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崔玉亭 科技之光在闪烁 火与人类
人类从开始怕火到能利用火，经过了一百多万年的时间。一开始，人们
知道火能够给人以光明和温暖，慢慢地，经过若干年时间，人们便把火带到洞穴中去了。
现在已经知道的人类用火最早的遗迹是在我国的土地上，当然这火都是
野火，也就是说不是人制造出来的，而是天赐予的，比如雷电、火山等原因。
云南元谋旧石器时代遗址中就发现许多炭灰，而山西芮城西侯度遗址也 有类似的遗物。北京周口店龙骨山发现的灰层竟厚达 6
据考古学发现，在龙骨山北坡猿人居住的山洞里，厚厚的灰层中有烧过
的兽骨和石块，有的石灰石甚至已经烧成石灰，在洞穴中还发现过一块木炭。
周口店的灰烬这么厚，使人得出这样的结论：篝火在当地绵延不绝地燃 烧了有数百年之久。这表明 20 万至 50
万年前，住在这里的北京人已经是长 期地、很有效地掌握利用人类的天敌和朋友——火。
人类的生活越来越依赖火了，自然火又不是随时可得，火的保存成了生
活中的一件大事。虽然人们已经有了一些保存火种的办法，但是由于一些不
可抗拒的原因而遭致火种的熄灭，因此，人们不得不寻找人工取火的办法。究竟人工生火最初是怎样实现的呢？我们可以从古代文献记载和近代原
始部落生活方式两方面结合起来找出答案。古代《庄子》一书有云：“木与木相摩则然，金与火相守则流。”《韩
非子》一书中也有“钻木取火”的说法。 钻木怎样取火？我们来看看海南岛黎族老百姓在解放前还使用的钻木取
火的古老方法： 先折一根山麻木，把它弄成扁平状，再在上面刻下一个浅浅的凹坑。然
后再在凹坑边刻上一条很浅的缺槽。弄好后，把它放在地上，再折一根山麻 细枝当小棍子。
这时候，人坐在地上用两只脚把刻穴的山麻木踩好，用小棍子一端放在
凹穴上，双掌用力搓小棍子，棍子急速旋转，末端与凹穴接触处因剧烈摩擦而发热，就会由热而生出小火花。
这些火花，把摩擦时落下的一些木屑点燃。然后把木屑放在事先准备好
的干茅草里一吹，茅草就会着起火焰，这种方法就叫“钻木取火”。海南岛 黎族百姓在解放前，还使用过这种古老的方法。
也有人认为最初的人工生火是用燧石打击而得到的，据文献记载，这种 取火方式是到了铁器时代才实现的。
火的利用，使化学变化成为可能，同时，其他多种自然科学的产生也都
从这里开始。如果从本质上说，火就是能量，就是力量，运用火就是运用其能量。
自从发明了人工取火的办法，人类就得到了用火的完全自由。有了火， 人类的食物来源扩大了，居住的范围也扩大了。
火在生产上也给了人类很大的帮助，它可以烧烤木矛的尖端使之硬化，
也可以烧烤枝条使之弯曲制造某种容器，火还是人们用于狩猎的重要武器。
尤其重要的是，熟食对人类自身的发展有很大的影响，熟食缩短了消化
过程，使人类获得更多的营养，增强了体质，大大地促进了大脑的发达。人类认识火，降服火，使火为人类所用，可以说是人类科学文明史上的
重大革命，也是人类战胜自然的一曲凯歌。
科学从石头开始
在远古时期，由于原始社会的生活十分艰苦，人类改造自然的能力还很
低，更谈不上科学地改造自然，所以人类关于自然界的知识十分有限。
还处于萌芽状态的关于自然界的知识，主要是从工具的使用过程中得来 的。
原始社会人类主要的生产工具是石器，因此也被称为石器时代。石器时
代又分为以打制石器为主的旧石器时代和以磨制石器为标志的新石器时代。
在旧石器时代，人类最主要和最重要的是使用石器工具，因为它用的石料几乎随处可得，取材方便，而且石质坚硬，也不难打制出比较锐利的尖端
和刃口。这对于原始社会的人们来说是十分重要的。现已发现的最早石器出土于非洲肯尼亚的库彼弗拉，距今已有 260 万
年，而在我国云南元谋出土的石器也有 170 多万年的历史了。
尽管这些石器是相当粗糙的，一般没有考古专业知识的人也许不会看出
它们是加工制作后的产物，但是，它们毕竟是人类有目的、有意识地打凿成 形的东西。
后来，经过无数次的实践，人们的经验丰富了，打制成的石器器形越来
越规整，逐渐形成几种不同的类型，我们可依其不同形状和用途分别称之为砍砸器、刮削器、尖状器等。这些石器在我们祖先的手中发挥过巨大作用和
在那个时候，要制成一件一定用途的石器也是件不容易的事，这是需要
多方面知识和经验的，不是任何一块石头都能打制出一件能用的石器，因此需要懂得辨别不同的石头。
石头比较笨重，形状也比较短小，在使用上有时就不大方便，于是人们
又在石器上安装上木头的或骨角的把柄，这时，出现了复合工具。复合工具的出现，是人类工具发展史上的一大进步。
旧石器时代是一个相当漫长的历史时期，它大约从二三百万年前直到一
万五千年前，占了人类发展史的绝大部分。由此可见，在人类的早期，每向 前发展一步是何等的艰难。
以打制的方法制造石器，器形总是难以十分准确的。如在北京周口店发 掘的“北京中国猿人”，他们是我们 50
万年前的原始祖先，他们使用的石器 代表着在中国所发现的历史最古老的石器。
在这些大小约十多万件石器中，有石英的、水晶的，也有燧石的、石灰
石的。这些石头经过砸打形成的状态，有圆的、有片状的，几乎十多万件中， 没有两件是同形状的。
旧石器时代后期人，即智人，就人类的进化水平来说，智人同先前的人 种相比，是更高级的人种了。
大约在一万多年前，人们又发明了石器的磨制技术，即在打出石器的粗
坯之后，再用研磨的方法进一步加工，这样就可以使得石器的形状更为规整， 尖端、刃口更加锋利。
磨制石器的出现表明社会生产力有了很大的发展和提高，人类进入了“新
石器时代”。在这个时期，人类已经出现了初步的科学技术，或者说是出现 了真正意义上科学技术的初端萌芽了。
从此，石器的制作越来越精巧，类型也更为复杂，甚至可以加工相当坚
硬的玉石，制成一些很是漂亮的玉器。在这一时期，石器具有五大特点：
1.种类多；
2.加工精细，制作目的性十分显著；
3.石器不仅是打制，还经过了磨制；
4.用料多样化，不仅有天然生成的燧石，而且还有石髓、玛瑙等；
5.除了制作工具外，还出现了用石器做成的装饰品。 石器制作技术的进步，使人类在自然界中谋生的本领相应得到提高，人
们可以进行较大规模的狩猎活动。大约一万多年前，人们又发明了弓和箭。弓箭的发明是人类长期经验的积累和智力发展到一定时期的成果，而
且，弓箭和带孔安把柄的石器一样，都是在更高程度上利用力学原理的一个 标志。
发明弓箭除了利用力学原理以外，还利用了杠杆原理、弹性原理、飞行
稳定性原理。这些在原始社会里，可以说是一个了不起的成就。弓箭的发明和体用。无疑是人类在认识和改造自然的过程中迈出了很有意义的一步。
新石器晚期，人们对于石器的数量和质量的需求有了很大的增长，一般
地拣取石块来制作工具也不能满足人们的需要，于是人们便开山凿石，最早的采矿业也就产生了。
这样的采石工场遗址在我国和欧洲的一些地方都曾经发现过。这时候的
人们当然有了一些初步的岩石学、矿床学等方面的知识。 在新时期结束之前，史前期的葬墓也时有发现，火葬只是到后来才出现，
而且大半见于欧洲中部。在新石器时代的墓葬中，时常发现石制用具，说明
当时的人相信这些用具在另一个世界里对死者会有用处，相信灵魂不死。
所以，在原始社会，石器与人们的劳动、生活息息相关，可以说，科学
是从石头开始的。因此，在当代高科技领域里，有一种计算机被命名为石头
——Stone（四通）。这可能就是人们忘不了自己的出身的缘故吧。
洞穴和蚕丝
早期人类的住所，多为天然洞穴，因为那里比较安全又能躲避风雨和寒
冷。但是天然洞穴毕竟有限，而且有些洞穴又不适应人居住。于是，人们开始设法营造自己的安身之地。
我国新石器时代的建筑遗址多有发现，在黄河流域一带多为半地穴式木
构架建筑，而在西安半坡就有一百多座这样的房子所组成的建筑群，可能是一个村落。
而人类穿着衣服大约也有几十万年的历史，开始时只是把兽皮披在身上，目的是为了御寒。后来又发明了骨针，人们学会了缝制衣服。
新石器早期，一些距今 6～7 千年的陶器上留下了纺织物的印痕，可以帮 助我们了解那时纺织物的大致情况。
人类最早利用的纤维是麻类、棉花和羊毛。我国是丝织物的发源地，早 年在浙江绍兴就出土了约 4700 多年前的丝织物残片。
说到发明用蚕丝来织布，我国古老的历史上曾有过这样一个民间传说：
这个传说，是说劳动人民利用自己的智慧，逐渐地学会把野蚕捉到家中
喂养起来，并种植桑树，养蚕做提丝，最终完成了用蚕丝织丝绸衣服的发明。 人们通常用“春茧到死丝不断，留赠他人御风寒”来喻蚕之一生。
春蚕，可爱的小生命，吃的是桑叶，吐出的却是一缕缕细丝，它无私地
将洁白的蚕丝奉献，自己却化成蛹，默默地幽闭在自造的蚕茧之中，度过虽 死犹荣的一生。
蚕又是怎样被发现的呢？ 却说远古时代，天地悠悠，气象万千。那时的人们吃都顾不上，哪还顾
着穿。他们穿着十分简陋。 夏天时，他们穿的是用一片片树叶串连起来的衣服。而冬天，则把猎捕
的野兽的皮剥下来晾干，往身上一裹，就算是衣服了。后来，人们发现了麻类植物的外皮可以剥下来，晒干，制成麻线，再编
织成麻皮，做成衣服穿。于是，人们便把麻类植物的根和种子成片地种在一 起。
用麻类植物做成的布，比用树叶、兽皮做成的衣服是一大进步。但是它
毕竟很粗糙，于是人们继续寻找新的衣着原料。后来发现了蚕丝，并用蚕丝织成衣服。发现蚕丝，这里有一段美丽而动
人的故事。
在 4500 多年前，在黄河流域有一场战争——黄帝 尤之战。在这场战争 中，黄帝大胜并建立了黄帝部落。
部落联盟建立后，黄帝开始执掌大权，把部落里的工作进行了分工：有
专门管理种植五谷的，有专门管理制造工具的，有专门管理食物分配的，还有管理制作衣服的。
黄帝派自己的妻子嫘祖专门负责管理制作衣服，又派胡曹（管理制作帽
子的）、伯余（管理制作服装的）、于则（管理制作鞋子的）三位大臣协助嫘祖工作。
嫘祖是位勤劳善良的妇女。她没有今天有些女人的依仗权势和夫荣妻贵
