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中华文明史 魏晋南北朝时期中国自然科学技术的发展

时间:2021-07-13 19:49:37

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中华文明史 魏晋南北朝时期中国自然科学技术的发展

这是一个动荡的时代,但是它并不能阻挡自然科学前进的脚步。这是一个分裂的时期,但是它却孕育着新的发展契机,这里发明了领先世界千余年的“割圆术”,这里制定了首次引进“岁差”的大明历。这里编写了中国第一部完整而系统的脉学专著《脉经》,这里编著了我国现存最早最完整的一部农书《齐民要术》,这一项项伟大的成就,见证了魏晋时期科技发展的辉煌,抒写了一个乱世背后的精彩华章。

魏晋南北朝时期,虽然政治上黑暗,分裂、动荡不安,但是在自然科学方面,却取得了重大进展,在中国科学发展史上,占有重要地位。这一时期,自然科学在数学、天文、历法、农学、医学等领域上的表现尤为突出。特别是数学方面,涌现出了一批优秀的数学家,当时比较有名的数学家以刘徽为代表。

刘徽,山东临淄人,处于曹魏末年至西晋初年,是中国古典数学理论的点记者之一,他的主要著作有《九章算术注》和《海岛算经》,刘徽在《九章算术注》中,对抽象的数学概念,进行了透彻的解释和科学的分析,另外还在《九章算术注》中创造了“割圆术”,为圆周率的研究工作奠定了理论基础,并提供了科学的算法。刘徽采用割圆术最后算出圆周率π的值为3.1416,他创造的割圆术,奠定了此后千余年,中国圆周率计算在世界上的领先地位。

西汉时,天文学家为了测量夏至日,太阳离地面的高度,创立了两次测量日影的方法,由于地球表面是球面而不是平面,所以这种方法必然无法确知太阳高度,但是用这种方法对地面上的近距离目标进行测量确实可行的,比如测算海岛距离,刘徽对这一方法进行了总结,后来这部分内容从《九章算术注》中脱离出来,独立成书,在唐初被单独称作《海岛算经》,成为培养天文和数学人才的重要教材。

刘徽之后,南朝宋、齐间的祖冲之,在数学方面也取得了巨大的成就。他在刘徽的基础上,精确计算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间,成为世界上第一个把圆周率精确到小数点后七位数的人,他的这项成就直到900多年后才被一位阿拉伯数学家打破,而欧洲人更是到了1573年才达到这一精度。祖冲之将自己的研究成果著成《缀数》一书,该书被列为唐代算学的重要课本,数学考试多从中出题,遗憾的是此书在北宋期间失传。

祖冲之是位伟大的数学家,他的儿子祖暅,同样也是一位著名的数学家。祖暅除了与父亲祖冲之一起成功推导出了球体积的准确公式外,还提出了我们现行教材中著名的“祖暅原理”。该原理在西方直到17世纪,才由意大利数学家卡瓦列利发现,比祖暅晚了1100多年。这一时期在数学理论上,取得重大突破的还有无法考证作者姓名的《孙子算经》一书。此书大概作于十六国后期到北魏前期,全书分为三卷,卷上是筹算计数的纵横相间制,筹算乘除法则,卷中是筹算分数法和筹算平方法的例题,该书的下卷选取了几个极为复杂的数学难题,其运用的算法思想,与1801年,高斯提出的高斯定理是一样的,但这个领先了世界千余年的伟大成就,直到1876年才由德国人马蒂生发现。

北周时期的甄鸾,曾对《孙子算经》作注,自己也撰有《五曹算经》、《五经算术》、《数术记遗》等书,其中《五曹算经》是专为军政人员编写的应用数学书,全书按田、兵、集、仓、金、五曹及五类行政单位分为五卷,旨在帮助各级官吏解决实际问题。《数术记遗》托名汉代作品,由甄鸾作注释,据信为魏晋以后所住,书中记载了当时的算盘,因为没有设置横梁,所以上边记五的珠,和下面记一的珠,需要用不同的颜色加以区别。

在古代的中国,数学与天文、历法是一直密不可分的,这一时期,除数学领域取得了突出成就外,天文学领域同样也有重大突破,涌现了一大批天文学家,不仅有了一系列的重要发现,而且在历法计算和天文仪器制造等方面,取得了突出成就,为中国天文学的进一步发展,打下了坚实的基础。西晋太史令陈卓,就绘成了包括三家星官的全天星图,他绘制的全天星图,一直成为后世制作星图、浑象的标准,而这一用就是1000多年。(苏州天文图)

