中华科技星河璀璨:中国古代十大科学家排行榜

摘要:众所周知,中国古代英杰曾有伟大的四项发明:火药、造纸术、印刷术和指南针。除此之外,华夏先贤还创造了众多领先世界的科学技术,遗憾的是,其中一些已经消弭在历史的滚滚洪流中,有些在浩瀚如星河般的史料里语焉不详。今天我们遴选出中国古代十位杰出的科学家,他们的惊世才华与

众所周知,中国古代英杰曾有伟大的四项发明:火药、造纸术、印刷术和指南针。除此之外,华夏先贤还创造了众多领先世界的科学技术,遗憾的是,其中一些已经消弭在历史的滚滚洪流中,有些在浩瀚如星河般的史料里语焉不详。今天我们遴选出中国古代十位杰出的科学家,他们的惊世才华与卓越贡献无疑将光耀千秋,值得我们每一位后世子孙永远铭记。让我们来细细观瞻先贤成就,自勉而奋起直追。

第十位:徐光启(公元 1562 年~1633 年),上海

徐光启:近现代上海的“人文始祖”

影响力:★★★

学术地位:★★★

专业领域:数学、农学、测量学、军事学

主要著作:《毛诗六帖讲义》《几何原本(前六卷)》(与利玛窦合译)《测量法义》(与利玛窦合译)《测量异同》《甘薯疏》《勾股义》《泰西水法》(与熊三拔合译)《北耕录》《刻同文算指序》《考工记解》《选练条格》《农遗杂疏》《农政全书》《徐氏庖言》

历史评价:明末儒学、西学、天学(天文或天主教神学)、数学、水利、农学、军事学等领域学者,著作等身。崇祯朝官至礼部尚书兼文渊阁大学士,为官清廉,“盖棺之日,囊无余赀”。任上病逝后,崇祯帝为之“辍朝三日”,赐谥文定,人称徐文定公。

作为中西文化交流和中华近代科技事业的先驱之一,徐光启支持实学,在西学东渐,引进西式火器和发展明军炮兵抵御后金,引种与推广番薯、良种水稻等高产抗逆作物等国计民生的历程中发挥关键作用。

在中华科技发展史上,徐光启最为人称道的莫过于与利玛窦合作汉译欧几里得的《几何原本(前六卷)》,其中许多译定的重要术语至今沿用。此外,他亲自或与外来传教士合作编译了一系列汉文西书。徐光启是一位百科全书式人物,著有军事文集《徐氏庖言》和数量可观的天主教传道护教文章,晚年更耗尽心力编纂了集中国古代农学之大成的《农政全书》,以及系统介绍西方古典天文学(主要是第谷体系)理论与方法的《崇祯历书》等煌煌巨著。

徐光启在西学方面受郭居静启蒙,又受教于利玛窦,他深感中华传统学术于逻辑上的严重欠缺以及中华数学研究的停滞与落伍,故而高度重视演绎推理,以数学为着力点,倡导数学的研习、普及和应用;同时,他以理论指导实践,长期身体力行地从事天文、水利、农业等各领域的科学实验和测量以及天文望远镜、西式火炮等的生产制造,从中归纳总结实践经验。在十六世纪末、十七世纪初,徐光启与培根、伽利略、笛卡儿等西欧学术大师并驾齐驱,甚至在某些方面或有过之而无不及。

徐光启对待西学和西方文明的态度有别于清末魏源之“师夷长技以制夷”,冯桂芬之“中学为体、西学为用”等思想,他不止“博求道艺之士,虚心扬榷,令彼三千年增修渐进之业,我岁月间拱受其成”,还提出“欲求超胜,必须会通;会通之前,先须翻译”的科学发展路线。显然,徐光启渴望以“修身事天”的基督教信仰匡救时弊,挽回世道人心,“补儒易佛”,改良中华文化。

2011 年,徐光启被誉为中国天主教“圣教三柱石”之首。天主教上海教区和天主教马切拉塔教区已分别启动为其宣福列圣作预备的调查审核程序,这一阶段他的头衔是“天主之仆”,多年后可能被圣座宣布为真福者和圣人。

《解放日报》发文称徐光启为近现代上海的“人文始祖”、海派文化的奠基人和标志性人物,誉之为“徐上海”、“上海文明的肇始者”、“第一位近代意义上的上海人”。

第九位:郭守敬(公元 1231 年~1316 年),河北邢台

郭守敬:中国的弟谷

影响力:★★★

学术地位:★★★

专业领域:天文学、数学、水利学

主要著作:《授时历》《推步》《立成》《历议拟稿》《转神选择》《上中下三历注式》《时候笺注》《修历源流》《仪象法式》《二至晷景考》《五星细行考五十卷》《古今交食考》《新测二十八舍杂坐诸星入宿去极》《新测无名诸星》《月离考》

历史评价:元朝天文学家、数学家和水利学家。史称其“不可及者有三,一曰水利之学,二曰历数之学,三曰仪象制度之学”,意为他在水利工程、天文历法以及仪象制度等三个领域的成就前无古人、后无来者,难以企及。德国传教士汤若望称其为“中国的弟谷”(欧洲著名天文学家),实际上不少人认为应称弟谷为“欧洲的郭守敬”,因为郭守敬辞世两百余年后方有弟谷。

