一、春秋战国科技概述（一）铁器的普遍使用与社会大变革春秋战国时期（公元前770-前221　年）是我国历史上由奴隶制向封建制转变的社会大变革时期。 和主要以工商业与贸易为生存命脉的古希腊不同，中国的奴隶制是在大陆上发展起来的。我国黄河中下游的大片平原以及渭河、汾河谷地和长江、淮河中下游的平原地带，几乎连成一片，比尼罗河流域和两河流域的平原要大得多。这里远古时代"草木畅茂，禽兽繁殖"，①为农业的发展提供了极好的自然条件。在使用石制、骨制、木制工具的原始社会，发展农业主要靠火，用火烧掉树木野草，然后进行耕种。我国传说中的农业的始祖神农，被称为"炎帝"，也叫"烈山氏"，都与火有关，反映了这一历史状况。在石器加工和制陶技术的基础上产生出来的青铜冶铸技术，到了商代已发展到独步世界的高度。青铜器具的使用，不仅把我国农业生产技术推到了一个新的高度，使农业生产逐渐取代了采集狩猎活动和畜牧业，到周初已成为社会经济中最主要的部门，而且也为手工业技术的发展和生铁冶铸技术的产生奠定了基础。铜的熔点为1083℃，炼块状铁要求的温度为1000℃左右，生铁的溶点为1146℃。熟练地掌握炼铜技术和进一步改进鼓风技术，获得生铁熔铸的高温是不难达到的。所以不迟于公元前6　世纪，我国已出现了生铁冶铸，很快又发明了利用柔化退火制造可锻铸铁和世界上最早的炼钢术与淬火技术。 铁器的应用，特别是铸铁农具的普遍推广，成为这一时期生产力发展的重要标志，引起了全社会整个技术基础的巨大变化。V　型铁铧犁和牛耕的使用，加快了农田开发和精耕细作传统的形成，大大增加了农业的产量。凿井技术的提高和大规模水利工程的兴建，便于人们向远离河湖的地区移居，并在附近开辟农田进行耕植，使大量荒地得到开垦。私田数量的增加和农业劳动生产率的提高，促使一家一户为单位的、以个体经营为特征的小农阶层（自耕农和佃农）和以私有土地为资本、通过佃耕制而暴富起来的封建剥削阶层的出现，使封建生产关系得到迅速发展。 "私门富于公室"的现象也诱使诸侯、卿大夫和贵族奴隶主们纷纷开始采用封建剥削形式。而新出现的封建制度，也更好地适应了当时生产力发展的要求，进一步解放了生产力，使春秋战国、特别是战国时期的生产力得到前所未有的巨大发展，也促成了奴隶社会无法比拟的科学技术的大发展。中国的奴隶制没有产生足以和希腊科学文化相媲美的精神文明；但是中国是世界上第一个进入封建社会的国家，不仅在进入封建社会的初期就创造了可以和古希腊媲美的科学文化，并且从此伊始，以自己辉煌的成就和鲜明的特色在世界上领先达1000　多年之久。 春秋战国时期奖励耕战、重视农桑的政策，不仅促进了农业科学技术的提高和水利灌溉工程的兴建，而且也促进了天文历法的发展。春秋时期我国已开始采用十九年七闰的制历方法，至迟在公元前7　世纪已开始用圭表测日影以定冬至和夏至；战国时期开始出现了二十四节气的思想。在天文观测上，这一时期也有了关于日食、月食、流星、彗星的世界上最早的观测记录；楚人甘德、魏人石申编制了世界上最早的星表。 ①　《孟子•滕文公章句上》。 在农业发展的同时，手工业生产也有了很大的进步，形成了冶铁业、丝织业、车辆制造、玻璃漆器业等许多独立的生产部门，出现了分工越来越细、工艺技术逐步规范化的趋势。春秋末期齐国人撰写的《考工记》，记述了当时官府手工业的30　项专门部门的制造工艺和技术规范，反映了当时手工业技术发展的高水平。 农业和手工业的发展，促进了商业贸易的繁荣、水陆交通的发达和城市的发展。