該書仿佛一個(gè)講解員,帶領(lǐng)讀者從人類之初,走到現(xiàn)在的文明中。在中國古代,古人雖然沒有過于詳細(xì)地總結(jié)出科學(xué)技術(shù),但卻身體力行地創(chuàng)造了許多奇跡,先后發(fā)明了造紙術(shù)、指南針、印刷術(shù)、火藥等,并在數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等各學(xué)科中,開辟了一片輝煌的天地。許多西方科學(xué)家都連連贊嘆,說中國人具有勤勉思考的洞察力和對科學(xué)的深入探索精神。該書還原了歷史上的各個(gè)時(shí)期,還原了古人在沒有任何先進(jìn)工具的情況下,僅僅憑借雙手創(chuàng)造的奇跡。在當(dāng)下,各個(gè)國家都在極力推崇科學(xué),希望通過科學(xué)實(shí)現(xiàn)各種可能。因此,只有探究科學(xué)的本質(zhì),才能不落伍于時(shí)代,才能更新頭腦,轉(zhuǎn)換靈活思維,有利于個(gè)人、家國。
第一章—迷離的遠(yuǎn)古科學(xué)
● 弓箭:最早的技術(shù)革命 / 002
● 植物藥、動(dòng)物藥、礦物藥 / 005
● 從狼群中走來的狗 / 009
第二章—夏商周的科學(xué)盛事
● 誰發(fā)明了世界上第一輛馬車 / 014
● 青銅:獰厲之美 / 016
● 摘除“桃花”的手術(shù) / 019
● 周代的病歷 / 022
● 西周的勾股定理 / 025
● 世界上最早的土壤分類 / 027
● 慘遭殺害的中醫(yī)祖師 / 030
● 利用微生物釀酒 / 034
● 變異的牡丹 / 037
● 與間諜有關(guān)的科技工程 / 039
● 地球上最早的漆器 / 043
● 兩千多年前的古堰神話 / 046
● 柔的鐵 / 049
● 2 000多年前發(fā)現(xiàn)哈雷彗星 / 053
第三章—秦漢時(shí)期的科技突破
●“韓信點(diǎn)兵”的玄奧 / 058
● 飛翔的蛋殼 / 061
● 奇妙的鹽井 / 063
● 著火的井 / 065
● 凄涼的科學(xué)家 / 067
● 紙從水中來 / 069
● 蓋天 / 072
● 最早實(shí)施人工呼吸的人 / 075
● 鏡里人影,鏡外光學(xué) / 078
第四章—魏晉南北朝的科學(xué)之巔
● 三國時(shí)的“麻醉師” / 084
● 地圖學(xué)的創(chuàng)始人 / 087
● 被蔑視的機(jī)械大師 / 090
● 數(shù)學(xué)史上的驕傲 / 095
● 兩代數(shù)學(xué)家推算球體體積 / 098
● 用“牡蠣”建橋 / 102
● 最早的力學(xué)在中國 / 106
● 點(diǎn)“銅”成金 / 112
● 針灸有多神奇 / 115
第五章—當(dāng)隋唐遭遇科技
● 吝嗇鬼的科學(xué)設(shè)想 / 120
● 時(shí)髦的雕版印刷 / 122
● 崛起的皮紙 / 125
● 不能忘卻的一行 / 129
● 古代的天氣預(yù)報(bào) / 133
第六章—宋元:科學(xué)的黃金時(shí)代
● 糖是甜的,制糖是苦的 / 140
● 穿紙衣,蓋紙被,搖紙扇 / 142
● 潮汐、月亮和太陽的三角關(guān)系 / 146
● 誰在泥塊上刻字 / 149
● 用糞汁解毒的法醫(yī) / 152
●“指南魚”是什么魚 / 155
● 中國科學(xué)史上最卓越的人 / 158
● 現(xiàn)代鐘表的祖宗 / 165
● 漂在水上的“城” / 168
● 古色古香的歷法 / 174
第七章—明清科學(xué),由盛而衰
● 大象的牙 / 180
● 不出聲的“聲學(xué)” / 183
● 世界獨(dú)一無二的巨型海船 / 187
● 最早的植物分類法 / 191
● 當(dāng)珠算成為往事 / 193
● 明朝的“火箭” / 196
● 400多年前的地理科學(xué) / 201
●《天工開物》:古代科技全書 / 204
