正文 第十三章 醫學·科技·工藝(2 / 3)

孫思邈也是我國古代著名長壽人。當他百歲時,“猶視聽不衰,神采甚茂”。魏征主修南北朝史時,曾多次走訪孫思邈,他“口以傳授,有如目睹”。孫思邈對我國藥物學、醫學有傑出的貢獻,贏得人們的尊敬和愛戴,後世尊他為“藥王”。到了明代,人們把他所著的藥書,刻於五通碑石上,立於陝西耀縣東部的磬玉山上。這五通碑石,鐫刻藥方數萬餘字,至今保存完好,成為舉世罕見的藥方石刻。孫思邈當年生活和采藥的磬玉山遂改稱為“藥王山”。

李時珍與《本草綱目》

“本草”,是中藥藥物的總稱。漢有《神農本草經》,後有《唐本草》。《新修本草》,是唐顯慶二年,蘇敬、長孫無忌等人奉詔所撰,為世界上最早的國家藥典。宋代又修《開寶本草》等書。明代李時珍(公元1518年~1593年)編寫的《本草綱目》,在我國醫學寶庫中,占有極其重要的位置,它是一部聞名中外影響深遠的藥學巨著。

李時珍,湖北蘄州(今湖北蘄春縣)人,出生在一個世代行醫的家庭裏。在封建時代,“十醫九丐”,社會地位很低,被人們看不起。所以,父親很希望李時珍能讀書做官,光宗耀祖,但李時珍從小跟父親學了許多醫藥知識,愛上醫學,經再三請求後跟父親正式看病行醫。李時珍從小就喜歡到大自然中去采集各種植物、動物的標本,並注意到其中一些藥物的療效。他還讀了不少醫書,凡是能找到的都認真鑽研。不久,他被推薦到京城的太醫院工作,使他有機會讀到更多醫藥方麵的著作。他發現古人著的“本草”有很多錯漏,有時把一種藥物誤為兩種;有時又把兩種藥物混為一談。如果據此用藥,就會發生重大醫療事故。例如防葵和狼毒、黃精和勾吻,藥書上就把它們弄混了。狼毒、勾吻全是毒性很大的藥,把它當做補藥用,就會害死人。又如古書上說,大豆能解毒。他讓小狗吃了毒物,然後用大豆解毒,結果小狗還是死了。後來他試驗,發現大豆加上甘草,解毒效力才顯出來。因此,他下定決心,要把古代的《本草》全麵加以整理,編一本新《本草》出來。

於是,他離開了太醫院,一麵行醫,一麵讀書做筆記。到三十五歲時,他已讀了八百多種藥書,摘記的筆記有幾百萬字,能裝幾個櫃子。有一次,李時珍見書上說,白花蛇皮下有二十四塊斜方形的花紋。為了證明真假,他一個人爬上山,抓了一隻白花蛇,果然肚皮下有二十四塊斜方形花紋。這事更啟發他要在實踐中增長才幹,為重修《本草》準備更科學的物質條件。

他帶著行醫中的問題,背著行囊,離開家鄉。為了找尋藥物標本,辨證真偽,他不怕山高路遠,不避嚴寒酷暑,走遍了河南、河北、江西、安徽、江蘇等地的山山水水,虛心向勞動人民請教,拜他們為師。向漁民、獵人、樵夫、農民、遊醫學習水生植物、鳥類野獸、樹林百草、五穀雜糧、民間驗方等知識。

公元1578年,李時珍已經六十一歲了。從三十四歲到六十一歲,他經過整整二十七年的艱苦勞動,看了近千種書,走了上萬裏路,聽取了千萬人的意見,結合自己的親身實踐終於寫成了《本草綱目》。全書共一百九十萬字,五十二卷,十六部,六十二類。其中植物一千一百九十五種,動物三百四十種,礦石三百五十七種。共搜集藥物一千八百九十二味。此外,書前附有藥物圖一千一百一十幅,每味藥後附有用法和方劑,典載了一萬一千零九十六個藥方。李時珍的《本草綱目》“綜核究竟,直窺淵海”,係統地總結了我國古代醫學的豐富經驗。它“振綱分耳,綱目分明,博而不繁,詳而有要”,使人看了一目了然。