各个诸侯国之间的军事征伐、文化交流和商业活动，扩大了各个地区的联系沟通。这不仅促使了华夏地区各民族的融合与科学技术的交流，而且开阔了人们的地理视野，丰富了人们的地理知识，出现了《禹贡》、《管子•地员》和《五藏山经》等对地理资料进行综合论述的著作。 （二）"士"的出现与学术繁荣春秋时期，诸侯林立，各诸侯国之间的攻伐兼并十分激烈。各种势力为了自身的利益和在夺权斗争中取得胜利，都需要舆论上的准备和思想上的支持，特别是需要笼络收买社会上的智能之士为他们出谋划策，承担处理大量的军政外交事务。在这种形势下，原来由奴隶主阶级垄断文化教育的"学在官府"的制度受到冲击，社会上私学兴起。特别是从孔丘（公元前551-前470　年）开始的私人讲学活动，使原来被统治阶级垄断的文化知识普及到社会上并不当权的平民即"国人"之中，社会上由此产生了一批受过礼、乐、射、御、书、数"六艺"教育的"士"。这一大批来自"国人"的"士"，在中国从奴隶制向封建制的转变中发挥了很大的作用。这个时期，代表各阶级、阶层利益的不同思想学说纷起。许多思想家、哲学家各持见解，著书立说，奔走游说，互相争辩，出现了"出并作，各引一端，崇其所善，以此驰说，取合诸侯"①的现象，造成了思想上解放、学术上自由的"百家争鸣"的生动局面。 儒家、墨家、道家、名家以及荀况（约公元前313-前238　年）、韩非（约公元前280-前233　年）等为代表的诸子百家，对当时科学技术的发展都有较大的影响。他们为了发展自己的学派，论证自己的观点，实现自己的主张，达到自己的政治目的，都程度不同地关心生产的发展和科学技术的进步，从中汲取某些有利的论据。他们从不同的观点和角度对一些自然现象和技术问题进行解释和概括，频繁交流，彼此辩诘，相互补充，为当时科学技术的发展创造了极为有利的气氛和条件。战国时期的百家争鸣，促进了我国整个学术的繁荣和科学文化的发展；和正值奴隶制鼎盛时期的古希腊一起，在世界的东方和西方，同时形成了两个交相辉映的科学文化高峰，全面奠定了我国后世科学技术发展的基础。 （三）自然知识的进步春秋战国时期，在自然知识方面，除前面已述及的天文学、地理学之外，数学、农学、生物学、医学和物理学等均有了相当的发展。 在数学方面，我国商代已使用了十进位法，有了画圆和直角的工具"规"和"矩"。春秋时期已可利用筹算进行完整的加、减、乘、除四则运算，并有了分数的概念。后期墨家提出了几何学中的点、线、面、方、圆乃至极限的概念。 公元前239　年，由秦相吕不韦（约公元前290-前235　年）的门客集体 ①　《汉书•艺文志》。 编撰的《吕氏春秋》，融合了诸子百家的思想和学术成果。其中的《上农》、《任地》、《辨土》、《审时》四篇，专讲"崇本抑末"的重农政策和深耕细作的农业技术，反映了春秋战国时期的农业技术水平。农业和地理学的成就，也促进了生物学知识的积累。这个时期在生物形态学和分类学方面取得了不小的进步。 中国独特的医学体系，也在这一时期初步形成并得到迅速发展。在医药、病因病理和诊断治疗知识积累的基础上，战国后期成书的《黄帝内经》，对我国古代的医疗实践经验作了系统的整理和总结提高，成为我国中医理论开始形成的标志。《内经》运用阴阳对立、五行生克的思想，论述了人体生理、病理、诊断、预防、治则和药性问题，成为2000　年来中医辨证论治、临床实践的基础理论之一。 春秋战国时期，我国的手工业技术包含了丰富的物理学知识。《考工记》和后期墨家撰写的《墨经》等书中，记载了我国古人在力学、声学、热学、电和磁以及光学方面获得的理性认识。