●“光肥影瘦” / 206
●“燙樣”中隱藏的秘密 / 209
● 有意思的“戰(zhàn)痘史” / 214
● 竟有4葉肝 / 216
● 鄒伯奇密碼 / 220
1、弓箭:最早的技術(shù)革命
時(shí)光定格在舊石器時(shí)代,一伙原始人聚集在一片茂密的大槭樹下,連比劃帶說話,討論著一件事情。
是什么事呢? 原來,他們要制作弓箭,以便捕捉豹子、射水里的魚。
他們中有一個(gè)人在徒手狩獵時(shí)被野獸襲擊,受傷嚴(yán)重,所 以,他們迫切希望制造一種鋒利的工具。
他們嘰哩呱啦地討論著,身影映在葉影間,顯得蒼茫而遙遠(yuǎn)。
接著,他們開始將想法付諸行動(dòng),用石頭制成了箭鏃。 箭鏃的一端為尖銳的箭頭,另一端加工得窄一些,弄成鏃座。它雖然很粗糙,但用起來還不錯(cuò)。 到了新石器時(shí)代,箭鏃制作已經(jīng)很考究,出現(xiàn)了兩種
不同箭鏃,有用石頭制的,有用骨頭制的。 骨頭制造的箭鏃,并不是單一的,而是有很多種形態(tài)。
生活在長江中下游的河姆渡人,花了很多心思琢磨這個(gè)事 兒。最終,他們得到了回報(bào),把箭鏃制造成各式各樣,有 柳葉形的,有斜鋌形的,有圓鋌形的。
武器能這般花哨,不能不說是一件有意思的事兒。
這些古代發(fā)明家們不僅追求美觀,還把箭鏃制作得很 “先進(jìn)”,在箭頭外側(cè),末端有鋌,凸出一部分,可以安桿, 還制出兩只小小的“翅膀”和倒鉤。
古人使用這種箭鏃,射程遠(yuǎn),殺傷力十足,他們自己 都覺得渾身是勁兒。
弓箭的發(fā)明與創(chuàng)造,為原始人提供了生活保障。即使 在很遠(yuǎn)的距離,也能射中獵物,獲得更多更好的食物。這也為原始畜牧業(yè)打下了基礎(chǔ)。
到了戰(zhàn)國時(shí)期,弓箭發(fā)展迅猛,有了更精湛的技術(shù)。 用材變得極為講究,弓干的用材竟然細(xì)致地分為了七等: 柘木為上等;檍木為次等;檿桑木為三等;橘木為四等; 木瓜為五等;荊木為六等;竹子最差,為七等。
工匠們很專業(yè),有著豐富的經(jīng)驗(yàn),他們在選擇木料時(shí), 會首選赤黑色。
他們?nèi)肷胶,會仔?xì)敲打樹木,然后,側(cè)耳傾聽,就好像在傾聽遠(yuǎn)山的呼喚。
當(dāng)樹木發(fā)出清脆的聲音時(shí),說明這樹在靠近木心的位置,非常適合制作弓箭。他們會很高興地認(rèn)為找到了寶藏, 快樂地砍伐起這樣的樹木。待剝開樹皮,便看到了赤黑色。
用這種方法,戰(zhàn)國人研發(fā)出復(fù)合牛角技術(shù),發(fā)明了用機(jī)械力量發(fā)射的弩,并將箭尾、箭端和目標(biāo)設(shè)為一條直線, 使瞄準(zhǔn)更為精確。也就是說,他們將三者演變成了一個(gè)三角形,然后運(yùn)用勾股定理完善了它。
這種弓箭在戰(zhàn)爭中,是最重要的戰(zhàn)斗武器,它提高了人類對機(jī)械科學(xué)的認(rèn)識和運(yùn)用的水平。
在技術(shù)革命史上,弓箭的發(fā)明是一個(gè)里程碑。馬克思 說,機(jī)器原理有三要素—“發(fā)動(dòng)機(jī)”、“傳動(dòng)機(jī)”和“工 具機(jī)”。而弓箭拉弦所用的外力,就是動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)作用的結(jié)果;箭離弦飛奔的過程,就是機(jī)器傳動(dòng)力量的結(jié)果; 而箭頭能夠射擊到目標(biāo),就是工具的最終表現(xiàn)結(jié)果。
因此,人類最早的技術(shù)革命,便是弓箭。
2、青銅:獰厲之美
卑賤的奴隸,彎著雙腿,表情木然……
兇狠的猛虎,張開大口,正在咀嚼一個(gè)人……
他們或它們,都是刻畫在商朝青銅器上的圖紋,或者殘忍,或者威嚴(yán),或者猙獰……形象細(xì)膩生動(dòng),驚心動(dòng)魄,一一展現(xiàn)著世界上最奇特、最驚心的美——獰厲之美。