郭守敬的科技成就主要包括:发明全球最早的计时装置“七宝灯漏”;制定出通用三百六十余年的“授时历”,精度领先西方三个世纪;优化“三次内插计算法”和“会圆术”,并提出“孤矢割圆术”;修复宁夏旧有水渠十余条,每条长度均超过 200 华里;创立通过水坝实现泄水与节水的基础构思;开通元大都附近的水路,为京畿提供大量水源;开辟通州至大都的大运河,彻底打通南北运河网络;探索黄河河源第一人;改良历代流传的诸般天文仪器;制作出太阳观测装置(仰仪);重测黄道与赤道交角,相比现代测量结果误差值

“授时历”一词源自《尚书‧尧典》,“历象日月星辰,敬授人时”。意为赋予百姓历法,使知时令变化,不误农时。纵观历史,凡是源远流长的文明,必定伴随高度发达的农业,而农业欲兴盛必以历法之精确为先决。当前我们通用的公历,一年长度为 365.2425 日,而元朝人郭守敬所制定的授时历使用了一模一样的数字,早于公历的颁行 299 年。如此精确的数字,是如何在缺乏现代仪器的古代得出的?这就是天文学上最为重要的一环:观测。

公元 1297 年,郭守敬向元世祖忽必烈奏议“四海测验”,遣十四位天文学者奔赴当时横跨欧亚大陆的元朝帝国 26 处地点,通过反复的天文观测,精确测定夏至的表影以及日夜长度。经梳理浩如烟海的数据和千年传承的资料,并与七十多种历法相互印证比较后,他摒弃了五星连珠与人间吉凶相联系的迷信色彩,基于科学观测的结果制定出精确度媲美现代仪器的《授时历》。

除天文学以外,郭守敬的不世才华还体现在水利、数学、以及仪器制造等领域,在华夏科技史上留下永不褪色的浓墨重彩。他率先提出“海平面为〇”以及“招差术”(数学中的三次差内插法)学说,比西方类似理论早发表了五个世纪,明末致力于引入西学的徐光启、汤若望等人为之惊叹不已。年方二十的他就开始发挥一身所学,帮助饱受旱涝之苦的华北人民兴修水利,修筑淤塞水道千余里,面积达九万余顷,时人谓其“巧思绝人”。在仪器技术方面,他亦展露过人的独见,主张“历之为本在测验,而测验之器,莫先于仪表”,认为唯有打破陈规,以天象观察与实验为依据,方能制定出精确的历法。这种从根本上革新的科学思维,在特别强调道统传承的中华文化下尤为难得。

公元 1303 年,元成宗诏令:“凡七十二岁官员,皆去职返里,唯郭守敬以纯德实学,为世师法继续留任”。由此可见,在那个视科学技术为“奇淫巧技”的古代中国,郭守敬凭其真材实学与划时代见解,扭转了这一传统观念。著名汉学家李约瑟称他为中国历史上最伟大的天文学家,国际天文联合会将月面上的一座环形山命名为“郭守敬山”,更有 2012 号小行星以他为名。2010 年,中国大陆落成一座光谱巡天望远镜 (LAMOST),能够一次获得大量目标星体的长时间积分光谱,比之以往拍摄既耗时又费力的光谱观测取得显著进步,而这架望远镜被正式冠名为“郭守敬望远镜”。

第八位:祖冲之(公元 429 年~500 年),河北保定

祖冲之:圆周率第一人

影响力:★★★

学术地位:★★★✩

专业领域:数学、天文学、机械制造

著作:《安边论》《述异记》《易老庄义释》《论语孝经注》《缀术》《九章述义注》《重差注》《大明历》《上大明历表》《驳议》《开立圆术》

历史评价:刘宋时代杰出的数学家、天文学家。受惠于家学渊源,少习天文、数学知识,青年时以博学多才见称,为宋孝武帝简拨入华林学省。娄县县令任上编制《大明历》,其中能顾及岁差问题,精研算学,推算出领先世界千年的精确圆周率。又学以致用,改造指南车,新造水碓磨、千里船,精巧之至,今人亦叹为观止。

祖冲之治学,“按练古今,博采沈臭”,先钻研《九章算术》以及刘徽注解,复读刘徽《重差》,旋著述《九章述义注》和《重差注》。“不虚推古人”,锐意开拓创新,在刘徽割圆术的基础上“更开密法”,推算出圆周率 π 值介于 3.1415926 与 3.1415927 之间;不止步于何承天圆周约率,进一步推出密率,其算法已“走上近代渐近值论的大道”。他提出 π 的约率 22/7 和 密率 355/113,密率值比欧洲学界早千余年。

