開物東方，格致萬年
——古代中國科技成就的精當評述
■孫顯斌
《中國古代重要科技發明創造》，中國科學院自然科學史研究所編著，中國科學技術出版社2016年6月第一版，90.00元
4月23日「世界讀書日」，由中國科學院自然科學史研究所策劃編著的《中國古代重要科技發明創造》榮獲「2016中國好書」科普生活類獎。自2015年1月28日《光明日報》刊出初步推薦的中國古代重要科技發明創造名單以來，媒體紛紛報導，社會各界反響熱烈。該書獲獎實至名歸。
眾所周知，中華民族在世界科技創新的歷史上曾經有過輝煌的成就，火藥、指南針、印刷術等科技發明推動了世界近代歷史的進程。不過，「四大發明」還不能充分展現中國古代科技文明的全貌，中國古代到底有哪些重要科技發明創造？作者敏銳把握到這樣一個國家、時代和公眾的重大需求，適時推出階段性成果，將這一問題的研究向前推進了一大步。書中88項重要科技發明創造集中體現了中華科技文明悠久獨特的傳統，它既是民族的，更是世界的。在當今這樣一個全球化的時代，我們更要以世界史的視野來重新審視中華科技文明，這些發明創造之所以被選出，重點考慮了以下三個方面：一是突出原創性；二是反映同時代世界科技發展的先進水平；三是對中華文明和世界有重要影響。
在此，我想選擇幾個重要方面予以概述，以約略呈現《中國古代重要科技發明創造》一書對古代中國科技成就的精當評述。當然，讀者如欲更全面深入地獲取相關知識，就需要展卷讀書了。
紫氣東來——中國耕織
人類文明可以追溯至萬年以前，古語有云：「民以食為天」，各個古文明中心正是從農作物的馴化開啟文明時代的。例如近東地區馴化大小麥，美洲古文明種植玉米、馬鈴薯，中國北方的粟作有至少八千年的歷史，而南方地區的水稻栽培更可以上溯到一萬多年前，其中江西萬年縣仙人洞遺址和吊桶環遺址中就發現了距今約12000年的稻作遺存，「萬年」地名稱呼的巧合似乎也正在訴說著這一古老的文明傳統。栽培作物的技術是包括育種、耕耘、水利、肥力、病害防治、加工等的農業技術體系。時至今日，早期文明格局還深刻影響著世界各地的農作物分布和飲食習慣，歐美人烤麵包，東亞人吃米飯。如今，水稻是世界第一大糧食作物，全球有一半以上的人口以稻米為主食。2004年，聯合國設立國際稻米年，主題為「稻米就是生命」，這是聯合國歷史上第一次為某種農作物做出這樣的安排，可見水稻的重要性。大豆的栽培解決了先民蛋白質攝入的大問題，並且還用其做原料製作出獨具中國特色的食品豆腐和調味品醬油。
同樣，作為「溫飽」的另一重要生存需求——服裝技藝也有著明顯的地域特點，異於遊牧農業混合文明對動物皮毛的利用，中國人最早發現了蠶絲這種優質的動物纖維，它既纖細至極，又柔韌輕軟，皮膚接觸感更是光滑舒適。然而從栽桑養蠶到繅絲紡織，非常複雜，先民通過實踐探索總結出一套行之有效的技術體系。絲綢和茶葉、瓷器等一道成為中國製造最早的品牌，享譽世界，人們更是將歐亞陸上海上的商貿大通道稱之為「絲綢之路」。另外，有研究認為，繅絲過程中廢絲絮的粘結現象可能啟迪了造紙術的發明，人們利用更為便宜易得的植物纖維類似的物理化學特性造出紙，極大地推動了知識的傳播。而在利用植物纖維製作服裝方面，起源於古印度的棉花傳入中國後，逐步取代了本地的麻和葛。
天工開物——中國製造
「倉廩實而知禮節」，在中國先民的禮樂文化中，禮器製作工藝體現了中國製造的另一高峰。中國最早的玉器出土於內蒙古赤峰敖漢旗興隆窪等文化遺址，距今約七八千年。之後，東北的紅山文化，長江下遊的石家河文化、凌家灘文化和良渚文化等，將玉器製作推進到一個鼎盛階段。紅山文化中的玉豬龍就聞名遐邇。良渚文化時期切割、弦紋陰刻、鑽孔、鏤空和浮雕等技藝已被熟練運用，反山琮王神人獸面上2.5毫米寬度內竟然可見13道刻紋，遺憾的是因無更多信息可循，諸多足以稱為當時高科技的琢玉技術，迄今仍是未解之謎。