1.阴阳与五行
阴阳学说诞生于殷周之交。人们从日常的生活感受中,如男女、雌雄、生死、阴晴、日月、昼夜、寒暑等现象,“近取诸身,远取诸物”,萌生出了关于阴和阳的概念。由此进而认为,天地万物的生成、活动、变化,都是由阴阳二气的相互作用而产生的。五行学说也产生于殷周之交,它认为世上万物是由金、木、水、火、土5种基本元素所构成的。
阴阳和五行学说在春秋战国时期都得到了发展,并结合在一起成为解释世上事物产生和变化的一种理论。《管子·四时篇》中,提出了“风、阳、阴、寒”4种气流转而形成四时,并且产生4种构成万物与人体的基本要素的思想。风是春季的气,产生木与骨;阳是夏季的气,产生火与气;阴是秋季的气,产生金与甲;寒是冬季的气,产生水与血。此外五行中的土兼配四时,它产生了人体的肌肤。这样,由气到四时、五行,便组成了一个完整的自然体系。
2.蔡伦与造纸术
过去人们一般都认为,纸是蔡伦发明的。但是,近年来的考古发现,出土了一些古纸。这些出土的古纸都是麻纸,表明我国在公元前2世纪时,就已经以麻作为原料制作纸张了。
蔡伦虽然不是纸的发明者,但他在造纸技术上有很大的贡献。蔡伦使纸的品质大为提高,成为价廉质优的书写材料。而且蔡伦首先发明了用树皮造纸的方法,大大地扩展了造纸原料的来源。自从蔡伦改进了造纸技术,纸张便逐步地代替了我国原先使用的竹木简和缣帛,成为我国历史上主要的书写材料。
造纸的工艺过程大致为:沤泡原料,即把要造纸的植物纤维放在水中浸泡;使其脱胶;打浆,即把植物纤维切碎,捣烂;使其帚化,在打浆之前一般加石灰水并加温促烂,用帘床捞取纸浆,使纸浆均匀分布在帘床上,成为湿纸;取下湿纸,让其自然风干,后来发展为烘干,即成纸张。
3.《神农本草经》
《神农本草经》成书于汉代,是战国以来药物知识的总结,为我国现存最早的药物学专著。相传神农曾尝百草,一日遇72种毒,但都有消解法,故冠以神农之名。书中记载药物365种,包括植物药252种,动物药67种,矿物药46种。每一种药物都包括有主治、性味、产地、采集时间、入药部分、有何异名等内容。书中根据药物的性能和使用目的的不同,把药物分为上、中、下3品。上品一般指毒性小或无毒的补养药物;中品有的有毒,有的无毒,多兼有治疗作用和滋补功效;下品大多有毒,专用于攻治疾病。《神农本草经》所创立的中药学体系,一直沿袭到唐代。唐《新修本草》问世,方改变这种药物分类体系。
4.《伤寒杂病论》
它是由后世尊为医圣的东汉著名医学家张仲景(约公元150~219年)所著的。书中伤寒的含义与现代医学中伤寒的含义不同,泛指由外感风寒引起的各种疾病。后人把该书分为《伤寒论》和《金匮要略》二书,《伤寒论》专门论述伤寒一类疾病,《金匮要略》则以论述内科、外科、妇科等杂病为主。张仲景在书中创立了理、法、方、药俱备的辨证论治的医疗原则,使中医学的基本理论更切合于临床应用,并奠定了中医治疗学的基础。
5.圆周率和祖冲之
在中国最早提出科学计算圆周率方法的数学家是刘徽,他创立了“割圆术”,就是当圆内接正多边形边数不断增加时,它的周长越来越接近于圆周长,当圆内接正多边形边数无限大时,其周长就是圆周的周长。 刘徽应用这个方法,从圆内接正六边形算起,一直算到圆内接正192边形的面积,得出π的近似值3.14。
南北朝时的祖冲之,运用“割圆术”,求出了精确到第7位有效数字的圆周率,3.1415926 <;π<;3.1415927。结果领先于世界达1 000年之久。祖冲之还得出了2个用分数来表示的圆周率数值,一个是355/113,称密率,这是分母、分子在1 000以内表示圆周率的最佳渐近分数,欧洲直到16世纪才取得这一结果;一个是22/7,称约率。
除了圆周率外,祖冲之在数学上创立了求球体体积的正确公式:球体积=4/3π×(半径)3,还著有《缀术》一书。在天文学上提出了历法改革,于公元462年完成了“大明历”的制定工作。在机械方面曾制造过指南车、千里船,以及水碓磨等。国际天文学界将月球背面的一座环形山命名为“祖冲之环形山”。
6.《齐民要术》
北魏贾思勰所著的《齐民要术》是中国农学史上一部经典性著作。全书计10卷,92篇,引述文献达160多种。
在《齐民要术》中,贾思勰对以实用为特点的农学类目作出了合理的划分。《齐民要术》的记述中有关于各种土壤的经营方法,如旱地保墒技术,选种,种子处理等。书中还记载了水稻催芽技术。《齐民要术》中还反映了中国古代丰富的生物学和微生物学知识。
