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第88章 人一生不可不知的自然科学名著(2)

《天工开物》是一部有关农业和手工业生产技术的百科全书。书中总结了各个生产领域的知识和长期以来人们积累下来的经验。宋应星将《天工开物》分为三编,全书按照“贵五谷而贱金玉”的原则列出十八个类目,一个类目作为一卷,全书共分为十八卷。上编主要记载了谷物的栽种、蚕丝棉苎的纺织染色以及制糖制盐的工艺。中编主要记载了陶艺、砖瓦的制作、矿石的开采和烧炼、金属的铸造、车船的制造以及制油造纸等众多方法。下编主要记载了颜料的生产、酿酒的技术、兵器的制造以及珠玉的采集和加工等。其中还有附图一百余幅,是一部图文并茂的农科文献。书中详细记载了有关炼锌技术,其中介绍了密封加热法,解决了锌容易被氧化的问题。更有记载铁矿石冶炼成钢的整个过程,其原理和今天的钢铁冶炼技术完全相符。此外,书中介绍的防治稻田八大灾害的方法,至今在农村中仍被广泛使用。《天工开物》中记载了我国最早使用磷肥的方法,即冷浸田使用骨灰蘸秧根;利用不同品种蚕蛾杂交而生出“嘉种”,更是我国利用杂交手段改良蚕种的最早记录。另外,书中记载的精巧复杂的提花机更是当时世界上水平最先进的,记载的锌冶炼技术在世界上也是最早的。

《天工开物》在作物分类学上提出了一些新的理念和标准,与今天分类法十分接近。如它把古代农业归纳成了乃粒、乃服、粹精、彰施、膏液、甘嗜、曲蘖7个门类,这在先时代或者同时代的其他农书以及本草类书中是从未出现过的。《天工开物》一书还把水稻排在五谷之首,并在稻下又分出了水稻和旱稻;麦下又分出了大麦和小麦,并指出了荞麦并非麦。这些新颖的分类方法,无不给人一种眉目清晰之感。在水稻栽培技术上,《天工开物》也较早地阐明了秧龄和早穗的关系。里面首次记载了再生秧技术,以及冷浆田中以石灰、骨灰包秧根的技术,还最先讨论了早稻在干旱条件下变异为旱稻的问题。在麦类栽培及管理技术方面,书中也最先指出了以砒霜拌豆麦种子的杀虫防虫之方法,最先提出了荞麦具有很强的吸肥性。在养蚕技术上,它最先记述了用“早雄配晚雌”的杂交优势来培育新品种的方法,并指出了家蚕“软化病”具有传染性这一特点,并提出“需急择而去之,勿使败群”的处理方法来防止病害扩散。

在《天工开物》中,较早就对煤进行了分类,较早记述了煤井排除瓦斯的方法。最早记述了银朱生产过程中的质量互变关系,可看做这是中国最早有记载的“化合物”观念和“质量守恒”观念。

中国古代数学名著

《九章算术》

·作者简介·

秦国时期,嬴政焚书坑儒,使得经术散坏。后经西汉张苍(?—前152)、耿寿昌(前1世纪)等人收集遗文残稿,并加以增补整理,汇编成了《九章算术》。至于《九章算术》的成书年代则众说纷纭,时间大约可以确定在公元50—100年间。

·作品导读·

中国数学史上也有一部能与欧几里得《几何原本》媲美的书,这就是历来被尊为算经之首的《九章算术》,它是中国古代数学著作中影响最大的一部。《九章算术》系统地总结和介绍了战国、秦、汉以来的数学成就。全书共收集了246个数学的应用问题以及各问题的解法。这些问题被分为列为九章,故取名为《九章算术》。

《九章算术》不仅内容丰富,而且具有一些当时居于世界领先地位的数学问题。例如最早系统叙述分数运算;方程问题;一些比例问题的应用;首次引入了负数及其加减运算法则等。《九章算术》从汉代至今两千年多年来,一直是数学研究和创造的蓝本。《九章算术》在世界数学历史上也产生过较为深远影响,特别是在朝鲜、越南、日本、印度、阿拉伯等国家,这些国家的数学著作中都多多少少能找到《九章算术》所留下的痕迹。

就《九章算术》的特点而言,它侧重应用,注重将理论与实际相结合,形成了以筹算为中心的数学体系。读者在阅读此书时可以以各章论述的定理为问题核心,再结合书中所给的例题和答案边阅读边分析问题,这样一来更有利于我们理解其中的数学知识。

·作品概要·

《九章算术》共收有246个数学问题以及各问题的解法。全书分为九章,下面我们将逐一介绍一下每章所涉及的内容:

§§§第一章“方田”:主要讲了平面几何图形面积的计算方法。涉及平面图形包括:长方形、等腰梯形、直角梯形、等腰三角形、圆形、弓形、扇形、圆环八种。此外,本章还系统地介绍了分数的四则运算以及求分母分子最大公约数的方法。

