话的意思是说：綦毋怀文制造有宿铁刀。他的方法是，选用品位比 较高的铁矿石，冶炼出优质生铁，然后把液态生铁灌注到熟铁上，这样几度 熔炼，就成了钢了。钢炼成之后，他便以熟铁作刀背，用钢作刀锋，并用动 物的尿和油脂来淬火。用这种方法制造的宿铁刀，能一下子砍断30多块叠放 在一起的胄甲片。 从这段记载中可以看出，綦毋怀文不仅最早实践了“灌钢”冶炼法，还 创造了畜尿和油脂两种淬火介质，这是綦毋怀文在钢的热处理技术上的一大 创新。在綦毋怀文之前，人们一般都用水作为淬火的介质，而綦毋怀文用牲 畜尿和动物油脂作为冷却剂，一方面扩大了淬火介质的使用范围；另一方面， 也是更重要的，是可以获得不同的冷却速度，从而得到不同性能的优质钢。 灌钢法是我国古代炼钢技术上的卓越成就。它的发明和推广，对于增加 钢的产量，改善兵器、农具和手工工具的质量，都有着重大的意义。因此， 隋唐时期，这种方法受到了冶炼家的垂青；而到宋朝，则流行于全国，并有 所创新和完善，成为当时的主要炼钢方法。在沈括的《梦溪笔谈》中，除了 记有当时的冶炼方法外，还首次提到“灌钢”一词。他说： “世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之， 锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。” 这话的意思是说：社会上所说的炼钢，就是在炼钢炉中，把熟铁屈绕成 盘，并将生铁片嵌在盘绕的熟铁条中间，然后用泥把炼钢炉密封起来烧炼。 待炼成后取出来锻打。用这种方法炼出来的钢，就称为团钢，也叫灌钢。 时至明代，这种灌钢的冶炼技术又有了很大程度的发展。著名科学家宋 应星在他所著的《天工开物》一书中，详细地记述了当时的灌钢工艺。他说： “凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧， 生铁安置其上，又用破草履盖其上，泥涂其底下。洪炉鼓鞴（bèi），火力到 时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。 俗名团钢，亦曰灌钢者是也。” 宋应星这段话的意思是说：炼钢的方法，是先把熟铁打成像手指头那样 宽，一寸半左右长的薄片，然后用熟铁片束包扎紧，再将生铁放在扎紧的熟 铁片上面。随后，盖上破草鞋（要用沾有泥土的，这样才不致于立即被烧毁）， 另外，在铁片底下还要涂上泥浆。当这一切都做完之后，把它放进洪炉里， 用劲鼓风，达到需要的温度时，生铁便先熔化成铁液，渗淋到下面的熟铁中， 两者便互相融合了。这时，就可取出锤打。经过再炼再锤，反复多次，才行。 这样锤炼出来的钢，俗称团钢，也叫灌钢。 我们不难发现，明代灌钢的冶炼方法已跟宋代大不相同：人们不再用泥 封炉，而改用涂泥的草鞋遮盖；不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中，而把生铁 片覆盖在捆紧的熟铁片上。这两种方法的改进是具有很大进步性的。正如杨 宽先生在《中国古代冶铁技术发展史》一书中所分析的那样：“他们不用泥 封而用涂泥草鞋来遮盖，一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧，使生 铁在还原气氛下熔化；一方面是使大部分火焰反射人炉内，以提高冶炼温度。 他们把熟铁打成薄片后夹紧捆住，无非使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片 的夹缝中，增加生铁和熟铁的接触面，使熟铁易于吸收生铁的铁液，能够使 碳分均匀地渗入。” 明代，除了宋应星所记述的这一改进的灌钢技术外，还产生了一种新型 的灌钢冶炼方法，这就是“苏钢”冶炼法。