论文部分内容阅读
天文学与数学的交融
最能代表我国古代科学成就的还是天文学和数学，也就是古人所说的的天、算。这两门学科在我国古代联系得十分紧密，因为对日月五星运行规律的认识以及日食、月食的推测，都离不开数学上的计算。举一个例子，汉代已形成的“谈天三家”——也就是当时古人对宇宙的三种认识，分别是盖天说、浑天说与宣夜说。除了宣夜说有点玄奥抽象外，盖天说与浑天说均是由数学模型作为支撑的，尽管两者建构了不同的宇宙模型，但是有一条是共同坚守的，就是“日影千里差一寸”，也即八尺之表的日影在子午线方向上千里会差一寸。而“日影千里差一寸”最早源自《周髀算经》，该书既是一部数学著作，也是一部天文学著作。需要说明的是，千里差一寸的论证是错误的，一直到了唐代一行和尚通过实测才使它寿终正寝。
我国古代天文学的发展，深受古代数学的影响，尽管盖天说、浑天说都有数学模型建构，但是这种模型并不与推算日月五星运行的另一套数学模型（算的模型）相融洽，或者说是各行其是。因此我们也不可能像西方那样，从古希腊天体运行的圆周运动中解脱出来，发展出开普勒的椭圆轨道等近代天文学体系。我国古代天文学还把地上的事物都搬到天上，形成了独具特色的“三垣二十宿”体系。该体系是天上、人间对应比附的产物，是军国星占体系的一种反映，即为战争胜负、王室兴衰、年成丰歉等军国大事服务的，但这已经走出了科学的范畴。
中国古代的数学成就
我国古代数学的基调是由成书于汉代的《九章算术》确立的。那么《九章算术》的基调是什么呢？就是服务于实际生产生活的应用问题集：一题一答一术。“题”就是题目，“答”就是答案，“术”就是算法。那么推理、论证的过程呢？书中是查不到的，因为根本就没写。所谓“九章”，就是9大类应用题目，比如“方田”是计算土地面积的问题集，“商功”是计算各种工程（沟渠、仓窖等）的土方、人工等。
经常有人将《九章算术》与古希腊欧几里德的《几何原本》作对比，这两部书的确也代表了东西方不同的思维风格，一个是以“算”为特征的实用化体系，一个是以“证”为特征的演绎逻辑体系。我们的祖先一直缺少“证”的那根筋，直到明末徐光启与传教士利玛窦合作翻译《几何原本》（前6卷）时，徐光启被该书的体系所服膺，写道：“此书未译，则他书俱不可得。”
说到我国古代数学，大家都会联想到南朝祖冲之在圆周率上的贡献。不过，祖冲之的《缀术》已经失传，他对圆周率的推算，学界认为是在魏晋时期刘徽“割圆术”的基础上得到的。当时要计算出密率355/113的确是很了不起的成就，要知道那个年代要用算筹去计算开方在内的大数目运算，难度可想而知。
唐代中叶到元代中叶是我国古代数学发展的黄金时期，特别是宋元时期达到了顶峰。发展到高峰的标志有二：首先是数学著作繁兴，宋代前后不到300年竟出了50本之多;其次是水平高，就是在算法的改进与抽象化程度方面前进了许多。无论是高次方程的近似解法、多元一次方程组的解法、高阶等差级数、同余方程组解法等，都达到了当时世界上的最高水平。
从元中叶到明末，中国古代数学整体江河日下，以至于当时学界竟然连宋元时期的数学著作都读不懂了。到了明末，随着传教士的东来，西方的数学知识开始译介、引入;后来又经过清末第二次“西学东渐”，直到20世纪初我国数学才汇入世界数学发展的洪流。
农业技术的突出成就
农业技术创新方面，我国汉代创制的三件农事器具值得一提。其一是耧车，也叫耧，华北地区称之为耩子。耧车是一种北方用的条播器具，能够同时完成开沟和下种程序，后来又在耧车后面拖上覆盖种子的构件，就更加便于耕种了。耧车的发明，使得单位面积土地上播种量减少，并且有利于之后的田间作业。其次是翻车，也就是后世称之为“龙骨水车”的灌溉（或排涝）农具。到了元代，出现了多种形式的翻车，有脚踏翻车、牛转翻车、水转翻车等。明代《天工开物》提到一种轻巧的手摇翻车（也叫拔车）。翻车是我国古代江南地区应用最广泛的提水、排涝农具，也是世界上最早应用链传动的技术设施。还有一种是风扇车，也叫扇车，是一种清选农具，能够合理、有效地利用人为产生的风力把粮食籽粒与糠秕分开。
唐代诗人徐来军写有一首《调笑令》：“翻倒，翻倒，喝得醉来吐掉。转来转去自行，千匝万匝未停。停未？停未？禾苗待我灌醉。”这里描述的就是我国唐代时期出现的一种新式提水器具——筒车。大型的筒车远远望去就像现代的摩天轮，只不过轮的外围悬挂的是竹筒，在流水的冲击下，竹筒在低处兜水，转到高处时倾泻到水槽中，水槽通向田地里进行灌溉。到了宋代，筒车得到普遍应用。现在湖南西部、广西北部的溪流边，还能见到筒车的身影。