为了研究天体运动,人类很早就开始制作表现天体运动的演示仪器——浑象,和天体测量仪器——浑仪。前赵史官孔挺设计制作了一台浑仪,这台浑仪的制作,具有非常重大的意义,因为它是第一台留下详细资料的仪器,通过它可以进一步了解汉代浑仪的基本结构。当时处了浑天仪以外,还出现了圭表和漏刻等天文仪器,其中,圭表是用来推算太阳距离赤道南北远近的,漏刻则是利用漏壶来计算时间的。各种仪器的改进,与历法的不断修订是相辅相成的。

刘宋时期的何承天根据自己修的《元嘉历》,都漏刻的漏法就进行了改进。到了梁武帝的时候,又进行了一次修改,并命令祖暅造《漏经》颁行使用。在历法方面,祖冲之编制了《大明历》,第一次将“岁差”引进历法,提出在391年中,设置144个闰月,可惜《大明历》编制好后,因为遭到宠臣戴法兴的反对,未能颁行,祖冲之逝世后,他的儿子祖暅曾三次上书,请求采用《大明历》,直到公元5,这部当时最好的历法,才被正式颁布使用。

除此之外,魏晋时期的医学也有较大发展,代表人物有王熙和陶弘景。王熙,字叔和,高平山阳郡,也就是今天山东微山县人,他从小爱好医学,特别是对于脉学颇有研究,鉴于当时,脉学不为一般医家所重视,为了解决医生在治疗过程中,正确应用脉诊诊断的问题,王熙就广泛搜集古代医家有关脉学的论述。再结合自己的临床经验,最终写出了我国第一部完整而系统的脉学专著《脉经》。

王熙对中国医学发展作出的重大贡献还包括,整理张仲景的《伤寒杂病论》,当时张仲景写的《伤寒杂病论》虽然成书才几十年,但是已经散落不全,而作为太医令的王熙,深知这部书的医学价值,于是到处寻找该书的原本,后来在其残稿的基础上,加工编订为《伤寒论》和《金匮要略》两书,正是因为有了王熙的整理,才使得我们今天还能了解到张仲景的医学成就。同时也为后世留下了宝贵的文献资料。

陶弘景,字通明,号华阳隐居,南朝梁时丹阳秣陵,也就是今天江苏南京人,他从小就沉迷于神仙炼丹之术,在炼丹过程中,积累了很多科学技术,其中以对药物学的贡献最大。他曾经整理了古代的《神农本草经》,并增加了一些新药,编成《本草经集注》七卷,对本草学的发展有一定的影响,由于陶弘景是一位非常虔诚的道教徒,终生执着于追求神仙之术,所以对养生、养性非常重视。他曾经编著《养性延命录》一书,总结了梁以前中国延年益寿的经验,总之他促进了中国医药科学的发展和进步。

另外,这一时期的农学,也取得了突出成就,其中贡献最大的要数贾思勰和他的《齐民要术》。贾思勰,北魏时人,曾经做过高阳郡,也就是今天山东临淄的太守,面对当时政治的腐败和经济衰落的现状,他深感恢复农业生产,保障人民生活对巩固政权的重要性。因此,他十分注重对农业生产技术和经验的总结,在进行实地考察的基础上,写下了《齐民要术》这本书。该书是我国现存最早、最完整的一部农书,系统地总结了黄河流域农业和畜牧业的生产经验,以及食品的加工和贮藏方法,还有野生植物的利用等。全书共引用一百五十多种古书,虽然也有一些带有迷信成分的书籍,但书中主要体现的是一种科学的精神,是对实践经验的重要总结。譬如根据今天的研究结果,要保持秋耕时土壤的水分,应该使用无齿的耙,《齐民要术》在一千四百多年前,就已通过实践经验摸索出这一规律了。

小包总认为,魏晋南北朝,这个国家大分裂,民族大融合的时代早已远去,但是后人永远不会忘记那些在科技领域作出重大贡献的伟人。是他们为那个黑暗的时代带来了一丝的光明。是他们为那个混乱的时代,在历史的天空画出了灿烂的一笔。

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