中国古代杰出的科学家,古物至巧,正由民

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前言朝士黄秉少居长安,游骊山,值道士理故宫石渠,石下得折玉钗,刻为凤首,已皆破缺,然制作精巧,后人不能为也。郑嵎《津阳门》诗云:“破簪碎细不足拾,金沟浅溜和缨緌。”非虚语也。余又尝过金陵,人有发六朝陵寝,得古物甚多。余曾见一玉臂钗,两头施转关,可以屈伸,合之令圆,仅于无缝,为九龙绕之,功侔鬼神。世多谓前古民醇,工作率多卤拙,是大不然。古物至巧,正由民醇故也。民醇,工不苟。后世风俗虽侈,而工之致力不及古人,故物多不精。(出自沈括《梦溪笔谈.器用》)高超高超,工人出身,北宋中期杰出的水利专家。所谓的“正史”中,没有任何记载。沈括在《梦溪笔谈》中有段记述,描绘了高超如何驯服黄河、巧合龙门的经过。北宋中期,社会矛盾尖锐,在沉重的租赋徭役的压制下,人民生活困苦。割据我国北部的契丹和党项不断发动对北宋的侵扰,北宋王朝无力抵抗,每年缴纳贡物,更加重了人民的负担。同时,天灾也十分严重,黄河常决口。黄河每次决口、泛滥和改道都造成了人民生命财产的惨重损失。公元年,黄河流域连降暴雨,出现了特大洪水,洪峰冲击岸堤,在澶州的商胡(今河南濮阳)决口。当地驻军被洪水围困而数日绝食。北宋派郭申锡前去督工。然郭申锡,因循守旧,一直无法堵塞决口。旧时,堵塞决口称为“合龙”。合龙工程要用“埽”来堵塞。埽,是一种器材,是把山木、榆树枝叶铺上,裹起泥土、碎石,用芦苇、竹条等用绳索结扎而成。在它的两头分别连接着许多很长的竹索,以便牵扯。埽,很庞大,高达几丈,长比高加倍,常需数十人甚至数百人“杂唱齐挽”。当堤坝将要塌裂或出现决口时,用埽来投堵危险处。但是,这次商胡决口使得堤坝损坏严重,合龙处,水流湍急,岸土松软,投放如此庞大的埽,极为困难。工程毫无进展。在这种情况下,河工高超提出了“三节下埽法”,主张“分节下埽”。他认为这次决口较大,水流过急,如果埽身较小,就不能一下堵断水流,还容易被水冲走。如果埽身太大,受到猛水的冲刷,人力难以控制,绳索也易被冲断。他把“长六十步”的合龙门埽分为上、中、下三节。每节为二十步,在每节埽的中间用绳索连接起来。先下第一节埽,如此受水的冲击力较小,人力好控制,容易下沉,并且与第二、第三节有绳索相连,不易被水冲走,等到把它压沉到底时,再依次压第二、第三节埽。高超的建议遭到了保守派的反对。经过一番辩论,大多数船工都赞同高超的建议,但负责督工的郭申锡拒不采纳,坚持用旧办法下埽,结果水患更加严重。郭申锡被朝廷革职惩处,朝廷改派贾昌朝前来主持工程。高超的建议被采纳了。按照他的办法,分节下埽,巧合龙门,迅速堵塞了商胡决口,制止了灾害的继续扩大。卫朴卫朴,宋代的科学家,出身平民,精通天文、历法、数学,在长期的科学实践中,同儒家占卜迷信作斗争,对古代天文学的发展,作出了重大的贡献。从宋神宗熙宁二年起,朝廷推行了一系列富国强民的变法措施。在王安石变法时期,卫朴被吸收到中央管理天文历法的机关-司天监里工作,使他精湛的科学技术得以为农业生产和推行新法服务。天文学是一门研究天体的科学。历法是天文学的重要部门,它是在观测天象和研究季节变化规律的基础上制定出来的指导生产、生活的时间表。历法的完善与否,对农业生产影响很大。