《齐民要术》中有根据动物形态鉴别品种优劣的知识,并介绍了饲养牲畜的各项措施,提出了要依据各种动物的生长特性,适其天性,进行管理。《齐民要术》在种畜的培育方面记述了留取优良品种,注意孕期环境,繁殖仔畜的方法等。 书中还收集了兽医药方48种,内容包括传染病、外科、寄生虫病和普通病等,这是我国现存最早的有关兽医药学的记载。
7.印刷术
印刷术是中国的一项伟大发明。先后出现雕板印刷术和活字印刷术两种。
雕板印刷术至迟在公元7世纪下半叶已经问世。唐时印刷术主要在民间,除大量印刷佛经外,还用来印刷文化书籍和医药、历法等书。五代以后,开始印刷儒学经典。雕板印刷术一般是选取纹质细密坚实的木材,锯成一定大小的木板,然后刨平,在其上把要印刷的文字或图像刻成反写阳文(凸字),再刷墨印刷。
活字印刷术是北宋毕升发明的。其方法是:用黏土制成大小相同的一个个印坯,每个印坯刻一个字,常用字则刻几个到二十几个,然后用火烧烤而成泥活字。按音韵放在木格里备用。印刷时用两块铁板,四周加铁框,在框内排版。铁板上先铺施一层松脂、蜡和纸灰等混成的黏合剂,排满后火稍加烘烤,使松脂和蜡稍微融化,粘住泥活字,再用一块平板将字面压平。两块铁板一块排字,一块印刷,交替使用。印完的版仍用火烘烤,使松脂和蜡稍融,取下活字,放回木格以备再用。遇到没有刻成的活字,可现做现用。
8.指南针
利用磁铁的指极性制造指南仪器,是我国古代的一项伟大发明。在先秦典籍中的《韩非子·有度篇》,就有“先王立司南以端朝夕”的记载。最初指南针用天然磁铁琢磨成杓状,但由于天然磁铁琢磨不易且会失磁,故未能推广。
大约在唐末或宋初,人们发明了人工磁化方法,制造出了指南针。指南针最初是由风水先生发明的。据沈括《梦溪笔谈》记载,最初的指南针有4种装置方式,即水浮法,把磁针横贯灯芯草,让它浮在水面;放在碗唇上;放在指甲上;用丝线拴在磁针中心,悬挂起来。后来的指南针装置法,一般是在地盘(古时又叫罗盘或罗经盘)中心挖一圆洞,内盛水,放进横贯灯芯草的磁针,就成为水罗盘。明末之前,普遍使用的都是这种水罗盘。
在指南针应用于航海之前,海上远航是靠观测日月星辰来辨别方向的。指南针的出现,为航海者提供了可靠的全天候导航手段;我国大约在11世纪末开始把指南针应用于航海。
9.火药和火药武嚣
关于火药的知识,就是由炼丹家首先积累起来的。在唐代中叶炼丹家就已经认识到,把硫磺、硝和炭混在一起加热,会发生爆燃,引起火灾;烧伤人的手面,烧毁房屋。因此,以硫磺、硝、炭为主要成分配成的药,就叫火药。 唐代末年,火药开始在战争中使用。唐哀宗天祜年间(公元904~907年),有人在战争中使用了火箭、火炮。
宋代是火药武器的重要发展时期,这一时期火药武器爆炸性能增强。北宋曾公亮主编的《武经总要》(成书于1044年)中,记载有3个火药配方,其中硝、硫、炭三者的比例接近后世黑火药的比例。《武经总要》中还记载有一种“霹雳火球”,点燃后声如霹雳,这是制造爆炸性火药武器的开端。宋代管形火器的出现,表明人们已能够更有效地控制和操纵烈性火药。最先出现的管形火器是火枪,是公元1232年发明的。它用巨竹制成,用以喷射火焰。公元1259年,又发明了突火枪,也是用巨竹制成,是后世火炮的原始形式。到了宋末或元代,管形火器已改用铜或铁制造,大型的叫火铳,小型的可拿在手上的叫手铳,已经具备近现代枪炮的雏形。
10.盛况空前的远航壮举
郑和(公元1371~1435年)七下西洋的远航壮举,是世界史上极其重大的事件。郑和率领27 000多人,驾驶约100多艘船只组成的庞大船队,于公元1405~1431年先后7次远航,到达东南亚、南亚、西南亚,以至非洲东海岸数十个国家,这在中国以至世界史上都是空前的。
郑和船队以“宝船”为主体。据史书记载,“宝船”长63.25米,宽13.8米。如此巨大的船只,在中国和世界历史上都是首屈一指的。在远航中,除用指南针导航外,还用牵星板测量星辰的高度,进行导航,叫“过洋牵星术”。牵星板可能是阿拉伯人发明的,利用指南针确定经度,利用过洋牵星术确定纬度,从而确定船舶在海中的位置,这把导航技术推进到一个新的水平。在航行中,还记录下了详细的航线记录,并绘制了航海图。现存的《郑和航海图》和《瀛涯胜览》、《星槎胜览》等,就是当时的产物,也是我国最早的航海图和航线记录。史书上确切记载郑和船队第5次远航时,曾横渡印度洋。
11.李时珍与《本草纲目》