受刘徽的《九章算术》注解所启发,祖冲之连同其子祖暅之终于巧妙地解决球体体积的计算问题。祖氏父子采用“幂势既同,则积不容异”(即“等高处横截面积常相等的两个立体,其体积也必然相等”)这一原理,求出“牟合方盖”(垂直相交的两个圆柱体的共同部分的体积)的体积,而球体体积等于 π/4 乘以“牟合方盖”体积,从而最终算出球体积为 πd3/6 (d 为球直径)。“幂势既同,则积不容异”这一原理,直到十七世纪意大利数学家卡瓦列里方始发现,西方一般称为“卡瓦列里原理”,实则应称“祖暅原理”。

祖冲之坚持对前人的成果“咸加该验”,经过多年观测与推算,发现早前一直沿用的何承天《元嘉历》存在明显差误。于是,他不畏艰辛,着手制定新的历法,终于公元 462 年编定《大明历》。《大明历》的主要成就如下:

区分了回归年与恒星年,首次把岁差引进历法,测得岁差为 45 年 11 月差一度(今测二分点约为 70.713 年沿黄道西行差一度),此乃中国历法史上的重大进步;定一个回归年为 365 又 15241/62769(=365.24281481 日,今测为 365.2421988 日),直到公元 1199 年杨忠辅制统天历,此为最精确之数据;采用 391 年置 144 闰的新闰周,比以往历法采用的 19 年置 7 闰的闰周更加精密;定交点月日数为 27 又 5598/26377(=27.21223 日,今测为 27.212225 日)。交点月日数的精确测得让准确的日月食预报成为可能,祖冲之曾用大明历推算从公元 436 年到公元 459 年这 23 年间发生的四次月食时间,结果完全符合实际;得出木星每 84 年超辰一次的结论,即测定木星公转周期为 11.858 年(今测为 11.862 年);得出更精确的五星会合周期,其中水星和木星的会合周期亦非常当今数值;首创用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法。

1961 年,国际天文联合会将月球背面一座形成于早雨海世代的环形山命名为“祖冲之环形山”。1964 年,南京紫金山天文台发现的主带小行星 1888 被命名为“祖冲之小行星”。

第七位:郦道元(~公元 527 年),河北涿州

郦道元:中世纪全球最伟大的地理学家

影响力:★★★✩

学术地位:★★★

专业领域:地理学、文学

著作:《水经注》《本志》《七聘》

历史评价:北魏地理学家、散文家。为政威猛,仕途坎坷,终未能尽其才。他勤奋好学,历览奇书,少时曾随父赴山东访求水道,后又游历秦岭、淮河以北和长城以南广大地区,考察河道沟渠,搜集有关风土民情、历史故事、神话传说。著有《 水经注》四十卷,文辞清丽,描写生动,为兼具地理与文学价值之佳作,对后世游记散文的发展影响颇大。另著《本志》十三篇及《七聘》等,奈何未流传至今。

郦道元立志为西汉后期桑钦编写的《水经》作注,他引用多达 480 种文献,其中地理类就有 109 种,历经多年辛苦,终成名垂青史的大作《水经注》。此书突破了《水经》只记河流的局限,而是以河流为纲,详细记述了河流流经区域的地理情况,包括山川、土地、物产、城市的位置与沿革、村落的兴衰、水利工程、历史遗迹等古今由来,且标注有明确的地理方位与距离。

《水经注》一书记载了郦道元通过野外考察取得的大量成果,说明作者为获得真实的地理信息,曾赴各地考察,足迹踏遍长城以南、秦岭以东的中原地区,积累了丰富的实践经验和地理资料。《水经》记录河流 137 条,计 1.5 万字,而《水经注》则记录河流 1252 条,竟达 30 万字。

作为一位杰出地理学家,郦道元在《水经注》序言中详细点评了早前历代的地理著作。秦朝以前,华夏便有许多地理类专著,但因国家尚未大一统,社会发展滞后,诸般地理概念较为模糊,《山海经》《穆天子传》《禹贡》等名著普遍存在虚构飘渺之说。郦道元坚决反对“虚构地理学”,在《水经注》序言中就明确提出自己的研究准则:一切以野外查勘为实据。

郦道元在实地查勘中原地貌之余,又广泛搜寻南方的地理学志,经过比对研究才得出结论。譬如江南会稽郡诸暨县,有五泄瀑布,景色壮丽,向来不为世人所知。《 水经注》首次记载了五泄飞瀑的雄伟壮观:“浙江又东,合浦阳江,江水导源乌伤县,东经诸暨县,与泄溪合。溪广数丈,中道有两高山夹溪,造云壁立,凡有五泄:下泄悬三十余丈,广十丈;中三泄不可得至,登他山远望,乃得见之,悬百余丈,水势高急,声震林外;上泄悬二百余丈,望若云垂。此是瀑布,土人号为泄也”。从此,世人方知五泄的浩荡恢弘。

《水经注》一书不止是中国最全面、最系统的综合性地理著作,其中还记录不少碑刻墨迹和渔歌民谣,文笔绚烂,语言清丽,“词组只字,妙绝古今”。历来研究《水经注》称“郦学”。唐代李白、杜甫作诗,皆受《水经注》的艺术滋养,柳宗元所作《永州八记》实脱胎于《水经注》。宋代苏轼曰:“嗟我乐何深,水经也屡读”。张岱评曰:“古人记山水,太上有郦道元,其次柳子厚,近时则袁中郎”。刘熙载亦云:“郦道元叙山水,峻洁层深,奄有楚辞《山鬼》《招隐士》胜境。柳州游记,此先导也”。