“苏钢”是灌钢发展的高级阶段， 灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。 相传，“苏钢”是由江苏人发明的，所以称为“苏钢”。它的冶炼方法， 明朝的唐顺之，在他所著的《武编·前编·铁》中有简略的记载，他说：“以 生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。” 也就是说，把生铁与熟铁放在一块冶炼，等到生铁熔化，铁汁欲流时，则将 生铁水擦入熟铁中，灌钢就炼成了。 “苏铁”冶炼法创造出来以后，曾在明末、清代盛行一时，直到近现代， 还有冶炼家用这种方法炼钢，但方法又大大地进了一步。它的具体操作要点 是： 炼钢时，先把没有经过锻打的熟铁（料铁）放到炉内，鼓风加热。两分 钟后，用火钳钳住生铁的一端斜放在炉口内，继续鼓风，使炉内温度不断升 高。当炉温升到 1300℃左右的时候，斜搁在炉口内的生铁的一端开始熔化， 开始不断地滴铁水，这时，炼钢工人便用大铁钳钳住生铁在炉外的一端，左 右移动，使铁水均匀地淋到熟铁上。同时，不停地翻动熟铁，使熟铁各部分 都能均匀地吸收铁水。淋完两次后，便把熟铁夹到铁砧上锻打。去除杂质， 就得到了需要的钢坯，俗称“钢团”。 以上我们介绍了“灌钢”的不同操作工艺，这些先进的科学技术成果， 都是我国古代劳动人民的智慧结晶。正是由于他们的发明创造，使我国古代 的炼钢技术自立于世界之林，为我们中华民族争得了荣誉。 世界钟王——永乐大钟 北京海淀区魏公村东，北三环路北侧的“大钟寺”，原本称为“觉生寺” 后来因为寺里悬挂了一口非常大非常大的铜钟，所以，人们就称这座寺院为 “大钟寺”。大钟寺是清雍正十一年（公元1733年）修建的。它的规模可以 用“宏大”两个字来形容。自南向北依次为山门、天王殿、正殿、后殿、藏 经楼、大钟殿、配殿等。名为“华严钟”的大钟，便悬挂在大钟殿内。 大钟殿从外面看颇像天坛的祈年殿，下方上圆，高五丈，四面皆窗。大 钟便悬挂在8根立柱支起来的钟架上。这8根立柱每根都有一合抱粗，上面 绘着五彩金龙。这些金龙栩栩如生，把大钟更衬托得气势非凡。大钟通高6.75 米，钟唇厚22厘米，钟口最大直径3.67米，总重量约为46.5吨。这口足有 两层楼高的大钟，上上下下、里里外外都铸满了文字，每个字1～1.5厘米见 方，字体恭楷端正，古朴遒劲，相传是明初著名书法家沈度的手笔。据考证， 这口大钟铸有7部佛经，9项汉文咒语和100多项梵文咒语。总计23万余字， 至今钟文清晰可辨。 大钟除“华严钟”这一名称外，又称“永乐大钟”。这是因为它铸于明 朝永乐年间而得名。大钟自问世以来，一直是世界上公认的“钟王”。《大 英百科全书》把它排在世界著名古钟的榜首。1733年，俄国沙皇为了超过中 国的这口大钟，曾不惜花费巨大的人力、财力，用了5年时间，在莫斯科铸 造了一口约193吨重的大钟。可是，还没等沙皇高兴上多一会儿，那口大钟 浇铸冷却后便裂了一条大缝，成为敲不响的哑钟。而我国的大钟，至今完整 无损，钟声远播，这不能不归功于我国先进的冶炼铸造工艺。 永乐大钟是冶炼工匠采用我国传统铸造技术“泥范法”一次铸造成功的。 它的具体做法是：先在地上挖一个大坑，用草木和三合土做好内型，上面涂 上极细极纯的泥，把写好字的宣纸反贴在细泥上，刻好阴字，再加热烧成陶 范，然后再一圈圈地做好外范。最后，将熔好的铜汁一次灌入，大钟便铸成 了。 这做法说起来简单，实际上是一种巧妙而又需要熟练技巧和很好组织协 同的工艺措施，哪一环节出现偏差，都可导致铸件的失败。别说是在古代手 工业生产技术的条件下，就是在今天，要成功地浇铸40多吨的大铸件，也不 是一件容易的事。由此可见，当时我国工匠们的冶铸技术已经达到了炉火纯 青的地步。 经专家们用现代科学方法测量，大钟的合金比率非常科学合理：其中铜 80.54％，锡16.4％，铅1.12％，还有其他一些少量金属