《周髀算經》與《九章算術》

《周髀算經》是我國最早的一部數學及天文算學著作。髀即股,在周朝時立八尺之杆(立柱)為表(表即股),表的影子為勾,故合稱之為勾股。可想而知,這是一部有關勾股定理方麵的數學著作。該書成書於公元前一世紀。在天文算學方麵,主要闡明當時關於宇宙見解的“蓋天說”和“四分曆法”。這在當時都是相當先進的。該書最引人注目的是最早闡述了勾股定理。

《周髀算經》一開始就記載了公元前1100年西周時周公與商高的一段對話,商高說;“……折矩以為勾廣三,股修四,徑隅五。”也就是說,把一根直尺折成直角,直立的一邊長四,橫躺的一邊為三,則直尺的兩端距離必然是五。因為是商高講的,有的書也把勾股定理叫做“商高定理”。據西方國家記載,古希臘數學家畢達哥拉斯在公元前550年首先證明了這個定理時,他十分高興,殺了一百頭牛,以示慶賀。國外稱這個定理為“畢達哥拉斯定理”。其實,他要比我國商高晚了五百五十多年。

《周髀算經》還記載了公元前六七世紀榮方和陳子的對話。在這些對話中,他們提到了進行各種數據計算的方法,其中包括測量太陽高度的方法。其方法大致如下:

夏至時(太陽直射北回歸線),觀測者在北方立一八尺高杆,其日影長度剛好是六尺。標杆每向南移動一千裏,在同一時刻的日影長度就減少一寸。也就是說,當日影減少六尺(即沒有日影)時,標竽就向南移動了:60×1000=60000裏

這時標杆在太陽的正下方。根據平麵幾何的相似原理可知,若勾為六萬裏,則股為八萬裏。再由勾股定理即可算出測量者與太陽間的距離為10萬裏。這種推理,從數學角度是正確的,當然與實際情況相差不少。至少,他沒有考慮地球是圓的這個因素。但與號稱西方“測量之祖”的希臘學者塔利斯相比,陳子的水平要高多了。塔利斯在公元前六世紀,利用日影測量了埃及金字塔的高度,但金字塔隻有一百多尺高,並且人可以接近它,而陳子測的卻是地球與太陽之間的距離。

勾股定理的產生促成發現無理定數。著名的費爾馬數學大定理也是由勾股定理產生的。可見,《周髀算經》在我國和世界數學史上占有顯赫地位。

中國現存最早的數學專著是《九章算術》。它對周、秦以至漢代的數學發展給以完整、係統的總結,是我國古代最重要的一本數學典籍。這部書集中了許多數學家們的智慧,經過許多人的增刪修改,西漢初年又經張蒼(?~公元前152年)和耿壽昌(公元前73~前49年)增補而成。公元三世紀,中國著名數學家劉徽為《九章算術》作注,使之變得更有條理,一直流傳至今。

《九章算術》共收集了二百四十六個應用問題,連同問題的解法,分為九大類,每類算一章,故稱“九章算術”。

《九章算術》記載了當時世界上最先進的分數四則運算和比例算法。其最重要的成就在代數方麵。書中記載了開平方和開立方的方法,並在此基礎上有了求解一元二次方程(首項係數不是負數)的一般數值解法。還記載了聯立二次方程解法,這要比歐洲同類算法早一千五百多年。書中所載負數概念和正負數的加減法運算法則是世界數學史上最早的記載。歐洲直到十六世紀才有正負數的概念。《九章算術》第十三題有一道“五家共井”問題。由於原題裏含有兩個以上未知量,又沒有給出答案的範圍和其他特定條件,所以,列出方程後有無窮多組解。這樣的方程叫不定方程。西方最早研究不定方程的人是古希臘亞曆山大裏亞城的丟番都,時間約在公元四世紀。他比《九章算術》的年代要遲三個世紀。

