吴地(江苏南部、浙江北部、安徽东南部)科技简史

总之,吴冶是我国冶金史上最辉煌最古老的一页。由此亦可想到,后世的龙泉宝剑、苏钢法产生在吴越旧地就不是偶然的了。

吴国在造船、航海方面也处于领先地位。河姆渡、钱山漾等史前遗址出土的多件木桨表明吴越人的祖先早已以船为车,以楫为马。到了春秋时期,虽有晋国派申公巫来教吴人车战,但吴军俘获了兵车还是作为礼物送掉的,吴军的主力是水师,其战船有大翼、小翼、突冒、楼船等,分别与陆军的重车、轻车、冲车行楼车相当(《御览·桥船》卷七七O)。《越绝书·逸文》记有伍子胥《水战兵法内经》曰:大翼一艘,广一丈五尺二寸,长十丈。容战士26人,棹50人,舳舻3人,操长钩矛斧者4人,吏仆射长各一人,凡91人。(《御览》三百十五引)这种战船载有91人,其中50人是划船的,其速度一定相当快。而且已有了水战的理论并用于实战,吴越之间许多战役都是在水面上进行的。在公元前486年吴王夫差开邗沟,以便水军北上,但只能达到淮河,吴人还是派徐承带领舟师自海入齐(《左传》哀公十二年),虽然未获胜而还,但这支公元前485年已能远航千里的舟师是中国的第一支海军。《越绝书》上说阖闾的船宫在
丽溪。至今苏州、无锡尚有船场、船宫一类地名。

吴越文化在建筑方面的特色,可追溯到河姆渡木结构房屋。其榫卯件加工得相当规整,且在房屋上不同的部位用不同的榫卯;出土的木构残件有数千件之多,大致可分为柱头与柱脚榫卯、平身柱与梁枋交接榫卯、转角柱榫卯、栏杆榫卯、带梢钉的榫卯(用于受拉杆件)与企口板(用于地板)之类,据研究,它们是干栏式房屋的构件。从遗址判断,房屋长有23米,进深达7米,可能是氏族的“集体宿舍”。这表明当时的木构技术已经经过相当长时间的发展了。吴地建筑除了木结构外还有石室,至今仍有很多散布在太湖丘陵中。与宁镇地区湖熟文化的土墩墓不同,太湖地区的土墩墓是石室外加封土,也未发现内有葬具或人骨。这些石室大多在山峰或山脊上,大小不等,大的有16米长X2米宽X5米高,小的有4X0.8X0.5米;多为下宽上窄的狭长形状。《吴越春秋》与《越绝书》中记载有勾践“拘于石室”,他在越国“走犬若耶,休谋石室”,供人居住的石室外加封土,可能是为了冬暖夏凉。关于石室的用途有多种意见,有人认为是墓,有人认为是藏军洞,也有人提出多元说。

阖闾为了争霸的需要,听从伍子胥的建议决定修筑一座大城,伍子胥经过“相土尝水,象天法地”,筑成周长为47里的阖闾大城,即后世的苏州城。还围以周长为68里的外郭(《越绝书》)。2500年来,苏州虽几经破坏与再度繁荣,但城的基本形状没变,盘门、阊门等城门的名称也沿用至今,这份遗产在世界上是罕见的。

综上所述,吴国的造船、冶金技术都是处于当时的领先地位。在吴国发展史中,吸收徐人、夷人与干人的文化,也有季札去中原观礼,夫差任用楚人伍子胥、齐人孙武等事例说明吴文化具有开放性,能够吸收外来的文化,同时吴文化也向外辐射。

第二章
汉至南北朝吴地科技的演进

吴国灭亡后,几百年战乱使江南的经济文化难以发展。虽然楚春申君与汉初刘濞曾在苏州营建过宫殿与园林,但总体上这里是地广人稀火耕水耨(《史记·货殖列传》)的落后地区。两汉时期,江南的农业、手工业逐步发展,南北朝时这里战乱稍轻,北方人民南迁。吴地在全国经济文化的地位开始上升,水利与牛耕促进了农业,手工业中造船、冶铸等都有重要的进步,从而促进科技的繁荣。

在当时要发展科学技术,必须冲破谶纬与神学迷信的束缚。东汉王充、吴国杨泉与萧梁范缜都以朴素唯物主义解释自然现象,他们的著作是我国哲学史与科技史的重要文献,对吴地也对全国有很大影响。

