天文学方面的成就
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天文学方面的成就范文第1篇
一. 天文学研究的历程
朱熹对天文现象的思考很早就已开始。据朱熹门人黄义刚“癸丑(1193年,朱熹63岁)以后所闻”和林蘷孙“丁巳(1197年,朱熹67岁)以后所闻”,朱熹曾回忆说:“某自五、六岁,便烦恼道:‘天地四边之外,是什么物事?’见人说四方无边,某思量也须有个尽处。如这壁相似,壁后也须有什么物事。其时思量得几乎成病。到而今也未知那壁后是何物?”[ ]可见,朱熹从小就关心天文,直到晚年仍对此难以忘怀,并孜孜以求。
然而,朱熹在其早期的学术生涯中,并没有进行天文学的研究。朱熹早年除读儒家经典外,“无所不学,禅、道文章,楚辞、诗、兵法,事事要学”[ ]。绍兴三十年(1160年,朱熹30岁),朱熹正式拜二程的三传弟子李侗为师,开始潜心于儒学,并接受李侗以“默坐澄心”于“分殊”上体认“理一”的思想。
据《朱文公文集》以及当今学者陈来先生所着《朱子书信编年考证》[ ],朱熹最早论及天文学当在乾道七年(1171年,朱熹41岁)的《答林择之》,其中写道:“竹尺一枚,烦以夏至日依古法立表以测其日中之景,细度其长短。”[ ]
测量日影的长度是古代重要的天文观测活动之一。最简单的方法是在地上直立一根长八尺的表竿,通过测量日影的长短来确定节气;其中日影最短时为夏至,最长时为冬至,又都称为“日至”。与此同时,这种方法还用于确定“地中”。《周礼?地官》载:“以土圭之法测土深,正日景以求地中。……日至之景,尺有五寸,谓之地中。”意思是,在夏至日中午测得日影为一尺五寸的地方,此地便是“地中”。而且,从“地中”向北,每一千里则影长增一寸;向南,每一千里则影长减一寸。这就是《周髀算经》所谓“周髀长八尺,勾之损益寸千里”。这一说法到南朝以后受到怀疑;唐朝的一行和南宫说通过不同地区日影的测量,进一步予以纠正。朱熹要其弟子林择之协助测量日影,显然是要比较不同地区日影的长短,其科学精神可见一斑。
在同年的《答蔡季通》中。朱熹写道:“历法恐亦只可略说大概规模,盖欲其详,即须仰观俯察乃可验。今无其器,殆亦难尽究也。”[ ]
蔡季通,即蔡元定(1135~1198年);建阳(今属福建)人,学者称西山先生;精于天文、地理、吕律、象数,着作有《律吕新书》、《大衍详说》等;为朱熹“四大弟子( 蔡元定、黄干、刘爚、陈淳)”之首。蔡元定的年龄仅比朱熹小5岁,并在天文学等科学上有所造诣,很受朱熹的器重。从以上所引《答蔡季通》可知,当时朱熹正与蔡元定讨论天文历法,并且认为,研究历法必须用科学仪器进行实际的天文观测。
淳熙元年(1174年,朱熹44岁),朱熹在《答吕子约》中写道:“日月之说,沈存中笔谈中说得好,日食时亦非光散,但为物掩耳。若论其实,须以终古不易者为体,但其光气常新耳。”[ ]显然,朱熹在此前已研读过北宋着名科学家沈括的《梦溪笔谈》,并对沈括的有关天文学的观点进行分析。胡道静先生认为,在整个宋代,朱熹是最最重视沈括着作的科学价值的唯一的学者,是宋代学者中最熟悉《梦溪笔谈》内容并能对其科学观点有所阐发的人。[ ]
淳熙十三年(1186年,朱熹56岁),朱熹在《答蔡季通》中写道:“《星经》紫垣固所当先,太微、天市乃在二十八宿之中,若列于前,不知如何指其所在?恐当云在紫垣之旁某星至某星之外,起某宿几度,尽某宿几度。又记其帝坐处须云在某宿几度,距紫垣几度,赤道几度,距垣四面各几度,与垣外某星相直,及记其昏见,及昏旦夜半当中之星。其垣四面之星,亦须注与垣外某星相直,乃可易晓。……《星经》可付三哥毕其事否?甚愿早见之也。近校得《步天歌》颇不错,其说虽浅而词甚俚,然亦初学之阶梯也。”[ ]可见,当时朱熹正与蔡元定一起研究重要的天文学经典着作《星经》和以诗歌形式写成的通俗天文学着作《步天歌》,并就如何确定天空中恒星的位置问题进行讨论,其中涉及三垣二十八宿星象体系。
同年,朱熹在《答蔡伯静》中写道:“天经之说,今日所论乃中其病,然亦未尽。彼论之失,正坐以天形为可低昂反复耳。不知天形一定,其间随人所望固有少不同处,而其南北高下自有定位,政使人能入于弹圆之下以望之,南极虽高,而北极之在北方,只有更高于南极,决不至反入地下而移过南方也。但入弹圆下者自不看见耳。盖图虽古所创,然终不似天体,孰若一大圆象,钻穴为星,而虚其当隐之规,以为瓮口,乃设短轴于北极之外,以缀而运之,又设短轴于南极之北,以承瓮口,遂自瓮口设四柱,小梯以入其中,而于梯末架空北入,以为地平,使可仰窥而不失浑体耶?”[ ]在这里,朱熹设想了一种可进入其中观看天象的庞大的浑天仪。
淳熙十四年(1187年,朱熹57岁),朱熹在《答廖子晦》中写道:“日之南北虽不同,然皆随黄道而行耳。月道虽不同,然亦常随黄道而出其旁耳。其合朔时,日月同在一度;其望日,则日月极远而相对;其上下弦,则日月近一而远三。如日在午,则月或在卯,或在酉之类是也。故合朔之时,日月之东西虽同在一度,而月道之南北或差远,于日则不蚀。或南北虽亦相近,而日在内,月在外,则不蚀。此正如一人秉烛,一人执扇,相交而过。一人自内观之,其两人相去差远,则虽扇在内,烛在外,而扇不能掩烛。或秉烛者在内,而执扇在外,则虽近而扇亦不能掩烛。以此推之,大略可见。”[ ]在这里,朱熹对月亮盈亏变化的原因作了探讨。
淳熙十六年(1189年,朱熹59岁),朱熹在《答蔡季通》中写道:“极星出地之度,赵君云福州只廿四度,不知何故自福州至此已差四度,而自此至岳台,却只差八度也。子半之说尤可疑,岂非天旋地转,闽浙却是天地之中也耶?”[ ]在这里,朱熹试图通过比较各地北极星的高度及其与地中岳台的关系,以证明大地的运动。
朱熹在一生中最后的十年里,在天文学研究上下了较多的功夫,并取得了重要的科学成就。南宋黎靖德所编《朱子语类》卷一“理气上?太极天地上”和卷二“理气下?天地下”编入大量朱熹有关天文学的言论,其中大都是这一时期朱熹门人所记录的。例如:《朱子语类》卷二朱熹门人陈淳“庚戌(1190年,朱熹60岁)、己未(1199年,朱熹69岁)所闻”:“天日月星皆是左旋,只有迟速。天行较急,一日一夜绕地一周三百六十五度四分度之一,而又进过一度。日行稍迟,一日一夜绕地恰一周,而於天为退一度。至一年,方与天相值在恰好处,是谓一年一周天。月行又迟,一日一夜绕地不能匝,而於天常退十三度十九分度之七。至二十九日半强,恰与天相值在恰好处,是谓一月一周天。月只是受日光。月质常圆,不曾缺,如圆球,只有一面受日光。望日日在酉,月在卯,正相对,受光为盛。天积气,上面劲,只中间空,为日月来往。地在天中,不甚大,四边空。……”[ ]
《朱子语类》的其它卷中也有此类记录。例如:《朱子语类》卷二十三黄义刚“癸丑(1193年,朱熹63岁)以后所闻”:安卿问北辰。曰:“北辰是那中间无星处,这些子不动,是天之枢纽。北辰无星……。”义刚问:“极星动不动?”曰:“极星也动。只是它近那辰后,虽动而不觉。……今人以管去窥那极星,见其动来动去,只在管里面,不动出去。向来人说北极便是北辰,皆只说北极不动。至本朝人方去推得是北极只是北辰头边,而极星依旧动。又一说,那空无星处皆谓之辰……。”又曰:“天转,也非东而西,也非循环磨转,却是侧转。”义刚言:“楼上浑仪可见。”曰:“是。”……又曰:“南极在地下中处,南北极相对。天虽转,极却在中不动。”[ ]
《朱文公文集》卷七十二朱熹所着《北辰辨》(大约写成于1196年,朱熹66岁)以及卷六十五朱熹所注《尚书》之《尧典》、《舜典》(大约写成于1198年,朱熹68岁)都包含有丰富的天文学观点。《北辰辨》是朱熹专门讨论天球北极星座的论文;在所注的《尧典》中,朱熹讨论了当时天文学的岁差、置闰法等概念;在所注《舜典》中讨论了早期的浑天说、浑天仪的结构,并详细记录了当时的浑天仪结构。
这一时期朱熹所编《楚辞集注》(成书于1195年,朱熹65岁)之《天问》中也有一些注释反映了他在天文学方面的研究和造诣。
二. 天文学的成就
