中国科学技术史-良-第9明清

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第九章 明清时期的科学技术第一节 概述 第二节 四大人物的科学成就 第三节 实验方法与科学引进 第四节 鸦片战争以前的自然科学1

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第一节 概述 明代科学技术的发展可分为三个时期： 明初—15世纪以前，社会生产力恢复与发展时期， 科学文化和生产技术也得到恢复和发展； 明中期经济高度发展，官办工业扩大且改革，嘉 靖万历年间(1522-1573)出现了资本主义萌芽， 这期间出现了科技发展高峰； 明末，随着西方自然科学知识的输入和吸收，自 然科学研究又增添了活力。

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一、农学和医学 1368年之后，由于耕种面积的增加，从洪武元年 (1368)的不过180多万顷的耕地，到洪武二十 六年(1393)增加到850多万顷；粮食也随之增 产。又由于桑麻、棉花和果木的普遍种植，农民 收入有了明显的增加；农民购买力又刺激了市场 的繁荣。 在农学和生物科学方面，朱橚(?-1425)主编的 《救荒本草》(1406)搜集了414种可供食用的 野生植物资源，书中载明了这些植物的产地、形 态和性味，以及可食部分和食法，并绘有精细图 谱，是一部较有价值的植物学著作。3

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马一龙(?—1571)著《农说》(1547),用阴 阳二气的相互作用来分析说明水稻耕作技术的原 理，提出“知其所宜，用其不可弃；知其所宜， 避其不可为，力足以胜天”的观点，这是我国第 一部运用哲学观点来阐述农业技术的著作。 黄省曾的《养鱼经》和屠本畯的《闽中海错疏》 (1596)是现在最早的水生物专著，后者记载了 福建沿海一带的海生无脊椎动物和鱼类为主的 200种水族生物的形态和习性等。4

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朱橚又编《普济方》(1406)426卷，集医方 61739个。它是中国现存最大一部古医书，其中 保存了明以前的医方，使之能传之后世。陈实功 (1555-?)著《外科正宗》(1617),他搜集 了大量有效方剂，对一些肿瘤也作了论述，还记 述了明人创造性地进行截趾(指)(卷二“脱疽 论”)、气管缝合(卷四“救自刎断喉法”)等 外科手术。 1567-1572年间，已应用接种人痘的方法预防天 花，这是人工免疫法的开端，是医学史上的重大 成就，17世纪传入欧洲(清· 俞茂鲲：《痘科金镜 赋集解》卷2)。5

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二、数学 明清时期商业数学的发展有明显的成绩，吴敬的 《九章算法比类大全》(10卷)于1453年在杭州 出版。在此之前，严恭《通原算法》(1372)、 刘化隆《九章通明算法》(1424)和夏源泽《指 明算法》(1439)等都是有关商业方面的数学著 作，而吴敬是集大成者，即继承了从唐末到宋元 的关于简捷算法的研究成果，又根据当时的需要 “比类”

了新的课题，陈述了珠算口诀。 传布珠算的教科书是程大位(1533-?)的《直指 算法统宗》(1592),它日益受到重视，300多 年来广为流传。6

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三、冶炼 明初全面有13个大冶铁所，全年产铁746万斤， 到明成祖时(1403-1424)增到1847万斤，增加 一倍以上；遵化的炼铁规模很大，有高一丈二尺 的炼炉，每炉能容纳矿砂2000多斤。 1404年，铸造的大铜钟(位于北京觉生寺)高7 米，重40多吨，铸造精美，是世界上著名的大钟 之一。 金属锌和铜的冶炼、钢铁的热处理、铸造工艺也 都有高度的发展。7

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四、计时器 詹希元发明了“五轮砂漏”(1360),其 中有复杂的齿轮系和时刻盘、指针等，其 结构已与近代时钟相似，完全脱离了传统 天文钟，而形成了独立的机械性时钟结构 (《明史· 天文志》,明· 宋濂：《五轮砂漏 铭》载《宋学士全集》)。