王充(27—97)祖籍大名,先祖因军功封在会稽阳亭(湖州)务农为生,族性豪侠,后裔因避仇迁至钱塘,王充父亲又迁上虞(《论衡·自纪》)。王充在少年时到洛阳求学,师从班彪,追崇桓谭。以后回乡授徒,写下光辉的《论衡》。在《谈天》、《说日》篇中概括了他对宇宙天体的见解,在《率性》篇中对染织、冶金、医疗都加以总结,他还记载了磁现象与带电体吸引细小物体的现象。他以元气来解释自然,特别是对唯心的天人感应说加以批判。

三国时期的杨泉(生卒年代不详)以其《物理论》进一步论述元气生成万物的道理。可能因为多在江湖、近海洋的吴地,他认为夫水,地之本也,吐元气,发日月,经昨星辰,皆由水兴(《物理论》),以水为万物之本。他认识到潮汐与月相盈亏的关系。当然他的物理是包括天文、气象以至人体生理的自然科学初步知识的总称。8

南朝范缜(450—515)在萧齐朝与竟陵王萧子良辩论时批判因果报应,萧被驳得理屈词穷(《南史·范云传》)。到萧梁朝,他写下著名的《神灭论》,以刀刃与锋利的关系比喻人体与精神的关系神之于质,犹利之于刃未闻刃没而利存,岂容形亡而神在?梁武帝发动六十多名朝贵写了75篇文章反驳,而范缜辩摧众口,日服千人。富有战斗精神的《神灭论》既是古代无神论的高峰,也反映了当时对自然的认识水平。

六朝(东吴、东晋及南朝的宋、齐、梁、陈)以吴地为经济与政治中心,星象观测、历法编制与仪器制造都有长足进步。先秦的星经在流传了几百年后终由吴太史令陈卓始列甘氏、石氏、巫咸三家星官,著于图录并同存异,综合成283个星官1565颗星的星图(《隋书·天文志》),这个体系经后世《步天歌》以诗歌的形式沿用了1000年。陈卓星图是我国星象观测史上的一个重要里程碑。六朝时期除了日、月食以外,对太阳黑子、极光、流星、彗星及新星也有周密的观察,所留下的大量记录成为天文学研究的宝贵材料。另一重大天文成就是东晋虞喜发现岁差,他仔细观测恒星的出没时间,与古代同一节气的记录相比提前了,从而领悟到太阳的视运动一周天并非冬至点回复的一周岁,提出天自为天,岁自为岁。他计算冬至点每50年西移一度(现代值为77.5年)。后来何承天观察40年,认为岁差值是100年差一度。尽管当时还不可能认识岁差的原因是地球自转轴的缓慢转动,但祖冲之把岁差引入《大明历》,就提高了推算精度。六朝时期七部历法中较著名的除《大明历》外,还有东吴采用的《乾象历》,它首次引入月行迟疾,并因测定了黄道、白道的交角在6度左右,对日食、月食的推算就准确多了。应该指出,虞喜与祖冲之都必须打破陈旧观念才能进行改革创新。我国古代的浑仪是用于测定星辰的位置的测量仪器,浑象则是用于演示天体运动的,六朝的成就主要在浑象的制造。从汉末吴人陆绩善天文,始推浑天意(《宋书·天文志》)开始,吴国王蕃、葛衡,刘宋钱乐之与梁陶弘景都制造了浑象。葛衡首创了地居于天中的浑象,钱乐之的浑象是直径六尺的大铜球,刻有北斗、极星、二十八宿,并置日月五星于黄道之上。置立漏刻,以水转仪,昏明中星,与天相应(《宋书·天文志》)。这在机械制造上也是很了不起的创造。