天文学引领技术高峰
宋元时期是我国古代技术发展的高峰。北宋曾公亮1044年完成的《武经总要》是我国古代军事技术全面、系统的反映;北宋李诫于1100年成书的《营造法式》是我国古代木构建筑技术达到纯熟的标志;元代王祯1313年写就的《农器图谱》是我国古代农事器具的集大成之作。特别值得一提的是北宋1092年由苏颂、韩公廉制成的水运仪象台，是我国古代最为复杂的天文仪器。该仪器集浑仪、浑象、圭表、计时与报时为一体，实物高12米，宽7米，蔚为大观。这部仪器不像魏晋南北朝那些“奇器”徒有盛名而无法得其传，因为苏颂留下了制造这部仪器的《新仪象法要》，并附有插图66幅，后人根据这本书完全可以进行复原。2012年8月国际天文联合会在北京召开大会期间，由中科院自然科学史研究所与清华大学等单位复原的模型（原物的1/3）在北京国家会议中心展出，轰动一时。
元代天文仪器上的改进最重要的当属郭守敬设计的简仪。简仪是针对浑仪而言，顾名思义，是简化了的浑仪。他改进的方法是把赤道装置与地平装置分开，去掉一些不必要的环，又在刻度上精细化，使得观测精度更加精准。
明末1637年宋应星完成的《天工开物》，系统总结了我国农业、手工业方面的技术成就。但是这就像是快下山的夕阳，在回光返照时眷恋了一下古老的中华帝国，随后在西方世界轰轰烈烈的工业革命大潮下，中国则与主流技术前沿渐行渐远。
结束语
如今，我国已经融入了世界科学技术发展的洪流之中，虽然整体上与世界科技前沿还有不少差距，但也有部分科学成就令人欣慰、振奋。比如2012年，广东大亚湾中微子实验国际合作组发现了中微子第三种振荡模式，该实验结果入选《科学》杂志评选出的“年度十大科学突破”;2012年8月，中国科技大学潘建伟教授因其在“量子通信和多光子纠缠操纵方面的先驱性卓越贡献”获得2012年度国际量子通信奖……直到2015年，中国中医科学院终身研究员兼首席研究员屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖。
抚古思今，不胜感慨。正如一百年前梁启超在《少年中国说》中所喻：一个老朽的中国已经远去，一个崭新的少年中国正在走来。
最能代表我国古代科学成就的还是天文学和数学，也就是古人所说的的天、算。这两门学科在我国古代联系得十分紧密，因为对日月五星运行规律的认识以及日食、月食的推测，都离不开数学上的计算。举一个例子，汉代已形成的“谈天三家”——也就是当时古人对宇宙的三种认识，分别是盖天说、浑天说与宣夜说。除了宣夜说有点玄奥抽象外，盖天说与浑天说均是由数学模型作为支撑的，尽管两者建构了不同的宇宙模型，但是有一条是共同坚守的，就是“日影千里差一寸”，也即八尺之表的日影在子午线方向上千里会差一寸。而“日影千里差一寸”最早源自《周髀算经》，该书既是一部数学著作，也是一部天文学著作。需要说明的是，千里差一寸的论证是错误的，一直到了唐代一行和尚通过实测才使它寿终正寝。
我国古代天文学的发展，深受古代数学的影响，尽管盖天说、浑天说都有数学模型建构，但是这种模型并不与推算日月五星运行的另一套数学模型（算的模型）相融洽，或者说是各行其是。因此我们也不可能像西方那样，从古希腊天体运行的圆周运动中解脱出来，发展出开普勒的椭圆轨道等近代天文学体系。我国古代天文学还把地上的事物都搬到天上，形成了独具特色的“三垣二十宿”体系。该体系是天上、人间对应比附的产物，是军国星占体系的一种反映，即为战争胜负、王室兴衰、年成丰歉等军国大事服务的，但这已经走出了科学的范畴。
中国古代的数学成就
我国古代数学的基调是由成书于汉代的《九章算术》确立的。那么《九章算术》的基调是什么呢？就是服务于实际生产生活的应用问题集：一题一答一术。“题”就是题目，“答”就是答案，“术”就是算法。那么推理、论证的过程呢？书中是查不到的，因为根本就没写。所谓“九章”，就是9大类应用题目，比如“方田”是计算土地面积的问题集，“商功”是计算各种工程（沟渠、仓窖等）的土方、人工等。
经常有人将《九章算术》与古希腊欧几里德的《几何原本》作对比，这两部书的确也代表了东西方不同的思维风格，一个是以“算”为特征的实用化体系，一个是以“证”为特征的演绎逻辑体系。我们的祖先一直缺少“证”的那根筋，直到明末徐光启与传教士利玛窦合作翻译《几何原本》（前6卷）时，徐光启被该书的体系所服膺，写道：“此书未译，则他书俱不可得。”