就朱熹研究天文学的方法而言,其最根本的研究方法是[ ]:
其一,细心观察各种天文现象。朱熹是重视亲身观察、善于观察的人。他经常运用仪器观察天文现象;并运用观察所得验证、反驳或提出各种见解。
其二,用“气”、“阴阳”等抽象概念解释天文现象。朱熹所采用的这一方法与中国古代科学家普遍采用的研究方法是一致的。
其三,运用推类获取新知。朱熹经常运用“以类而推”的方法,用已知的东西、直观的东西,对天文现象进行类推解释。
其四,阐发前人的天文学研究成果。朱熹研读过包括沈括《梦溪笔谈》在内的大量科学论着,对前人的天文学观点均予以评述,并提出自己的看法。
从现代科学的角度看,朱熹的天文学研究方法,固然有其不足之处,这主要是由于古代科学所处的阶段而导致的。在古代科学的范畴中,朱熹的天文学研究方法应当属于合理。更为重要的是,朱熹运用这些方法在天文学上取得了重要的成就。
朱熹在天文学方面的科学成就主要反映在他最后十年里有关的言论中。概括起来主要有三个方面:
第一,提出了以“气”为起点的宇宙演化学说。朱熹曾经说:“天地初间只是阴阳之气。这一个气运行,磨来磨去,磨得急了便拶许多渣滓;里面无处出,便结成个地在中央。气之清者便为天,为日月,为星辰,只在外,常周环运转。地便只在中央不动。不是在下。”[ ]这里描绘了一幅宇宙演化途径的图景。
在朱熹看来,宇宙的初始是由阴阳之气构成的气团。阴阳之气的气团作旋转运动;由于内部相互磨擦发生分化;其中“清刚者为天,重浊者为地”[ ],重浊之气聚合为“渣滓”,为地,清刚之气则在地的周围形成天和日月星辰。朱熹还明确说:“天地始初混沌未分时,想只有水火二者。水之滓脚便成地。今登高而望,群山皆为波浪之状,便是水泛如此。只不知因什么时凝了。初间极软,后来方凝得硬。……水之极浊便成地,火之极轻便成风霆雷电日星之属。”[ ]他根据直观的经验推断认为,大地是在水的作用下通过沉积而形成的,日月星辰是由火而形成的。
将宇宙的初始看作是运动的气,这一思想与近代天文学关于太阳系起源的星云说有某些相似之处。1755年,德国哲学家康德提出了太阳系起源的星云说;1796年,法国天文学家拉普拉斯也独立地提出星云说。星云说认为,太阳系内的所有天体都是由同一团原始星云形成的。然而,在他们500多年之前,朱熹就提出了类似之说;尽管尚缺乏科学依据和定量的推算,但其通过思辩而获得的结果则是超前的。
对此,英国科学史家梅森在其《自然科学史》一书中予以记述:“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他认为,在太初,宇宙只是在运动中的一团浑沌的物质。这种运动是漩涡的运动,而由于这种运动,重浊物质与清刚物质就分离开来,重浊者趋向宇宙大旋涡的中心而成为地,清刚者则居于上而成为天。……”[ ]
第二,提出了地以“气”悬空于宇宙之中的宇宙结构学说。朱熹赞同早期的浑天说,但作了重大的修改和发展。早期的浑天说认为:“天如鸡子,地如鸡中黄,孤居于天内,天大而地小。天表里有水,天地各乘气而立,载水而行”[ ]但是,当天半绕地下时,日月星辰如何从水中通过?这是困扰古代天文学家的一大难题。朱熹不赞同地载水而浮的说法,他说:“天以气而依地之形,地以形而附天之气。天包乎地,地特天中之一物尔。天以气而运乎外,故地搉在中间,隤然不动。”[ ]这就是说,地以“气”悬空在宇宙之中。
至于地如何以“气”悬空在宇宙中央,朱熹说:“天运不息,昼夜辗转,故地搉在中间。使天有一息之停,则地须陷下。惟天运转之急,故凝结得许多渣滓在中间。”[ ]又说:“地则气之渣滓,聚成形质者;但以其束于劲风旋转之中,故得以兀然浮空,甚久而不坠耳。”[ ]朱熹认为,宇宙中“气”的旋转使得地能够悬空于宇宙中央。朱熹的解释克服了以往天文学家关于宇宙结构学说的弱点,把传统的浑天说发展到了一个新水平。[ ]
关于地之外的天,朱熹说:“天之形,……亦无形质。……天体,而实非有体也。”[ ]“天无体,只二十八宿便是天体。”[ ]又说:“星不是贴天。天是阴阳之气在上面”;“天积气,上面劲,只中间空,为日月来往。地在天中,不甚大,四边空,”[ ]这显然是吸取了传统宣夜说所谓“天了无质,……日月众星,自然浮生虚空之中,其行无止,皆须气也”[ ]的思想。
第三,提出了天有九重和天体运行轨道的思想。朱熹认为,屈原《天问》的“圜则九重”就是指“九天”,指天有九重。事实上,在朱熹之前,关于“九天”的说法可见《吕氏春秋?有始览》:中央曰钧天,东方曰苍天,东北曰变天,北方曰玄天,西北曰幽天,西方曰颢天,西南曰朱天,南方曰炎天,东南曰阳天;后来的《淮南子?天文训》等也有类似的说法;直到北宋末年洪兴祖撰《楚辞补注》,其中《天文章句》对“九天”的解释是:东方皞天,东南方阳天,南方赤天,西南方朱天,西方成天,西北方幽天,北方玄天,东北方变天,中央钧天。显然,这些解释都不包括天有九重的思想。
朱熹则明确地提出天有九重的观点,并且还说“自地之外,气之旋转,益远益大,益清益刚,究阳之数,而至于九,则极清极刚,而无复有涯矣”[ ];同时,朱熹赞同张载所谓“日月五星顺天左旋”的说法。他进一步解释说:“盖天行甚健,一日一夜周三百六十五度四分度之一,又进过一度。日行速,健次于天,一日一夜周三百六十五度四分度之一,正恰好。比天进一度,则日为退一度。二日天进二度,则日为退二度。积至三百六十五日四分日之一,则天所进过之度,又恰周得本数;而日所退之度,亦恰退尽本数,遂与天会而成一年。月行迟,一日一夜三百六十五度四分度之一行不尽,比天为退了十三度有奇。进数为顺天而左,退数为逆天而右。”[ ]《朱子语类》卷二朱熹的门人在阐释所谓“天左旋,日月亦左旋”时说:“此亦易见。如以一大轮在外,一小轮载日月在内,大轮转急,小轮转慢。虽都是左转,只有急有慢,便觉日月似右转了。”朱熹赞同此说。[ ]
对此,英国着名科学史家李约瑟说:“这位哲学家曾谈到‘大轮’和‘小轮’,也就是日、月的小‘轨道’以及行星和恒星的大‘轨道’。特别有趣的是,他已经认识到,‘逆行’不过是由于天体相对速度不同而产生的一种视现象。”[ ]因此李约瑟认为,不能匆忙假定中国天文学家从未理解行星的运动轨道。
在天文学研究中,朱熹除了提出以上新见外,还对沈括有关天文学的观点做过详细的阐述。例如:沈括曾说:“月本无光,犹银丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光侧,而所见才如钩;日渐远,则斜照,而光稍满。如一弹丸,以粉涂其半,侧视之,则粉处如钩;对视之,则正圆。”[ ]朱熹赞同此说,并接着说:“以此观之则知月光常满,但自人所立处视之,有偏有正,故见其光有盈有亏。”[ ]他还说:“月体常圆无阙,但常受日光为明。初三、四是日在下照,月在西边明,人在这边望,只见在弦光。十五、六则日在地下,其光由地四边而射出,月被其光而明。……月,古今人皆言有阙,惟沈存中云无阙。”[ ]
三. 对后世的影响
中国古代的天文学大致包括宇宙结构理论和历法两大主要部分,尤以历法最为突出。宇宙结构理论自汉代形成盖天说、浑天说和宣夜说之后,也经历了不断的发展,主要表现为占主导地位的浑天说不断吸取各家学说之长而逐步得到完善。
朱熹的天文学研究侧重于对宇宙结构理论的研究。他通过自己的天文观测和科学研究,以浑天说为主干,吸取了盖天说和宣夜说的某些观点,提出了较以往更加完善的宇宙结构理论,把古代的浑天说推到一个新的阶段,这应当是朱熹对于古代天文学发展的一大贡献。
但是,由于朱熹的天文学研究只是专注于宇宙的结构,对于当时在天文观测和历法方面的研究进展关注不够,在这些方面的研究稍显不足。因此,他的宇宙结构理论在某些具体的细节方面,尤其是定量方面,尚有一些不足之处,有些见解和解释是欠妥当的。
然而,他毕竟对宇宙结构等天文学问题作了纯科学意义上的研究,代表了宋代以至后来相当长一段时期中国古代天文学在宇宙结构理论研究方面的水平。而且,朱熹的宇宙结构理论在后来直至清代一直受到了不少学者的重视和引述。