与天文学的进步相适应的是数学的发展。流传至今的著名古代《周髀算经》卷首题为赵君卿(赵爽)注,因在赵注中引用东吴的乾象历,现认定他是吴国人。他逐段解释《周髀》,自著《勾股圆方图》,以面积相加的方法证明了勾股各自乘,并之为弦实,开方除之即弦。他又进一步以面积变换方法从已知长方形面积求某边长,实际上是一元二次方程的一种新解法。何承天为了计算朔望月,创造了求精密近似值的新方法——调日法,用今天的语言来解释就是说如有<<,那么比或更接近,这种计算法领先外国800年,在计算圆周率的进步史上,陆绩沿用古代的周三径一,王蕃则用周百四十二而径四十五π3.156.(《宋书·天文志》)何承天用的是3.143。六朝时期最著名的数学家为祖冲之(429—500)、祖暅父子。祖冲之祖籍范阳,他的先人移居江南,对天文历法有研究,他从小就“专攻数术”,后在南徐州(镇江)任从事吏,又到建康任公府参军,担任过娄县令(昆山),制造过指南车、千里船与水碓磨。他的儿子祖暅也博学多才,撰《天文录》30卷与《漏刻经》1卷,参与治淮工程。父子合著的《缀术》后被唐朝列为10部算经之一,此书虽已失传,但从史籍中摘录的片断可知祖冲之的圆周率及祖暅的球积公式。如上所述,前人所用的圆周率只有3位有效数字,而祖冲之在世界上第一个给出8位有效数字的圆周率,即3.1415926π3.1415927,领先欧洲1000年。为了便于应用,他又用与分别作为“约率”与“密率”,密率是用1000以内的数字作分子分母表示圆周率的最佳渐近分数。祖暅提出“幂势既同,则积不容异。”现在我们称此为祖暅原理即等高处横截面积相同的两个立体等积。祖暅用此原理计算了刘徽提出的牟合方盖(正方体与二个正交内切圆柱的共同部分)问题,从而得到了长期未能解决的球体积公式:V=πR3

汉初吴地的冶铜业曾被吴王刘濞用以铸钱。《三国志·吴书》记载:丹阳“山出铜铁,自铸甲兵,俗好武习战”。从苏州地区出土的汉代铁剑、弩机、铜镜(如天宝墩汉墓、觅渡桥汉墓)都反映了当时的冶铸水平。春秋时期的块炼钢技术已退出历史舞台,而百炼钢(把铁片反复折叠锻打成钢)与铸铁柔化钢毕竟生产率仍很低,如杨泉《物理论》中记载,阮姓制刀师在3年中制刀1700把,平均每天制1.5把,还累得双目失明。生产量较高的灌钢法最早记载在陶弘景的《古今刀剑录》中:“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”,就是说把生铁与熟铁混杂在一起冶炼,生铁熔点低而先熔化,灌入熟铁之中增加其含碳量而成钢。这句话还说明钢铁不仅用于兵器也用于农具,对于发展经济的意义自不待言。灌钢法是我国冶金史上的重要成就。冶炼业的发展需要更多地采矿。梁朝《地镜图》是根据地表植物的指示找矿的经验总结。

在机械中运用各种齿轮是六朝时期机械制造的一个特点。如六朝史书中多次记载的记里鼓车,内有齿轮减速系统及间歇运动装置,祖冲之的指南车内有自动离合的差动齿轮系统,水力推动的浑象内也设有齿轮减速装置。由于军事的需要,兵器制造也有很多发明,梁朝军队有飞楼、撞车、登城车等,“一车至二十轮”(《梁书·侯景传》)。孙吴的水军有5000艘船,其中大船高达五层,可容3000人。侯景还有多达160桨的“鸼舟
”“去来趣袭,捷过风电”(《梁书
·王僧辩传》)。

造船技术的提高是为了适应航海的需要,吴国的船队北航辽东、东赴日本、南达东南亚,如卫温率万人到夷州(台湾),康泰出使扶南(柬埔寨)。从吴地不断有人移民日本,《晋书》、《宋书》中都载有“倭人自云为吴太伯之后”,这是指战国时期东渡吴人的后裔,而六朝时移民达7千户、近2万人。他们对日本的农业、手工业技术以至语言都有影响。当时船尾已采用升降舵,帆的面积加大,大帆用布100多幅,高达9丈,并注意到帆的方位以充分利用风力,能认识海上季风的规律。贸易的发展也为吴地带来了外地、外国的药材,如陶弘景《名医别录》中记载了从交趾来的薏苡、百济产的人参等。