青銅器,乃國寶之巔。它在商周時(shí)期散發(fā)出勃勃生機(jī)。 商朝人在青銅的鑄造技術(shù)上領(lǐng)先世界。
“司母戊鼎”(有考證材料認(rèn)為是“后母戊鼎”)是世界最大、最重的禮器。它高133厘米,重達(dá)800多公斤,是200~300個(gè)商朝人用了1 000公斤以上的原料鑄造出來的。 可見,商朝人的鑄造技術(shù)十分了得。
商朝以前,古人頭腦中幾乎一片混沌,雖然有等級之 分,但也糊里糊涂;商朝以后,等級觀念明晰了,權(quán)力意識強(qiáng)化了,統(tǒng)治者在青銅器上刻畫各種怪異形象,用于祭祀,以此向臣民表示,自己 與怪異的鬼神相通,是上天的使者,以達(dá)到鞏固統(tǒng)治的目的。
青銅器上的獰厲之美, 對于平民來說,也有意義。在 他們心中,那就是傳達(dá)“人是猛獸,猛獸是人”的價(jià)值觀。由于 古人對神靈不理解,懷有深深的恐懼心理,所以,青銅器傳達(dá)的“神物 與人合一”的觀念,可以讓他們得到輕松和安全的感覺。
用青銅器祭祀的場面是盛大的、莊嚴(yán)的,充滿神秘氣 息的。
祭祀開始后,要依據(jù)被祭祀者生前的等級和權(quán)力,擺 放青銅器。天子擺9只鼎,諸侯擺7只鼎,大夫擺5只鼎, 士擺3只鼎。還要另擺7個(gè)刻著兇殘食人紋的青銅大鼎。
青銅鼎前,站著打扮奇怪的職業(yè)巫師,相當(dāng)于今天的 活動(dòng)主持人。巫師地位顯赫,擔(dān)負(fù)著與鬼神溝通的使命。 所以,王侯貴族看他的目光頗是尊敬。
在鼓樂聲中,巫師帶著他的助理—一群年輕巫師或 實(shí)習(xí)巫師,喃喃祈禱,載歌載舞,與青銅器上獨(dú)特的圖案, 渲染出熱烈、神異、恐怖、壯觀的氣氛。
在這種復(fù)雜的氣氛中,幾十個(gè)或幾百個(gè)奴隸被牽過來, 幾百頭或幾千頭牲畜被牽過來。奴隸戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢,渾身發(fā)抖; 牲畜驚慌不安,掙扎踢踏。
但無人理會他們。其他人都沉浸在激越的情緒當(dāng)中。 當(dāng)看到他們和它們都被殺死,成為祭品或墓葬的隨葬品時(shí), 他們的情緒高漲到了頂點(diǎn),越發(fā)狂舞、叫喊,幾近衰竭。
這是古老的祭祀文化,令人難以忘懷。 有一點(diǎn)很神奇,青銅器的紋飾,無論是單一的,還是復(fù)雜的,都很協(xié)調(diào),都顯現(xiàn)出一種整體美。在人類審美史 上,這是一個(gè)經(jīng)典。
戰(zhàn)國人和商朝人一樣,對青銅器仍然抱有難以捉摸的 “熱戀”。這促使青銅器鑄造技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。
戰(zhàn)國人發(fā)明了疊鑄法,一次可鑄出成百個(gè)鑄件,相當(dāng)于一種流水線作業(yè)。
金屬范的發(fā)明,為冶金技術(shù)打開一扇金碧輝煌的大門。 起初,古人使用泥范,但泥范只能用一次,最耐用的也不過幾次?墒牵饘俜毒筒煌。金屬耐用,可重復(fù)使用, 有時(shí)能用100次以上。
戰(zhàn)國人用的是鐵范,更先進(jìn),因?yàn)槭澜缟掀渌麌疫
沒有生產(chǎn)鑄鐵。 鐵范鑄造技術(shù)極為高深,近代仍在使用。 戰(zhàn)國人和漢代人也用銅范,主要是鑄造錢幣。 熔模鑄造,就是失蠟法,是冶金史上的又一重大發(fā)明。 它先調(diào)配好蠟料,然后制成蠟?zāi),把泥料敷到蠟(zāi)I希?br>陰干后加熱,把蠟?zāi)H诨;再用窯焙燒,并趁熱澆鑄。 這就算完工了。
古人的發(fā)明,真是令人嘆為觀止。
3、西周的勾股定理
在周朝,有一個(gè)大夫,叫商高。此人懂?dāng)?shù)學(xué)、通天文, 才學(xué)深厚。
商高經(jīng)常被執(zhí)政周公找去,探討科學(xué)。
有一天,周公問商高,在很久以前,古人就能測天 象、訂歷法了?墒牵麄儾]有階梯能攀登到天上去, 也沒有尺子能量盡大地;那么,他們是怎么得出歷法數(shù)據(jù) 的呢?