朱熹之后宋末的重要学者王应麟(1223~1296年,字伯厚,号深宁居士)撰《六经天文编》六卷,记述了儒家经典中大量有关天文学方面的重要论述,《四库全书?六经天文编》“提要”说:“是编裒六经之言天文者,以易、书、诗所载为上卷,周礼、礼记、春秋所载为下卷。”该着作也记述了朱熹的许多有关天文学方面的论述。
元代之后科举考试以“四书五经”为官定教科书。其中《尚书》以蔡沈的《书集传》为主。蔡沈(1167~1230年,字仲默,号九峰)曾随其父蔡元定从学于朱熹。他的《书集传》是承朱熹之命而作,其中包含了朱熹所注《尚书》之《尧典》、《舜典》等内容,涉及不少有关天文学方面的论述。另有元代学者史伯璿(生卒不详)着《管窥外篇》;《四库全书?管窥外篇》“提要”说:该书中“于天文、历学、地理、田制言之颇详,多能有所阐发。”在论及天文学时,该书对朱熹的言论多有引述,并认为“天以极健至劲之气运乎外,而束水与地于其中”。这与朱熹的宇宙结构理论是一致的。
明初的胡广等纂修《性理大全》,其中辑录了大量朱熹有关天文学的论述。明末清初的天文学家游艺(生卒不详,字子六,号岱峰)融中西天文学于一体,撰天文学着作《天经或问》,后被收入《四库全书》,并流传于日本。该书在回答地球何以“能浮空而不坠”时说:“天虚昼夜运旋于外,地实确然不动于中……天裹着地,运旋之气升降不息,四面紧塞不容展侧,地不得不凝于中以自守也。”这里吸取了朱熹关于气的旋转支撑地球悬于空中的宇宙结构理论;在解释地震的原因时,该书又明确运用了朱熹的这一观点,说:“地本气之渣滓聚成形质者,束于元气旋转之中,故兀然浮空而不坠为极重亘中心以镇定也。”在论及日月五星的运行方向和速度时,该书说道:“日月之行,宋儒言之甚详”,并且还直接引述朱熹关于五星运行方向和速度的观点予以说明。
清代着名学者李光地(1642~1718年,字晋卿,号榕村)曾奉命主编《朱子大全》,其中“卷四十九理气一”有“总论、太极、天地、阴阳、时令”,“卷五十理气二”有“天文、天度、地理、雷电、风雨雪雹霜露”,收录了朱熹有关天文学的不少论述。李光地所着的《历象本要》引述了朱熹所谓“地在中央不动,不是在下”,“天包乎地”以及“天有九重”等,用以说明朱熹的天文学思想中包含了西方天文学有关宇宙结构的知识[ ]。他在所撰的《理气》篇说:“朱子言天,天不宜以恒星为体,当立有定之度数记之。天乃动物,仍当于天外立一太虚不动之天以测之,此说即今西历之宗动天也。其言九层之天。近人者最和暖故能生人物。远得一层,运转得较紧似一层。至第九层则紧不可言。与今西历所云九层一 一吻合。”[ ]他的《御定星历考原》六卷,也引述了朱熹有关宇宙结构的言论,并且认为,朱熹所说的“天包乎地,地特天中之一物尔”就是指“天浑圆地亦浑圆”,而与西方天文学的宇宙结构理论相一致。
李光地与被誉为清初“历算第一名家”的梅文鼎(1633~1721年,字定九,号勿庵)[ ]交往甚密,并且对当时的西方科学都持“西学中源”说。梅文鼎在所着《历学疑问》中多处引用朱熹有关宇宙结构的言论。该书认为,朱熹已经具有西方天文学所谓“动天之外有静天”、“天有重数”和“以轮载日月”的观点,并且说:“朱子以轮载日月之喻,兼可施诸黄、赤,与西说之言层次者实相通贯。”[ ]
除此之外,清代还有黄鼎(生卒不详)的《天文大成管窥辑要》八十卷,其中也包括朱熹有关天文学的不少论述。
朱熹是古代的大哲学家,代表了中国古代哲学发展的一座高峰。也许正是这个原因,他在天文学上所取得的成就一直没有能引起人们足够的注意。但是,这并不能否认他在天文学上确实做出过卓越的贡献,他的宇宙结构理论对后世产生过重大的影响。
注释:
[ ] 李约瑟:《中国科学技术史》第四卷《天学》,北京:科学出版社1975年版,第2页。
[ ] 〔宋〕黎靖德编:《朱子语类》,北京:中华书局1986年版,卷第九十四。
[ ] 《朱子语类》,卷第一百四。
[ ] 陈来:《朱子书信编年考证》,上海人民出版社1989年版。
[ ] 《答林择之》,《晦庵先生朱文公文集》(四部丛刊初编),以下简称《文集》,卷四十三。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》续集卷二。
[ ] 《答吕子约》,《文集》卷四十七。
[ ] 胡道静:《朱子对沈括科学学说的钻研与发展》,《朱熹与中国文化》,学林出版社1989年版。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》卷四十四。
[ ] 《答蔡伯静》,《文集》续集卷三。
[ ] 《答廖子晦》,《文集》卷四十五。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》续集卷二。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 《朱子语类》,卷第二十三。
[ ] 乐爱国、高令印《朱熹格物致知论的科学精神及其历史作用》,《厦门大学学报》,1997年第1期。
[ ] 《朱子语类》,卷第一。
[ ] 《朱子语类》,卷第一。
[ ] 《朱子语类》,卷第一。
[ ] 梅森:《自然科学史》,上海译文出版社1980年版,第75页。
[ ] 《晋书?天文志上》。
[ ] 《朱子语类》,卷第一。
[ ] 《朱子语类》,卷第一。
[ ] 朱熹:《楚辞集注》,上海古籍出版社1979年版,第51页。
[ ] 杜石然等:《中国科学技术史稿》(下),科学出版社1982年版,第106页。
[ ] 朱熹:《楚辞集注》,第51页。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 《晋书?天文志上》。
[ ] 朱熹:《楚辞集注》,第51页。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 李约瑟:《中国科学技术史》第4卷,科学出版社1975年版,第547页。
[ ] 沈括:《梦溪笔谈》卷七《象数一》。
[ ] 朱熹:《楚辞集注》,第53页。
[ ] 《朱子语类》,卷第二。
[ ] 乐爱国:《李光地的中西科技观述评》,载《李光地研究》,厦门大学出版社1993年版。
[ ] 《榕村语录》卷二十六《理气》
天文学方面的成就范文第2篇
关键词：回族 科技贡献 论述
元代中西交通畅通，中外科技交流也到达了前所未有的鼎盛时期。随中亚、西亚大批穆斯林来华，他们成为了当时中西科技交流的主力军，并将发轫于伍麦叶时代，昌盛于阿巴斯时代的科技文化也带到了中国。
一、回回天文历算学及其他科学
（一）在天文学领域
1267年，以穆斯林天文学家扎马鲁丁为代表的中国天文学家在北京建立了观象台，标志着中国天文领域的研究开始步入正轨。他们将伊斯兰世界的大批“回回书籍”带入中国，其中最有名的就是“回回天文书”。《回回天文书》是一部较完整的波斯星占书，该书内容起源于四千多年前两河流域、美索不达米亚的十二星座的占星术。
此外，以扎马鲁丁为代表回族天文学家还对从西域带回来的阿拉伯天文仪器加以研究，并在此基础上创造了许多新的天文仪器，用来观测昼夜时刻，确定季节。特别是扎马鲁丁制造的地球仪，填补了中国天文学研究方面的一项空白，否定和改变了中国人一直保持的“天圆地方”的概念，确立的地球的球形说。
（二）在历算学领域
在历算学领域，唐代的《九执历》就是来华穆斯林编订的，即回回历法，也是唐朝来华的穆斯林对中国历算的首次贡献。
到公元961年的宋朝时期，安徽回族马氏的先祖、天文学家马依泽应宋朝皇帝的邀请编修新历法。马依泽熟知日月交食和五星方位的推算并精通阿拉伯的天文星占。预报日食、月食和为帝王进行星占。 马依泽将阿拉伯占星术中黄道十二宫的方位及太阳入宫日期的推算方法引进中国天文学，于963年四月修成《应天历》，是第一次系统地将阿拉伯历法引进中国的尝试。
元朝时期曾一度使用金朝的《大明历》与实际天象多有误差。扎马鲁丁在至元四年，参照阿拉伯历法编制了《万年历》，元世祖批准颁行，该历在中国社会通用了14年。