《九章算術》自唐代起,是曆代的數學教科書。朝鮮,日本也曾用它為教本。它作為一部世界科學名著,已被譯成許多種文字出版。

劉徽是我國魏晉時期著名的數學家。其籍貫及經曆都無法考證。劉徽自幼學習《九章算術》,對數學有特殊愛好。劉徽所處的時代,雖然在其他領域有許多著名人物,但在數學領域僅有劉徽一人成績卓著。在公元263年,劉徽撰成《九章算術注》九卷。

劉徽給《九章算術》中全部公式和定理做出了合乎形式邏輯的證明;對一般算法做出了嚴格的定義,說明了算法的道理。劉徽還指出原著中個別解法的錯誤,同時還做了許多創造性工作,提出了不少遠遠超過原著的新理論,對我國古代數學體係的形成和發展產生了很大影響。

沈括與《夢溪筆談》

沈括(公元1031~1095年),字存中,杭州錢塘人,北宋科學家、政治家。一歲時南遷至福建的武夷山、建陽一帶。仁宗嘉祐八年(公元1063年)進士。神宗時參與王安石變法運動。熙寧五年(公元1072年)提舉司天監,次年赴兩浙考察水利、差役。熙寧八年(公元1075年)出使遼國,駁斥遼的爭地要求。次年任翰林學士,權三司使,整頓陝西鹽政。後知延州(今陝西延安),加強對西夏的防禦。元豐五年(公元1082年)以宋軍於永樂城之戰中為西夏所敗,連累被貶。晚年以平生見聞,在鎮江夢溪園撰寫了《夢溪筆談》。

《夢溪筆談》是一部筆記體著作,大約成書於公元1086年~1093年,收錄了沈括一生的所見所聞和見解。

《夢溪筆談》包括《筆談》、《補筆談》、《續筆談》三部分。《筆談》二十六卷,分為十七門,依次為“故事、辯證、樂律、象數、人事、官政、機智、藝文、書畫、技藝、器用、神奇、異事、謬誤、譏謔、雜誌、藥議”。《補筆談》三卷,包括上述內容中十一門。《續筆談》一卷,不分門。全書共六百零九條(不同版本稍有出入),內容涉及天文、曆法、氣象、地質、地理、物理、化學、生物、農業、水利、建築、醫藥、曆史、文學、藝術、人事、軍事、法律等諸多領域。在這些條目中,屬於人文科學例如人類學、考古學、語言學、音樂等方麵的,約占全部條目的18%;屬於自然科學方麵的,約占總數的36%,其餘的則為人事資料、軍事、法律及雜聞軼事等約占全書的46%。

《夢溪筆談》以多於三分之一的篇幅記述並闡發自然科學知識,這在筆記類著述中是少見的。因為沈括本人具有很高的科學素養,他所記述的科技知識,也就具有極高價值,基本上反映了北宋的科學發展水平。

沈括的科學成就是多方麵的。他精研天文,所提倡的新曆法,與今天的陽曆相似。在物理學方麵,他記錄了指南針原理及多種製作法;發現地磁偏角的存在,比歐洲早了四百多年;又闡述凹麵鏡成像的原理;還對共振等規律加以研究。在數學方麵,他創立“隙積術”(二階等差級數的求和法)、“會圓術”(已知圓的直徑和弓形的高,求弓形的弦和弧長的方法)。在地質學方麵,他對衝積平原形成、水的侵蝕作用等,都有研究,並首先提出石油的命名。醫學方麵,對於有效的方藥,多有記錄,並有多部醫學著作。此外,他對當時科學發展和生產技術的情況,如畢昇發明活字印刷術、金屬冶煉的方法等,皆詳為記錄。

《夢溪筆談》還以大量篇幅記述了當時的政治、軍事、法律、人事以及一些傳聞軼事、藝文掌故等。對賦役擾民、西北與北方軍事利弊及典禮禮儀和古代音樂演進,均有翔實記載。該書對於研究北宋社會、政治、科技、經濟諸方麵有重要參考價值。《夢溪筆談》對沈括的治學思想和方法也多有反映,是研究沈括科學思想的主要參考材料。