的思想，白天，带领着妇女们上山剥树皮，下田剥麻皮；晚上，又和妇女们把男人们狩猎的野兽剥下皮来，进行加工制作。
由于在嫘祖的带领下，全部落的男女都穿上了衣服，不再受皮肉之苦了。
但是由于劳累过度，嫘祖病倒了，且整日不思茶饭，病情日益加重。
看护的妇女们万分着急。她们忽然想到，何不到山上采些新鲜的野果让
她品尝呢？于是，几个妇女跑遍了附近的山山岭岭，采摘到不少果实。
傍晚，几位妇女满载而归，她们一样一样把野果放在地上，任嫘祖挑选。 嫘祖很受感动，便支撑起病弱的身子，看着满地的野果。
突然，她眼睛一亮，指着地上一堆白色的果子说：“把它拿来让我尝尝。”
一妇女连忙捧起几颗递到嫘祖面前。嫘祖咬了一口，但无法咬动，便问
道：“这是什么果子，怎么咬不动？” 另一妇女连忙说：“这堆果子是我们临下山时，在桑树林中采摘的，由
于天太晚，我们来不及咬，就采来了。” 正在这时，一位烧火的妇女走了过来，说道：“你要是吃不动，我给你
煮煮吧。”于是，她将地上的白果全部倒入锅中。 烧了好一阵，那妇女心想，这下肯定能咬动了，便拿起一个，还是咬不
动。那妇女暗暗惊奇，哪有树上结着咬不动的果子，上面的咬不动，那底下 的呢？
那妇女拿着一根小棍，在锅中搅了几下，往外一拉，发现树枝上缠着不
少细细的如头发丝般的白丝。她们又抽呀搅呀缠呀，没有多长时间，在锅中煮的白果，全部变成细白丝线，缠在树棍上。
嫘祖一看，连忙要人搀起到锅旁看个究竟，嫘祖是个非常聪明的妇女，
她细看了缠在树枝上的细丝线后，便说：“这不是果树的果子，不能吃但它 有别的用场。”
嫘祖顾不得虚弱的身子，详细地询问了果子是哪里采来的。第二天，在
妇女们的搀扶下，嫘祖亲自查看了桑林，并看到树上爬满了软绵绵的大虫子，
正蠕动着身子，贪婪地啮食着桑叶。 嫘祖已知道这大虫子能变成那果子后，便每天来观察，看它是怎样由大
虫子变成椭圆的果子的。嫘祖后来把这些虫子放在家中喂养亲自栽桑、养蚕。
年复一天，嫘祖又发明了用蚕丝织制丝绸，就这样，她被后人供奉为“先
蚕”（蚕神），把她看作是养蚕、缫丝的创造者。 “嫘祖养蚕”只是个传说，但这个传说告诉我们：中国古代劳动人民很
早就发现了蚕丝，并且把它们织成衣料。后来又逐渐学会种植桑树，给蚕提 供桑叶等一系列程序。
嫘祖的传说，这是古代人们把劳动人民的创造发明归功于嫘祖一人，并编成神话故事罢了。
最早的农业和畜牧业
人类由原始采集到集体渔猎，他们还只是从自然界中，取得自己的生活所需，并无大的奢求。
而原始农业和原始畜牧业的出现，却是人们在自然界中创造了自己的生
活所需。这一革命性的变革，是出现在旧石器时代晚期，新石器时代早期。
世界上最早出现农业科学的地区在西亚。考古学家已经发现了约一万年前人类在现今土耳其境内种植小麦的证据；在我国余姚一处石器时代遗址中
发现大量被炭化的稻谷，经鉴定是 6 千年前的遗物。 农业最早是依赖石器工具和火，被称为“刀耕火种农业”。人们先用石
器工具将地面上的树木、柴草砍倒，晒干，然后点上火，将地上面的柴草之 类烧尽，最后撒上种子。
古人在种子播种下去之后，便任其生长。待作物成熟后，再用石器工具收割，后以石磨或石碾加工，生产便完成了。
到了新石器晚期，人们又学会制造和使用石耜、骨耜、石犁等农具，于是农业又发展到“耕锄农业”。
而动物的驯养大约开始于一万多年前，人类最早驯养的是狗，然后又驯养了牛、羊、猪、鸡等动物。
后来，人们发现畜牧业比种植业更为有利，于是，畜牧业的比重增大了。由于畜牧业的不断发展，他们不得不到处寻找草场，这时出现了游牧。于是，
畜牧业从农业中分离出来，这是人类社会的第一次大分工。
在动、植物的驯化、选育上，我们的祖先给我们留下了丰富的遗产。
现今世界上的许多农作物，如小麦、大麦、水稻、玉米、甘薯、亚麻、
棉花和多种蔬菜、豆类等，都已为原始人类所种植。而家禽家畜的许多品种也都已为原始社会的人们所驯养。他们在品种改
良上，也做出了许多不可磨灭的贡献。
精美的陶器
农业生产的发展，人们的生活稳定，生活水平的不断提高，人们对自己 的用具的需求也随之增加。
原先人们所使用的容器，大都是木制或藤条制成的，这样一些容器有很
大的缺点，不能用来盛水等液体，更不能用火烧烤。于是，制陶技术出现了。
1962 年，中国考古工作者在江西万年县大源仙人洞，发现了一个距今已
1 万年之久的新石器时代早期洞穴，从洞中发掘出 90 余片陶器的残片。
这些陶片都是用砂子和粘土混合烧制的，质地粗糙而疏松，很容易打碎，
从陶片的凹凸不平分析，是手工制成的。 原来我们的祖先，他们想出办法，在器皿的外面抹上湿粘上，在使用中，
有时器皿被火烧后，里面的本质就烧掉了，而外面的粘土却变得更硬。后来，聪明的祖先逐渐意识到，粘土成型后，不用衬上木制容器，也能
烧出器皿。于是人们便将粘土捣碎，用水调和揉软，再捏成各种器皿的形状， 第一步完成了。
把捏好的器皿拿到太阳下暴晒，晒干后，再用火烘烤，原始的陶器就这 样制作出来了。
我国最早的陶器出土于河南、河北和江西等地，制陶技术最少也在 9 千 年之前，而西亚地区出土的陶器也有 8 千多年了。
到新石器后期，制陶逐渐形成了一套比较完整的和较为合理的工艺，这
时，人类的制陶技术也相当成熟并用于实践中去。人们的陶器工艺水平大为提高，已经可以制作带有美丽图案的彩陶。这说明人类对于美的感觉和科学
文明已发展到自觉阶段了。
这一时期的彩陶作品中，有集体舞蹈的图案，有鱼型图案，甚至有十分规整而漂亮的各式几何纹图案，如曲线、直线、水纹、三角形等等。这些花
纹和图案表明，人类已经具有比较成熟的审美意识和出现了艺术创作的萌 芽，人类文化又向前迈进一步。
新石器时代陶器制作工艺也比较复杂，首先选择那些可塑性和操作性能
好的粘土作原料。经过人工的淘洗和澄滤，成为又细又纯又软的备料。
然后是制坯，彩陶的陶坯大多是手制。粗坯制成后，嵌入把手。陶坯制
好后，要绘制彩饰，这需要把有各种颜色的天然矿物涂绘在陶坯上，彩绘通 常是红黑两色。红色彩料主要是用赤铁矿，黑色是含锰较高的土。
最后的烧窑，据现在分析，彩陶的烧成温度大约是 950°C。
到了新石器晚期，手工制陶又有了巨大的进步。制坯时广泛使用简单机
械——陶轮，陶器的质地和形状也更加丰富。不仅原来的黑陶、红陶、灰陶更精巧，还出现了白陶。
现代出土的新石器晚期的黑陶，器壁薄而坚硬，壁仅有 1～3 毫米厚，好 像是蛋壳。它造型美，漆黑发光，是件珍贵的艺术品。
我国商代出现的刻纹白陶和薄壳白陶，质地优良，造型端正美观，坚固 耐用。这种陶器的出现和发展，引起了后来瓷器的产生。
在制陶的历史上，釉陶显然要比陶器晚一些，到了我国的夏商时期，釉
陶的出现明显地增多了。人们在生产一些精制陶器时，常常在它的表面涂一层加石灰水的色衬，烧出的陶器表面光滑明亮，这就是釉层。
商代以后，人们从无意识地发现釉层发展到有意识地配制釉料，陶器就
更加完美了。在这个过程中，瓷器逐渐出现，玻璃也出现了。现代考古学家发掘商代的遗址，出土了大批的原始瓷器。
在人类早期，人们最早认识的金属是铜和黄金，只有这两种金属最引人
注目。因为它们在自然界中偶有以单质状态存在的，人们很容易认识它。
金和铜都具有延展性，可以敲砸成形。不过金子稀少，性也太软，人们 更有兴趣的还是铜。
1955 年，河北省唐山市大城山遗址发掘时曾发现两块铜牌。铜质呈红
色，由于所在土层干燥，锈蚀程度不太严重。形状为梯形，上端有两面穿成的单孔。
从这个遗址出土的其他文物分析，它们属于龙山文化后期的遗存。铜牌
不像是铸造出来的，而很像是敲打出来的。后来又在甘肃威龙山晚期遗址中发现铜器近 20
件，经鉴定，均是人们利用天然纯铜直接锤锻而成。
人们在采集自然铜的时候，常与自然铜伴生的色彩鲜艳的孔雀石也很引
人注目。把孔雀石和木炭同放在陶器内燃烧也能炼出铜来，最早的炼铜技术就这样开始了。
这一来，人们可以更有效地利用铜了，铜可以延展，可以任意做成所需
形状，锤打不碎，而且可以重复利用，色泽美观。这些优点都不是石器所能比的。
但是铜的硬度低，不如石头坚利，产量又很少，所以仍然难以取代石器
成为主要的生产工具。人类的这一时期是金石并用的，通常被称为金石并用时代。
由于铜硬度低的缺点，人们在开始时也只能把它制作成装饰物和小件用
具。金属在原始社会初露头角，在社会生活中没有起到太大作用，不过，它的出现已经预示着石器时代行将结束。
传说夏代以前，人们还生存在原始部落，当时有三代领袖，即我们常说 的尧、舜、禹。
当禹袭了舜的天位，做部落领袖的时候，夜间，天上有 5 颗大星出现，
并像珠子一样连成一串，禹感到这是不祥之兆，便召来一些长者，断定凶吉。
长者们仔仔细细地观察了 5
天晚上，那五颗大星的尾巴向东移了移，便立即告诉禹：“北极之外，是一片汪洋，那里水浪滔天，太阳被汪洋整整泡 了 50
年才得以重见天日。现在，五颗星的头在北、尾东移，这说明北极漫天
大水已被大鱼和巨龙搅翻了，海水要漫起，五岳三山可能要受灭顶之灾。”
另一位长者接着说道：“王还是早作准备，大洪水就要到了。” 其实，禹心里早知，洪水将至。因为从尧在位时，洪水已经漫天遍野，
给人们造成了巨大灾难。尧令鲧去领导治水，鲧便去偷天帝的土来堵埋洪水， 哪知洪水是越堵越厉害，一直治了 9 年水也未成功。
鲧在羽渊这个地方，听到尧传来处死他的命令，便一头扎进水里，再也 没有上来。尧又令鲧的儿子禹继续领导治水。
禹吸取了父亲的经验，不在“堵”，而是“疏”，就是挖大沟，凿通山川，让水顺着这些沟洞流出去。
但要想把这洪水“疏导”走，必须凿通龙门关，要凿通龙门关，必须从几百里外的积石山开始。于是，禹亲自视察地形，终于弄清了地形。
禹便带领民工开凿龙门关，禹在丛山峻岭中领着人们一干就是 13 年。他 发誓：不凿通龙门关，誓不罢休。
这期间，他腿上的汗毛被磨光了，脚上长出厚厚的茧，有三次路过自己
的家门，都顾不得回家去看一眼。在历史上留下了“三过家门而不入”的美 名。