1313年元仁宗皇庆二年，回族各国穆斯林通用阿拉伯太阴历，即伊斯兰教历。明洪武十五年，马哈麻于洪武十六年译出《天文书》，马沙亦黑于洪武十八年译出《回回历法》。《回回历法》的参用达270余年。
元朝科学家郭守敬编制《授时历》，就直接参照了回回历法以及回回人引入的天文历法资料。20世纪以后，丁子瑜、马以愚、黄明之、胡继勒、马复初、马坚等回族穆斯林学者又著述了《寻月指南》、《回回历》、《天方历源》、《环宇述要》、《伊斯兰历源详解》、《回历纲要》等众多的天文历法著作的问世，是新的历史时期回族穆斯林对中国天文历法史的做出的重大成绩。
（三）在数学领域
随着回回天文学、历法的传入，回回数学也被回族科学家引入中国，填补了中国数学领域的空白。郭守敬在《授时历》历算中采用了从伊斯兰世界传入的数学知识，特别是弧三角形法（球面三角法）。
阿拉伯数码因元初司天台回回人的使用流行于中国，数码及“0”的运用，是中国数学发展的一大飞跃，没有数码及“0”计数法的创建，位值制（十位进制）就不可能出现。若没有位值制，“就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界”。
元代传入的阿拉伯数学知识还有计算乘法的“格子算”，明代数学家亦称该算法为“写算铺地锦”。
此外，元秘书监中，曾存有回回人所制数学仪器圆规。
（四）在地理学领域
元朝扎马鲁丁制造的地球仪具有革命性的意义。这种地球仪是一个木制圆球，七分是水，绿色；三分是土地，白色。球面上画有江河湖海，并贯穿着横横竖竖的经纬线。从基本形制看，同现在地球仪比较接近。
扎马鲁丁在至元年二十八年还完成了《大一统志》（755卷）的编修。是元朝官修的地理总志。
二、回回医药学
据记载，唐代至五代时，中国穆斯林就曾将阿拉伯大医学家拉齐所译古希腊医学家盖伦的医著16卷带回中国。宋代时期，药学和药材大量被传入中国。元朝时期，是中国传统医学与伊斯兰医学会通交融的黄金时代，中国穆斯林医药大师们译著了回回医理、方法与伊斯兰医学相结合的一些医学著作并始置“回回医药”的机构。
晚唐、五代时期，穆斯林李编著《海药本草》医药学著作。
《回回方》是又一部穆斯林译著的重要医药学著作。这部著作注重把中国穆斯林的药理、方法与伊斯兰医学有机融合起来，并注意吸收各种医学精华，译著编篡而成。
另外，元代杰出穆斯林医学家沙图穆苏・萨谦斋不仅传播回回医药学，还潜心研究中医，写出了《瑞竹堂验方》15卷以及一些中医名著。回族医生忽思慧还将回回医药学与汉、蒙古、女真、维吾尔等民族的医药学和营养学结合起来，写出了《饮膳正要》一书。这是集元朝以前中国营养学研究精华而完成的中国第一部饮食卫生和营养学方面的专著。
三、回回造炮及其他匠作技术
（一）回回炮
13世纪时，很多造诣很高的阿拉伯、波斯的工匠科技人员来到中国。至元年七年，带领研制了一种用机械发石的炮，名叫“回回炮”。“回回炮”利用杠杆原理将火药包或石头抛射出去，射程威力大，用力省，摧毁力很强，弹石可重达75公斤，属于重型抛石机，达到了当时世界的先进水平。这种炮在攻襄阳、破潭州、围荆州等大型战役中发挥了极其重要的作用，尤其在平定南宋的战斗中做出了巨大贡献，从而使“回回炮”名扬天下。
（二）火铳
火铳是一种新型火炮，它是中亚、西亚造炮技术与中国造炮技术结合的产物。火铳是在吸收回回炮以及宋代突火枪技术基础上研制而成。其原理是利用火药在金属管内爆炸产生的气体膨胀压力，把弹丸发射出去，和现今枪炮的原理一致。但火铳比回回炮更为先进，杀伤力更大，实战的功能、与效果以及火药的制造与应用技术都达到了世界的一流水平，在中国兵器制造史上具有极为重要的历史地位，对元以后我国兵器的制造具有重要的影响。
（三）镔铁刀
镔铁的冶炼与镔铁武器、器物的制造，是元代回族兵器手工业又一独特的贡献，虽不及回回炮与火铳在军事上的重要，但镔铁冶炼技术的高超及镔铁武器及器物制造的精美，均达到世界的领先水平。
（四）其他匠作技术
明代，回族矿冶技术已有很大的改革，矿冶业也发展到了一个繁荣的时期，众多的回族匠人在云南开采冶炼金银，还出现了珠宝石开采业。
清朝时期，回族矿冶业在银、铜、锡业方面已有相当大的规模，居领先地位，还形成了一些回回冶炼村寨。回族工匠在冶矿方面的成就，有力地促进了近代资本主义经济的发展。
陶瓷业是我国的传统行业，曾在唐宋达到鼎盛时期。明代陶瓷是继唐宋之后的又一个黄金时代，其表花、霁红、五彩、斗彩等在当时都是闻名于世的名瓷，其制造工艺达到了陶瓷艺术之顶点，而回教促成此种上品之力量尤多。
中国回族对祖国在科技方面的贡献是独特的，也是多方面的。回族及其先民引进异域的文明成果，及时充当了新文明诞生的主力军，奉献在各个领域，在与当时西方文明相较之沉寂没落的学术领域泛起浪花，推动了中华文明向前大跨步！
参考文献：
[1]马明良.简明伊斯兰史[M].经济日报出版社，2006.
天文学方面的成就范文第3篇
时代呼唤“射电巨镜”
宇宙天体除了发出可见光之外，还发出多种人眼看不见的辐射，如红外线、紫外线、X射线、γ射线、无线电波等。早期的天文学家只能在可见光范围内观测宇宙，但近一二百年来，由于人类陆续发现了多种可见光之外的辐射，并不断研制出能够观测到这些辐射的特殊的望远镜，人类已经掌握了在多种“不可见”波段上观测宇宙的技术，这其中有关射电波的应用是最值得大书特书的。
1931年，美国贝尔实验室的电器工程师央斯基用天线发现了一个可能来自银河系中心的干扰源，这表明宇宙中的天体也是有无线电辐射的。这件事启发了另一位名叫格罗特・雷伯的无线电工程师，于是他在自家后院安装了一个天线，它的主体是一个直径约9米的抛物面，这就是人类第一架为天文观测而制造的射电望远镜。射电望远镜的成像过程比光学望远镜复杂，它要不停地记录接收到的数据，然后通过对数据的处理获得所观测天区的图像。
射电望远镜的诞生为人类探索宇宙奥秘打开了一个新的窗口，人们称之为“射电窗口”。很快，人们就用射电望远镜发现了大量发射无线电波的天体，这些天体被统称为“射电源”。为了研究“射电源”，一门崭新的学科也应运而生，这就是射电天文学。
人们早就意识到，遥远的宇宙中存在着很多奇特的现象和神秘的天体，仅仅用普通的望远镜是根本发现不了它们的。例如，人们预言了一种致密的中子星的存在，这种星由挤压在一起的中子组成，中子星的密度高得惊人，直径只有几十千米，质量却比太阳还大。然而多年过去了，人们一直没有证明这个猜测。直到20世纪60年代，英国人乔林斯・贝尔和她的导师安东尼・休伊什用一台射电望远镜接收到了4个奇怪的脉冲信号。经过多方求证，他们终于意识到，那些脉冲信号来自于几十年前就被预言到的中子星的能量辐射。由于中子星是恒星爆炸后产生的反作用力压缩而成的，它们在体积缩小时会高速旋转，那些能量辐射不时会在旋转中扫过地球，于是地球上的射电望远镜就能接收到脉冲信号了，所以中子星也被称为脉冲星。
脉冲星的发现是20世纪60年代射电天文学迅速发展起来后取得的重大成就，另外几项重要成就包括发现了类星体、宇宙大爆炸的微波背景辐射和弥漫于星际空间的星际分子。
射电天文学的进步把人们的视线引向了宇宙遥远的边缘，那里隐藏着更多有关宇宙起源和演化的关键线索，黑洞、类星体、暗物质和暗能量等成了破解宇宙之谜的重大课题。于是，全世界的天文学家都非常渴望拥有威力更加强大的射电望远镜。人们意识到，谁拥有了这种望远镜，谁就更有可能站立在现代物理学和天文学的潮头，成为破解宇宙之谜的领军力量，这就是我国科学家为什么要建造一架世界顶级射电巨镜FAST的原因之所在。
应运而生的FAST
FAST借助一个天然的圆形溶岩坑建造，主体是一面巨大的反射镜，由几千块反射面板拼装而成，其边框为环形钢梁，众多钢索依托钢梁悬垂交错，构成一个球形网，用以支撑FAST巨大的反射镜。这个反射镜的总面积约25万平方米，相当于30个足球场的总合。它面向苍穹，扫描太空，堪称探索宇宙奥秘的中国“天眼”。