§§§第二章“粟米”:就是谷物粮食的按比例折换。本章提出了较为科学的比例算法,称为今有术;衰分章提出的比例分配法则,称为衰分术。

第三章“衰分”:主要讲述比例分配问题。本章介绍了开平方、开立方的方法,其程序步骤与现今的基本一致。其涉及的方法和步骤是世界上最早的多位数和分数开方法则。

§§§第四章“少广”:主要讲述已知面积、体积,反求边长和径长等问题。

第五章“商功”:主要讲述土石工程、体积计算。本章除了给出各种立体体积公式外,还详细介绍了工程分配方法。

第六章“均输”:主要介绍如何合理摊派赋税。用衰分术解决赋役的合理负担问题。今有术、衰分术及其应用方法,构成了今天正、反比例、复比例、连锁比例、比例分配在内的整套比例理论。

第七章“盈不足”:主要讲述双设法问题。本章提出了盈不足、盈适足和不足适足、两盈和两不足三种类型的盈亏问题,来进行讨论和给出解决办法。这在当时是处于世界领先地位的成果,传至西方后,影响甚大。

第八章“方程”:主要讲述了一次方程组问题。采用分离系数的方法表示线性方程组。解线性方程组时使用的直除法与矩阵的初等变换一致;勾股定理求解相当于现在的矩阵。这是当时世界上最早的最完整的有关线性方程组的解法。

第九章“勾股”:主要讲述怎样利用勾股定理求解。其中涉及的绝大多数内容都与当时的社会生活有着密切联系。提出了勾股数问题的通解公式:若a、b、c分别是勾股形的勾、股、弦,则c2=a2+b2。

中国科学史上的坐标

《梦溪笔谈》

·作者简介·

沈括(1031—1095),字存中,钱塘(今杭州)人。沈括于北宋治平元年(1064年)考中进士,曾经担任过负责天文、立法的提举司天监,负责兵器制造的判军器监以及出任过三司使等职务。宋神宗元丰三年(1080年)任鄜延路经略安抚使时,整顿军备,防御西夏入侵。沈括一生勤奋好学,喜好读书,在天文、卜算、音乐、律历、方志、医药方面无所不通。沈括博学多才,为一代大学问家。著述多达35种,但大多散失。其中最出名、成就最大的当属《梦溪笔谈》,此书集其一生研究和见闻的精华,涉及数学、天文、地理、历法、地质、水利、军事、生物、物理、医药、史学、文学、考古及音乐。

·作品导读·

《梦溪笔谈》是中国历史上知名度最高、影响最巨、传播最广的一部著作。该书集中反映了11世纪时期中国科学技术的水平,其中有不少成就在当时世界科学技术领域中位居前列。因此,《梦溪笔谈》被人们视为中国科学技术史上一部里程碑式的典籍,一度受到中外学者的高度重视。

读者在阅读此书时,要注意对各个方面的成就作分门别类的概括。阅读时,主要注意物理学(声学、光学、磁学)、地理、化学、历法、自然现象等自然科学方面。

·作品概要·

《梦溪笔谈》是用笔记文学体裁写成的,全书共26卷,609条文。涉及的内容包括物理、天文、数学、地学、化学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等数十个方面。

《梦溪笔谈》尤以科学技术价值著称于世。全书论及科学技术的内容非常广泛。下面将简要介绍几个方面:

在天文学方面:《梦溪笔谈》阐释了沈括自己对漏刻、圭表、浑仪等天文仪器研制方面的许多创见,开创了宋元时代天文仪器改革之先河。在历法方面,主要记述了他的“日有盈缩”这一重要发现以及他关于实行阳历“十二气历”的建议。书中还详细地描述了五星运行轨道,计算出了月道与黄道交角每月后退度数更为精确的数值,正确地解释出了月亮的盈亏生光现象。这些都是世界天文学史上值得一提的重大成就。

在物理学方面:《梦溪笔谈》记述了算家所说的“格术”。沈括以“格术”解释了小孔和凹面镜成像的原因,在中国光学史上开辟了一条“格术光学”的新道路。沈括对透光镜的研究,思考缜密。另外,沈括还在书中讨论了有关指南针的不同安装方法,记录了“以磁石磨针锋”的指南针人工磁化方法及指南针“常微偏东,不全南也”的现象(卷二十四),从而肯定了地磁偏角的存在。

在数学方面:《梦溪笔谈》主要讨论了如何解决高阶等差级数的求和问题。此外,书中还探讨了会圆术。沈括从计算田亩开始,考察了圆弓形中弦、弧和矢之间的关系,推断出了新的弓形面积计算公式。另外,会圆术和隙积术的确立,为中国古代数学的发展开辟了新的方向和道路。

在地质地理方面:《梦溪笔谈》记述了沈括对浙江雁荡山、陕北黄土高原等地貌地质的考察,明确提出了流水侵蚀作用说。在《梦溪笔谈》中,沈括还通过对化石的讨论来论证古今气候变化。对矿石资源也有涉及,如:指出江西铅山山涧水中有胆矾,可以炼铜;发现陕北的石油可以用于照明和制墨。在地图绘制方面,记述了沈括以木屑和熔蜡制作立体地图的伟大发明,这一发明足足早于欧洲七百余年。