经过 13 年的努力奋斗，他终于让黄河水流入海，把水利工程从陕西一带
一直建设到浙江，为人类树立了不向自然力屈服，合理运用自然规律进行奋 斗，使人类在自然力威胁下顺利生存和发展下去的榜样。
到了公元 3000 年前的商代，人们用诗歌来赞颂禹的功绩：“大水向东流，
这都是禹的功绩。”“当茫茫的洪水铺天而来时，是禹治理了它才露出了地面的土壤。”
后人无限感激和怀念禹，便在浙江绍兴会稽山下建了纪念他的庙。禹庙
旁边有条石船，一丈多长，相传是禹乘坐的。庙中还有铁制的鞋底，相传是禹穿的。
大禹治水从科学角度上看，他是有史记载的人类第一次同洪水搏斗，以
维护人类的生存环境和条件的人，也是人类第一次化水害为水利，运用自然规律治水的人。
虽然我们已经无法考证鲧和禹传说的确切性，或者说就是一个传说，但
是，这些传说足以证明，从远古时代，我们的祖先已经开始兴建自己的水利设施了。
无论是从科学角度，还是从传说的角度，都可以说明原始社会人已经有
自己的信仰，而这些信仰就是最朴素的劳动思想和劝人为善的良好崇拜。
经天纬地东方科学
人类眼望长空
这是一个晴朗的日子，微风轻拂着，像是丝绒拂着人面一样，美妙得无 从觉察，使你几乎不相信那炎炎夏日已经过去。
篱笆、田野、树木、山和原野，呈现出它们的永远变换着的浓绿的色调。
天空明净无云，太阳照得明亮而温暖，但那飘落的树叶告诉你，秋天已经来 临。
在这秋高气爽的日子，鸟的歌声和万千只昆虫的呤呤声，充满着空中，
茅屋旁边的园子里挤满了丰富而又美丽的花，在浓露之中闪耀着，像是铺满了灿烂的珠宝的花床。
这个时候，农人们已经在田间劳作了，他们和打仗冲锋一样，有的摔掉
了草帽，有的脱去了布衫，所有的石镰都闪烁着黄橙橙的颜色，瞬时，一排排稻谷倒在他们脚下。
就在人们精心劳动之时，天空慢慢起了雾气，山峰的阴影一寸寸逼近村
庄，并且越来越浓。农人们停止手中的动作，呆呆地看着眼前发生的一切。
周围一片寂静，静得凭蚊子的嗡嗡声都能听出它在什么地方飞。这时，左边的山峦已完全暗了下来，而右边的树顶和村庄好像都罩了一层薄薄的玻
璃纸。 这时，不知是谁高喊一声“天狗吃日了”，打破了这苍茫的寂静。人们
仿佛刚从梦中惊醒一样，都“噢”的叫开了。他们急忙跑向村庄⋯⋯
农人们把家中所有能敲响的东西都拿了出来，把所有能活动的人都动员
起来，他们拿着破锅、脸盆、菜罐等器具，敲击着、奔跑着、吆喝着，试图 撵走这吃日的天狗。
半圆的月亮从黑幕中探出窄窄的小脸，那如泣如诉的星星也露出了惨淡
的忧伤，一些树木如似狰狞的巨人站着，树叶的罅隙好像几千双眨着的眼睛。
这时的人们像疯了一样，满村狂跑着呼唤着，大地在震颤着惊悸着，万 物失去了自己的形状，仿佛等着末日降临一般。
而村东的大庙前，那巫师的长剑直刺天空，唤起了农人对荒野以外模糊 的渴望。巫师喃喃地祈祷声撒在天地的心田中。
慢慢地，天空好像被这有灵性的人们感悟一般，它惺忪地抹抹一脸的倦
意。人们可以看见了一丝亮光，亮光愈来愈大，愈来愈明亮，快乐的世界重又苏醒过来，那吃日的天狗迫于人们无穷的威力，逃遁了。
人们欢呼着，跳跃着，欢呼着人类撵走天狗这一伟大胜利。 这是怎么一回事呢？
原来这是一个很平常的自然现象，按照科学来解释它，就是当太阳、月
亮、地球处在同一条直线上时，就出现了我们上面的这种情况，科学家们给
它一个明确的定义：日蚀。 现在，每当有比较罕见的日全食或日环食发生，世界各地许多人会怀着
极大的心趣赶往日食发生地，以求一饱眼福。然而，在远古时期，日蚀却是一种可怕现象，当时人们尚不知道日蚀是
怎么回事，试想，天空突然间黑下来，刚才还是阳光普照的整个世界一下子
被笼罩在无边的黑暗之中，仿佛世界的末日来临一般，人们怎么能不感到极 端恐怖和惊慌呢？
据说，古埃及的一位国王竟然被这突如其来的“灾难”吓死了。上古时 期，每当发生日蚀，人们便猜想太阳被毁灭了。
于是，人们为了拯救太阳，撵走那危害太阳的妖魔，不同地区的人们用
不同的方式，来驱赶恶魔。有的用响声惊吓妖魔，有的则把带火的箭射向空中，以射死恶魔。
而法老和巫师们便大念其咒语，让妖魔受到良心的谴责，并让人们点起
大量的火把以恢复昏暗太阳的光芒。这种现象一直持续了几千年。
东方的天地智慧
中国是天文科学最早萌发的国家之一，他们很早就懂得通过天文观测来 确定季节、时间和方位。
大约在 4500 年以前，人们就从东、南、西、北四个方向观察天象，后来
又懂得了用星宿（亮星）的位置来确定播种的季节，通过天文观测和农耕的 实践逐步懂得四季的划分。
古人对农时的推算和掌握，也逐步从经验中提升出来。在尧帝时就有了
初步的历法，史书曾记载尧派人观测天象、制定历法、预报季节的情况。
到了夏朝时，就有了专管天文的官员。公元前 24 世纪中国夏朝发生了一
次战争，夏朝皇帝仲康下令让胤国之君为主帅去征讨羲氏、和氏两个人。
仲康征讨羲、和二人的原因是：二人沉湎于酒，玩忽职守，使时间发生
了错误，所掌握日月不够准确。结果“废时乱日”，“昏迷于天象”，本应 预报的日食没有报准。
依照夏朝之法，预报早于或晚于日食发生时间，均要受到杀头的严厉制 裁。可见，当时的中国在天文学上的成就了。
在这时，人们已经能够靠北斗星来确定方位，用其他恒星确定季节，甚 至在原始山洞的石壁上面，就画有大熊星座（北斗星）的图画。
早在夏代，就出现了天干记日法，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸十个天干进行十进制的记日，把十天分为一旬。
而到了商代，就出现了干支记日法，用十个天干和十二地支相互配合组
成甲子、乙丑、丙寅等六十干支。这标志着六十进位的形成。到了周代，又 出现了用圭表测日影来确定冬至、夏至的时刻，同时还用 12
地支把一天分为
商、西周时期对天文观测已十分重视，考古学家证明，公元前 13 世纪的 甲骨卜辞中就有了月食、新星爆发的记载。《诗经》中就开始提到
28 宿的名 字。其中有好几处描述过金星，金星又叫启明星，长庚星等。
到了春秋战国时期，天文学有了比较大的发展。如甘德、石申分别著有
《天文星占》和《天文》等书，书中记载了数百颗恒星的方位。甘、石二人还发现了行星的顺行和逆行，并测得了火星的运行周期为
年，现在测得是 1.88 年；木星为 12 年，现在测得是 11.86 年。可见当时天 文学已发展到一定的高度。
在长沙马王堆出土的帛书《五星占》中，记录了从公元前 246 年到公元 前 177
年间木星、土星和金星的位置和它们在一个会合周期内的动态表。
金星会合周期为 584.4 日，比现在测得值仅小 0.48 日； 土星会合周期为 377 日，比现在测得值小 1.09 日。
在《春秋》一书中，共记载了 37 次日食，这是世界上最早的科学的天象
记录。鲁文公 14 年（前 613）就有“星陨如雨”的记载，这也是最早的关于 陨石雨的记载。
关于彗星的观测，《春秋》中也有记载：鲁文公 14 年，“‘ 秋七月’
有星索入北斗。”这是世界上最早的一次关于哈雷彗星的记录。
上面这些都说明春秋战国时，我国的天文观测成就是很大的，同时也给 后人留下了极为宝贵的资料。
和春秋时期天文学相联系的是历法，到春秋后期，采用了一年为 365.25 日，19 年 7
闰，这种历法叫古四分历。古四分历比真正的年长度每年多 11 分钟。
由于农业生产的需要，春秋战国时期还逐步形成了对 24 节气的划分，平 均 15
天设置一个节气，这实质上是不自觉地根据太阳的位置和视运动来确定的一种历法。
到了秦、汉时期，我国的天文学的发展主要表现在三个方面，即天文观 测、天文理论和历法。
这个时期对天象观测的记录很多，其中最伟大的科学成就是关于太阳黑 子的观测。
太阳黑子实际上是太阳表面漩涡状的低温区。我们知道，太阳是个炽热 的大火球，表面温度也有 6000°C 左右。在这样
的温度下，所有的物质都气化了，分解为比较简单的元素。 在太阳燃烧的过程中，会产生局部的温度不均匀区域，这些区域的温度
会低于附近区域的正常温度而产生气漩，这些气漩产生后能存在一定时间， 这就是太阳黑子。
黑子并不是真正的黑色，只不过温度低一点，看上去发暗罢了。现在世 界上公认最早的黑子记录，是中国西汉河平元年（前 28
年）三月所见的黑子
现象。 据《汉书·五行志》记载：“⋯⋯日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”
这段文字把太阳黑子出现的时间、形状、大小、位置都描述得十分清楚。其实，我国还有比这更早的黑子记载，早在公元前 140
年的《淮南子》
一书中就有这样的描述：“日中有 鸟。”所谓的“ 鸟”也就是太阳黑子 的形状。
古人们观测太阳黑子，全靠目力。只有利用日赤无光、烟雾蔽日之际，
或是太阳近于地平线，朦胧不清之中，以及利用盆中装油使日影映于盆中的方法，才能观望和记录。
从汉代后的 1600 多年里，我国关于黑子的记录超过 100 次。中国人的精
确黑子观测，得到了外国学者的赞扬。中国古人测天的精确，十分惊人。黑 子的观测，远在西人之前大约 2000 余年。
的确，直到 1610 年，意大利天文学家伽利略才利用望远镜观测到太阳上 有黑斑这一现象，才在欧洲天文学界引起轰动。
我国的祖先们不但记录了最早的太阳黑子现象，而且还记录了公元 134 年出现的新星，这是人类第一次对新星的记载。
《后汉书·天文志》中还记载了公元 185 年出现超新星，“客星出南门 中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消”。
中国历史上在 1700 年以前曾有 90 个新星记录，其中可能有 11 颗超新 星，24 史中有 100
多次太阳黑子记录，这些极有价值的科学的天文记录，都 出于秦汉时期。
秦汉时期对日食、月食、黑子、陨石雨、彗星、新星、超新星的记录都 比较全面而准确，反映了当时精细而高超的观测水平。