建造FAST是对我国望远镜设计和制造技术的一次严格检验，因为FAST要把覆盖30个足球场的信号聚集在药片大小的空间里。要实现这样毫米级的精度，难度是可想而知的。首先，由于热胀冷缩，钢结构很容易变形;其次，FAST的天线锅是一个标准的球形，在工作的时候，它要通过变换形状以在适当的地方形成300米直径的抛物面，FAST用这种方法转换天线的方向，所以，它必须非常易于操作。科学家们通过控制近万根钢索以实现镜面的连续变形，这无疑需要高超的工程技术予以支持。除此之外，FAST最令人惊叹的奇迹自然就是它的灵敏度了，它能探测百亿光年之外的射电信号，能精确探测宇宙中的物质成分，它的每块反射面上都可进行对焦，它的灵敏度相当于美国阿雷西博望远镜的2.25倍，巡天速度是它的10倍。
随着FAST的正式竣工，它将成为全球最受期待的“观天巨眼”。那么，这个号称“天眼”的射电望远镜会给我们带来怎样的发现呢？要回答这个问题，还是让我们回头看一看与FAST最为相似的单天线射电望远镜吧。在FAST诞生以前，它当之无愧地处于望远镜家族的“霸主”位置，它就是位于波多黎各岛上的美国阿雷西博射电望远镜。
射电巨镜已有的辉煌
阿雷西博射电望远镜口径350米，建成于1963年，它原来的天线是金属网，20世纪70年代初改建成金属板拼接而成的球面。此后，在80年代和90年代，阿雷西博射电望远镜也进行过升级，性能得到了提高。
从建成之日起，阿雷西博射电望远镜就是天文学家们梦想的探索利器，几千名研究者使用过它，用它研究类星体、脉冲星以及处在宇宙边缘的其他射电源。1990年，来自波兰托伦天文学中心的亚历山大・沃尔兹刚利用因等待维修而闲置下来的阿雷西博射电望远镜从事了一次相对简单的巡天观测，即让望远镜跟随地球的自转“漫无目的”地搜索天空，看看能不能发现些什么。不到10天，他就发现了脉冲星PSR B1257+12。这颗星很特别，脉冲信号时而早一点，时而晚一点，表明它的旁边可能有天体影响着它。经过大量的分析，沃尔兹刚认为，这颗脉冲星的周围有3颗行星，其中有一颗质量只相当于地球质量的十五分之一。即使在现在，这颗行星也是人们知道的绕着除太阳之外的另一颗恒星运行的最小的行星。
多数人都认为脉冲星不会拥有行星，然而沃尔兹刚的发现否定了这种观点。这次发现还首次证明，在太阳系之外的确存在着“系外行星”。事实上，人类在太阳系外发现的首批行星就是脉冲星PSR B1257+12周围的这3颗行星。到了1995年，人们才在一颗类似太阳的恒星周围发现了系外行星飞马座51b。
在脉冲星周围发现行星，大约只有像阿雷西博射电望远镜这样的“超级巨眼”才能做到，在它长达半个世纪的“生涯”里，还完成了很多著名的探索，把射电天文学推到了一个新的高度。例如，1974年美国物理学家约瑟夫・胡顿・泰勒和拉塞尔・艾伦・赫尔斯发现了一个射电脉冲双星系统PSR191316。两位科学家利用阿雷西博射电望远镜对这个双星系统进行了上千次观测，获得了20年的轨道周期值。他们的观测结果与广义相对论计算的结果十分相符，从而证实了引力波的存在。1993年，泰勒和赫尔斯双双荣获诺贝尔物理学奖。 雷伯的射电望远镜
在辽阔的宇宙中寻找智慧生命，这是人们从事了半个世纪的工作，而阿雷西博射电望远镜也做了非常理想的尝试，因为射电波以光速传播，效率高，速度快，是最切实可行的办法。
那次尝试是用阿雷西博射电望远镜向银河系的武仙座球状星团M13发送射电波，内容是一连串数字，它们构成了一幅由1和0组成的电码图，其含意包括氢、碳、氮、氧、磷等元素的原子序数，人类的DNA构造，人体的外形和身高，地球在太阳系中的位置等。M13包含几十万颗恒星，距地球约2.51万光年，所以这份“电报”要在宇宙中“旅行”2.5万多年才能抵达目的地。假若“外星人”收到了这份“电报”并且向我们回复，那么又需要2.5万多年才能被我们收到。
阿雷西博射电望远镜能接收从目标反射回来的信号回波，这使它有能力获得被探测物体的表面图像，也能探测目标天体上是否有水冰的信息，它用这种方法探测了月球和水星的极区，是一种很巧妙的“找水”途径。
FAST会为我们带来什么？
相对于阿雷西博射电望远镜，FAST显然可以做更多的事，并且获得更好的效果，因为它的接收能力更强，灵敏度更高，还使用了一些前所未有的创新技术，这使它的综合性能得以大幅提高。
FAST会在探索脉冲星方面大显身手。自20世纪60年代贝尔和休伊什发现了脉冲星后，人们迄今已发现了2000余颗脉冲星，然而这些脉冲星都存在于银河系之内，银河系之外的其他星系是否也有脉冲星？它们又有什么特别的地方？这是人们非常想知道的，而FAST的强大功能完全能满足人们的这个愿望，因为它有能力在“河外星系”中发现脉冲星。FAST能在一年时间里发现数千颗脉冲星，它将建立一个脉冲星计时阵，参与未来的脉冲星自主导航和引力波探测。
FAST将观测宇宙中的中性氢。中性氢是一种气体，会发射波长为21厘米的电波。早在20世纪中叶，科学家就曾利用中性氢探索了银河系的形状，他们用射电望远镜观测银河系中的21厘米电波，从而更详细地了解了银河系的结构和形状，银河系旋涡结构的若干细节就是用这种方法得到的。而FAST将瞄准更加遥远的宇宙深处，从而揭秘星系和宇宙演化的奥秘。
FAST是人们研究类星体之谜的利器。类星体是一种奇怪的射电源，此前研究认为，多数类星体是一种非常活跃的早期星系，被称为活动星系，它们离我们非常遥远，且拥有一个非常明亮的核。这个不可思议的核是怎么来的呢？原来，在活动星系中隐藏着一个高速旋转的“超大质量黑洞”，正是这个黑洞的巨大引力“点燃”了活动星系中的密集物质，从而使活动星系的核变得极为明亮，乃至于离我们非常遥远也能被望远镜观测到。研究类星体是人们了解星系和宇宙演化的重要环节，然而人们至今对它们的了解还非常不足，所以FAST对类星体的观测将非常值得期待。
FAST将成为甚长基线干涉测量网的主导力量。甚长基线干涉测量是一种用于射电天文学中的天文干涉测量方法，它用多个天文望远镜同时观测一个天体，模拟一个大小相当于望远镜之间最大间距的巨型望远镜的观测效果。使用这种方法，FAST将发挥重要作用，从而帮助天文学家们获得天体的超精细结构。
FAST还将作为高灵敏度雷达对空间目标，包括卫星、空间碎片等进行监视和成像。 美国阿雷西博射电望远镜
天文学方面的成就范文第4篇
张衡的成就，远不止发明了地动仪、浑天仪这些大众熟知的仪器。在成为科学家和发明家之前，他是个杰出的文学家，而他的文学成就和在文学发展史上的地位，虽不及他的科学成就那样影响深远，却也贡献巨大、不容忽视。甚至有评论称：“张衡是汉赋发展史上承前启后、具有划时代意义的重要作家。”此外，他在七言诗的发展史上也占有极其重要的地位。
张衡十五六岁时，文赋写作水平就已经很高，有希望被推荐到太学跟从“五经博士”学习。但张衡觉得太学里的学习方法太过拘谨、学问讲解的过于繁琐，于是，他决定放弃进入太学学习。17岁时，他卖了一部分房屋作为旅费，开始了四处游学。游学的成果是――“通五经、贯六艺”。
在自然科学上，张衡善于打破陈规、发明创造，而在文学上，他则善于学习、借鉴、继承和开拓。他的一生创作了很多文学价值非常高的作品，如结构严谨精密、被称为汉赋精品的《二京赋》；细致描写家乡的历史、山川、民俗，具有很高历史价值的《南都赋》；开启抒情小赋创作时代的《归田赋》；被广为传颂，对七言诗发展有极大影响的《四愁诗》等。另外，还有《思玄赋》《舞赋》《七辩》《应间》等作品。
《二京赋》是张衡的代表作，也可以算作他的成名作。从十九岁时起草，至三十岁时润色完成，张衡用了十年的时间。《二京赋》包括《西京赋》《东京赋》两篇。二京，指西京长安与东京洛阳。在作品中，张衡驰骋想象、体物抒情，描写了西京长安的奢华无度和东京洛阳的俭约重礼，文章辞藻华美、内容丰富、技巧高超，不仅全面、生动地描述了东汉的发展状况、民俗风情，更将政治讽谏融入其中，仗义执言、痛斥腐朽昏庸。《二京赋》集社会描述、意境想象、政治讽谏、历史反思、感情抒发于一体，洋洋洒洒，蔚为大观。有评论称，张衡的《二京赋》与班固的《两都赋》相比，更为宏大、细致、有特色，是汉赋长篇的极致。《二京赋》更改变了辞赋专一阿谀颂德的陋习，开一代新风，后被南朝梁昭明太子萧统收入《昭明文选》。郭沫若说他的《二京赋》在汉代文学中有着优越的地位，而祢衡在《吊张衡文》中则称他“下笔绣辞，扬手文飞”。
