“尽管公元前2世纪至公元16世纪之间,中国古代在科技方面的发达程度远远超过同时期的欧洲,对人类科技发展做出了很多重要贡献,但为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生?”这是著名的李约瑟难题。李约瑟是英国著名的科学家,用了五十年时间研究中国古代科技,写出了十五卷的恢弘著作《中国古代科技史》。今天许多人对中国的科技发展史并不熟悉,造成了许多误解。可以从教育和管理的角度,简要介绍中国古代科技发展史。
科学和技术本属于不同的学问,科学是认识世界的理论,技术是改造世界的方法。近代以来二者联系越来越紧密,所以统称为科技。古代科学属于哲学,是一种理论体系,技术则属于工匠的学问。西方古代哲学家大多属于贵族,工匠则属于奴隶或市民手工业者。中国古代因为非常重视技术,政府中有专门管理工匠的部门,许多官员对技术非常熟悉。许多新技术甚至是官员发明的,如造纸术的发明者蔡伦,官至尚书令,《后汉书》为他立传,名垂青史。
中国古代哲学中,最早的理论是用龟甲和蓍草进行演算的系统,产生于史前时期。在此基础上发展出古代数学、名学、逻辑学、文字学、阴阳学等学科。周易哲学对中华文化产生了深远的影响,直到今天,清华大学的校训也来自周易哲学。
周易哲学思想是用数学表达事物变化规律的思想。《周易》曰“古者包牺氏(伏羲)之王天下也,仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽之文与地之宜,近取诸身,远取诸物,于是始作八卦,以通神明之德,以类万物之情。”老子对周易哲学思想作了精练的概述,《道德经·四十二章》曰:“道生一,一生二,二生三,三生万物。万物负阴而抱阳,冲气以为和。”徐光启把近代科学的数理部分翻译成周易哲学演算概念,他说:“格物穷理之中,又复旁出一种象数之学。象数之学,大者为历法、为律吕,至其他有形有质之物、有度有数之事,无不赖以为用,用之无不尽巧妙者。”
清华楚简中的《周易》数字卦图中国先秦逻辑学发达,出现名家学派,是世界逻辑学三大发源地之一。中国古代数学从远古起一直很发达,先秦时数学是士大夫必备的知识。隋中叶至元后期,古代数学达到全盛时期。一直到清末,中国数学水平都达到了极高水平,清末著名数学家李善兰,证明了费马素数定理,独立发明对数微积分,提出李善兰恒等式。
古代科学和近代科学相似的部分是天文和历法。中国古代天文学起源非常早。河南濮阳西水坡遗址出土了距今约年前的蚌砌龙虎图案,学者推测当时已有天文学中“四象”的概念。山西陶寺遗址,发现了距今四千多年前的天文观象台遗址,可以测量一个太阳回归年的20个时节。
考古出土的年前的蚌塑龙虎图中国最古老的典籍《尚书·尧典》中记载了当时的天文历法,至少到春秋战国,中国已认识了二十八星宿,有了黄道概念。考古出土的战国早期曾侯乙墓漆箱上,绘制了完整的二十八宿图和名称。
近代科学的诞生也起因于天文学的突破,哥白尼、开普勒等都是天文学家。
战国中期曾侯乙墓二十八星宿图中国古代技术成就辉煌,领先全世界数千年。对人类的技术发展做出了很多重要贡献,四大发明是我们非常熟悉的,实际上对世界的贡献远不止四大发明,比如丝绸、瓷器等等。下面对新石器时代、青铜时代、铁器时代中国技术的发展做一个简要回顾。技术的进步离不开政府的管理和教育,这可能是中国古代科技发达程度远超欧洲的重要原因。
早在新石器早中期,中国就发明了陶器、木器、骨器、漆器、麻布、丝绸,能制造精准的乐器和玉器。其中玉器是中国特有的器物,其精美程度令人叹为观止。玉石坚硬无比,约为摩氏5-6.5度,加工玉器需要“解玉砂”,制作一件玉器需要高超的技艺和数年时间。显然,这需要技术一代代的积累和教育。
石器时代的玉凤新石器中晚期,中国进入文明时代。中华文明一个鲜明的特点是对教育的重视,这可能是中华文明成为全世界古文明中,唯一存续至今的重要原因。古文献记载,早在三皇五帝时代,教育就是政治最重要的内容之一。《史记》曰:“轩辕乃修德振兵,治五气,艺五种,抚万民,度四方。”《周易》曰,“古者包牺氏(伏羲)……作结绳而为网罟,以佃以渔。”“神农氏作,斫木为耜,揉木为耒,耒耨之利,以教天下”。伏羲氏、黄帝(轩辕)、神农氏是中华文明的人文始祖,可见中华文明肇始就重视教育与技术。
中华人文始祖黄帝夏、商、周时期称为三代,中国进入了铜器时代,是中华文明发展成熟的阶段。战国末期铁器开始大规模使用。