沈括赞扬卫朴:“朴之历术,今古未有”,“朴能不用算,推古今日月食,但口诵乘除,不差一算。”宋神宗熙宁五年,王安石的助手沈括奉命兼管司天监,他推荐卫朴到司天监担任修历的工作。宋初以来,在司天监从事天文历法工作的官吏,“皆市井庸贩,法象图器,大抵漫不知”,大多是对天文一无所知、崇信儒家的占卜骗子。直到王安石变法之初,司马光还任提举司天监,“侈谈玄理”,反对实践,“拘泥术数”,反对创新。因此,这时制定的历法,只是凭旧的一套演算方法,计算失真,误差很大。旧历已不管用,卫朴奉命制定新的《奉元历》。卫朴极力主张,要使历法精确,就要大胆革新,首先要改定朔法,提出要移改旧历的闰朔法,并把熙宁十年天正元,由午时改为子时,闰十二月改成闰正月。同时提出必须改革以往单凭推算的修历方法,主张从观察五星运行情况入手,以实际观测作为修历的依据,并用以验证所推日历。卫朴与沈括合作,运用沈括新创制的浑仪(测天仪器)、浮漏(时计)、影表(观测日影仪器)等观象仪器,专心观测天象。他坚持在每夜的昏、晓、夜半时候,分三次测验月亮、五星所在的经纬度和运行速度,并用“候簿”记录下来。然后用算术来缀计,就能得到修历的可靠数据。然后卫朴的新主张受到了司天监守旧派的围攻。为了回击占卜迷信骗子的阻挠,他和沈括建议来一次实地试验,用日冕来测量立春、立冬两个节气日影的长短,看是否和历法的推算相符。实验的结果,与卫朴改定的朔法完全相符。修历工作,才得以进行下去。但守旧派仍不甘心,一方面千方百计破坏卫朴的实测工作,另一方面,又对卫朴进行人身攻击,施以政治迫害。在卫朴、沈括的辛勤努力和坚决斗争下,新的《奉元历》在熙宁八年诞生,并宣布颁行全国。《奉元历》所推算的日月食,应验的次数比它以前的各次历书都多。虽不尽善尽美,但有它自己的特色和历史地位。《奉元历》修成后,沈括升任他职,卫朴也离开了司天监。熙宁九年,卫朴又奉诏回到司天监修改《奉元历》。他为了坚持真理,勇于修改差错,经过一年多时间,修改历法的工作取得了新的成就。但当时王安石变法运动接近尾声,修改工作还未达到预期效果,卫朴就被踢出了司天监。随着变法的失败,《奉元历》在推行了十九年后,被保守派扼杀。沈括沈括(公元年-年),字存中,钱塘人。他出生在北宋时期的官僚家庭,父亲沈周。沈括青年时期就跟随父亲游历了南北各地,增长了不少见闻。北宋王朝因循守旧、屈辱求和,使得国家内外交困、危机四伏。在宋神宗的支持下,有了王安石变法。沈括正是在场儒、法斗争中成长起来的法家思想家和杰出的自然科学家。他在二十四岁时,做了沭阳县的主簿。在担任主簿期间,沈括坚定地站在王安石一边,并以自己的实际行动支持革新派。他重视农田改造和水利建设,把沭水疏为“百渠九堰”,“得上田七千顷”,并在实地调查治水实践中创造了十分精确的分层筑堰的水利测量法。沈括三十三岁中了进士,在昭文馆里编校书籍,研究天文历法,不久被提拔到司天监为官。他对司天监进行了整顿,清洗了部分冗员,引进了具有真才实学的平民出身的卫朴等人。他不顾守旧势力的反对,大胆地改制了浑仪、浮漏、影表等天文仪器,为观测天象做出重大贡献。他还主持了重修历法。指南针是我国的发明,但如何使用才能接近准确?沈括对此进行了多方面的实验,在理论上作了说明。他把指南针悬挂在丝线上,既灵敏又不易脱落。这是世界上关于如何使用指南针的最早记录。