倍受瞩目的科学贡献
除了文学艺术外，张衡在天文学、地震学、机械技术、数学等方面均有卓越贡献，他的伟大发明和科学著作对我国的科学发展产生了深远影响。
《灵宪》：《灵宪》是张衡集多年的实践与理论研究写成的一部天文巨著，也是世界天文史上的不朽名作。该书全面阐述了天地的生成、宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运动等诸多重大课题，将我国古代的天文学水平提升到了一个前所未有的新阶段，使我国当时的天文学研究居世界领先水平，并对后世产生了深远的影响。
漏水转浑天仪 ：漏水转浑天仪是世界上有明确历史记载的第一架用水力发动的天文仪器。利用一个直径四尺（约1.2米）多的铜球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等，成一浑象；再用一套转动机械，把浑象和漏壶结合起来。以漏壶流水控制浑象，使它与天球同步转动，以显示星空的周日视运动，如恒星的出没和中天等。这也是世界上第一台自动演示恒星和太阳周日运行的仪器。
候风地动仪： 候风地动仪是中国古代侦测地震的仪器，也是世界最早的地震仪，由张衡于汉顺帝永建七年（132年）发明，但已失传，据陈毁于东汉战火。现存的候风地动仪，是由各国考古学家根据古书记载与现代科学知识所复原的模型。
候风地动仪用精铜制成，直径2.7米，其外形像一个大型酒樽。地动仪里面有精巧的结构，主要为中间的都柱（相当于一种倒立型的震摆）和它周围的八道（装置在摆的周围的8组机械装置）。在樽的外面相应地设置八条口含小铜珠的龙，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地震，都柱因受到震动而失去平衡，这样就会触动八道中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震发生的时间和方向。
瑞轮（读míng）荚：瑞轮荚即古代的活动日历，是张衡模仿神话中一种奇树──荚的特征制造而成的计时器。主要是在一个立轴上装15个拨板，依次分别作用于15个荚，按着应有的时刻升落，利用水力运动，从每月初一起，每天转出一片木叶，15日后每天再转入一片，到月落为止，循环旋转开合，从而获得类似活动日历的效用。
指南车：指南车主要利用机械原理和齿轮的传动作用，由一辆双轮独辕车组成。车箱内用一种能自动离合的齿轮系统，车箱外壳上层置一木刻仙人，无论车子朝哪个方向转动，木人伸出的臂都指向南方。张衡关于齿轮系统的应用和相对运动的原理，被西方学者赞为“是一切控制论机械的祖先”。
记里鼓车：记里鼓车是用以计算里程的机械。据《古今注》记载：“记里车，车为二层，皆有木人，行一里下层击鼓，行十里上层击镯”。“记里鼓车”和“指南车”的制造方法相同，所利用的差速齿轮原理，早于西方1800多年。
候风仪：候风仪又叫相风铜鸟，是气象学中预测风力风向的仪器。即在空旷的地上立一根5丈高的长竿，竿上装一只可以转动的铜鸟。人们可以根据铜鸟随风转动的方向，知道是什么风向。这是世界上最早的风向计。它与西方的候风鸡类似，但西方的候风鸡到12世纪才始见于记载，要比张衡的候风铜鸟晚了1000多年。
并不如意的为官生涯
张衡对于为官并没有太大热情，屡次受邀、屡次拒绝，期间更几次辞官。
公元100年，张衡应南阳太守鲍德之请作主簿，掌管文书工作。8年后鲍德调任京师，张衡即辞官居家。
公元111年，张衡因在天文、阴阳、历算等方面的名声引起皇帝注意，被征召进京，拜为郎中。
公元114年，张衡迁尚书郎。次年，迁太史令。以后曾调任他职，5年后复为太史令。总计前后任此职达14年之久，张衡许多重大的科学研究工作都是在这一阶段里完成的。
公元133年，升为侍中。不久受到宦官排挤中伤，于公元136年调到京外，任河间王刘政的相。期间严整法纪，打击豪强。
天文学方面的成就范文第5篇
相当长一段时期，儒学被误解为科学（指自然科学）的对立面，至少与科学无关。其实这是一个误解。中国古代曾有过居于世界领先地位的科学技术，正如英国著名的中国科技史家李约瑟所言，古代的中国人在科学技术的许多重要方面“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面，和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱，并在公元三世纪到十三世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，中国的科学发现和技术发明曾经“远远超过同时代的欧洲，特别是在十五世纪之前更是如此”[ ]。曾居于世界领先地位的中国古代科技是在以儒家文化为主流的中国传统文化的背景中萌芽并发展起来的，儒家文化对于中国古代科技的发展不可能不起着重要的作用。假如作为中国传统文化主流的儒家文化是一种与相科技对立的文化，那么在这样的背景下，又怎么可能会有高度发展的科技？反言之，在一个科技高度发展的社会中，与科技相对立的文化又如何能够成为主流文化？
一．
关于“儒家”，《汉书艺文志》作了较为全面的概述和界定：“儒家者流，……助人君顺阴阳、明教化者也；游文于六经之中，留意于仁义之际，祖述尧舜，文武，宗师仲尼，以重其言，于道最为高”。从这段总括性的论述中可以看出，原创儒家有三个主要的特点，这就是：求道、为学、致用。
首先，儒家重视求道，“于道最为高”。从《论语》中可以看出，孔子一生致力于求道。《论语学而》说：“子曰：君子食无求饱，居无求安，敏于事而慎于言，就有道而正焉，可谓好学也已。”《论语卫灵公》说：“子曰：君子谋道不谋食；耕也，馁在其中矣；学也，禄在其中矣。”《论语里仁》说：“子曰：“朝闻道，夕死可矣。”显然，求道是孔子一生的追求。孔子的“道”，主要讲的是为人处世之道。孔子说：“君子道者三，……仁者不忧；知者不惑；勇者不惧。”（《论语宪问》）又说：“有君子之道四焉：其行己也恭，其事上也敬，其养民也惠，其使民也义。”（《论语公冶长》）但最重要的是“忠恕之道”， 曾子曰：“夫子之道，忠恕而已矣。”（《论语里仁》）
孔子之道，为思孟学派以及后来的《易传》所发挥，从而形成了儒家的“天人合一”之道。《中庸》曰：“唯天下至诚，为能尽其性；能尽其性，则能尽人之性；能尽人之性，则能尽物之性；能尽物之性，则可以赞天地之化育；可以赞天地之化育，则可以与天地参矣。”并且认为，“仲尼祖述尧舜，文武。上律天时，下袭水土。辟如天地之无不持载，无不覆帱。辟如四时之错行，如日月之代明”。孟子说：“尽其心者，知其性也。知其性，则知天矣。”（《孟子尽心上》）《易传》曰：“大人者，与天地合其德，与日月合其明，与四时合其序，与鬼神合其吉凶。”（《周易乾文言》）并且明确提出天道、地道与人道统一的 “三才之道”（《周易系辞下传》）。
正因为儒家讲的“道”是人道与天道的统一，是“天人合一”之道，所以，儒家又重视“天”，重视研究天地自然，从而形成了儒家的自然观，主要包括：思孟学派的阴阳五行自然观、荀子的气论自然观和《易传》的阴阳八卦自然观，充分表明儒学融合自然之道。虽然从现代科学的角度看，儒家的这些自然观并不能算作是科学，但是在中国古代，阴阳五行自然观、气论自然观以及阴阳八卦自然观一直是古代科技的思想基础，是中国古代科技的重要组成部分。