从石器、青铜器到铁器标志着技术的两次飞跃。伴随技术的进步,职业越来越多,仅《周礼·考工记》中记载的官方工匠职业就有木工、金工、皮革、染色、刮磨、陶瓷等六大类30个工种。
商周时期青铜器制作达到高峰,许多工艺今天也难以复制。商代晚期的后母戊方鼎,是世界上已知最大的古代青铜器。战国早期曾侯乙墓出土的青铜器有六千多件,总重量超过十吨。
商代后母戊方鼎,世界上最大的古代青铜制作青铜器是一个复杂的工程,从采矿、冶炼、铸造、加工、销售到运输牵涉到许多行业。青铜器制作工艺可以分为陶范法、失蜡法、铸合法、焊接法等,需要许多技术工人分工合作。商周时期,商业贸易发达,商代妇好墓出土了六千多枚贝币,商业因商代而得名。
技术在中华文明之初就成为政治的重要内容。据古文献记载,司空掌管百工,为国家最高官员之一,大禹曾为司空。夏商,司空位列三公;周代,司空为六卿之一。司空下面有百官管理各行业,如陶正、车正等工官。《考工记》曰:“国有六职,百工与居一焉。或坐而论道,或作而行之,或审曲面执,以饬五材,以辨民器。”
大禹曾任司空,管理百工夏代开始就有了学校。《礼记·王制》曰:“天子命之教然后为学。小学在公宫南之左,大学在郊。”各地方也有学校。最早是官学,到了春秋时期,有了私学。《左传》曰:“天子失官,学在四夷”。官学教育以六艺为主要内容,即:礼、乐、射、御、书、数,包括数学、音乐、文字学等内容。私学则包括各种科技知识教育。例如,墨子的学校既需要学习六艺,也需要学习科技知识。科技知识包括天文、数学、物理、军事等等,并且需要对这些知识进行实践。
战国时期的学校稷下学宫春秋战国时期,随之技术的进步,出现了教材。如《考工记》,《墨子》、《神农本草经》、《黄帝内经》、《神农》等等。
技术教育有严格的等级考核制度,对不合格者有严厉的惩罚。工匠制作的器物,需要刻上姓名,检验不合格会追究责任,受到惩罚。这一制度后来成为法律,一直延续到明清,“物勒工名”也成为汉语成语,可见影响之大。
汉唐宋时期,中国全面进入铁器时代,多种新技术出现。纺织、矿冶、制瓷、造船、造纸、印刷、制茶、煮盐、建筑、兵器等手工业生产进一步发展。
汉代发明了水力鼓风设备,冶铁成本大大降低,发明了炒钢技术,促进了百炼钢技术的成熟。考古发现汉代冶铁作坊遗址面积达数万至数十万平方米,郑州一座冶铁遗址,铁炉的容量达40-50立方米。
东汉发明了造纸术,后有了印刷术,最早的印刷品是拓片,唐代已开始流行,宋代有了活字印刷。有了纸张和印刷术,文化的普及程度和传播速度得到提高。先秦时已经发明指南针和火药,唐代火药开始用于军事,唐宋时指南针已用于航海。
蔡伦塑像秦始皇统一中国后,实行中央集权制。秦汉实行三公九卿制。其中少府管理手工业制造,相当于司空的职责。唐宋改为三省六部制,其中工部掌山泽、屯田、营建与工匠之政,相当于司空的职责。设有“掌百工技巧之政”的少府监等三监,管理官方手工业。
汉唐宋时期,出现了技术专科学校。东汉灵帝(),创立鸿都门学,开设辞赋、小说、尺牍、字画等课程。医学专科教育很早已有雏形。公元年,南朝宋文帝设立中医专科学校。魏晋南北朝时期,书学、算学、律学专科学校均已出现。唐代国子监统辖的六学中有律学、书学和算学等学科。唐代织染、冶炼、铸钱等多种官营作坊设有专门的技术教育学校。宋代不仅中央有的医学专科学校,各州县也都有专门医学学校。宋代还编写了《营造法式》、《武经总要》、《木经》、《弓式》等职业教材。
元代,西方人大量进入中国,东西方文化交流密切。马可·波罗与伊本·巴图塔来华,写成《马可·波罗游记》和《伊本·巴图塔游记》,尤其是《马可·波罗游记》对西方影响巨大,拉开了近代的序幕。
元代大量西方书籍传入中国,仅回回司天台有历学、天文、数学书百余部,其中有欧几里德几何学的阿拉伯文译本。元明设置阴阳学(即天文历法专科学校),有天文、历法、漏刻三科。
明代晚期对中国古代科技做了全面总结,一批科技著作相继面世。如:年的《本草纲目》,年的《律学新说》,年的《圣寿万年历》,年的《河防一览》;年的《算法统宗》,年的《闽中海错疏》;年的《神器谱》;年的《武备志》;年的《农政全书》;年的《天工开物》;年的《徐霞客游记》。
年,利玛窦到达广东肇庆,从此开启了近代东西方文化交流的序幕。十七至十八世纪,长达两百年的东西方文化交流热潮,对人类近代史产生了深远的影响。