在漫长的中世纪,西方世界正处于基督教会统治的黑暗时代,欧洲地理学界几无建树。郦道元留下的不朽地理巨著《水经注》四十卷,不仅开辟了中华“ 写实地理学”的先河,在世界地理学发展史上亦举足轻重。日本地理学家米仓二郎称郦道元为“中世纪全球最伟大的地理学家”。

第六位:李时珍(公元 1518 年~1593 年),湖北黄冈

李时珍:华夏药学鼻祖

影响力:★★★✩

学术地位:★★★✩

专业领域:医学、药学、博物学

著作:《本草纲目》《奇经八脉考》《濒湖脉学》《濒湖集简方》《三焦客难》《命门考》《脉诀考证》《五脏图论》《濒湖医案》《天傀论》《白花蛇传》

历史评价:明朝医学家、药学家和博物学家。少承家学,喜爱医药,所作《本草纲目》乃本草学集大成的著作,对后世医学和博物学影响深远,另有《奇经八脉考》《濒湖脉学》流传于世。与扁鹊、华佗、张仲景并称中国古代四大名医。

自从行医以后,除治病救人外,李时珍全心投注于医书研究,广泛而深入地研读医学典籍、经史百家。作为一位求真务实的医药学家,有鉴于古代本草书籍“品数既烦,名称多杂,或一物析为二三,或二物混为一品”,他决心以宋唐慎微的《证类本草》为蓝本,对古代传统的本草学展开一次系统的修正与补充。三十五岁那年,李时珍开始了医药科技史上空前且艰巨的学术研究与编撰工作,他不辞劳苦到各地采药,遍访名医、宿儒和平民,以搜寻民间验方,还以自身试药,历经二十七载艰苦的实地调查,清查药物的种种疑难问题,终于编纂成《本草纲目》。全书共 52 卷,近 200 万字,载药 1892 种(其中李氏新增 374 种),书中附有药物图 1109 幅,总结了十六世纪以前的中华药学知识,为中国古代药学史上最为宏大的药学著作。

公元 1596 年(李时珍辞世后三年),《本草纲目》这部划时代药物学巨着才在南京正式刊行。此书综合了植物学、动物学、矿物学、化学、天文学、气象学、解剖学、生理学、人类学等诸多领域的科学知识,堪称“中国古代医药百科全书”,对后世相关学科的发展产生深远影响。《本草纲目》后来被转译成多国文字,得英国著名生物学家达尔文盛赞。

《本草纲目》的研究对象是自然界中存在的各种无机物、动物和植物,书中呈现作者“实事求是”的治学精神,李时珍谓之“通考据”、“询野人”。“通考据”意为通过对文献的校正、考据、整理,去芜存菁,而“询野人”意为社会调查、实地实物考察、以及自身的验证。

“远穷僻壤之产,险探仙麓之华”。李时珍为了解决书籍文献的疑难,曾多次长途跋涉,足迹遍及湖广、江西、江苏、安徽等十余省。他曾攀登武当山,研究仙果“榔梅”,证实不过是普通的梅子;亲自饮用曼陀罗花籽浸泡的酒,证实确有麻醉功效;解剖穿山甲,剖出一升的蚂蚁,证实穿山甲食蚁的特性;请教渔民水生鱼类的习性与捞捕方法;以猎人为师,得知虎骨的疗效。真正做到“读万卷书,行万里路”。

第五位:贾思勰(生卒年不详),山东寿光

贾思勰:《齐民要术》,农耕民族多承其惠

影响力:★★★★

学术地位:★★★

专业领域:农业科学、生物学

著作:《齐民要术》

历史评价:北魏农学家。出身书香门第,却精通农业科学,他趁复兴因战乱而荒废的华北农业之际,将旱地农业技术体系化,著有《齐民要术》一书。此书分为耕田、谷物、蔬菜、果树、树木、畜产、酿造、调味、调理、外国物产等篇章,虽专主农事,又旁采异闻,文词古雅,援引博奥,乃中国现存最早、最完整的大型农业生物学百科全书。贾思勰笔下记载和传承了公元六世纪以前华夏先民所积累的农业生产技术与文明,对后世的农业生产与研究产生极深远的影响,当永为后人所感念。

《齐民要术·序》引述管仲的宏论,“一农不耕,民有饥者;一女不织,民有寒者。仓禀实,知礼节;衣食足,知荣辱”。贾思勰深以为然,如果民众不能得到温饱,则一切礼节荣辱皆为空谈,而国家必将横生祸乱。他不止是一位空谈的书生,还放下身段,向老农请益,并躬身下田,从事生产,积累了丰富的农业知识与经验。《齐民要术·序》续引孔子“四体不勤,五谷不分,孰为夫子?” 打破当时士大夫自命清高而轻蔑农民的成见。为著书立说,他不止引经据典,查阅 160 多种古籍文献与经典,更以求真务实的态度“爰及歌谣,讯之老成,验之行事”。因此,书中所述皆为实地采集的第一手资料,并经过反复验证。