秦汉时期的天文科学理论在天文观测的基础上已经形成。当时的天文科 学理论有三种：
1.盖天说。其系统化和数学化的论说则见于《周髀算经》。这一学说认
为半圆形的天在上，拱形的大地在下，日月星辰附在有实体的天上，但不能 转到地的下面去。
这一学说有许多自相矛盾之处，后来被天文观测的事实所否定。
2.浑天说。这一学说经耿寿昌、杨雄等人的努力，到张衡时就逐步形成 了比较完善的理论。
张衡认为：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而
他们还认为，无限的天体绕地球运行，“宇之表无极，宙之表无穷。” 浑天说实质上是地球中心宇宙论。
3.宣夜说。由东汉时期的郄萌加以系统化，他认为“日月众星，自然浮
生虚空之中，其行止皆须气焉”。天是无限的“高远无极”，各种天体靠气
的作用在无限的空间浮动。 宣夜说缺乏对天体运动规律的具体说明，还只是一种猜测性的理论，所
以它的影响不如浑天说。 秦汉时期，天文学的观测和理论成果主要用于制定和完善历法体系，其
次还用于占卜、算卦等。
公元前 104 年，汉都城长安贴出了招募天文历算家来京制历的通告，接 着从全国不少地方征募到 20
多人，其中有邓平、落下闳、唐都等人。
他们在公孙卿、壶遂、司马迁等人的主持下，讨论制定了《大初历》。 这是我国流传至今的第一部完整的历法，于汉武帝太初元年（前
104）到东 汉章帝元和 2 年（公元 85）间颁布实行。
《太初历》第一次以没有中气的月份为闰月，推算出 135 个朔望月有 23
次食季的交食周期。它规定：一个月为29 43 天，平年 12个月，闰年加1月，
19年中加7个月。这样计算，每年就是12 7
月，相当于一回归年是365 385 天。
这一历法根据当时的天文知识，把月份、闰月、季节排布得非常合理，但用 现代测量值来比较，回归年的长度的误差比较大。
秦汉时期，在天文、历法发展的同时，地学知识也逐步地发展起来，用
于军事目的的地图和地形图在中国出现得非常早。如在长沙马王堆三号汉墓中曾出土三幅绘在帛上的地形图、驻军图和城市图。这些图的比例在 8
18 万分之一，画得精细准确。 秦汉时代典型的地理科学著作是《汉书·地理志》，全书分三部分，第
一部分和第三部分记述了前人的地理学著作，由此可以看出中国地学研究的 久远历史。
第二部分记录了汉代的疆域、行政区划分，以及山地、河流、物产、水
利工程、官办厂矿、军事要塞、庙宇、古迹等。此外还记载了湖泊、天然气、 盐铁矿等方面的详细位置。这是一部科学价值很高的地学著作。
与天文学和地学发展相联系的是气象科学，由于农业生产和军事活动的
需要，人们日益注意天气的变化，开始对雨量、风速和风向、湿度等进行定量测量。
他们把风力分为 8 级：8 级，拔树；7 级，折木飞沙；6 级，折大枝；5 级，折小枝；4 级，坠叶；3 级，摇枝；2
级，鸣条；1 级，叶动。
他们创造性地发明了“悬炭识雨”的晴雨计，还用琴弦的弛张来测晴雨， 王充《论衡》中说：“天且雨，琴弦缓。”
王充和董仲舒等人还用水的循环和五行说解释风、云、雨、雾、雷、电、
雪、雹的成因。上述事实，说明秦汉时期我国人民在劳动实践中积累了相当 的气象科学知识。
张衡与天文学
张衡，字平子，东汉建初三年（78 年）诞生于河南南阳郡西鄂县石桥镇
的一个没落的官僚家庭。祖父张堪是地方官吏，张衡幼年时期，家境已经衰 落。
但贫困的生活并未影响张衡对学业的进取，张衡学习十分勤奋，史书上
形容他到了“如川之逝，不舍昼夜”的程度。加之南阳是经济和文化都发达 的地区，这样的社会环境使他得以开阔眼界。
只读经卷典籍满足不了张衡的求知欲望，从 17 岁开始，他便离开故里， 踏上求师问学的旅途。
他曾到汉朝故都长安一带考察了两三年，游览了当地的名胜古迹，考察
了当地的山川形势、物产风俗、世态人情，足迹遍及广大的渭河平原。
后来他又到了当时的京都洛阳，求知若渴的张衡进入了当时的最高学府
——太学学习。他虚心好学，勤奋努力，进步很快，终于成为学识比较渊博的学者。
这时候，地方上曾经推举他做“孝廉”，公府也多次招聘他去做官，但
他不为所动，一心扎进知识的海洋里。他对天文、地理、数学等无不潜心研 究，在各方面均取得了很大成绩，深得许多名士的赞许。
和帝永元 12 年（100 年），23 岁的张衡为了谋生，应邀回乡出任南阳太
守的主薄，掌管文书工作。在这期间，他劝太守减轻对老百姓的剥削，还采取了一些发展农业的措施，所以南阳境内连年丰收。
张衡在他 29 岁那年，完成了两篇著名的文学作品：《东京赋》和《西京
赋》。他以很大篇幅无情揭露讽刺了京师中帝王贵族“取乐今日，遑恤我后， 既定目宁，焉知倾
”的腐朽寄生生活，受到了劳动人民的欢迎而传诵于世。
公元 111 年，张衡应征进京，先后任郎中、太史令、公车司马令等低、 中级官职。其中担任太史令时间最长，达 14
太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律等事务的官员，
在他任职期间，对于天文历算进行了精湛的研究，为天文学做出了重大的贡 献。
我们前面说过，汉代已形成了三种关于天体运动和宇宙结构的学说，即 盖天说，浑天说和宣夜说。
张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察，认真研究了这三种学
说，认为浑天说比较符合观测的实际，并在前人研究的基础上，对浑天说加以修正和完善。
在此期间，张衡创制了一个能够精确地表演浑天思想的“浑天仪”，并
且写出了《灵宪》、《灵宪图》、《浑天仪图注》等天文学著作，成为浑天 学说的代表人物之一。
公元 117 年，一台利用水力推动自动连转的大型天文仪器—－“水运浑 象”（即浑天仪）在京都洛阳制造成功。
这台仪器的主体是一个大空心铜球，上面布满了星辰，球的一半隐没在 地平下面，另一半显露地面，就像人们看到的天穹一样。
仪器靠漏壶流水的力量推动齿轮系，带动铜球缓慢地运转着，一天旋转
一周。到了晚上，人们从仪器上可以看到星辰的起落，和实际天象完全相合。 仪器的表演在当时引起了极大的轰动。
浑天仪，类似于现在的天球仪。这台仪器用精铜做成，主体是一个球体
模型，代表天球。球体可以绕天轴转动，天轴与地球面有两个交点，一个是北极，一个是南极。
在天球的表面上遍列有 28 宿和其他恒星。球面上还有赤道圈和黄道圈，
两者成24&度夹角，分列有24&节气，从冬至起点，把圆周分为365
球体外面有两个圆环，一个是地平圈，一个是子午圈，和地平斜交成 36 度，就是说北极高出地平 36
度，这是洛阳地区的北极仰角，也是洛阳地区的 地理纬度。
浑天仪是有明确记载的世界上第一架用水力发动的天文仪器，其中应用
的齿轮系和凸轮机构在当时可以说是极其复杂的，浑天仪实质上可以认为是 天文钟。在 1800
多年前，我国能够制造出这样复杂而精巧的仪器，是很值得 自豪的。
张衡最重要的天文学著作是《灵宪》，它是一部阐述天地日月星辰生成
和它们的运动的天文理论著作，代表了张衡在天文学中的丰硕成果。
在《灵宪》中，他提出了一些独到的见解。他指出，月亮并不会发光，月光是反射的太阳光。“月光生于日之所照，魄生于日之所蔽；当日则光盈，
就日则光尽也。”
张衡还在这部科学的著作中说明了月食的道理：“月光生于日之所照⋯⋯
当日之冲，光常不合者，蔽于地也，是谓暗虚，在星则星微，遇月则月食。”
就是说：望月的时候，月光常常没有了，这是因为被地影遮了的缘故。
地影叫做暗虚，星碰上暗虚则变暗，月亮转动到暗虚处，就发生了月食。此外，张衡还在《灵宪》中算出了日、月的视直径，记录了在中原洛阳
观察到的恒星 2500 颗，这与近代天文学家观察的结果也是相当接近的。他还
测出了地球绕太阳一年所需的时间是“周天三百六十五度又四分度之一”，和近代天文学家所测得的时间为 365 天 5 小时 48 分 46
秒这一数字极为接近。
这时，张衡对天文学的研究已经达到很高的水平，可以说是前无古人， 在当时的世界科学史上，无疑是一流的水平。
在张衡造出浑天仪的同时，他还制造了一种可以显示月相的仪器“瑞轮寞荚”，它与浑天仪联动，从每月初一起，每天转出一片木叶，可以反映出
月亮的盈亏。它实际上是世界上最早的机械日历。
地动仪和候风仪
东汉时期，我国的地震比较频繁，据记载，从公元 92 年到 125 年间，共 发生了 26
次比较大的地震。地震区有时大到几十郡，引起地裂山崩，江河泛 滥，房屋倒塌，给人民的生命财产造成很大损失。
据说，有一年冬天，一团团阴惨惨的乌云，在天空中沉重地、徐徐地移
动。一小块一小块沉思般的冷冷的天空，不时地从乌云缝里向下探视。
大地沉没在泥泞和潮湿的空气里，散落在各处的村落、河谷、远方的森
林和高山，像死一般苍白，显得十分悲惨。一些像死人眼睛般的黑黝黝的大水塘，在田野里闪闪发光。
人们不知道，一场灾难即将降临。 入夜，大地开始震颤，人们不知怎么回事，用被子死死地蒙住头，不一
会儿，房屋开始摇晃。忽然狂风大作，一霎时，飞沙走石，扑天盖地，地震 来了。
只听得一声声巨响，墙倒屋塌，村庄顿时乱了套，鸡飞狗跳，人声哀叫。
接着，狂风扯天扯地地疾走，四面八方的乱卷，扭折了树枝。吹掀了屋草。
慌乱中的人们不知所措，人们赖以躲藏的居住之地顷刻成了平地，砸死 砸伤无数，那些侥幸从房中逃生的人又陷入寒冷之中。
据统计，有一个村庄 1600 余人，被房屋砸死 900 余人，冻死饿死 600 余人，只有 10
余人的命得以保住，但也是奄奄一息了。
作为一个关心国计民生的学者，张衡对地震有了不少亲身体会，他不能
对这满目疮痍的震后残景熟视无睹。于是，他暗下决心，一定要制造出预报地震的仪器。
经过长期研究，并汲取了当时民间预报地震的经验，阳嘉元年（132 年），