商高認(rèn)真地說,數(shù)是通過計(jì)算圓得來的,圓又是通過 計(jì)算方得來的,方又是通過計(jì)算矩得來的,矩又是通過乘、 除計(jì)算出來的。
他解釋道:“折矩以為句(勾),廣三,股修四,徑 隅五!
也就是說,當(dāng)直角三角形的兩條直角邊分別是3和4 時(shí),弦就是5。
這與現(xiàn)在的勾股定理—“勾三、股四、弦五”,是完 全吻合的。
勾股定理究竟起源于什么時(shí)代并不清楚。只是因?yàn)?它是在商高的話中第一次出現(xiàn),因此,它就被稱為“商 高定理”。
不過,商高認(rèn)為自己并不是“勾股定理之父”。他說, 勾三、股四、弦五,不是他發(fā)現(xiàn)的,是大禹發(fā)現(xiàn)的,大禹在治水時(shí)需要計(jì)算,因此發(fā)現(xiàn)了它。
春秋時(shí),數(shù)學(xué)家陳子進(jìn)埋頭分析勾股定理。他明確地 指出:勾方+股方=弦方。這是勾股定理的最完整表述。
勾股定理在平面幾何學(xué)中,是一個(gè)重要定理,一個(gè)石破天驚的發(fā)現(xiàn),一個(gè)光輝熠熠的成就。與古希臘畢達(dá)哥拉斯的理論相比,足足早了500年;與歐幾里得的《幾何原本》相比,問世得更早,證明勾股定理的方法更簡單、更 獨(dú)特。
4、飛翔的蛋殼
豆腐鮮嫩可口,惹人喜愛。不過,關(guān)于它的來歷,知 道的人就寥寥無幾了。
西漢時(shí),淮南王劉安是一個(gè)興趣廣泛的人,他廣攬?zhí)?下能人,與他們一起坐而論道。像當(dāng)時(shí)很多權(quán)貴階層一樣, 劉安希望能煉制出長生不老藥,于是,他與門客們嘗試了 各種原料和配方。當(dāng)然,長生藥沒有煉成,卻在無意中生 產(chǎn)出一種潔白的物質(zhì),看起來非常誘人,嘗過之后,十分 可口,便推廣開來。這就是豆腐。
劉安有科學(xué)思想,但也有僭越之心。他時(shí)刻關(guān)注政治, 并企圖謀反。結(jié)果,一個(gè)門客泄露了消息,他想著再無活 命的可能,便選擇了自殺,飲恨離世。
劉安死后,他與門客合著的《淮南萬畢術(shù)》遺存下來。 這是一本記載了大量物理與化學(xué)知識的重要科學(xué)著作。
其中有一個(gè)令人驚異的記載:讓蛋殼飛翔在空中! 實(shí)驗(yàn)過程是這樣的:取一個(gè)雞蛋,在蛋殼上小心地鉆
一個(gè)小孔,使蛋液流出;把燃燒的艾草,放入蛋殼內(nèi);蛋 殼內(nèi)的空氣受熱、膨脹,從小孔中排出,從而產(chǎn)生了推力, 同時(shí),由于空氣受熱后比重減小,蛋殼還會受到浮力;在 浮力與推力的綜合作用下,蛋殼便凌空飛翔了。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明,早在西漢年間,古人對熱氣對流的原 理就有了深入的認(rèn)識。
劉安和他的門客還留下了另一個(gè)驚人的記載:沸水 造冰!