《齐民要术》成书于公元 544 年前后,共分 10 卷 92 篇,逾 11 万字,主要以山东、山西、河南、河北等中原各省的农业生产为对象,从农林渔牧的生产起,一直到农家酿酒、制醋、造酱等日常生活术法无所不包。其规模之宏大,内容之丰富,体系之严整,超越早先任何时代的农书,更对当时的农业生产技术提出许多精辟见解。

譬如《耕田篇》,作者认为农耕必须配合天时与地利,才能发挥土地的最大生产力。中国北方气候是春多风旱,故而春天播种以后,保持突然的水分尤为重要。而欲保持土壤的生命力,使之可持续生产,则不可忽略秋耕。至于耕作技术,亦有详细叙述。“凡耕高下田,不问春秋,必须燥湿得所为佳;若水旱不调,宁燥不湿……凡秋耕欲深,春夏欲浅……初耕欲深,转地欲浅”。

贾思勰还深入阐述了应轮流栽种,以保持土壤肥力。他不仅指出哪些作物适合轮作,同时还说明轮作作物的前后顺序。例如,葵、蔓菁之类的作物可以连续种植,不必轮作;而毂、稻、麻之类的作物则需要轮作,以保证产量,否则持续连作会导致减产、落榖、乃至长莠草等后果。此外,对于不同作物的栽培方法、绿肥作物的种植与应用、翻压时间、肥效评定、以及增产效果,《齐民要术》均描述得淋漓尽致。书中不仅提及翻草入土的功效,而且强调栽培绿肥作物能提升土地的肥力,甚至揭示豆科植物作绿肥最好。这是因为豆科植物根部共生有可以固定空气中氮元素的根瘤细菌,而西方国家直到十八世纪才发现豆科植物有固氮作为肥料之效,比贾氏所述晚了千余年。

《齐民要术》详细描述了各种作物的品种和特性,譬如《种谷篇》就记载了 86 种不同的谷物,并分析各品种的优劣特质,强调各品种所适应的地域性。书中又介绍了许多作物的育苗方法,以及果树的“嫁接”技术,这等方法至今仍是常用的农业技术。至于作物发育与生长过程,贾思勰也有深入的观察与记录。

以上所述种种,不知凡几。《齐民要术》所载农业与生物学知识,即使以现代科学的眼光来判断,绝大多数都是正确无误且经得起考验的。

第四位:张衡(公元 78 年~139 年),河南南阳

张衡:中国历史上“第一位大科学家”

影响力:★★★★

学术地位:★★★✩

专业领域:天文学、地理学、数学,文学

著作:《灵宪》《浑天仪》《玄图》《算罔论》《二京赋》《同声歌》《归田赋》《定情赋》《南都赋》

历史评价:东汉天文学家、地理学家、数学家和文学家。出生南阳望族,少时赴雒阳大学读书,通五经,贯六艺,为人谦逊而勤奋好学,淡泊名利。曾受举荐为“孝廉”,又获外戚大将军邓骘征召为官,皆拒之。后在太史令任上,结合多年研究天文、地理、气象、历法等领域的深厚心得,发明用以观察、模拟天体运行的“浑天仪”,用以辨识方位的“指南车”,用以预报地震的“候风地动仪”。同时代的崔瑗赞其“数术穷天地,制作侔造化,与神合契”。又精于辞赋,继往开来,引领汉赋由歌功颂德转为抒情小赋之潮流,与扬雄、班固、司马相如并称“汉赋四大家”。

张衡作《应闲》以鸣志,言道“君子不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不伙,而耻智之不博”,表达其不愿为荣辱所束缚,希望能超脱于世俗之外,返璞归真的志向。他的科学成就,尤其天文学和地理学方面,睥睨同时代。他不单提出并解释了诸多天文理论,更是大发明家。在缺乏望远镜和精密仪器的情况下,他发现各星辰离地球的距离有远近之分;并重申宇宙无限大的理论:空间无边界,时间无起点,该理论与现代宇宙演化学说相吻合。另外,他还发现并解释了月球不会燃烧却会发光的原理;又利用立圆术推测圆周率为十的平方根,约等于 3.1623,虽不甚准确,却开创了从理论出发计算数字的先河。

张衡主张浑天说,认为天是球状的,像个鸡蛋,天相当于蛋壳,大地像蛋黄,天把大地包在当中,大地是平面的,周围是水,大地浮在水上。他改进西汉耿寿昌的设计,制造了浑天仪,并著有《浑天仪》一卷加以诠释。浑天仪一具设在室内,另一具设在观测台“灵台”之上。浑天仪以铜铸造,为空心球体,直径约五尺,上画二十八宿、中外星官及黄道、赤道;天球半露在地平圈上,半隐在地平圈下,天轴则支架在子午圈上,天球可绕天轴自行转动,与实际天球运动相一致,可预报天体运动情况;其外安装了地平环、赤道环和子午环,内部设置四游环。有学者认为,张衡的浑天仪上面安装了可以眺望天体位置的望筒,兼具演示与观测效用;也有学者认为,此浑天仪没有望筒,仅作演示之用,性质上属天球仪。浑天仪每日均匀地绕中轴旋转一周,以滴水为原动力,与漏刻相连,水不断定量、缓缓地流入刻漏的水斗中。水斗原是静止不动的,当注水达到某个分量时,其重量就胜过浑天仪与齿轮的阻力,凸耳使齿轮转动一齿,然后抵住下一齿而再次静止下来,通过齿轮传动而使浑天仪缓慢地旋转。浑天仪实际上是一台原型、早期的时钟,可惜在五胡乱华时期毁损;而在西方世界,直到十六世纪才出现能自动旋转的类似浑象。