说到我国古代数学，大家都会联想到南朝祖冲之在圆周率上的贡献。不过，祖冲之的《缀术》已经失传，他对圆周率的推算，学界认为是在魏晋时期刘徽“割圆术”的基础上得到的。当时要计算出密率355/113的确是很了不起的成就，要知道那个年代要用算筹去计算开方在内的大数目运算，难度可想而知。
唐代中叶到元代中叶是我国古代数学发展的黄金时期，特别是宋元时期达到了顶峰。发展到高峰的标志有二：首先是数学著作繁兴，宋代前后不到300年竟出了50本之多;其次是水平高，就是在算法的改进与抽象化程度方面前进了许多。无论是高次方程的近似解法、多元一次方程组的解法、高阶等差级数、同余方程组解法等，都达到了当时世界上的最高水平。
从元中叶到明末，中国古代数学整体江河日下，以至于当时学界竟然连宋元时期的数学著作都读不懂了。到了明末，随着传教士的东来，西方的数学知识开始译介、引入;后来又经过清末第二次“西学东渐”，直到20世纪初我国数学才汇入世界数学发展的洪流。
农业技术的突出成就
农业技术创新方面，我国汉代创制的三件农事器具值得一提。其一是耧车，也叫耧，华北地区称之为耩子。耧车是一种北方用的条播器具，能够同时完成开沟和下种程序，后来又在耧车后面拖上覆盖种子的构件，就更加便于耕种了。耧车的发明，使得单位面积土地上播种量减少，并且有利于之后的田间作业。其次是翻车，也就是后世称之为“龙骨水车”的灌溉（或排涝）农具。到了元代，出现了多种形式的翻车，有脚踏翻车、牛转翻车、水转翻车等。明代《天工开物》提到一种轻巧的手摇翻车（也叫拔车）。翻车是我国古代江南地区应用最广泛的提水、排涝农具，也是世界上最早应用链传动的技术设施。还有一种是风扇车，也叫扇车，是一种清选农具，能够合理、有效地利用人为产生的风力把粮食籽粒与糠秕分开。
唐代诗人徐来军写有一首《调笑令》：“翻倒，翻倒，喝得醉来吐掉。转来转去自行，千匝万匝未停。停未？停未？禾苗待我灌醉。”这里描述的就是我国唐代时期出现的一种新式提水器具——筒车。大型的筒车远远望去就像现代的摩天轮，只不过轮的外围悬挂的是竹筒，在流水的冲击下，竹筒在低处兜水，转到高处时倾泻到水槽中，水槽通向田地里进行灌溉。到了宋代，筒车得到普遍应用。现在湖南西部、广西北部的溪流边，还能见到筒车的身影。
天文学引领技术高峰
宋元时期是我国古代技术发展的高峰。北宋曾公亮1044年完成的《武经总要》是我国古代军事技术全面、系统的反映;北宋李诫于1100年成书的《营造法式》是我国古代木构建筑技术达到纯熟的标志;元代王祯1313年写就的《农器图谱》是我国古代农事器具的集大成之作。特别值得一提的是北宋1092年由苏颂、韩公廉制成的水运仪象台，是我国古代最为复杂的天文仪器。该仪器集浑仪、浑象、圭表、计时与报时为一体，实物高12米，宽7米，蔚为大观。这部仪器不像魏晋南北朝那些“奇器”徒有盛名而无法得其传，因为苏颂留下了制造这部仪器的《新仪象法要》，并附有插图66幅，后人根据这本书完全可以进行复原。2012年8月国际天文联合会在北京召开大会期间，由中科院自然科学史研究所与清华大学等单位复原的模型（原物的1/3）在北京国家会议中心展出，轰动一时。
元代天文仪器上的改进最重要的当属郭守敬设计的简仪。简仪是针对浑仪而言，顾名思义，是简化了的浑仪。他改进的方法是把赤道装置与地平装置分开，去掉一些不必要的环，又在刻度上精细化，使得观测精度更加精准。
明末1637年宋应星完成的《天工开物》，系统总结了我国农业、手工业方面的技术成就。但是这就像是快下山的夕阳，在回光返照时眷恋了一下古老的中华帝国，随后在西方世界轰轰烈烈的工业革命大潮下，中国则与主流技术前沿渐行渐远。
结束语
如今，我国已经融入了世界科学技术发展的洪流之中，虽然整体上与世界科技前沿还有不少差距，但也有部分科学成就令人欣慰、振奋。比如2012年，广东大亚湾中微子实验国际合作组发现了中微子第三种振荡模式，该实验结果入选《科学》杂志评选出的“年度十大科学突破”;2012年8月，中国科技大学潘建伟教授因其在“量子通信和多光子纠缠操纵方面的先驱性卓越贡献”获得2012年度国际量子通信奖……直到2015年，中国中医科学院终身研究员兼首席研究员屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖。
抚古思今，不胜感慨。正如一百年前梁启超在《少年中国说》中所喻：一个老朽的中国已经远去，一个崭新的少年中国正在走来。