實(shí)驗(yàn)的過程是這樣的:取適量沸水,倒入一個(gè)罐子中, 用織得很密的布封住罐口,罐中便會充滿水蒸氣;迅速將 罐子沉入水井;過一段時(shí)間后取出,就可以看到罐中水已 經(jīng)結(jié)成冰了。
這是因?yàn),井中的水,溫度非常低,?dāng)盛有熱水的罐
子浸入井水時(shí),罐中水蒸氣的溫度驟降;水蒸氣遇冷凝結(jié), 并使得罐中氣壓下降;當(dāng)罐中的溫度與井水溫度達(dá)到一致 時(shí),取出罐子,由于此時(shí)罐內(nèi)壓強(qiáng)較低,大氣會滲入罐子, 在此過程中,新進(jìn)入的空氣會吸熱,導(dǎo)致罐中溫度繼續(xù)下 降,就形成了冰塊。
這是古人對熱學(xué)原理的自如應(yīng)用。
5、紙從水中來
在造紙術(shù)出現(xiàn)以前,記錄文字是一件奢侈的事,成本很高。 古人為了記錄,不停地折騰,他們先把符號刻畫在陶器上、獸骨上、 巖壁上。
但這種記錄方式很費(fèi)時(shí)間,又是 個(gè)體力活兒,還十分不方便。于是, 他們又去逮烏龜,殺死這種生物,剝 下它們的殼,制成龜甲,把文字記錄 在龜甲上。
當(dāng)青銅器的黃金時(shí)代到來后,他 們又把文字記錄在青銅器上,稱為 “金文”。
等到春秋戰(zhàn)國時(shí),出現(xiàn)了竹簡、 木牘后,他們很高興,又把它們作為 文字的載體。
可是,竹木資源雖豐富,但隨著 書寫量的增加,一部書通常要用到成 百上千的竹簡,體積龐大,不易攜 帶,不易傳閱,對信息的傳播不利。 到了漢朝的時(shí)候,有人便發(fā)明了紙張。 紙張的發(fā)明,與蠶絲業(yè)有很大關(guān)系。通常,用質(zhì)量較
次的蠶繭制成絲綿時(shí),要把蠶繭煮爛,去除膠質(zhì),搗爛, 放在竹筐或篾席上,反復(fù)漂洗。在這一過程中,有人留意 到,殘留在竹筐和篾席上的絲絮,可以用來書寫,由此, 就發(fā)明了紙。
但是,用這種辦法生產(chǎn)的紙,產(chǎn)量很低,無法解決根
本的書寫問題。因此,漢和帝命令蔡倫對造紙術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。 公元103年的一天,蔡倫走出皇宮,到民間尋訪各種造紙技術(shù)。 當(dāng)他走在洛陽的一條河邊時(shí),他看到河中有幾棵倒下的樹,樹上除了破漁網(wǎng)之外,還有一層絮狀的東西。 是什么東西?他很好奇,問路過的村民。 村民告訴他,那是連續(xù)陰雨之后,河中水位上漲,樹
木浸泡其中腐爛之后生出的東西。 蔡倫心下一動(dòng):莫非是樹皮泡在水中形成了這絮狀物,那么,是不是可以用樹皮來造紙呢? 他立即派人在河邊搭建了作坊,把樹皮剝下來泡入水中,然后,放在太陽下暴曬,又把樹皮搗爛。經(jīng)過多次實(shí) 驗(yàn),他終于把樹皮制成了紙。
他有喜有憂。喜的是,紙?jiān)斐鰜砹;憂的是,紙中含 有雜質(zhì),凹凸感很明顯。
為了得到光滑的紙張,蔡倫陷入了冥思苦想中。 有一天,他經(jīng)過一個(gè)冶煉鋪?zhàn)樱吹街苿そ吃诖慊饡r(shí)冒出濃烈的熱氣,突然,他有了靈感。 他急忙返回作坊,讓匠人們利用蒸煮法處理紙張。
他又把漁網(wǎng)、破布等加入原來的原料中。之后,他指 導(dǎo)匠人們清洗、漚泡、攪拌,然后,加入石灰,一起蒸煮。
石灰中的主要成分氫氧化鈣是堿性的可以將樹皮中的 纖維軟化,又能去除色素和油脂,使得紙漿純凈、細(xì)膩; 再將紙漿倒入細(xì)網(wǎng)中過濾,形成紙膜,就得到了亮滑的白紙。
這一造紙技術(shù)的改進(jìn),大大提高了紙張的質(zhì)量和生產(chǎn) 效率;实郛(dāng)即對蔡倫予以獎(jiǎng)賞,表彰他的功績。
在很短的時(shí)間內(nèi),紙張就取代了帛和竹簡,成為唯一 的書寫材料,對科學(xué)文化的傳播起到了很大的促進(jìn)作用。 它改寫了世界文明。
蔡倫發(fā)明的“蒸煮法”,也流傳到海外。先是傳入朝 鮮,又從朝鮮傳入日本,又從日本傳入阿拉伯,又從阿拉 伯傳入歐洲。
在植物纖維紙的面前,埃及的紙草、德國的羊皮等, 黯然失色,一一退隱到了歷史的背后。不過,等到歐洲人知道“蒸煮法”時(shí),蔡倫已經(jīng)長眠1 000余年了。
美國科學(xué)家哈特列出了影響人類歷史進(jìn)程的100個(gè)人,其中,蔡倫名列第七位,位于愛因斯坦和達(dá)爾文之前。
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