张衡在东方率先正确地阐释月蚀现象,指出因为地球的影子(“暗虚”)遮掩了月亮而引起月蚀,并测得日月的视直径约为 365.25/730 度(约等于 0.5 度),与现代测值相近。他绘制了星图,记录星官 124 个,星星 2500 颗,其中 320 颗有名字,指出历法必须依实测结果而定;曾于公元 123 年参与历法辩论,反对依据图谶制定的“甲寅历”,根据月球运行有迟疾的规律,基于“九道法”提出新历,但未获朝廷采纳。他提出五星视运动的理论,认为就同一行星而言,其运行轨道与地面时而接近,时而远离,“近天则迟,远天则速”;运动缓慢的外行星火星、木星、土星,张衡归类为阳,运动较快的内行星水星和金星,归类为阴。张衡未认识到北极高度会随地点而变化,定出北极高度为 36 度;他也未认识到岁差,因冬至点难以观测,只从西汉末年所测的旧数值换算,定出冬至点以黄道度量为入斗宿 20 度,较当时实际情况偏东逾 3 度;他又通过观测定出冬至黄道最远时去极 115 度,夏至黄道去极 67 度,受仪器局限,数据稍欠精确。

张衡撰有天文学著作《灵宪》,叙述宇宙生成论,观点接近西汉《淮南子·天文训》。他提出宇宙形成的三个阶段,首先是“溟滓”,是气的原始状态,是“无”的阶段,道的根本;第二是“庞鸿”,是元气开始发动、连结在一起、混沌不分的状态;第三是“太元”,元气分化,有刚柔清浊之分,天地各自形成,阴阳四时变化而生万物。天圆地平,天是一个中空的球体,地是半球体,上平下圆,处于天体下半部。八极约长二亿三万二千三百里,南北少一千里,东西多一千里,天地距离和地的厚度,都相当于八极的一半。他指出宇宙是无穷无极的,肯定时间与空间的无限性,提出以“气”为基本的自然观,人是元气的聚合,如水之凝结为冰,人死是元气消散,如冰块融化为水,复归于元气,与自然成为一体。

东汉年间地震频发,仅在公元 96 年至 125 年三十年间就发生了 23 次大地震,京都洛阳附近也发生多次大地震。身为太使令的张衡,直面问题,经过多年实验后,终于公元 132 年发明世界第一座地震测量仪器——震烁古今的候风地动仪。张衡在地震学领域的研究与发明比欧洲早了 1700 多年,因此被全世界公认为地震学鼻祖。

地动天摇,山崩地裂,公元 138 年,陇西大地震,消息还未传到京都洛阳,候风地动仪西边龙嘴吐出铜球,掉进蟾蜍口中。据《后汉书》记载,地动仪以精铜铸成,高约 190 公分,中间圆径约 8 尺,形若酒坛,外壁倒挂着八条龙。每条龙均是嘴含一颗铜球,每条龙下方蹲着一只铜蟾蜍。蟾蜍仰着头,张大嘴巴。八条龙的龙头分别朝向东、西、南、北、东南、西南、西北、东北。当某个方位发生地震,铜珠就会掉落。沧海桑田,地动仪早已失传,只余文字记录,不少科学家试图复刻地动仪,至今未成。由此可见,千余年前的张衡真学究天人也。

当今学界称赞张衡为中国历史上“第一位大科学家”。他发明的候风地动仪是世界上最早出现的地震仪,国际天文学联合会为纪念这一发明,于 1970 年以“张衡”命名月球背面的一座环形山,并于 1977 年将小行星 1802 命名为“张衡星”。2003 年,国际小行星中心为纪念张衡及其诞生地河南南阳,将小行星 9092 命名为“南阳星”。

第三位:沈括(公元 1032 年~1096 年),浙江杭州

沈括:华夏科学全才

影响力:★★★★

学术地位:★★★★

专业领域:数学、物理学、生物医学、地球科学、农学、天文学、历史学、考古学、音乐

著作:《梦溪笔谈》《长兴集》《苏沈良方》

历史评价:中国科学史上的巨人,科学全才。出身杭州官宦,一生勤奋好学,博古通今,著作等身。《宋史》称“括博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算,无所不通,皆有所论著。又纪平日与宾客言者为《笔谈》,多载朝廷故实、耆旧出处,传于世”。思想上倾向于王安石的新学,认同孟子“民贵君轻”的思想,肯定平民百姓的创造力。著作有 40 余种,其中经类 8 种、史类 11 种、子类 18 种、集类 3 种,多收录于《梦溪笔谈》,涉及易、礼、乐、春秋、仪注、刑法、地理、儒家、农家、小说家、历算、兵书、杂艺、医书、别集、总集、文史等 17 类。