张衡终于发明了世界上第一台测定地震方位的仪器——候风地动仪，在人类 与地震的斗争史上，又写下了光辉灿烂的一面。
公元 138 年二月初三日，一台新安置的青铜仪器上正西方向的龙嘴中的
小球突然“当”地落到了下面的铜制蟾蜍口中，于是发生了开头叙述的一幕
——千里之外的陇西地区发生地震。 这台青铜仪器就是张衡制造的候风地动仪，人们通过它有史以来第一次
准确地测知地震，开始了用仪器研究地震的新纪元。张衡的地动仪是以“精铜铸成”，“圆径八尺”，“形似酒樽”，上有
隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器内部中央立着一根起惯性摆作用的铜质“都柱”，柱旁有八条通道，
称为“八道”。道中安有“牙机”，即控制含吐铜球的发动机关。仪器外面周围铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按八个方向排列，龙头和
内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球，随时准备吐出。
对着龙头，八个铜蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某
个地方发生地震的时候，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜，触动“牙机”， 使发生地震方向的龙头张开嘴巴，吐出铜球。
当铜球与铜蟾蜍相碰的时候，会发出很大声响。于是人们便知道哪个方
向发生地震。史书记载说：“一龙发机，而七首不动。寻其方向，乃知震之 所在。”
张衡地动仪的制造成功，是世界地震史上的一件大事。它是利用物体的
惯性来拾取大地震震波，进行远距离测量的，这个原理到现在仍然沿用。
在国外，过了 1000 多年，直到 13 世纪，古波斯才有类似仪器在马拉哈 天文台出现，18
世纪，欧洲才出现利用水银溢流出来记录地震的仪器。这是 后话，暂且不提。
浑天仪和候风地动仪是张衡的两大发明创造，但是他的贡献并不止这些。他是个博学多能，全面发展的科学家。
除上述成就外，他在数学方面也很有研究，他算出来圆周率比 10 的平方 根 3.16
多一点儿。现在看来，这个数字不够精确，可是印度和阿拉伯的数学 家算出同样的结果来，比他晚了 400 年到 600 年。
张衡还创造了世界上第一架观测气象的仪器——候风仪。他在五丈高的杆顶上安一只衔着花的铜鸟，可以随着风转，鸟头正对着风来的方向。
这架仪器和欧洲装在屋顶上的候风鸡相仿，但是欧洲到了 12 世纪才有候 风鸟的记载，比张衡晚了 1000
多年。张衡还造成了当时只是在传说中有过的 指南车和记里鼓车。
对于张衡的成就，汉代崔瑗就作出了公正的评价：“数术穷天地，制作侔造化。瑰辞丽说，奇技伟艺；磊落焕炳，与神合契。”
在我国河南南阳县石桥镇上，有一座朴素而又肃穆的墓圜。在黄土堆起 的坟墓前，树立着一方不高的石碑，上面刻写着：
如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。
这是中华人民共和国第一任国家科学院院长郭沫若为张衡新立的墓碑题
的词，这也是人民对他的评价。 如今，无论是炎黄子孙，还是五湖四海的国际友人，来到这座墓圜，都
会对这座黄土肃然起敬，因为那中间安睡着一位曾为祖国和人类作出过巨大 贡献的大科学家。
张衡的肖像现在悬挂在世界上许多著名大学和天文台的厅堂墙上，他的
名字出现在世界各大图书馆的科技史典籍中，他为人类作出的贡献，人们永远不会忘记。
1970 年，国际天文学组织用他的名字为月球上一座环形山命名；1977 年，又把他的名字赋予了太阳系中一颗编号为 1802
的小行星，这一切，都是 为了表达今人对中国古代这位科学巨人的崇敬。
古今中外，享有如此殊荣的，实不多见，而他，是当之无愧的。
卓越的祖冲之
到了三国两晋南北朝时，我国天文学方面进一步发展，这表现在三个重 大发现：
1.岁差的发现。这是由刘歆、何承天、祖冲之等人发现并推算出来的。
由于太阳、月球和其他行星对地球赤道突出部分的摄引，会使地球自转轴的 方面不断发生微小变化。
这种变化的结果，使春分点沿黄道向西缓慢移动，速度是每年 50.24 角秒，约 25800 年运行一周，这种现象叫岁差。
岁差的发现是这一时期天文历法方面的最大成就，虽然它在计算方面不 够精确，也没有做出理论说明。
2.发现大气的消光现象。由于消光现象的存在，使日“初出，地有游气， 以厌日光，不眩人目，即日赤而大也”。
3.第三个发现是太阳、五星视运动的不均匀性。这是北齐民间天文学家 张子信观测到并提出的。
除对以上三个重要发现外。对日食的推算和观测也有很大进步，对年和 月的准确长度的推算也比以前更精确了。
例如，祖冲之算出一年为 365.2428148 日，比现在推算的值仅差 46 秒。
还有对星图、浑仪的研究和制造也有很大的进步。
这一时期比较著名的人物是我国著名的天文学家、数学家祖冲之。
在南北朝时的宋朝朝廷，一个有着正义感的科学家正在舌战群儒，他义
正词严地表明自己观点，用不可辩驳的事实驳倒另一方，他就是下文中要叙
述的人物——祖冲之。而对方，是宋孝武帝刘骏的得力干将、宠臣——戴法 兴。
祖冲之历数了《大明法》的优点，并直言不讳地说：“科学，来不得半点虚伪，岁差是客观存在的，如果你把古人的历法当作圣旨，只能是一叶障
目，不见泰山。”
戴法兴认为自己丢了面子，恼怒地说：“什么？我是一叶障目吗？请你问问诸位大臣，我不见泰山吗？”
众位大臣不敢得罪戴法兴，纷纷指责祖冲之，说他是“狂妄自大，目无尊长，如此下去，国将不国了。”
戴法兴见众人倒向他一边，威严地说：“历法是古代传下来的，不能改动，改动了就是亵渎上天，叛祖离道。”
祖冲之并未被他的大话所吓倒：“你不要拿古人来压人，古人也是根据实践来制定历法的，俗话说，人无完人。谁也不可能是圣人，所以，你要想
驳倒我，请摆出事实来，空话是吓不倒我的。”
祖冲之穷寇紧追，而戴法兴却说：“历法是关系到生产和生活的大事，非是你那妄自尊大之人所能胜任的，你不要‘妄可穿凿’，否则，真是‘削
闰坏章’。”
双方口枪舌战，互不相让，一个提出要摆事实，讲道理，而另一个则拿
古人来压制对方。这到底是怎么一回事呢？
祖冲之（429～500 年），字文远，祖籍范阳人（今河北省涞水县人），
是我国南北朝时期的一位非常杰出的科学家。他在天文历法、数学、机械制造等领域都有卓越的贡献。
更可贵的是，在科学活动中，他敢于推翻前人的陈旧学说，勇于向顽固
守旧势力进行坚决的斗争，表现出了追求真理、献身科学的大无畏的战斗精神。
祖冲之生活在南朝的宋、齐两代。波澜壮阔的农民起义，摧毁了两晋的反动统治，沉重地打击了“上品无寒门，下品无土族”的门阀士族制度。
在宋初二三十年间，长江流域的农业发展比较快，手工业活跃，科学技
术也获得比较大的进步。祖冲之就是在这样的环境中开始他的科学活动的。
祖冲之年轻时候没有上过什么学校，也没有得到过什么名师指教，但是
他学习非常刻苦勤奋，尤其对天文、数学具有浓厚兴趣。他广泛搜集、认真阅读了前人关于天文、数学等浩繁著述，却从不盲目
接受，而是“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”，进行精确的测 量和仔细的推算。
祖冲之在深入研究天文历法的过程中，发现古代的黄帝历、颛顼历、夏
历、殷历、周历、鲁历（统称六历）都是后人伪托的，而不是那个时代的真正历法。
他并且认为这些历法都出自“汉初周末，理不得远”，决不是远古时期 的。近代有人用科学方法计算，所得结果完全证实了祖冲之 1500
年前的论 断。
祖冲之发现，前代历法已经误差很大，历法推算与实际天象之间，出现了越来越大的差距。
例如，当时使用的《元嘉历》，日月所在的位置差了 3 度；冬至和夏至 那天的日影都提前了 1
天；推算金、木、水、火、土五大行星的出现和隐没， 有的竟和实际差了 40 天。
祖冲之想到，如果继续照搬那种与实际天象不合的历书，就不能准确地确定一年中的节气、朔望和闰月。于是，他下定决心，创制新历法。
祖冲之在总结劳动人民丰富经验的基础上，通过自己的亲身实践，批判地继承和发展了前代天文学家的研究成果，终于在公元 462
年编成了大明 历。此时，他才 36 岁。
大明历是当时比较先进的历法，其中有不少创造。 一是大明历最早把岁差引进历法。我国古代天文学家认为，太阳围绕地
球旋转一周又会回到原来的出发点（指太阳的视运动），但实际情况如何呢？
由于日、月和行星的吸引，地球自转轴的方向发生了缓慢而微小的变化，
因此这一年的春分到下一年的春分，从地球上看，太阳并没有回到原来位置， 而是逐渐向西移动，（也即岁岁西移），这就叫岁差。
由于春分点西移，全部 24 个节气的位置也在移动。那么，原来的历法就 已经过时，就要重新制定。
岁差这个概念最早是东晋天文学家虞喜提出的，并且确定了 50 年退一度 的数值，但并没有被应用到以后制订的历法中。
祖冲之通过亲身的长期观测，证明了岁差的存在，并且首先把岁差运用 到《大明历》中去。
由于历法中考虑了岁差，回归年和恒星年才有了区分。回归年是太阳连
续二次经过春分点所需要的时间，又叫太阳年，就是日常生活中所说的“年”。
恒星年是太阳连续二次经过某一恒星所需要的时间，就是地球绕太阳公
转的一个真正周期。回归年要比恒星年短 20 分 23 秒。
祖冲之还确定岁差每 45 年 11 个月相差 1 度，这个数值虽然还不够精确，
但是祖冲之通过考虑岁差而使历法的编制建立在更科学的基础上，在我国历法发展史上是一个重大的进步。
祖冲之在《大明历》中作出的另一项重大改革是修改闰法。 东汉以前的历法，为了调节阴历和阳历每年日数的不同，全都采用 19
年加 7 个闰月的办法。三国以后，由于天文学的发展，观测更加精密了。