特别在力学、声学和光学的研究上，还出现了实验方法的萌芽。《墨经》中记载的光学实验，包括小孔成像以及平面镜、凹面镜、凸面镜的成像实验，其方法和结论与近代光学实验十分相似，取得了比古希腊欧几里得《光学》更早的辉煌成就。 （四）诸子百家的自然观自然观作为古代科学思想的一种形态，在春秋战国时期涌现出多种学说，成为2000　多年来影响我国科学技术和文化思想发展的传统力量。 1. "天命观"的衰落和荀子"明于天人之分"的思想奴隶制向封建制的转变，必然引起意识形态上的巨大变化。这首先体现在对维护奴隶主统治的"天命观"所提出的公开挑战。 这种状况在当时的诸子学说中普遍反映出来。即使在讲过"天命"的孔子那里，对"天命"问题也是极力回避的。"子不语怪、力、乱、神"。①他还说过："天何言哉？四时行焉，百物生焉，天何言哉？"②这已把"天"看作是"自然"了。同样，宣扬"王道"的孟轲（公元前372-前289　年）也指出："天之高也，星辰之远也。苟求其故，千岁之日至，可坐而致也"。③是说天和星辰虽然高远得很，但其规律也是可以获知的，千年间的冬至也可以被预知。这反映了对"天"的神秘感的消失以及对"天"可以认知的信心。地主阶级上升时期的杰出思想家荀况，更提出了"明于天人之分"的思想，认为"天"是没有意志的"自然"，把原来被看作是人间至高无上的主宰一下子降为与人为伍的大自然，并把正确处理人与自然的关系作为"以政裕民"的物质基础。在《荀子•天论》中，这个思想得到了完整的表述。"天"是什么呢？荀子指出："列星随旋，日月递，四时代御，阴阳大化，风雨博施，万物各得其和以生，各得其养以成，不见其事而见其功，夫是之谓神。皆知其所以成，莫知其无形，夫是之谓天。"这是说"天"就是自然本身，是没有意志的；自然的功能就是"神"。他还说："天行有常，不为尧存，不为桀亡"，即天有其自身的运动规律，是不为"人事"所改变的。他十分卓越地提出："大天而思之，孰与物畜而制之！从天而颂之，孰与制天命而 ①　《论语•述而》篇第七。 ②　《论语•阳货》篇第十七。 ③　《孟子•离娄下》。 用之！望时而待之，孰与应时而使之！因物而多之，孰与骋能而化之！思物而物之，孰与理物而勿失之也！愿与物之所以生，孰与有物之所以成！故错人而思天，则失万物之情"。在这里，荀子进一步抒发了"明于天人之分"的意义，指出在"人"与"天"的关系上，"人"是可以有所作为的。只要能掌握和善于利用自然规律，就可以使自然为人服务。"如是，则知其为，知其所不为矣；则天地官而万物役矣。"如果对"天"只是敬畏、颂扬和等待其恩赐，那就是"错人而思天"了。荀子的这段论述，可以说是当时在处理"人"与"天"的关系上最具积极意义的认识。 2. 阴阳-五行说在百家争鸣的形势下，各家学说都力求从总体上说明和理解自然，在自然的本质或宇宙万物本原的问题上，就出现了各种不同的说法。探讨、认识这一问题，是自然科学的根本任务，但在科学还没有进步到足以解答这个问题的时候，只能先由哲学提出某些猜测和作出一定的解释。春秋战国时期宽松活跃的学术气氛，为这些学说的提出创造了良好的条件。当时的中国哲学家们对自然本质的各种看法，与古希腊自然哲学的内容大体上是类似的。关于宇宙论和时空观的内容，将分别在天文学和物理学部分介绍。 殷周时期已经产生的阴阳和五行学说，仍然是这一时期关于宇宙万物本原的重要学说。五行学说是从西周的"五材"演变而来的。