沈括不仅发现了当时使用指南针的最好方法,还发现了地磁偏角。他察觉到指南针不正指南而略偏东。在他四百年后,哥伦布在第一次横渡大西洋时才发现地磁偏角。沈括在地质方面也有贡献。他奉命去察访浙东,观察了温州的雁荡山,并得出结论:雁荡奇峰的形成是由于流水侵蚀冲刷所致。他的这种认识,在世界地质学史上是较早的一个人。同年,他去河北察访,见山壁中有一条螺科皮和卵石所组成的带状堆积层,断定“这是古时的海边”,并进一步推断:所谓大陆,都是浊流冲积的罢了。他这种关于水流侵蚀冲积的认识,在世界上也是最早的。沈括不仅是杰出的科学家,也是坚持法家路线的政治家、思想家。他曾经积极地参与制订新法和推行新法,始终站在斗争的最前列,是王安石的得力助手,因而遭到顽固派的猛烈攻击。王安石变法失败后,沈括也被朝廷罢了官。五十八岁那年,沈括来到镇江的梦溪园,并留下了科学著作-《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》是一部综合性的科学著作,内容包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、考古、音乐、艺术等,自然学科和社会学科,应有尽有。沈括在很多方面都有精湛的研究和独到的创见。在天文历法方面,他是世界上第一个提出太阳历和农历结合的人;在地质学方面,关于水流侵蚀、冲积作用的理论,世界上沈括最早提到;在数学方面,他发明了“隙积术”、“会圆术”,受到了中外的重视;在物理学方面,他是世界上最早发现磁偏角的人;在医学方面,他提出了“五难”。《梦溪笔谈》这部书,使得后人知道了我国是世界上最早使用指南针和活字印刷的国家。更可贵者,书中记载了河工高超、平民卫朴、布衣毕昇的丰功伟绩,这都是无法入“正史”的平民百姓。另外,沈括还在书中记载了当时有关农民起义的资料,具有一定的研究价值。李诫李诫是北宋晚期杰出的建筑工程师,字明仲,郑州人。他的父亲在王安石变法期间,是一个积极推行青苗、市易、均输等新法的官员。李诫最初做过县尉,后被调到开封将作监任职。前后在将作监做了十三年的官。将作监是掌管宫室、城郭、桥梁、舟车营造的官署。李诫在将作监任职期间,营建了不少宫廷建筑。如朱雀门、景龙门、九成殿、太庙等,也监造了一些官府公用的房屋如辟雍、尚书省等,规模都很大。李诫学识渊博,多才多艺,还擅长书法和绘画,喜爱著书,生平著作颇丰,可惜只有《营造法式》流传下来。《营造法式》是我国古代一部重要的建筑学著作。为了通过制定法令来控制土木营造方面的财政开支,宋神宗下令将作监编写《营造法式》,这是改革派在土木建筑方面防止大量贪污浪费的一项革新措施。元符三年,李诫编成了《营造法式》三十六卷。它统一了建筑规格,明确了设计施工的制度,制定了估工估料的定额,从而有利于土木建筑方面的管理和改革。全书共计三百五十七篇,三千五百五十五条,其中三百零八篇,三千二百七十二条就是根据工匠们的实际经验写成的。因此这部书成为当时一部切实可行的建筑工程法令。流传下来的共有三十四卷,其中主要内容可以分为四个部分:第一、关于建筑方面一般名词的解释,以及对营建的某些规定和数据的说明。第二、关于建筑工程的标准做法。书中列举了壕寨、石作、大木作、小木作、雕作、旋作、锯作、竹作、瓦作、泥作、彩画作、砖作、窑作等十三种制度,对建筑物的各个部位由哪一个工种去做,都有具体的说明。