《梦溪笔谈》既是一部自然科学著作,又是一部人文科学著作。沈括的发现与认识成为中国科学史上的早期记录,例如:天文测量方面简化并改革浑仪、浮漏和用表测影的方法,记载于《浑仪议》《浮漏议》和《景表议》,晚年提出以“十二气历”代替阴阳合历;地理学方面发现地磁偏角;据太行山有螺蚌壳和卵形砾石的带状分布,推断出此系远古海滨;指出华北地区由黄河等携带泥沙形成的沉积平原;据浙东雁荡山诸峰地貌,指出此系水蚀之结果;他认识到石化的竹笋、松树、鱼蟹等系古生物遗迹;化学方面记录“胆水炼铜”,即用铁置换出铜的生产过程;定义“石油”并预言这种液体的性质和用途;凡此种种,不胜枚举。

沈括在文艺领域亦有建树,自幼开始收藏书画,并精于乐理。他详细记载了北宋清乐中乐曲短小的清调、音调复杂的平调、节奏急促和侧调三种调式;还是唯一正确记载燕乐二十八调的人——他记录了燕乐的各调、调式所用的音和音域,分辨了古代与当时音阶的区别,同时也是中国古代音乐节奏的最早记录,沈括的燕乐也是遗存最早使用工尺谱记录的乐谱。沈括不仅精通音乐,还专长乐器,他概述了律管音高有关的四种数字及计算方法,还阐述了圆钟和扁钟的发声原理,解释了乐器间的共鸣现象,并提出琴瑟“隔四相应”(音高差八度)共鸣。

宋代科学技术的发展达到中国古代历史高峰,而沈括堪称那个时代最为杰出的科学家。著名科学家竺可祯高度评价沈括的科学精神:“在括当时能独违众议,毅然倡立新说,置怪怨攻骂于不顾,其笃信真理之精神,虽较之于伽利略,亦不多让也”。钱宝琮称赞沈括为“伟大的科学家”。沈括在诸多领域均有建树,被英国李约瑟称作“中国整部科学史中最卓越的人物”,并称其《梦溪笔谈》为“中国科学史的里程碑”。美国科学史家席文 (Natham Sivin) 则称沈括是“中国科学与工程史上最多才多艺的人物之一”。上世纪初,日本数学家三上义夫认为:“沈括这样的人物,在全世界数学史上找不到,唯有中国出了这样一个。我把沈括称做中国数学家的模范人物或理想人物,是很恰当的”。

第二位:扁鹊(生卒年不详),河北沧州

扁鹊:中医开山鼻祖,“医者之师”

影响力:★★★★✩

学术地位:★★★★

专业领域:医学

著作:《内经》《外经》《难经》

历史评价:原姓秦,名越人,一名缓,号卢医、扁鹊,战国时代医师,中医学开山鼻祖,医术精湛,世尊“医神”,与华佗、张仲景、李时珍并称中国古代四大名医。扁鹊奠定了中医学的切脉诊断方法,开启中医学之先河。据《汉书·艺文志》记载,扁鹊著有《内经》和《外经》(均已遗失),相传《难经》亦为扁鹊所著。

作为中医学的开山鼻祖,扁鹊在总结前人医疗经验的基础上,创立望、闻、问、切四诊法,奠定了中医临床诊断与治疗方法的基础。他精通于以望、闻、问、切诊断疾病,尤擅长望诊和切诊。《史记》《战国策》均有记载其医案,推崇为脉学的倡导者。治疗疾病方面,精通内、外、妇、儿、五官等科,他根据各地民众的不同需要而行医。因此,在邯郸则为“带下医”(妇科医生),到洛阳又成为“耳目痹医”(五官科医生),到咸阳则为“小儿医”(儿科医生)。治疗方法更是多样,不仅善于运用汤药,还运用砭法、针灸、按摩、敷贴、热熨及外科手术,依不同病情之需要治疗各种疾病。因其医术精湛、技艺高超,遭秦国太医令李醯所妒,诬扁鹊为“草莽游医”,在扁鹊离秦途中派人将其杀害。

扁鹊认为人之所病,病疾多;而医之所病,病道少。故行医坚持“六不治”:骄恣不论于理,一不治也;轻身重财,二不治也;衣食不能适,三不治也;阴阳并,藏气不定,四不治也;形羸不能服药,五不治也;信巫不信医,六不治也。有此一者,则重难治也。

扁鹊望诊齐桓公

扁鹊路过齐国,入朝庭拜见齐桓公,扁鹊一见面就说:“君王有病在肌肤,不治会严重”。桓公不屑道:“我没有病”。十天后,扁鹊提醒道:“病已进血脉,不治疗会严重”。桓公不悦,仍言自己无病。又过十天,扁鹊劝诫:“病已到肠胃间,不治疗会更严重”。桓公仍不予理会。又过十天,扁鹊一见桓公就退避三舍。桓公差人问缘由。扁鹊答:“若病在肌肤,汤熨就可以治疗;病进入血脉,用针刺、砭石可以治疗;病入肠胃,用酒醪可以治疗;病入骨髓,就无法治疗了。现在桓公已病入骨髓,我就无能为力了”。十天以后,桓公病重,差人往请扁鹊,扁鹊已逃离齐国,桓公便抱病而死。足见扁鹊的望诊技术出神入化。