《夢溪筆談》在國外也很有影響,早在十九世紀,它就因為其活字印刷術的記載而聞名於世。二十世紀以來,法、德、英、美、意等國都有人對《夢溪筆談》進行係統而又深入的研究,並向社會公眾加以介紹。我們的近鄰日本,早在十九世紀中期,就用活字版排印了沈括的這部名著,是世界上最早用活字版排印《夢溪筆談》的國家。

《夢溪筆談》詳細記載了勞動人民在科學技術方麵的卓越貢獻和他自己的研究成果,反映了我國古代特別是北宋時期自然科學達到的輝煌成就。英國科學史家李約瑟評價《夢溪筆談》為“中國科學史上的坐標”。

《天工開物》

《天工開物》是我國第一部百科全書式的科技名著,是明代重要的科技文獻。作者是被稱為“中國的狄德羅”的宋應星。

宋應星是我國古代傑出的科學家。江西奉新人,生於公元1587年。他自幼聰明好學,酷愛科技。在青年時代,他對全國各地的生產技術進行了深入廣泛的調查研究工作。公元1634年,他開始寫作《天工開物》。初刊於公元1637年。這部書對我國勞動人民的生產實踐經驗作了科學的概括和全麵的總結,並附有兩百多幅精美的插圖。全書內容十分豐富、共三卷、分為乃粒、乃服、彰施、粹精、作鹹、甘嗜、陶埏,冶鑄、舟車、錘鍛、燔石、膏液、殺青、五金、佳兵、丹青、麴蘖、珠玉十八個項目、幾乎包括了當時農業、手工業生產的各個方麵。而且每個方麵,對原料品種,生產操作過程,產品產量等科學技術問題都作了認真的研究和詳細的記述。

《天工開物》上編內容包括穀類和棉麻栽培、養蠶、繅絲、染料、食品加工、製鹽、製糖等。它記述了當時全國各地農業和副業的生產過程及生產經驗。如“骨灰蘸秧根”法,這是我國農業史上合理使用磷肥的最早記錄。它還最早地描述了利用不同蠶蛾品種雜交而“幻出嘉種”的情況。中編包括製造磚瓦、陶瓷、銅鐵器具、建造舟車、采煉石灰、煤炭、燔石、硫磺、榨油、製燭、造紙等。下編包括五金開采及冶煉、兵器、火藥、朱墨、顏料、曲藥的製造和珠玉采琢等。對原料的品種、用量、產地、工具構造和生產加工操作過程等,記載都很詳細。書中幾乎涉及從生活到生產的各種工業。尤其書中還記載了各種金屬元素的化學性質與同體積金、銀、銅的不同重量對比等,具有重要的科學和實用價值。

宋應星四十七歲時,整理修改積累的文稿。他非常讚同西漢政論家晁錯的“貴五穀賤金玉”這個思想,把種植糧食放在卷首,把論珠玉置於卷末。他將書名取為《天工開物》。“天”是大自然;“工”是人工;“天工開物”,就是大自然和人工創造了世上萬物的意思。

《天工開物》刊行後迅速、廣泛流傳,不久就重版。十七世紀末傳到日本。公元1869年,法國東方學家於蓮和商畢釀合作,將《天工開物》譯成法文。公元1882年,德國人布萊斯奈德著《中國植物》一書,也引用了這部著作。以後,許多日本和歐美學者在論著中都對該書廣為引用,並給予高度讚揚。英國李約瑟博士稱宋應星為“中國的狄德羅”,把他同法國《百科全書》的主編狄德羅相提並論,高度評價了宋應星的卓越貢獻和不朽的功績。

造紙術

造紙術是中國古代的四大發明之一,迄今已有2200年的曆史。很早以前,人們在甲骨、金石、簡冊、木牘、縑帛上書寫文字,因簡牘笨重,縑帛昂貴而不易普及。考古工作者曾在西安灞橋西漢古墓中發現了一疊古紙,叫做灞橋紙。由此說明漢初我國已用麻、苧造紙,但質地粗糙,隻宜用於包裹。甘肅居延金關西漢烽塞遺址發現的麻紙片,質薄勻細,已經可以書寫。大約兩漢之際,已用紙來寫經。《後漢書·賈逵傳》已提到“紙經傳”。當時造紙用的原料少,成本高,滿足不了社會的需要。