其次，儒家重视为学，“游文于六经之中”。孔子作为教育家，要求自己和学生有广博的知识。《论语雍也》说：“子曰：“君子博学于文，约之以礼。”孔子讲“博学”，主张“多闻，择其善者而从之，多见而识之”（《论语述而》），具有知识论倾向；不仅要求学习社会文化，学习伦理道德方面的知识，而且也包括学习自然方面的知识，从而使学生成为“志于道，据于德，依于仁，游于艺”（《论语述而》）的君子。这里的“游于艺”，就是学习“六艺”，即礼、乐、射、御、书、数，其中的“数”实际上包括了古代的数学知识。而且，孔子还要求学生“多识于鸟兽草木之名”（《论语阳货》）；思孟学派和荀子的著作以及《易传》等也广泛涉猎自然知识。
正因为儒家重学，也重视自然知识，包容科技，先秦儒家自孔子开始就十分重视对于古代科技著作的研究。他们所整理、研究以及撰写的著作中，《夏小正》、《禹贡》、《月令》等都是当时重要的科技著作，《诗经》、《尧典》、《周礼》等也都包含了丰富的科技知识。先秦儒家把科技知识包容于儒学之中，而这些科技著作以及科技知识事实上成为后世儒家学习和研究科技的知识基础。
再次，儒家重致用。孔子重人道、重学问，最后又落实到致用上。在为政方面，孔子讲“道之以德，齐之以礼”（《论语为政》），讲道德教化；同时也讲“因民之所利而利之”（《论语尧曰》），讲利民。这一思想后来被孟子发展成为“仁政”。孟子认为，施行仁政，首先要“制民之产”。他说：“明君制民之产，必使仰足以事父母，俯足以畜妻子，乐岁终身饱，凶年免于死亡。然后驱而之善，故民之从之也轻。”（《孟子梁惠王上》）因而要发展农业生产，要“不违农时”；“不违农时，谷不可胜食也；数罟不入洿池，鱼鳖不可胜食也；斧斤以时入山林，材木不可胜用也；谷与鱼鳖不可胜食，材木不可胜用，是使民养生丧死无憾也”（《孟子梁惠王上》）。在儒家看来，讲“仁政”，就要发展农业生产，当然也就离不开发展农业科技。
儒家讲民本，最终又要落实到发展农业，发展农业科技；与发展农业相关，又要研究天文学、地理学以及数学等等。这表明儒家本身具有发展科技的内在要求，儒家文化与科技密切相关。在中国古代科技体系中，农业科技以及与之相关的实用科学发展较快，其原因概在于此。
二．
原创儒家具有的求道、为学、致用的特点，使得儒学融合科学于一体。而且，后世儒家在发展儒学的过程中，大体上继承了这个重要的传统，只是在各个时期，儒家的侧重点有所不同。从儒学发展史看，历代都有儒家学者研究自然、研究科技，对中国古代科技的发展做出直接的贡献。
汉代儒家确立了儒家的经学传统，较多地发挥儒家为学包括研究科技知识的特点。汉代经学家在整理和研究儒家经典时，把包含有古代科技知识的儒家著作也确立为经典。按照中国古代数学、天文学、地理学、医药学和农学五大学科的分类，《周易》等著作中包含有某些数学知识，《诗经》、《尚书尧典》、《大戴礼记夏小正》、《礼记月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文学的知识，《尚书禹贡》、《周礼夏官司马职方》等著作中包含有某些地理学知识，《周易》、《礼记月令》等著作中包含了与医学有关的知识，《诗经》、《大戴礼记夏小正》、《礼记月令》等著作中包含有农学知识。尤其是，汉代经学家还把春秋时期的技术著作《考工记》补入《周礼》，列为儒家经典。汉代儒家在整理和研究儒家经典的过程中，对其中的科技知识进行注释和发挥，实际上也是一种科学研究。
汉代儒学包容科学，不仅表现为汉儒所确立的儒家经典中包含古代科技著作和科技知识，而且，汉代有不少儒家直接参与科学研究，甚至成为那个时代的科学家。汉代儒家普遍对天文历法感兴趣，并有所研究，这不仅有其政治方面的原因，也与儒家讲“天人合一”有着密切的关系。李约瑟说：“天文和历法一直是‘正统’的儒家之学。”[ ]笔者以为，至少在汉代可以这么说。在汉代儒家中，对天文学颇有研究的，至少有扬雄、桓谭、刘歆、贾逵等。扬雄对天文学很有兴趣，主张浑天说，并提出“难盖天八事”。桓谭对天文学也颇有研究，在宇宙结构问题上，反对盖天说，主张浑天说。扬雄和桓谭对于浑天说取代盖天说的地位起到重要的作用。后来的儒家学者刘歆修《三统历》，被认为是“我国古代流传下来的一部完整的天文学著作”，“世界上最早的天文年历的雏形”。[ ]贾逵在天文学上颇有造诣，他所参与修订的东汉四分历比以往各家历法有显著的进步。
宋学确立了儒家的道学传统，较多地发挥了儒家求道包括求自然之道的特点。宋学家在当时中国古代科技发展至高峰的背景下，大都深入学习和研究当时的科技。邵雍、张载、二程以及朱熹都对自然现象有过研究。
朱熹的“理”一开始就具有科学的内涵，它既是形而上的“太极”，又是具体事物包括自然事物的规律，因而也包括了自然规律在内；所以，朱熹理学既是心性之学，又是自然学。这正是对原创儒学“天人合一”的发展。此外，朱熹对于儒家“格物致知”的诠释，使之包含了格自然之物的内涵，赋予了科学的意义。朱熹说：“天地中间，上是天，下是地，中间有许多日月星辰、山川草木、人物禽兽，此皆形而下之器也。然这形而下之器之中，便各自有个道理，此便是形而上之道。所谓格物，便是要就这形而下之器，穷得那形而上之道理而已。”（《朱子语类》卷六十二）“上而无极、太极，下而至于一草、一木、一昆虫之微，亦各有理。一书不读，则阙了一书道理；一事不穷，则阙了一事道理；一物不格，则阙了一物道理。须著逐一件与他理会过。”（《朱子语类》卷十五）可见，在朱熹广泛的格物中，也包括格自然之物。朱熹非常强调研究自然现象，把握自然之理。他说：“虽草木亦有理存焉。一草一木，岂不可以格。如麻、麦、稻、粱，甚时种，甚时收，地之肥，地之跷，厚薄不同，此宜植某物，亦皆有理。”（《朱子语类》卷十八）“历象之学自是一家，若欲穷理，亦不可以不讲。”（《朱文公文集》卷六十《答曾无疑》）“小道不是异端。小道亦是道理，只是小。如农圃、医卜、百工之类，却有道理在。”（《朱子语类》卷四十九）更为重要的是，朱熹还运用“理”的概念直接研究自然、研究科学，在天文学领域取得重要的成就。他提出了以“气”为起点的宇宙演化学说，提出了地以“气”悬空于宇宙之中的宇宙结构学说以及天有九重和天体运行轨道的思想，在中国天文学史上具有重要的价值。[ ]
明清之际，西方科学传入中国。明清时期尤其是明清之际的儒家，较多地发挥了儒家经世致用的传统。他们或者以“格物致知”的名义融合科学、研究科学，或者打着“西学中源”的旗号学习西方科学，会通中西。清代的儒学即使在最后转变成为专注于考据训诂的经学，也依然以特殊的方式研究科学。当时的儒家对于西方科学虽有不同态度，但总体上持积极吸纳的态度，在一定程度上促进了中国古代科技的近代化。
明清之际的儒家学者黄宗羲撰写了不少科学著作，其中天文学、数学类著作“有《授时历故》一卷，《大统历推法》一卷，《授时历法假如》一卷，《西历假如》、《回历假如》各一卷外，尚有《气运算法》、《勾股图说》、《开方命算》、《测圆要义》诸书共若干卷”[ ]；地学类著作有《今水经》、《四明山志》、《台宕纪游》、《匡庐游录》等；还有《律吕新义》及其它科学著作。清初儒家学者李光地对天文历算有特殊的爱好，与当时的天文学家、数学家梅文鼎交往甚密。在与梅文鼎的交往过程中，李光地对天文学也作了深入的研究，其天文历法类著作主要有：《历象要义》、《历象合要》、《历象本要》等，主编《御定星历考原》、《御定月令辑要》等；还有论文《记太初历》、《记四分历》、《记浑仪》、《算法》、《历法》、《西历》等。清代考据学大师戴震“凡天文、历算、推步之法，测望之方，宫室衣服之制，鸟兽、虫鱼、草木之名状，音和、声限古今之殊，山川、疆域、州镇、郡县相沿改革之由，少广旁要之率，钟实、管律之术，靡不悉心讨索。”[ ]并且撰写了大量的科技著作，其中有天文历法类著作：《原象》、《续天文略》、《迎日推策记》、《九道八行说》、《周礼太史正岁年解》、《周髀北极璿玑四游解》、《记夏小正星象》、《历问》、《古历考》等；数学类著作：《勾股割圜记》、《策算》等；地学类著作：《水地记》、《直隶河渠书》、《汾州府志》等；技术类著作：《蠃旋车记》、《自转车记》、《释车》、《考工记图》等。清代著名的汉学家焦循是与汪莱、李锐齐名的重要数学家。[ ]《畴人传》“续编”说：“尚之（李锐）在嘉庆间，与汪君孝婴（汪莱）、焦君里堂（焦循）齐名，时人目为谈天三友。”[ ]焦循的数学著作有：《加减乘除释》、《天元一释》、《释弧》、《释轮》、《释椭》、《开方通释》等。此外，焦循还有《禹贡郑注释》、《毛诗地理释》、《毛诗鸟兽草木虫鱼释》、《李翁医记》等科学类著作。