扁鹊换心手术

《列子·汤问篇》有载,鲁公扈、赵齐婴二人得病,共请扁鹊治疗,扁鹊认为鲁公扈天生“志强而气弱”,赵齐婴天生“志弱而气强”,建议用对换心脏的方法来治疗,遂让两人喝下毒酒,使之昏迷三天,然后置换两人的心脏,继而辅以神药,两人苏醒之后,果然痊愈了。后来,鲁公扈回到赵齐婴家里,家里的人全都不认他;赵齐婴回到鲁公扈家里,也出现了同样的情况。两家打起官司,扁鹊言明事情原委,事情乃得平息。

史载扁鹊行医于公元前四世纪至八世纪,及至宋代,扁鹊被奉为“医者之师”。《宋史》有载,宋仁宗尝身体违和,许希以针灸施治,未久而愈。仁宗为表谢意,命许希为医官,厚赏赐。许希伏拜上位,又向西拜。仁宗问何意,许希谓不敢忘本,乃拜老师扁鹊。于是,许希奏请仁宗,以所赐为扁鹊立庙,仁宗允之,尊扁鹊为医神,封“灵应侯”。

上世纪七十年代,山东省微山县两城乡两城山出土四幅东汉画像石《扁鹊针灸行医图》,为一半人半鸟之状。同期出土的汉墓彩绘帛画《老妇问医图》,所绘神医扁鹊为人身鹊首之状。《汉书·艺文志》列载《泰始皇帝扁鹊俞跗方》二十三卷,说明春秋战国至东汉以前,华夏先民就已经将扁鹊与黄帝相提并论而神化。

第一位:墨翟(生卒年不详),河南商丘(有争议)

墨翟:科学与工程界双重巨子,旷古烁今的通才

影响力:★★★★★

学术地位:★★★★★

专业领域:力学、几何学、代数学、光学

著作:《墨经》

历史评价:春秋末战国初期思想家、科学家、教育家、军事家,乃科学与工程界双重巨子。出身寒微,精于制造各种机械,先秦旷古烁今的通才,自称鄙人。世称“墨子”,其人满怀热忱,东奔西跑,宣扬“兼爱非攻”学说,赴宋、齐、卫、楚国到处旅行发扬。曾师从儒者,学习儒家典籍,后厌恶于礼之繁琐,舍弃所学,另立新说,形成墨家学派。

墨翟创立了华夏第一个逻辑学体系,即墨家逻辑,主要以三物论为代表,三物分别为:故、理、类;继而提出“兼爱”、“非攻”、“尚贤”、“尚同”、“天志”、“明鬼”、“非命”、“非乐”、“节葬”、“节用”、“交相利”等观点,创立墨家学派,以《墨经》一书传世。墨家在当时影响巨大,战国之世,墨家属显学。

墨翟开宗立派,为一代宗师,抱持“兴天下之利,除天下之害”的社会政治理想,其中一项重要内容即为推行教育。他主张建设一个民众平等、互助兼爱的社会,通过教育使天下人知义,实现社会之完善。又以为施教讲求科学论政,重视沟通与表达,鼓励创新与发明。具体在教育方面,墨翟主张“内在学习”与“外在行动”并行。根据学生反应适时辅导,扮演“经师”角色,重视言行合一的身教,带领学生投入社会改良。

鲜为人知的是,墨翟还是一位伟大的科学家,在力学、几何学、代数学、光学等领域均有重大贡献,为同时代诸子所望尘莫及。《墨经》一书精到地阐述了经典力学中力的概念和力矩原理,提出“力”、“动”与“止”的定义;关于杠杆原理,亦提出“重”、“权”(力)、“称头”(重臂)、“称尾”(力臂)等概念;更阐述了“端”、“尺”、“区”、“穴”等概念,大致相当于近代几何学上的点、线、面、体。墨翟及其门徒进行了世界上最早的针孔成像实验,在当时就洞悉光的直线传播。他还提出“粒子论”的雏形,关于“端”的论述,指出“端”是不占有空间的,是物体不可再细分的最小单位。

墨翟的科学成就被中外众多学者称赞。蔡元培认为:“先秦唯墨子颇治科学”。墨子号人力飞机便是向墨翟的“刻木为鸢,飞之三日”致敬。为向墨翟在光学领域的突出成就致敬,中国将全球首颗量子科学实验卫星命名为“墨子号”。

写在最后

笔者在创作本篇《中华科技星河璀璨:中国古代十大科学家排行榜》的过程中,参考了互联网上大量史料以及多位博主的见解。看官老爷们如有不同意见,敬请在评论区提出,请注意文明用语,友好交流。感谢您的支持!

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来源:永不落的红黑心

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