但是，大多数天文学家仍然墨守陈规，继续使用这种已经沿袭好几百年
的传统方法。祖冲之发现，如果按照 19 年加 7 个闰月的数据，那么，每 200 年就要相差 1 天。
因此，要想使历法更精确，就必须对闰法进行改革。于是，他吸取了北 京天文学家赵 在 600 年中加入 221
个闰月的先进经验，采用了 391 年加 144 个闰月的新闰法。
在当时以及后来相当长的一段时间内，祖冲之的这个数据比起其他各家
历法的闰法要精确得多。从这个时期开始，改革闰法也成为以后每次改革历法所必须考虑的问题。
按照祖冲之的推算，一回归年的长度是 365. 日，远比前人的数 据准确，误差只有 50 秒左右。直到公元
1199 年，杨忠辅制统天历以前，它 一直是最精确的数据。
祖冲之在历法上不仅进行了上述两项重大改革，其他方面也取得出色成 就。比如在历法计算中第一次引入了交点月。
所谓交点月，是月亮沿白道（月亮在天球上运行的路线）运行的时候，
由一个黄白交点（黄道是太阳在天球上运行的路线，黄白交点就是黄道与白道的交点）环行一周的时间。
祖冲之推算出一交点月是 27.21223 日，和现代数据 27.21222 日相差不
到一秒钟。由于日食和月食（统称交食）都发生在黄白交点附近，准确求得 交点月，就可以准确预测日月食。
此外，祖冲之测定木星的公转周期是 11.858 年，和现代测定值 11.862
年很接近。在大明历中，他还计算出五大行星的会合周期，其中水星和木星
的会合周期也接近现代的数值。 在古代仪器和设备十分简陋的情况下，如果没有长期的实际观测，以及
实事求是，精益求精的科学态度，要想取得这样的成就，那是根本做不到的。 公元 462
年，祖冲之上书给刘宋孝武帝，请求将《大明历》准予颁布实
行，但是遭到了以戴法兴为首的顽固守旧保守势力的强烈反对和谩骂。戴法兴是个车马盈门、权大势重、显赫一时的人物，他站在保守、唯心
的立场上，提出种种谬论，对《大明历》横加指责，肆意攻击，妄图一举扼 杀祖冲之的革新精神和《大明历》的科学成就。
对此，祖冲之根据他渊博的知识和丰富的实践经验逐一加以驳斥，展开
了本文前面叙述的那一幕，这也是我国历法上一场著名的大辩论。
这场辩论实质上是革新和守旧、科学与迷信的尖锐斗争，由于戴法兴显
赫的地位，朝中百官多附和他。但祖冲之毫不畏惧，理直气壮地据理力争，写出了一篇非常有名的驳议《辩戴法兴难新历》。
在这篇驳议中，他引用前人的经验和自己测算的结果，说明《大明历》
的改革是有科学根据的。这充分表现了祖冲之追求真理的科学精神。
戴法兴把攻击的矛头直指向《大明历》中最重大的改革——采用岁差。他反对祖冲之的“冬至所在，岁岁微差”的科学论断，坚持“日有恒度，而
宿无改位，古岁冬至皆在建星（星名）”的陈腐观点。
针对《大明历》的另一项重大改革——改革闰法，戴法兴说什么“古人
制章”，“万古不易”，是“不可革”的。并诬蔑道：“非冲之浅虑，妄可 穿凿。”
戴法兴就是这样抬出了神化的“天”，僵死的“经”，妄图把祖冲之压倒。面对戴法兴的猖狂挑战，祖冲之进行了有力的驳斥。
祖冲之针锋相对地回答说：“不可信古而疑今。”并以有力的论据说明了过去的历法或因测量不精或因推算不准而不够精密，因此，改革历法，势
祖冲之还以《大明历》来推算从元嘉 13 年（436 年）到大明 3 年（459 年）这 23 年间发生的 4
次月食的时间和太阳在天空中的位置，结果完全符合 实际。
而抱着老皇历的戴法兴推算的结果和实际情况却相差 10 度。在事实面
前，戴法兴理屈词穷，但是仍然蛮横地宣称：“古历尽管有错，也不能改革。”
对此，祖冲之予以有力的驳斥，指出：日月五星的运行有一定的规律，
“非出神怪，有形可检，有数可推”，不是什么神仙鬼怪搞的，通过观测研 究，是可以推算的，明知古历有误差，还偏要使用，成何道理！
由于戴法兴的顽固阻挠，一直到梁武帝天监 9 年（510 年）才被正式颁 布采用。这已是祖冲之死后 10
年的事情了，也是《大明历》编成以后近 50 年的事情了。
祖冲之还是一个著名的机械专家，他曾经设计制造了水碓磨，是当时世
界上先进的粮食加工机器；还制造了当时已经失传的指南车；并做成了历史上有名的能日行百余里的“千里船”，在我国造船史上谱写了瞩目的一页。祖冲之除了以上的重大成就外，在数学方面还独有建树，他对圆周率π
研究，超过了当时任何国家的研究成果。 祖冲之充分汲取了古代科学文化的丰富营养，敢于在前人成就的基础
上，标新立异，通过自己的刻苦努力，加以发挥创造，不断攀登前人未曾攀 登过的高峰。这对今天的我们，仍有借鉴意义。
祖冲之在天文历学、数学、机械制作等方面的卓越成就，将永远放射出绚丽夺目的光彩。
最早的地图
三国两晋南北朝时期，对地学的研究也有很大的进展。著名的著作有：
谯周的《三巴记）、顾启期的《娄地记》、李叔布的《齐州记》、葛洪的《幕阜山记》等。
这一时期的地理学家很多，最著名的有地图学家裴秀，他以“一分为十
里，一寸为百里”的比例绘制了全国地图，开全国地图研究之先河。
裴秀是我国古代杰出的地图学家，而且也称得上是世界上最伟大的地图家之一。他是在 1700
多年前，就创立了绘制地图必须遵循的六条基本规则， 成为世界上最早的地图学理论，对于后世地图的绘制产生了重大影响。
公元 223 年，裴秀生在一个世代官宦的家庭里，河东闻喜（今山西闻喜
县）人，字秀彦。早年，受过很好的教育，8 岁就可以写出很出色的文章。
由于他的才学和品行，大将军曹爽任命他为黄门侍郎，后来，又晋升为
掌管司法的“廷尉正”。 由于他“博学强记，无文不精，孝敬父母，忠于朋友，品格高尚，远近
知名”，深得执掌大权的司马昭的赏识和信任。
公元 257 年，司马昭出兵征讨蜀国诸葛诞，34 岁的裴秀作为参谋人员也
参加了这次军事行动。在行军打仗中，由于一时都离不开地图，地图的作用， 给裴秀留下了深刻的印象，并圆满地完成了这次任务。
通过这次随军作战和实地考察，使裴秀逐渐认识到地图的重要性，为他后来创编系统的绘图方法打下了良好的基础。
司马炎当了晋国的皇帝后，便任命裴秀为司空。司空，就是掌管工程的官职，也负责管理国家的地图和户籍。
为了做好这一工作，裴秀一方面参与国家的军政大事，另一方面也招揽精通地图的人才，组织他们整理测绘地图等工作。
我国地理学起源较早，远在三四千年的商、周时期，国家已经设置了专门掌管全国图书志籍的官吏。
随着社会生产的不断发展，人们的地理知识逐渐丰富，大约在春秋战国
时期，出现了我国历史上一部地理名著——《禹贡》。 它以山川湖海作标志，把全国划分为九州，然后分州叙述各地的山川、
湖泊、土壤、物产以及田赋等级、贡品名目、水陆运输线和名胜古迹等。由于它内容丰富，记载详细，因此受到历代重视，也就成了历代各国的
必备之物。到了魏晋期间，由于年代久远，地图上的标记和错误越来越多。裴秀在整理期间发现，古代的地图存在着许多缺点，一是没有比例，二
是地理方位也不准确，有的甚至连有名的山川河流也记载不全。于是裴秀着
手解决这一问题。 为了弥补以前地图的错误，纠正其中的缺陷，裴秀开始研究了我国历史
上第一部地理学著作——《禹贡》。 由于年代久远，时过境迁，《禹贡》中的山川地名已经发生了很大的变
化。后人在解释考证的时候，往往牵强附会，使得错误越来越多，造成极大 混乱。
裴秀决心要改变这种混乱局面，于是详细考证了《禹贡》所记载的山岳、
湖泊、河流、平原、沼泽，以及古代九州的地理位置和其范围。
他抱着实事求是的态度，纠正了许多错误记载，对一时搞不清的问题，就暂时放在一边，直到弄准确后，才记录在案。
由于裴秀精益求精的工作，使他取得了出色的成绩，最后编成了《禹贡 地域图》18 篇，成为当时最完备最详尽的地图。
又是一个春天悄悄来到了人间。赤裸裸的树木还在阵阵的寒风中颤抖。
沟渠里，去年秋天的败叶正在腐烂，但那里，黄色的莲馨花已在潮湿的草丛中开始探出头来。
从整个原野上，从农家庄户的院子里，从渗透了水分的耕地里，到处可
以闻到一种潮湿的、发酵似的气息。无数嫩绿的幼芽从褐色的泥土里钻出来， 在阳光下闪闪发亮。
昏睡的土地觉得它的心复活了。似是而非的春悄悄地溜入空中，溜入地
下，黝黑的泥土仿佛张着小嘴呼吸这温柔的气息，光秃秃的林中，几只鸟唱出响亮的歌。
裴秀沉浸在这春天的大自然中，也许是久闲在朝廷中，心灵从没有如此开朗过。今天，他乘车春游，享受着大自然赐予的温馨。
忽然，一阵响亮的童音引起他的注意，他急忙令勒马停车。只见 10 多个
10 岁上下的村童正在玩打仗的游戏，他们那稚嫩的叫声仿佛把裴秀带入童 年。
于是，裴秀走下车来，站在一边，观看着这场“战争”：
只见一位约 12 岁的村童好像是一方的指挥官，他大声地吩咐道：“敌人 离我 50
里，这里是山头，这里是险滩，这里是羊肠小道，我们要出其不意， 在山头这里截击敌军，把他们消灭在山头之下。”
两军开始进军，双方不知为什么，忽然争吵起来，互不相让，好好的一
场一触即发的“战争”忽然变成了双方“指挥官”的“吵战”。 裴秀信步走上前去，用手扶摸着两位小指挥官的头说：“两位官大人，
何事惹你们生气？”连双方“土兵”也来观战。两位小指挥官见这人蛮和气，便各诉起苦来：“他离我 50 里，刚说打，
他们就跑到我方边境了，你说 50 里的路程几分钟能到吗？” 裴秀望着双方的“疆域”说：“我看这只有 50 米吗？”
一方“指挥官”马上接着说：“一米当 1 里吗？” 裴秀马上想到自己国家的地形图，如果用村童的话来做图的话，不是又
方便又实用吗？裴秀茅塞顿开，于是舒心地笑了起来：“好好，两位官大人
不要吵，你们给我解决了一个大问题，你们‘内政’我不参与。来人呀，给 二位‘官爷’送赏钱。”
两个小指挥官不知他为何无故送这么多钱给自己，面面相觑。这时，裴秀已经乐哈哈地打道口府了。
你知道裴秀为何开心而归，连春游都不再游下去了吗？ 原来，裴秀担任司空这个职务后，常常需要查阅国家地图，以便随时了