纵观儒学发展的历史可以看出，历代都有儒家学者研究自然、研究科技，并撰写科技著作，把科学与儒学融合在一起。
三．
儒学融合科学，然而在儒学体系中，科学只是其中不可缺少的一个部分，并不占据主导地位。虽然儒家也需要研究天地自然，但是，这种研究本身并不是目的，而只是儒家最终把握“形而上之道”的手段。对于儒家来说，科学既不是可有可无，也不是最为重要。儒家既不反对科学，也不将科学摆在首要的位置上。尤其是当科学与儒学发生矛盾时，当需要对科学与儒学的重要性作出比较和权衡时，科学往往处在次于儒学的地位。
正因为如此，儒家对于科学的态度往往会受到今天推崇科学的人们的误解。甚至李约瑟也认为，“在整个中国历史上，儒家反对对自然进行科学的探索，并反对对技术作科学的解释和推广。”[ ]并以孔子反对樊迟学稼加以说明。其实，孔子反对“樊迟学稼”是否可以用来证明儒家反对科技，则需要作进一步的分析。
据《论语子路》记载：樊迟请学稼。子曰∶“吾不如老农。”请学为圃。曰∶“吾不如老圃。”樊迟出。子曰∶“小人哉，樊须也！上好礼，则民莫敢不敬；上好义，则民莫敢不服；上好信，则民莫敢不用情。夫如是，则四方之民襁负其子而至矣；焉用稼！”然而，孔子反对樊迟学稼，只是因为在孔子看来，义的价值要高于利，道德的价值要高于实际的技能；只是就义与利、道德与实际技能相比较而言的；并不是不要利，不要实际技能，而是不要只讲利，只讲技能。因此，孔子反对樊迟学稼并不存在反对科技、鄙视科技的问题。
从古代科技尤其是古代农业科技的发展看，孔子反对樊迟学稼实际上并没有产生多少负面的影响。北魏时期的重要农学家贾思勰撰重要的农学著作《齐民要术》，其中说道：“樊迟请学稼，孔子答曰：‘吾不如老农。’然则圣贤之智，犹有所未达，而况于凡庸者乎？”[ ]按照贾思勰的理解，孔子因自以为在农业生产上不如老农，所以才无法教授樊迟学稼；而且，连孔子都不如老农，那么凡庸者就更是如此，所以应当学习农业科技。唐代重要的农学家陆龟蒙著《耒耜经》，其在“序”中说：“孔子谓：‘吾不如老农’，信也。因书为《耒耜经》以备遗忘，且无愧于食。”[ ]陆龟蒙认为，孔子说自己不如老农，这是实话，所以应当要研究农学。宋代重要的农学家陈旉著《农书》，有洪兴祖作“后序”，其中引陈旉所说：“樊迟请学稼，子曰：‘吾不如老农。’先圣之言，吾志也；樊迟之学，吾事也；是或一道也。”[ ]显然，孔子反对樊迟学稼实际上并没有成为古代农学家研究农业科技的障碍。无论对农学家们的解释作如何评价，无论他们的解释在今天的一些人看来是多么的“不符合”逻辑，但至少可以肯定，他们没有把孔子反对樊迟学稼与他们研究农业科技对立起来，也就是说，孔子反对樊迟学稼实际上并没有对古代农业科技的发展带来多大的负面影响。
朱熹也曾说过：“格物之论，伊川意虽谓眼前无非是物，然其格之也亦须有缓急先后之序，岂遽以为存心于一草木器用之间而忽然悬悟也哉！且如今为此学而不穷天理、明人伦、讲圣言、通世故，乃兀然存心于一草木一器用之间，此是何学问！如此而望有所得，是炊沙而欲其成饭也。”（《朱文公文集》卷三十九《答陈齐仲》）如果仅从字面上理解，这段文字只是讲研究自然当在“穷天理、明人伦、讲圣言、通世故”之后，不可“兀然存心于一草木一器用之间”，并没有反对研究自然之意。但是，他用“炊沙而欲其成饭”之词，似有轻视科学之嫌。
然而需要指出的是，据当今学者陈来先生所著《朱子书信编年考证》，朱熹的此段文字写成于“丙戌冬”（1166年，朱熹36岁），[ ]当为朱熹早期言论，在他后来的著述中，类似的言论几乎不复出现。
朱熹于47岁（1177年）写成的《论语集注》对孔子所言“志于道，据于德，依于仁，游于艺”进行注释时说：“游者，玩物适情之谓。艺，则礼乐之文，射、御、书、数之法，皆至理所寓，而日用之不可阙者也。”（《论语集注述而》）后据周谟“己亥（1179年，朱熹49岁）以后所闻”，朱熹曾经在比较“志于道，据于德，依于仁，游于艺”四者的轻重时说：“‘游于艺’一句，比上三句稍轻，然不可大段轻说。如上蔡云‘有之不害为小人，无之不害为君子’，则是太轻了。古人于礼、乐、射、御、书、数等事，皆至理之所寓。游乎此，则心无所放，而日用之间本末具举，而内外交相养矣。”（《朱子语类》卷三十四）从朱熹此时对于程门弟子谢良佐的批评可以看出，朱熹认为儒家的“六艺”“皆至理之所寓”，绝不是可有可无。
另据陈淳“庚戌（1190年，朱熹60岁）、己未（1199年，朱熹69岁）所闻”，朱熹晚年明确指出：“小道不是异端。小道亦是道理，只是小。如农圃、医卜、百工之类，却有道理在。只一向上面求道理，便不通了。”（《朱子语类》卷四十九）可见，朱熹晚年对于学习农圃医卜之类的“小道”明确持肯定态度。
从朱熹对待研究自然、学习“六艺”的态度变化可以看出，朱熹同样也是重视“小道”、重视“六艺”的，根本没有反对、鄙视之意，只是有先后、缓急之别而已。
由此可见，儒家视科技为“小道”，这只是与儒家形而上之“大道”相比较而言的，只是大小的“小”。与此相类似，有关“玩物丧志”、“雕虫小技”之类的说法，也都只是表明儒家视道德更重于科技。应当说，儒家并不反对学习科技知识，而只是反对轻视道德一味地沉迷于科技之中。
至于“奇技巧”的说法，应属另外一类。“奇技巧”的说法出自《礼记王制》。其中说：“作声、异服、奇技、奇器以疑众，杀。”《尚书泰誓》也有“作奇技巧以悦妇人”的说法。其实，这里的“奇技”、“奇器”或“奇技巧”是有所指的，主要是指无益于国计民生的、蛊惑人心或只是取悦于人的技法，并不是指所有的科技。当然，不排除有些科技的东西被历史上的某些儒家学者视作“奇技巧”，但是，同样也有一些儒家学者反对把科技视作“奇技巧”。明清之际，重要的儒家学者李光地明确反对把西方人的科技视作“奇技巧”。他说：“西洋人不可谓之奇技巧，盖皆有用之物，如仪器、佩觽、自鸣钟之类。《易经》自庖牺没，神农作；神农没，尧舜作，张大其词，却说及作舟车、耒耜、杵臼、弧矢之类，可见工之利用极大。《周官》一本《考工记》，全说车。”[ ]因此，笼统地说儒家视科技为“奇技巧”是不符合事实的。
所谓儒家“重道轻艺”之说，如果就比较和权衡“道”与“技艺”孰重孰轻而言，儒家的确如此；但如果以此认为儒家轻视“技艺”，显然是一种误解。与这种误解相类似，儒家还被说成是“重义轻利”。其实儒家讲“重义轻利”是有特定含义的。孔子讲“富与贵是人之所欲也，不以其道得之，不处也；贫与贱是人之恶也，不以其道得之，不去也”（《论语里仁》），讲“因民之所利而利之”，显然，儒家并不是不讲“利”，而是要在义与利发生冲突时“重义轻利”。同样，孔子讲“志于道，据于德，依于仁，游于艺”；汉代的扬雄讲“通天、地、人曰儒；通天、地而不通人曰技”[ ]；朱熹讲科技“亦是道理”；充分表明儒家并不轻视“技艺”，而是包容着“技艺”。因此，无论是“重义轻利”，还是“重道轻艺”，其中的“轻” 都并非指轻视之“轻”，更多的是在对二者进行比较权衡时的轻重之“轻”，是相对而言的。
从总体上看，儒家讲求道、为学、致用都要求研究自然，都离不开学习和研究科技、运用科技，因此，儒学融科学于一体，具有科学的内涵；与此同时，研究自然、学习和研究科技只是儒家把握“形而上之道”的一种手段，只是相对次要的方面；所以，在儒学中，科技只是“小道”，必须服从于儒家的“大道”。正因为儒学具有科学的内涵，包含有研究自然、学习和研究科技的要求，儒家自一开始就把研究自然、学习和研究科技当作建立和发展儒学体系所必不可少的重要工作，无论是先秦儒家还是汉代经学家、宋学家，乃至明清之际的儒家，他们中的许多人都曾在一定程度上以不同方式研究过古代科技。这一切都表明儒家与古代科技并非对立。
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