六朝是我国传统医学充实提高的重要时期。皇家的医官除太医令外又增设太医丞、藏药丞等官员,刘宋时“太医令秦承祖奏置医学,以广教授”(《唐六典·卷十四》),首开我国正式医学教育之先河,比师徒、父子间的传授更具普遍性。社会各阶层都有医家:1.御医与官医,有名的如吴太医令吕广、刘宋太医令秦承祖。2.爱好医学的帝王及大臣,如宋武帝刘裕著有《杂戎狄方》,梁武帝萧衍有《所服杂药方》,东晋吏部尚书范汪撰医方500卷,与扬州刺史殷浩等等。3.世医,如东海徐熙家族(后迁至钱塘)六代出了11位名医。还有高阳许氏、吴兴姚氏,等等。徐氏传至元明的后裔仍业医。名医家族有源远流长的历史固属佳话,只在内部传授则是其不足之处。4.山林医家中有著名的葛洪、陶弘景(道家)及于法开(曾以羊肉羹治难产妇人)、支法存等医僧,当然还有更多的未留姓名于史册的民间医生。杨泉在《物理论》中指出“德能仁恕博爱”,“智能宣畅曲解……贯幽达微,不失细小,如此乃谓良医。”葛洪《神仙传》记述东吴名医董奉治病不收报酬,只要求治愈者植杏树,以后竟成万枝杏林,传颂为“杏林春暖”的佳话。著名的医药成就可推:①秦承祖《偃侧杂针灸经》,把穴位归纳为十二经与奇经八脉,这是针灸术的一件大事。②葛洪《肘后方》记述天花、疟疾、马鼻疽、血吸虫等传染病,还以疯狗脑涂被咬者伤口作免疫疗法。此书以普及实用为宗旨,一直为后世所重。③刘涓子《痈疽方》不仅有手术也用膏药来治痈疽,且对各种战场创伤均有治疗方法,他还用夹板整复固定骨折,此书充分反映了当时的外科水平。④陶弘景《本草经集注》总结《神农本草经》传世以来几百年中新增的365种药物,并对原书中365味药加以校注说明,从而彻底整理与补充了这部药典。陶在《集注》中改变了原书把药物分为上、中、下三品的笼统分类,而是根据其自然属性分成玉石、草木、虫兽等7类,他同时又按药物的治疗功效,把药物归入所治的病症项下,分成80多类,这种分类系统更为实用,他还对药性寒温作仔细分析,强调正确秤量的重要,规定了丸、散、膏、丹剂型的制作规程。⑤雷学攴的《炮炙论》论述中药加工方法,达17种之多,如炮、炙、炒、蒸等等,是中药史上的重要专著。此外,六朝时小儿科、妇科与五官科亦多有成就,如天花自国外传入后首次在浙江剡县出现,已受到注意。葛洪、陶弘景作为道家提倡保健、养生与气功,除去其迷信的外衣,其实是含有科学道理的。

秦及汉初有过方士求不死之药,徐福就是从苏北出发的。淮南王门客中多有道家,热衷于炼丹。到了东汉及六朝,炼丹盛行,最主要的三位炼丹家魏伯阳、葛洪与陶弘景都诞生在江南。世界上第一本炼丹著作《周易参同契》的作者魏伯阳用词韵皆古、奥雅难通的韵文记录了炼丹的理论与实践,其中关于水银易与硫磺化合、氧化铅可被碳还原成铅、黄金不易氧化等等都是最早的化学知识。葛洪《神仙传》中说魏伯阳,吴人也,本高门之子,而性好道术。宋代朱熹引用五代时彭晓的话说魏是会稽上虞人。葛洪的生平则由《抱朴子·外篇》中的自叙与《晋书·葛洪传》可知他出生在句容,他的祖父是东吴官员,受左慈的影响,又跟岳父鲍玄学习炼丹术。《晋书》称他博闻深治,江左绝伦;著述篇章,富于班马。《抱朴子·内篇》中讲炼丹的有金丹仙药黄白三卷。金丹的内容是以无机物炼长生仙丹,涉及到水银、硫磺、曾青、铅丹及物质的转化等。仙药是以植物性药物五芝来延年益寿。黄白是人造黄金与白银,实际上是铜、铅、汞等元素的合金。陶弘景在炼丹与医药方面著述除上文提及《神农本草经集注》外,现存的只有列入《道藏》的《夏诰》与《养性延命录》。陶弘景做过铁置换铜的实验,并证实只要是可溶性铜盐都可以,而不仅仅是葛洪说的曾青(硫酸铜)。为后世湿法炼铜奠定了基础。陶还指出以火烧硝石时紫青烟起,云是真硝石也。这是指硝酸钾的焰色反应。炼丹士指望仙丹使人长生不老及点石成金而致富的愿望,在化学家看来当然是荒诞的。但在科学已经高度发展的今天,在研究古代文化史的时候,我们不要简单地斥之为胡说八道,而是要看到他们也是在作改造自然的尝试,要看到他们所积累的对物质属性与变化规律的认识,和他们的实验器具都是近代化学的重要基础。冶金、酿酒、染色等工艺中也都有丰富的化学知识,但涉及化学反应最广泛的,还是炼丹术。

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