怎樣發明一種原料來源廣泛、價格又便宜的紙呢?東漢和帝時候,管理宮廷用品的尚方令(官名)蔡倫,在總結前人經驗的基礎上,終於製成了質地堅韌,造價便宜的優質紙。

蔡倫是東漢桂陽(今湖南郴縣)人,他從小到皇宮去當宦官。在他做尚方令期間,因為監督製造寶劍和其他器械,經常和工匠們接觸,於是就和他們一起研究改進造紙方法,用樹皮、麻頭、破布、廢漁網為原料造紙。他把這些原料鍘碎,放在水裏浸漬相當時間,再搗爛成漿狀物,薄薄地攤在細簾子上,幹燥後,簾子上的薄片就變成紙張了。這種紙體輕質薄,原料好找,價錢便宜,可以大量生產,受到人們的歡迎。東漢元興六年(公元105年),蔡倫把這個重大的成就報告朝廷,東漢和帝通令全國。從此,他的造紙術很快在全國推廣開來。因為蔡倫曾經當過“龍亭侯”,人們便把他發明的紙叫“蔡侯紙”。

蔡倫死後八十年的東漢末年,一位叫左伯的造紙能手將蔡倫的造紙術又加以改進,造出一種厚薄均勻、色彩鮮明的紙,人們稱為“左伯紙”。西晉時,我國的南方盛行藤紙,尤其是剡溪的“剡藤”更馳名官方。六朝時使用簾床撈紙,並用黃檗染潢、雌黃治書,以防蛀蠹。唐代麻紙產量日增,揚州六合紙“入水不濡”。剡溪古藤已供不應求,至中唐,逐漸被竹、檀、秸、槁所取代。北宋初年,江蘇、浙江、福建均以嫩竹造紙,剡溪“姚黃”、“學士”、“邵公”三種紙,為竹紙中的精品。以後,南方竹紙,“閩省獨專其盛”。隨著造紙中加礬、加膠、塗粉、灑金、染色技術的不斷提高,紙的品種日益增多。僅唐代就有益州黃白麻紙、兩浙案紙、蒲州細白麻紙、宣州玉版檀紙等名紙,以及十色箋、五色金花綾紙、水紋紙、糊窗紙錫箔紙等各種色紙。尤其是玄宗時蕭誠造的斑石紋紙和憲宗時薛鑄造的深紅小彩箋聞名天下。宋代崛起的楮桑皮紙和自古就有的麻紙,至今仍為高級紙品。印鈔票用的就是麻紙。

我國的造紙術大約在公元七世紀首先傳到越南和朝鮮,公元751年傳到阿拉伯國家。十二世紀中葉又從阿拉伯傳到西班牙,十七世紀末傳到美洲大陸,最後傳遍全世界。由於造紙技術的發明,大大提高了傳播文化的速度和規模,促進了各國經濟和文化的發展。這也是我國對世界文明的重大貢獻。

印刷術

我國是世界上最早掌握印刷術的國家。據記載,最早的印刷術,是隋唐之際發明的刻版印刷術。刻版印刷是用手工刻出陽文反字,塗上黑墨,複印在紙上。這種方法比手抄書籍效率提高若幹倍。

刻版印刷術發明後,在今四川和長江中下遊,已有書商印售曆書、詩歌、小學字書及陰陽迷信書等。十二世紀初,浙江、福建、山西等地的書坊刻書業已發達起來。官府刻書最早始於十世紀初,曆代專職刻書的機構一般屬國子監。印刷技術形式有寫刻、朱墨印、幾色套印等。我國的刻版印刷早於歐洲八百年。刻版印刷的發明和刻體圖書的流通,對當時的文化傳播和保存祖國文化起到了極大作用。