解国家土地人口的变动。当时这幅地图很大，是用 80 匹细绢绘制而成。
因此，裴秀每次看图时，都是好几个人抬着，花费几天的时间才能看完
一遍，用起来实在不方便。 裴秀想，如果这幅图，它能够随身携带，想看的时候就打开，打开看的
时候，一览无遗，本国诸地、诸物尽收眼底，那有多好呢？可是现在这幅图⋯⋯
于是，裴秀把这件事放在心上，琢磨了多少天，都没有考虑周到。今天，
偶然从村童口中吐出“一米做一里”的话，他马上心领神会。 他想，在地图上，采用“一分当作十里，一寸当作百里”的比例（约 1
／180000），把原来的全国地图中的山川河流、村庄城镇都标在图中，也不过是一丈见方，那就方便多了。
于是，裴秀便急忙行动起来，招集人马，按照他的想法去做，终于，经
过一个月的努力，这幅一丈见方的地图便大功告成。裴秀把它取名为《地形方丈图》。
裴秀在绘制《禹贡地域图》和《地形方丈图》的实践中知道，要想准确
地绘制地图，正确地反映实际地理情况，就必须遵循一些基本的绘图规则。
裴秀总结了前人的经验，并结合自己的实践，概括为六条规则，这就是
著名的“制图六体”。 “制图之体有六焉。一曰分率，所以辨广轮之度。二曰准望，所以正彼
此之体也。三曰道里，所以定所由之数也。四曰高下，五曰方邪，六曰迂直。 此三者，各因地而制宜，所以校夷险之异也。”
在这里，裴秀提出一整套完整的绘图规范。其中“分率”就是比例尺，
“准望”就是方位，“道里”就是距离，而“高下”、“方邪”、“迂直”， 就是和地势起伏、倾斜缓急、山川分布走向有关的问题。
裴秀最后总结说，按照上述六条准则绘地图，尽管有崇山峻岭、大川巨
海的阻隔，偏远异域的不同，道路的迂回曲折以及地势的高低差别，都可以一目了解地从地图上清楚地看出来。
早在 1700 多年前，裴秀不仅已经认识到在地图上表现实际地形的时候有
哪些相互影响的因素，而且知道用比例尺和方位去加以校正的办法。这在地 图发展史上是具有划时代意义的杰出成就。
“制图六体”对我国古代地图学的发展有十分深远的影响，在清代以前 大约 1
千多年的漫长岁月中，中国历代地图学家都是学习并遵守这六条规 则，绘制了不同用途的地图。
裴秀编制的《地形方丈图》一直流传了好几百年，后人以它为蓝本，用
胶泥、木头和蜂蜡等制成了一些立体的地形模型图。这比欧洲要早好几百年， 而且规模也要大得多。
裴秀对我国地图学的发展是做出了巨大贡献的，把他称为我国科学地图
学的创始人是并不过誉的。有些西方学者说他完全可以和古希腊著名的地图学家托勒密相提并论，而立于世界地图学家之林。
郦道元走遍山山水水
我国是一个历史悠久，地域辽阔的国家，很多科学家对地理学方面进行
认真的探索，为我国古代的地理科学做出重大的贡献的还有我国北魏一位卓越的科学家郦道元。
这是一个昏沉黑暗的夜晚，整个自然界都好像穿着丧服，月亮和星星，
都叫乌云遮得一点缝也不漏，好像它们完全消逝一样，只有河水咆哮着。
郦道元陷入困境。 他站在河岸边，看着汹涌的河流，混沌一片，那么沉重、黯淡，急匆匆
的老是向前流着。一眼望去，只有动荡不已的危立的山壁、成千成万的条条 流水和忽起忽现的漩涡。
正如狂乱的头脑里涌起许多杂乱的形象，永远在那里出现，又永远化成
一片。在这种夜的梦境中，想像着有一只像灵柩一样飘流的船，到达自己的面前。可是暮色浓浓，河水且黑且绿像一柄巨大的青铜剑。
郦道元颓然地跌坐在地上。 现在是孤立无援，不但迷失方向，而且所带的干粮早已殆尽。前面是一
条湍急的大河，后面是近似于峭壁的悬崖，而所带的书童早已命丧谷底。郦道元仰天长叹：“天欲绝我，我命已当如此，不存奢望。”
不知不觉，郦道元昏睡过去，他眼前仿佛有他的妻子站在面前。妻子说：
“这次你在家多待几日罢，前日你刚从都江堰回来，也该休息休息了。”
可郦道元却说：“《水经》上有一座山，叫大洪山，记载得非常简单，
我想等把那里的地理情况弄清楚再说。”
“你不要命了，那大洪山听人说高数百仞且陡峭难行，还听说即使你爬 上去了，那石门洞却不极穷深。”
“正是因为如此，我才要去探探险呀。不然，谁能知道那里到底是什么 样子呀？”
妻子生气地扭过头。 郦道元知道自己欠妻子的太多，便婉转地说：“待大洪山之行后，我听
你的话，在家好好休养休养。” 于是，他踏上了征程。 郦道元不知什么时候醒来，迷迷糊糊听见好像有人在说话。他睁开眼睛，
试图坐起身来，只听得一位老者说：“他醒了，他醒了。” 外面人听后，连忙跑了进来，郦道元一看：“我这是在哪呀？”
那老者连忙把他遇救之事慢慢道来。原来郦道元当夜昏迷后，第二天清
晨，老者和他的儿子放下绳索，到河边来采药。 老者下来后，一看有个人躺在这里，吓了一跳，心想：这人迹罕至之处，
何人在这。心想不好，连忙跑过来，用手一搭脉，郦道元还有微弱气息。老者当即叫儿子回村喊人，把郦道元七手八脚地弄到村庄。郦道元在床
上昏睡整整三天三夜，老者采来中草药熬好，一勺一勺灌了下去，方把他救 活。
郦道元听此，对老者感激不尽，当即把自己所负使命说了出来，并求老者协助，老者被他的毅力所感动，马上答应了。
郦道元这才圆满地完成了大洪山的考察。他写道： “ 水出县东南大洪山，山在隋郡之西南境，陵之东北， 极所跨，广
圆一百余里，峰曰‘悬钩’。处平县众阜之中。为诸峰之秀。山下有石门， 夹鄣层峻岩，高皆数百许仞。
入石门，又得钟乳穴，凝膏下垂，望齐冰雪，微律细液，滴沥不断。幽深潜远，行者不极穷深。而穴内常有风势，火无能以经久故者也。”
郦道元到底何许人也？他为什么要到大洪山？他冒那么大风险值吗？ 郦道元，字善长，北魏范阳人，生于公元 446
年，曾任过御史中尉、镇
东府长史、太守、刺史、河南尹等职。 郦道元在阅读地理古籍的过程中，十分珍惜前人的丰硕成果，同时也深
深感到还有许多不足之处。如：
《山海经》虽记述详细，但是不完备；《尚书·禹贡》。《周礼·职方》
以及《汉书·地理志》等又过于简略，使人不容易看懂；《水经》虽然记述 了全国主要河流水道，但是缺少发展脉络，不够系统。
郦道元认为：地理现象是不断发展变化的，以后又经过历代的更迭、城邑的兴衰、河道的变迁和山川名称的更易。
因此，应该在对现有地理情况的考察的基础上，印证古籍，然后把经常变化的地理面貌尽量详细、准确地记载下来。在这种思想的指导下，他决心
为《水经》作注。 郦道元在给《水经》作注的过程中，亲自考察了许多河流，还博览了大
量前人著作。经过长期艰苦的努力，他终于完成了他重要的著作《水经注》。
《水经注》共 40 卷，30 多万字，是当时一部空前的地理学巨著。它名
义上是注释《水经》，实际上是在《水经》基础上的再创作。
全书记述了 1252 条河流，比原著增加了上千条，文字也增加了 20 多倍， 内容要比《水经》原著丰富得多。
《水经注》涉及的范围十分广泛。从地域上讲，他抓住河流水道这一自
然现象，对全国地理情况作了详细记载；从内容上讲，把每条河流流域区内的其他自然现象如地质、地貌、土壤、气候、物产、民俗、历史古迹、神话
传说等综合起来，做了全面描述。
《水经注》中还记载了大量农田水利建设工程的资料，反映了我国古代
劳动人民在治水营田、改造自然方面所取得的伟大成就和宝贵成果。
除上述外，《水经注》的内容也涉及其他学科领域，如书中有不少经济
地理的材料，记载了古代的冶炼业、煮盐业以及农业等方面情况，可供我们研究占代经济作参考。
《水经注》不仅是一部具有重大科学价值的地理巨著，还是部颇具特色
的山水游记。郦道元以饱满的热情，浑厚的文笔，精美的语言，形象、生动地描述了祖国的壮丽山川，表现了他对祖国的热爱和赞美。
《水经注》在中国科学发展史上具有重要地位，许多学者对它进行过系
统深入的研究，并形成了专门的学科：郦学。像《水经注》这样写作严谨、内容丰富的综合性地理著作，在当时，不仅在中国是十分杰出的，在世界上
也是罕见的。
到了隋唐五代时期，由于天文观测仪器有了很大的进步，从而使许多的 天文常数的精度有很大的提高。
如，隋代张胄玄在观测的基础上用等差级数精确地推算出五星会合周期 的准确值；郭献之等人推测出比较准确的交食周期。
另外，当时绘制的星图也比较全面且精密，在敦煌发现的绢质星图上已 绘有 1350 多颗星。这一宝贵文物于 1907
年被英国人斯坦因盗窃到英国。
在这一时期，最著名的天文学家，是唐代的李淳风和一行。 李淳风于贞观七年（733 年）总结汉代以来制造观测天象的浑仪的得失
后，制成了一架“浑天黄道铜仪”，使天文观测的精度有了进一步的提高。
而唐代另一个天文学家一行是个具有很强的实干精神的天文学家。他不
畏权势，不慕富贵，在唐朝以至今天，都被传为佳话。一行原名张遂，于公元 683 年生于魏州昌乐（今河南昌乐），青年时期
就文才横溢，后来由于飞扬跋扈的武三思当了大官，要与张遂结交，张遂不 屑为伍。
但是，又怕被武三思迫害，便入佛门，出家当个和尚，取法名一行。一 行在出家期间，继续研究数学和天文学。
公元 712 年，唐玄宗即位，采取一些改革和发展经济的措施。为了整理
和编纂国家藏书和制订准确的历法，唐玄宗接连下“求贤”诏书，把一行请 到京都长安。
一行到了长安后，首先和机械专家梁令瓒合作，制作了“黄道游仪”， 并在浑仪上安装了自动撞钟，到点报时。
这个发明可以说是现代钟表的祖先，比公元 1370 年西方出现的威克钟早 了 6
个世纪，充分显示了我国古代劳动人民和科学家们的聪明才智。
仪器制成后，开元 12 年（724），一行发起了一次大规模的天文测量活动。测量地点多达 13
处。并把这个工作交由太史监南宫说主持指导。
这次测量，规模之大在我国还是第一次，以现在的河南省为中心，北起 铁勒（今内蒙古），南达林邑（今越南）。
测量内容：包括二分（春分、秋分）、二至（冬至、夏至）的正午时分 八尺之竿的日影长、北极高度以及昼夜的长短等等。
根据南宫说的测量数据，一行计算出：北极高度差一度，南北两地相距