在建筑方面:记述有著名匠师喻皓加固杭州梵天寺木塔的事迹,以及其所著的建筑学专著《木经》里面的精彩片断。

在医学方面:主要记述了人体解剖生理学,并阐述了空气、药物、食物进入人体后的运转过程和情况,以及人体新陈代谢的原理。

世界第一部手工艺科技专著

《考工记》

·作者简介·

《考工记》是我国先秦时期一部有关手工艺的专著。据考证该书乃是我国春秋末年齐国的官书,但作者是谁已无法考证。令人可惜和遗憾的是,由于年代久远和社会动荡以及朝代更替等众多原因,使得这部珍贵的科学文献一度逸失,直至西汉时期才又重新问世。当时河间献王广征图书,开起了献书之路的革命。有人想献《周官》五篇,但因失《冬官》一篇,怕不得赏赐,于是便将《考工记》补入代替,所以《考工记》又叫《周礼·冬官考工记》。

·作品导读·

《考工记》是中国目前所见年代最早的手工业技术文献,该书在中国科技史、工艺美术史和文化史上都占有重要地位。《考工记》一书从众多方面反映了先秦科学技术的发展状况和当时周王朝的一些典章制度。《考工记》自汉代被人发掘出来,拼入《周礼》后,就一直受到世人的推崇,并成了历代知识分子的必读之物,在国内外都产生了较为深远的影响。唐代年间,《周礼》就已传到日本,到了19世纪50年代,《周礼》已被译为法文。进入20世纪,西方科学技术的传入,科学考古的开展,使对《考工记》的研究进入了一个新阶段。如今,《考工记》已受到了更多外国学者的注意和重视。

·作品概要·

《考工记》全书记载的内容十分广泛,包括运输、生产工具、乐器、玉器、容器、兵器、皮革、染色和建筑等。书内又将每一项目各自进行更细的分工。《考工记》一共记述了三十项手工业生产的制作工艺和设计规范。在记述各种经验技术知识的同时,又阐述了其中的科学理论。

《考工记》一书分为两个部分。第一部分与总目、总论相当,主要阐述“百工”的含义,以及介绍它在古代社会生活中的地位和获得优良产品的自然和技术的条件。第二部分分别阐述了“百工”中各工种的职能及其“理想化”了的工艺规范。书中提到的国有六职包括:王公、士大夫、百工、商旅、农夫、妇功。

在《考工记》的卷首,主要概述了当时工商业蓬勃兴起、手工业高度发展和分工日细的生产力特征。这表明《考工记》的出现并不是偶然,它是春秋时期手工工业生产中各种工艺技术和操作经验的总结,是对中国自上古到战国时期的手工艺科技知识的总汇。通过阅读《考工记》,我们可以对我国古代的科技发展有一个深入的了解。

西方医学之父的经典著作

《希波克拉底文集》

·作者简介·

希波克拉底(前460—前377),被西方尊为“医学之父”的古希腊著名医生,西方医学的奠基人。希波克拉底出生于小亚细亚科斯岛的一个医学世家,父亲赫拉克莱提斯是医神阿斯克雷庇亚斯(Aesclapius)的后裔,母亲费娜雷蒂则是贵族家族的女儿。由于希腊的传统,希波克拉底得以子承父业。数年后,父亲治病的260多种药方,他已经能运用自如,独立行医不成问题。后来,父母去世后,他便一边游历,一边行医,很像今天的“江湖医生”。为了能学到更为丰富的医学知识,希波克拉底曾拜许多当地名医为师,并刻苦学习他们身上的知识。在接触的诸多病人中,他认识了许多当时著名的哲学家,这些哲学家的独到见解给了希波克拉底很深的启发,为他提出四体液论提供了哲学帮助。就在今天,希波克拉底提出的“体液学说”在医学界也有着相当重要的地位。

·作品导读·

希腊医学的代表人物希波克拉底被誉为“西方医学之父”,他创作出的《希波克拉底文集》是所有医学界人士都应该阅读和思考的必备著作。《希波克拉底文集》是现代人研究希腊医学最重要的典籍。希波克拉底的医学思想给予了每个人新的生命感悟和健康启迪。

近现代中外各流派的文化专家认为,古希腊文化虽孕育较晚,却是近代欧洲文化和西方文化的奠基。我们若把现代医学称作西医,则就应该追溯到古希腊医学。欲知西医的传统精神,也必先从研究古希腊医学开始。总之《希波克拉底文集》是一部历久弥新的经典著作,其珍贵之处不在于那些古老的治疗技术与心得,而在于字里行间蕴含着的关于生命的思考和通过这些思考我们所得到的力量。

·作品概要·

《希波克拉底文集》包括古代医学论、气候水土论、流行病论、箴言论、营养论、预后论、急性病、摄生论、神圣病论、艺术论、呼吸论、法则论、礼仪论、医师论、生齿期论、外科论、头部外伤论、溃疡论、痔论、瘘论、骨折论、关节论、康复论、自然人性论、健康人摄生论、体液论、格言医论、摄生论、梦论等章节,系统地介绍了古希腊医学的治疗技术和心得。

科学史上的“圣经”

《几何原本》

·作者简介·

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