又如商周青銅器，以其品類豐富、造型優美、紋飾華麗、製作精巧、風格獨特而享譽世界。青銅冶鑄技術誕生於近東地區，而中國人創造出獨特的「陶製塊範法」，可以分塊冶鑄再進行拼合，製造出細節表現精微卻又規模宏大的青銅作品。以曾侯乙編鐘為例，共8組64件，均用組合陶範鑄造而成，其中甬鐘形制複雜，所用範芯可達136塊，編鐘及鍾架簨虡銅構件用銅量達5噸。從測音結果來看，全套鐘的音域寬達五個八度音程又一大二度。每件鐘均能發出雙音，音響完好。其在聲學、樂律學、冶鑄技術和工藝美術等方面所取得的成就，都超出了今人的想像，達到了令人驚嘆的高度。
同樣，雖然鐵的冶煉技術最先不是出現在中國，但頗具現代特質的以生鐵為本的鋼鐵冶煉技術卻早於西方近兩千年，至遲於西漢就在中國出現了。獨特且輝煌的鋼鐵文明為中國古代政治、經濟、文化發展奠定了技術和物質基礎，也為世界文明的發展作出了重要貢獻。
中國先民在機械方面也不乏「奇技淫巧」，如水排、龍骨車、風扇車、青銅連弩、提花機、指南車等等，有的應用於日常生活，有的應用於戰爭，更有的似乎僅僅為了展現製造複雜機械的智力。如北宋的「水運儀象臺」，它通過水輪和齒輪傳動機構同時驅動計時裝置、演示天象的渾象、觀測星空的渾儀，其中水輪轉動的控制裝置是世界上最早的擒縱機構，設計尤其精妙。
格物致知——中國知識
古代中國也不乏對自然界的探索，其中尤以天文學和數學方面的成就為突出。中國傳統文化的「天人合一」觀念，強調「天道」與「人道」、「自然」與「人事」的相通，所以對各種天象的觀察和記錄非常重視。近代以前，中國人一直是世界上最勤勉的天文觀測者，例如從公元前611年以來每次哈雷彗星的出現都有記錄。與古希臘基於本輪均輪的幾何天文模型不同，中國的天文曆法基於長期精密的觀測和推算，並採用不同於西方的赤道坐標體系，在曆法計算方面毫不遜色，同時中國的陰陽合曆對日月運行的把握十分精妙。
中國古代數學很早就以十進位值制為基礎，與古希臘幾何演繹公理體系不同，它以程序化的算法為特點。如算法化解線性方程組的「方程術」，元代數學家朱世傑的代表作《四元玉鑑》在多元高次方程組的解法等方面的成果被視為中國籌算系統發展的頂峰。另外，被稱為「中國剩餘定理」的「孫子點兵問題」也能充分體現中國古代數學的算法化特點。
構築華夏——中國營造
俗話說「安居樂業」，與西方經典的石柱林立的恢宏建築相比，中國建築也許不甚高大雄奇，但也自有特色。中國建築的材質多用木構，尤其是鬥拱體現了中式建築獨特的自然、力與美結合的特點。鬥拱的設計減少了立柱與橫梁之間交接點上的壓力，承重性十分好，並且在建築的整體流線構架上形成優美的輪廓。已經有六百年歷史的紫禁城是世界上現存最大、最完整的木結構古建築群，其所在的北京二環以內的城區也傳承了數千年中國城市規劃的傳統。中國的木構建築影響遍及東亞，日本的木構建築技術深受中國影響。
在遊牧與農業文明長期拉鋸的過程中，長城是古代中國獨特的防禦工程，歷代長城總長度達21196.18千米，是人類文明史上最巨大的單一建築物，且修繕時間持續最久，充分表明古代中國統籌和建設巨型工程的能力。
懸壺濟世——中國醫藥
中國的傳統醫學與古希臘羅馬、古印度、伊斯蘭等傳統醫學一樣，在歷史上都為人類的健康事業作出過不朽的貢獻，並且沿用至今。正如古希臘希波克拉底有體液學說，古羅馬蓋倫代之以氣質學說，中醫也有經脈學說等理論，並輔以四診法、方劑學和本草學等經驗知識，形成具有完整體系的傳統醫學。例如，醫聖張仲景的《傷寒雜病論》就是在對抗瘟疫、不斷行醫實踐的基礎上總結而成的。中國人發明了人痘接種術，找到了有效預防天花的方法。受到人痘接種術的啟發，英國人琴納在1796年發明了牛痘接種術。明代李時珍編纂的《本草綱目》，是中國古代本草學發展的集大成著作，被譽為「東方藥物巨典」和「最偉大的本草學著作」，先後傳播到朝鮮、日本和歐洲等地，被達爾文譽為「百科全書」。