其中,大木作制度对梁架和斗拱两部分叙述的比较详尽,这是因为中国建筑向来以木架结构为主的缘故,反映了我国古代营建方法的特点。第三、关于人工、材料定额。依照十三种制度的内容,分别指出相应需要的各种人工数和木料、砖瓦、铁件、颜料等材料的数量。第四、关于各种工程的图样。其中设计有细腻而丰富的门窗图案,彩画画稿,反映了当时社会风尚和工艺发展的程度。黄道婆大约在南宋末年,黄道婆出生在松江乌泥泾(今上海华泾镇)的一个穷苦人家。她的真实姓名、生卒年代和详细身世,没有材料可查。后世尊称她为黄道婆或黄婆婆。黄道婆从小纺纱织布,少年时代作了人家的童养媳,备受折磨和歧视,深夜逃出乌泥泾,奔到黄浦江边,躲进一艘海船,只身漂流到了远离故乡的海南岛崖州。海南岛是黎族聚居的地方,也是古代纺织业发达较早的地方。宋代以前,中国主要生产丝麻织品,棉纺织业除在新疆、云南、闽广等边疆少数民族地区缓慢发展外,内地还没有这项手工业。北宋中期,闽广和海南岛等地已经大量种植棉花。黄道婆来到崖州这个少数民族地区,受到了黎族人民的热情对待,并学会了当地先进的棉纺织技术。自幼从事纺织布的黄道婆,很快熟悉了新的制棉工具,掌握了全套操作技术和织崖州被面的方法,成为一个有精湛技艺的纺织能手。“遗爱在桑梓”、“有志复赤子”,她关心着家乡人民的生产和生活,携带“踏车椎弓”等棉纺织工具,搭顺道海船,从崖州回到了久别的故乡。重返乌泥泾的时候,内地的政治形势已发生了很大变化,南宋政权被元朝所代替。由于棉纺织业兴起不久,加工棉花这种短纤维的经验还不多,乌泥泾一带,在黄道婆回乡之前,“初无踏车椎弓之制,率用手剖去子,线弦竹弧,置案间振掸成剂,厥功甚艰。”黄道婆带来了黎族人民先进的棉纺织技术和织“崖州被”等精美产品的生产方法。根据黎族人民先进的生产经验,结合汉族传统的优良技术,破除迷信,大胆革新,系统地改进了由轧籽、弹花,到纺纱、织布全部过程的生产技术,创造出新的生产工具。陶宗仪的《缀耕录》等书中记载,黄道婆教乌泥泾人民“做造捍、弹、纺、织之具”,“教人以捍、弹、纺、织之法”。可见她的功绩首先在于改进了创新了制棉工具,确立了一套较完整的生产工序。在轧棉去籽方面,她根据黎族的踏车,创制出一种轧棉用的搅车,利用简单的机械原理,使“二轴相轧,子落于内,棉出于外”。大大提高了轧棉的生产效率。在弹花方面,她改进弹弓,以四尺多长、强而有力的绳弦竹弓,代替原来长尺余、弹力轻微的线弦小竹弓。这样既提高了弹花的效率,又能除尽杂志,保证了成纱的质量。在纺纱方面,她在传统的单繀式(一个纺锤)手摇纺车的基础上,创造性地发明了一种三繀(三个纺锤)的脚踏纺车。改手摇为脚踏,同时纺三根纱,不仅减轻了劳动强度,还使生产效率提高数倍。在整经和织布方面,黄道婆充分利用和改进了传统的丝绸生产工具和技术,能织出各种美丽的棉布。从此,乌泥泾人民能织出宽幅的被、褥和带、帨等多种棉织品,上面并织有传统的折枝、团凤、棋局、字样等美丽图案。“乌泥泾被”一时成为闻名全国的产品,受到各地人民的欢迎。至今当地还传诵着歌谣:“黄婆婆,黄婆婆!教我纱,教我布,两只筒子两匹布。”ps:码字不易,严禁以个人名义转载于其他平台,如需转载,请注明出处。


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