李时珍,字东壁,晚号濒湖山人,湖北蕲州人。出生于医学世家,从小立志学医。李时珍曾在太医院任职并在楚王府任过医官,有机会接触和阅读大量的医药学典籍,收集了丰富的资料。李时珍用26年时间,编纂出《本草纲目》,计52卷,收有药物1 892种,方剂110 960个,共190多万字,附有药物形态图1 160幅。在编纂过程中,参考了800余种文献资料,通过自己的搜集增补了347种药物。书中订正了前人记述的错讹。
在分类学上,《本草纲目》开始了一个新的纲目分类体系。全书分为16部,60类,以部为纲,以类为目。其中,植物药分草、谷、菜、果、木5部,草部分山草、芳草、隰草、毒草、蔓草、水草、石草、苔、杂草等类,谷部分麻麦稻、稷粟、菽豆等类。这是当时世界上最先进的分类法。李时珍还创立于统一的编写体例,每种药物的记述中,分为释名、集解、辨疑、正误、修治、气味、主治、发明、附方等项目。《本草纲目》除药物学知识外,还有不少关于化学、地质、天文学等方面的内容,有着重要的学术价值。
12.罗马历的制定
最早的罗马历相传是古罗马的建国者罗慕洛斯制定的。这种历法一年只有304天,共10个月,其余的被略去,结果冬季是缺历的空白,相传“王政时代”的第二王努玛·庞皮里乌斯在位时,对原来的历法做了改订,即在年初和年末各增加1个月,创立了12个月的历法。这种不合理定制的历法很混乱,实际应用多有不便。
13.哥白尼和“日心说”
古希腊天文学家托勒密承袭了亚里士多德创立的“地心说”,把亚里士多德的9层天扩大为11层。托勒密设想,各行星都绕着一个较小的圆周运动,而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。托勒密的“地心说”恰好迎合了基督教义,天文学成了宗教的奴婢,这种状况一直到哥白尼时代。
哥白尼1473年出生在波兰,后到意大利留学,在帕多瓦大学学习期间萌发了关于地球自转和地球及行星围绕太阳公转的见解。回到波兰后,哥白尼继续进行长期天象观测和研究,更进一步认定太阳是宇宙的中心,创立了以太阳为中心的“日心说”。哥白尼怕他的观点招致教会的迫害,但在探索真理的强烈冲动下,还是开始了《天体运行论》的写作。《天体运行论》明确地提出所有的行星都是以太阳为中心并绕着太阳进行圆周运动的。虽然也存在缺点,但它在人类历史上第一次描绘出了太阳系结构的真实图景,揭示了地球围绕太阳转的本质 。
14.伽利略发明望远镜
1609年,世界上第一架用于科学观测的天文望远镜在意大利问世。它的设计和制造者是意大利学者伽利略(1564~1642年)。1608年荷兰一位眼镜制造商汉斯·李普塞(1587~1619年)偶然发现,利用一个双凸透镜和一个凹透镜组成的透镜组可以使远处的物体放大。伽利略相信并支持哥白尼的日心说,望远镜的出现极大地鼓舞了他。在光学定律的指导下,伽利略制成了一个放大倍数为9倍的望远镜。后来伽利略经过不懈的努力把放大倍数提高到1 000倍,在威尼斯的一个塔楼上,伽利略第一次将望远镜用于天文观测。
15.开普勒提出行星运动三定律
德国天文学家约翰内斯·开普勒(1571~1630年)是哥白尼学说的支持者。他利用天文学家第谷留给他的大量天文观测资料,经过严格的数学演算,发现火星位置的观测数据与按正圆轨道运行所得的计算结果相差0.133°,于是开普勒抛弃了圆形轨道学说,指出天体绕太阳旋转时的轨道为椭圆形。1609年,他在《新天文学》一书中对这一思想予以总结,提出行星运动第一定律和第二定律。1619年,开普勒又在《宇宙和谐论》中阐述了他对天文学的新贡献,提出了行星运动第三定律。开普勒的行星运动三定律对天体力学的发展起了重大的促进作用,开普勒也因此被称为“天空立法者”。
16.哈雷彗星
哈雷彗星是一颗被预测出回归时间而且经过证实的大彗星。1705年,英国著名的天文学家哈雷根据牛顿的运动定律,测算出这颗彗星的运动轨迹为椭圆形,运动周期大约75年,预言这颗彗星将于1758年回归,虽然哈雷于1742年逝世,但这颗彗星却如期在1759年重新回来了。人们为了纪念哈雷,就用他的名字命名了这颗彗星。
17.蒸汽机的发明
17世纪末,英国工业革命的发展需要解决矿井的积水问题。1698年工程师萨维利制造了第一台用蒸汽作为动力的抽水机。在萨维利机用于矿井的同时,法国巴本也设计出一种利用蒸汽的动力机,在汽缸里加上了可移动的活塞。18世纪英国人纽可门综合了萨维利机和巴本机的优点,制成了纽可门蒸汽机。