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五、印刷术 明中叶，江苏无锡华燧和华坚等人作铜活 字印刷书籍。现在最早的铜活字版书籍出 版于1490年。明代的报纸《邸报》于1638 年由抄写改为活字印刷(顾炎武《与公肃 甥书》载《亭林文集》卷3),明人还用铅 和锡等金属材料作过活字。

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六、火器 明代火器有很大发展。 1562年胡宗宪等人编著《筹海图编》(卷 13),载有地雷和子母炮，以及使用了火 药喷气推进技术的火箭等。 茅元仪的《武备志》(1621)中记述了手 榴弹(卷130“火弹”)和水雷(卷133“水 底龙王炮”),以及各种火铳(卷114)等。

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火药在战场上的使用促成了抛石机的被淘汰和管 形火炮的兴盛，同样也使弓箭发生了质的变化， 即产生了以火药为动力的“火箭”。 《武备志》中载有图像说明，这种“火箭”的结 构是，在带着能起平衡作用的镞翎的箭杆上部， 平行地扎一管火箭筒。点燃引线，气体从火药筒 下端喷出，推动火箭射向前方。现代的喷气式飞 机、人造卫星的运载工具等也不过是这种“火箭” 的合乎逻辑的发展，其基本设计思想是完全一样 的。11

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对于火箭的作法，《武备志》中强调：关 键在于火药筒的眼线，“眼正则出之直， 不正则出必斜；眼太深则后门泄火，眼太 浅则出而无力，定要落地，每个以五寸长 言之，眼须四寸深”。

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《武备志》还记载着许多以火箭原理为基 础的复杂的火药武器，例如，由32支火箭 结构成一个整体的“一窝蜂”;往复火箭 “飞空砂筒”(《武备志》卷129);两级 火箭的雏形——“火龙出水”(《武备志》 卷133),可飞100多丈远；落地后自动燃 烧的“神火飞鸦”(《武备志》卷131); 能够载送火药至敌方空中爆炸的“飞

空击 贼震天雷炮”(《武备志》卷123);等等。13

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一窝蜂

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火龙出水

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神火飞鸦

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1500年，一位名叫(或官称)“万虎”的 人，他把47个当时能买到的最大的火箭绑 在椅子后面，自己坐在椅子上，手拿两个 大风筝，让别人同时点燃47个火箭，以期 望飞向空中。结果一声爆炸之后，只见烟 雾弥漫，碎片纷飞，他自己成了这次试验 的牺牲品。为了纪念他的无畏的探索精神， 月球背面的一个火山口被命名为“万户”。17

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万户

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七、航海和造船 1405-1433,郑和(1375-1435)率领庞大的船队 先后七次下西洋，访向了30多个国家，开辟了中 国到东非的航路，是当时世界上规模最大的远洋 航行。巴林邦(苏门答腊岛东南的巨港)和斯里 兰卡的日玉都要随船来华访问。郑和下西洋为亚 洲各国发展海上交通和通商贸易，促进相互之间 的友好往来，作出了重要的贡献(《明史· 郑和 传》)。郑和曾主持绘制了中国第一部《航海图》 (保存在茅元仪《武备志》卷240),在该图上 附载的四幅“古洋牵星图”是古代航海天文学的 宝贵资料。19

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郑和下西洋要出动舰船多 则100多艘，少则60多艘， 载人27000多人。当时的 南京龙江船厂造的船只集 中在太仓刘家港，在此整 队出海。郑和所搭乘的宝 船异常庞大，长约150m, 舵杆长11.7m,张12帆， 载重800多吨，可容1000 人。

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明代还有两头船、蜈蚣船、子母舟和连环舟，以 及其它新型舰船。 连环舟还分前后两截，前截冲炸敌船，后截脱环 驶回。 子母舟后部中空藏小船，入敌阵后发火和敌船同 毁，水手乘小船返回。 连环舟作为民用也很方便，在弯曲小河中可以分 成两截，便于转弯。 明代海员更能利用帆和舵的配合在逆风中沿之字 形航路前进，这在当时也只有中国掌握了这种先 进的航海技术。21

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