北宋仁宗慶曆年間,浙江杭州一位刻字印刷工人畢昇,經過刻苦鑽研,反複實踐,終於創造出了世界上第一套膠泥活字印刷技術。他在製成方塊的膠泥上刻上反字,一字一枚,然後放進土窯裏用火燒硬,再按字韻順序排列在專用盒子裏。印書時按稿把一個個活字撿排在鐵框中。而鐵框底部撒有鬆香、蜂蠟、紙灰等帶有粘性的混合物。將排好字的鐵框拿到火上加熱、壓平,再經冷卻,便成了版型。在版型上塗上墨,就可以印刷了。印完後,將版型在火上略加烘烤,即可取出單字,供重複排版使用。為了加快印刷速度,畢昇還采用兩套製版設備,即一版在印,另一版又在排字了。兩版交替進行,每版可印千次以上,速度快,質量好。印版中發現錯字,可隨時更換。這樣,省時、省工、省料。畢昇發明活字印刷的消息,轟動了當時的印刷業。前來參觀的人從早到晚絡繹不絕,一致稱讚。不久,活字印刷術在國內廣泛使用。這種膠泥活字印刷的原理,與現在的鉛字排印原理基本一致,也是現代鉛字印刷的前身。宋代著名科學家沈括對畢昇的活字印刷術評價極高,不但在他的名著《夢溪筆談》中作了詳細記載,而且還精心保存了畢昇所創造的膠泥活字。

元代著名農學家王禎茬畢昇膠泥活字的基礎上,成功地創製了木活字印刷技術。他先在整塊木板上刻字,然後按字體大小鋸成統一規格的方塊,在木框內排字,活字與活字之間的空隙用竹片塞緊,便可印刷。這“巧便之法”克服了“難予使墨,率多印壞,所以不能久行”的膠泥活字的缺點。王禎第一次用木活字試印了一部自編的六萬多字的書《旌德縣誌》,印裝一百部,前後隻花了一個月的時間。當時,這可是驚人的成就!後來,他為了提高排字效率,又發明了“轉輪排字盤”。用輕質木料做成大輪盤,直徑約七尺,輪軸高約三尺,輪盤裝在輪軸上可以自由轉動;把木活字按字韻分別放入盤內一個個格子裏。排字工匠可轉輪找字,“以字就人”,按韻取字,不必來回走動。這些發明,在他所著的《造活字印書法》一書裏都有詳細敘述。這部書,也是世界上最早的係統敘述印刷術的重要文獻。由於木活字印刷優點很多,所以很快流傳開來了。它不僅有漢字,也有少數民族文字。清朝年間,人們在甘肅敦煌石窟中曾發現許多十四世紀的木活字,上麵刻的就是古維吾爾族文。可惜,這些珍貴的古代木活字,大部分被帝國主義分子盜走了。

《西夏文佛經》是我國現存最早的木活字印刷品。它印製於十四世紀初。是解放後在寧夏發現的。我國曆史上規模最大的一次用木活字印刷的書,是1773年印刷的《武英殿聚珍版叢書》,計二千三百多卷,它所用的木活字全部用棗木刻成。

我國的活字印刷技術大約於八世紀傳入朝鮮,後來又東渡大海傳入日本,不久又傳入越南、菲律賓。西邊,則沿著絲綢之路通過伊朗傳到埃及等阿拉伯國家,十三世紀傳入意大利,十四世紀傳入德國,十五世紀傳入英國,十六世紀傳入俄國和墨西哥,十八世紀傳入美國、加拿大,傳入澳洲時已是十九世紀了。至此,我國的印刷術傳遍全世界。

公元1456年德國人穀騰裏用活字印成《聖經》,是歐洲使用活字印刷的第一個人,但比畢昇發明活字印刷術的年代晚了四百年。我國發明的活字印刷術,與造紙、指南針、火藥,被譽為我國古代的四大發明,是中華民族對人類文明的重大貢獻。馬克思說:“火藥把騎士階層炸得粉碎,指南針打開了世界市場並建立了殖民地,而印刷術卻變成了新教的工具,總的來說,變成科學複興的手段,變成對精神發展創造必要前提的最大杠杆。”