汉初伏胜所著的《尚书大传》记载，武王伐纣至于商郊，士卒欢乐歌舞以待旦，歌曰："水火者，百姓之所饮食也；金木者，百姓之所兴作也；土者，万物之所资生也，是为人用。"把水、火、金、木、土看作是人们赖以生存的五种基本材料的看法，当是有古老渊源的。《国语•郑语》记载，周幽王九年（公元前773年）太史伯回答郑桓公之问时说："故先王以土与金木水火杂，以成百物"。这个回答表明，当时还只是把土与金木水火看作是"以成百物"的基本材料，还没有把它们上升为宇宙万物的本原。《左传》中记载的关于柳下惠（展禽，生活于公元前7　世纪后半期）的一段话中有："及地之五行，所以生殖也。"这是最早出现的"五行"二字。《国语•周语下》记载公元前572　年的一段话说："天六地五，数之常也。""天六"指阴、阳、风、雨、晦、明"六气"；"地五"即指五行，并把它们上升为正常的自然规律（"数之常也"），这就具有一定的哲学意义了。到公元前6　世纪末，五行即被推广到各个方面（"五味"、"五色"、"五声"等），并被看作是"礼"所依据的基本原则之一。在可能是战国时人伪作的《尚书•洪范》中则进一步概括说："五行，一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰润下，火曰炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。润下作咸，炎上作苦，曲直作酸，从革作辛，稼穑作甘。"这里把五行提升为构成宇宙万物的五种基本元素，并对它们的性质和作用作了规定。 西周末年，还产生了物质为"气"的说法，用对立的阳气和阴气的相互作用来解释天地分离、四季变化、万物盛衰等各种自然现象。天气为阳，性质是上升的；地气为阴，性质是沉滞的。两种气的协调交感作用，生成万物和天地的秩序；二气不和，就会引起自然界的灾异变化。周幽王二年（公元前780　年）西周三川（今陕西中部）皆震，周大夫伯阳父说这是因为"阳失其所而镇阴也"，"阳伏而不能出，阴迫而不能（升）"，①于是便发生地 ①　《国语•周语上》。 震。 到了战国时期，几乎各家都把阴阳看作自然界两种对立的力量。《老子》中说："万物负阴而抱阳，冲气以为和"，即阴阳蕴涵于万事万物之内，在看不见的气中得到统一。这里把阴阳看作是万物的基本属性。《荀子•天论》称："四时代御，阴阳大化"；并用"天地之变，阴阳之化"来解释星坠之类的自然现象。 在孔子及其弟子所编的《易经•系辞传》中提出了"一阴一阳之谓道"；并称："乾，阳物也；坤，阴物也，阴阳合德而刚柔有体"，"刚柔相推，变在其中矣"。这是说一阴一阳，一刚一柔，相互推移，即生变化，在这种对立统一的作用之下，就发生了万物的演化。这可以看作是对先秦阴阳学说的总结与提高。 战国时期，从不同角度反映自然界面貌的阴阳说与五行说开始被结合起来，形成了阴阳五行说。阴阳五行说和元气论的结合，又构成了我国古代元气一元论的自然观。 先秦学者也有将宇宙万物的本原归结于一种具体物质的。《管子•水地》篇称："集于天地，而藏于万物，产于金石，集于诸生。。。万物莫不以生。。。水者何也？万物之本原也，诸生之宗室也。"这是水一行说。《庄子•在宥》篇假借黄帝时代的广成子之口说："今夫百昌皆生于土，而返于土。"这是土一行说。尽管我国古代的五行说、阴阳说、水一行说、土一行说还比较粗糙，但都在试图把自然界无限多样的物质存在形态统一于几种或一种物质本原，用统一的观点去解释宇宙万物，其中包含着一些合理的见解和天才的猜测。