351 里 80 步，合现代的长度是 129.22 公里。这个数据实质上就是地球子午线上一度的长。
而现在的测量结果是 111.2
公里，虽然一行的测量不太精确，但却是世界上大规模测量子午线的开端。在国外，最早实测子午线的是阿拉伯天文学 家阿尔·花剌子模等人在公元
814 年进行的，晚于我国 90 年。
在大规模实地观测和吸收前人研究成果的基础上，一行于开元 13 年
（725）开始制订新历，到开元 15 年完成初稿，取名《大衍历》。可惜就在 这一年，一行病死了。
《大衍历》可分为两个部分，一部分叫“历议”，主要是讲历法理论； 另一部分叫“历经”，主要是讲历法的计算方法。
《大衍历》把过去没有统一格式的我国历法归纳成 7 个部分：
1.计算节气和朔望的平均时间；
2.计算 72 候（5 日算一候）；
3.计算太阳的运行；
4.计算月亮的运行；
5.计算时刻；
6.日食和月食的计算；
7.计算五大行星的运行。
《大衍历》是一部具有创新精神的历法，其中最突出的贡献是比较正确
的掌握了太阳在黄道上视运行速度的变化规律。这在天文学史上，是一个重
大的进步。 一行一生勤于学习，永不满足，知难而进，为发展我国灿烂的古代科学
文化所做出的伟大贡献是永远值得后人纪念和赞扬的。隋唐五代地理学方面的成果也是丰硕的。这时期重要的地理著作有《诸
郡物产土俗记》、《区宇图制》、《海内华夷图》、《大唐西域记》等。这一时期比较著名的地理学家有：贾耽、李吉甫、玄奘等。
贾耽（730～805），河北沧州人，曾任宰相，后经 30 年查阅文献和实地
考察，写成《古今郡国县道四夷述》和《海内华夷图》等著作，在地理学上 做出杰出的贡献。
李吉甫（758～814），字弘宪，河北赵县人，曾任唐朝宰相，他所著《元
和郡县图志》，篇首的附图在南宋时遗佚，后称《元和郡县志》，这是唐代 一部极为重要的地理著作。
玄奘（590～664），名陈炜，是唐代著名的佛教学者和旅行家。诸位看
到这里，一定会想起吴承恩的神话小说《西游记》中的唐僧取经的故事吧。吴承恩是用了玄奘作为人物，写他到印度取经的过程，事实是有这么一
回事，但是除了玄奘这个人物和取经这件事情以外，其余皆是虚构。所以诸
位千万不要把本书中的玄奘与孙悟空之流结合起来。玄奘年轻时就成为国内很有名望的佛学家。公元 627 年，他踏上了西行
取经的征途，历经无数艰险，行程 5 万余里，游历了 110 个国家和地区，足
迹遍布西域和印度全境，成为世界历史上杰出的旅行家。
玄奘在取经的过程中也完成一次长期大范围的地理考察。对所经国家的
历史沿革、风土人情、宗教礼仪、地理位置、山川河流、物产气候等，都详尽地记录了下来，写成了《大唐西域记》这部作品。
公元 645 年，玄奘决定回国。 印度僧人劝说：“印度是佛祖出世之地，佛祖遗迹都在这里，再说，你
在这里已出了名，何必要回去呢？” 玄奘回答道：“中国是个文明开比、崇尚礼仪的国家，我哪能贪图富贵
而忘本呢？”
《大唐西域记》至今还有很高的学术价值，为我国的地理学做出了应有 的贡献。
宋元明清的天文学方面的成就，主要表现在对观测仪器的发明和改进上 面。
公元 980 年，北宋的张思训制成了水运浑仪，提高了观测精度；
明朝时建立了北京天文台，台中陈列了浑仪、浑象、圭表、简仪等，所
观测的数据都比较准确；
南宋时的统天历把一年定为 365.2425 日，这与世界上通用的阳历数据相 同；明代邢云路于 1608 年测得一年为
365.242190 日，这与现代技术测得的 结果只差 0.2592 秒；
公元 1000 年左右，中国有了指南针，1027 年制成指南车，这对天文观测中方向的辨别有重要的意义；
1044 年，曾公亮著《武经总略》，其中记述了利用盛磁的罗盘仪，说明 当时对方向的辨别已完全定量化了。
在宋元明清时期最著名的天文学家是北宋的沈括。 沈括是我国历史上一位卓越的科学家。他博学多才，成就卓著，在天文、
地理、数学、物理、化学、生物、医药以及水利、军事、文学等许多方面都 有精湛的研究和独到的见解。
公元 1072 年，沈括被任命为司天监以后，研究改革了浑仪、浮漏和影表
等旧式的天文观测仪器。此外，沈括还制造了测日影的圭表，改进了测影方 法。
1075 年，沈括与卫朴共同修订的《奉元历》颁布实行。但由于守旧势力 阻挠和破坏，比较先进的《奉元历》只实行了 18
年就被废止。
沈括在晚年又进一步提出用“十二气历”代替原来的历法。他主张废阴
历，兴阳历，并把一年分为十二气，一年分为四季，每季为三个月。
大月 31 天，小月 30
天，这样一来，每年的天数都很整齐，并且用不着设闰月。沈括的这个历法是比较科学的，既符合天体运行的实际，又有利于
农业活动的安排。
现在世界各国采用的公历，也就是阳历，其实在分月上还不如沈括的“十
二气历”合理。但是，由于顽固守旧派的极力阻挠，这个历法并未实行。
宋元明清时期，地学也有了一定的发展。北宋沈括著有《梦溪笔谈》， 其中讲到了许多地学知识。
例如，他认为太行山石壁上的螺蚌壳，是由于沧海桑田海陆变迁造成的， 是“昔日之海变成了今日之山”。
他还对实地考察时所到的陕北地区类似竹子的化石进行研究，提出过去
陕北像南方一样温暖湿润。这些见解实际上涉及到地球演变的根本内容。
这一时期最著名的地理学家是明朝的徐霞客。徐霞客，名宏祖，字振之， 江阴人，生于 1586 年，卒于 1641
年。他深入细致地考察了我国西南地区的石灰岩地貌和边疆地区的河流山脉，开辟了系统地观察和探索自然的新方
向，为我国地理学的发展做出了卓越贡献。
他以毕生精力写成的《徐霞客游记》，是我国历史上一部优秀的地理学
著作，也是世界上最早而详细的关于石灰岩地貌的实地考察记录，在中外科学史上占有重要地位。
徐霞客把自己的全部精力投入到地理研究上，他 22 岁那年，毅然背起行
囊，告别母亲，投身到辽阔的大自然中，从此开始了他一生艰苦的旅行生涯。
徐霞客早年的旅行，主要是登名山，游胜迹，偏重于搜奇览胜的性质。
后来，他逐渐觉察到对于大自然的观察和了解不能仅停留在表面。于是，便把注意力转到探索自然奥秘、揭开自然规律上来，进入了有计划、有系统地
深入考察和研究自然的新阶段。
公元 1636 年，年已 50 开外的徐霞客开始了最后一次“万里遐征”。这 是一次历时 4
年之久的野外实地考察。出游的时间最久，路途最长，遇到的艰难困苦最多，取得的成就最大，最重要。
由于他“久涉瘴地”，常常冒雨跋涉，“受寒受跌且受饥”，于 1640 年抱病回家，第二年便与世长辞。
《徐霞客游记》是他 30 年来坚持不懈探索和研究自然奥秘的总结。全书 共 20 卷，约 40 余万字。
书中大部分是关于西南和边疆地区的系统考察记录或专题论述，特别是
他对石灰岩溶蚀地貌的记载，内容丰富多采，记述详实准确，具有很高的学术价值。
徐霞客在广泛考察的基础上，指出我国西南地区石灰岩地貌分布的范围。他的结论和现代的调查结果基本上是相符的。
徐霞客对我国水文地理学的发展也有相当贡献，他考察过许多河流，特
别是对长江和盘江进行了详细的考察和深入的研究，并写了《江源考》和《盘江考》。这两篇专题论文是水利科学史上重要的著作。
徐霞客在多年的游历中，对其他自然地理现象以及气候、植物、动物、
矿物、火山、温泉等也都注意观察，并且作了一些很有价值的记述。如公元
1639 年，他到达云南西部腾冲地区，考察了山川的来龙去脉，记述了滇滩的
铁矿，明光、灰窑的铜矿，大洞的铅锌矿，腾冲盆地的“海粪”（草炭）等。
《徐霞客游记》是一部内容丰富多采、记述生动、科学价值很高的优秀 地理著作，不失为一份宝贵的科学文化遗产。
神奇的星座
美丽的星座图
在一望无际、茫茫无边的宇宙太空中，那无数的星球正以柔和明亮的光
辉，华丽夺目的色彩，优美和谐的布局，有条不紊地运动，吸引着无数凝望星空的人们。
广阔而深邃的星空中，隐藏着无穷无尽的奥秘，人们在很长时期内对此 充满着迷信和恐惧。在古希腊，早在公元前 270
年以前，人们就把当地可见 的星空分成 48 个星座。
如果把早期天文学叫神话天文学的话，古希腊人民便用丰富的想像力把星座的形象与神话中的英雄或神怪联系起来，并赋予它们活灵活现的生命
在清新温馨的春夜，大熊星座的北斗七星出现在北天高空，它的斗柄正
指着东方，表示着春天的降临。而小熊星座的尾部正好同地平线平行，北极星闪闪发光，给人们指引着方向。
说起大熊星座和小熊星座，还有一段动人美丽的神话故事。 在古代希腊的神话传说里，有一个温柔美丽的少女，她叫卡力斯托。她
喜欢穿紧身的衣服，拿着金光闪闪的长矛，背上强劲的弓弩，跟随在月亮女 神阿尔忒弥斯左右。
在阿尔忒弥斯周围的仙女中，没有谁比她更温柔、动人、能干了，因此， 深受月亮女神的宠爱，并把她视为知己。
有一天，卡力斯托跟随月亮女神出去打猎，烈日当空，卡力斯托由于跑 了很远的路程，身体疲乏，便想找个荫凉之处小憩一时。
月亮女神看出她的劳累，便说：“我的漂亮的仙女，真舍不得累坏你，前边有个树林，去休息一会吧，等着我回来。”
卡力斯托马上应允，奔到林边后，卸下弓箭，脱去外套铺在地上，穿着
紧身内衣，倒在茵茵绿草之上，由于十分劳累，很快进入甜蜜的梦乡。
正当卡力斯托做着青春美梦之时，众神之父宙斯恰好经过这里，看到躺
着的仙女优美的曲线，含苞欲放的嘴唇以及她身体发出了处女的香味后，便垂涎欲滴。
宙斯自从和他姐姐赫拉结婚后，他对赫拉的爱情很不忠诚，经常偷偷与
天上的神女、人间的美女鬼混。赫拉忍受不了丈夫对她的不忠，便想法折磨与宙斯鬼混的女人。
再说宙斯看到卡力斯托后，两眼紧紧盯住身体凸出的部位，暗想：如果
能吻吻她那撮起的嘴唇，拥抱她的身体，做做快活的风流事，那该是多么美妙的事。
但宙斯又想：如果就这样去惊醒她，恐怕好事做不成，而且受到她的斥
责，这可是偷鸡不成，反闹个红脸，那多不好。得想个法子接近她。宙斯不愧为一位情场高手，摇身一变，变成了月亮女神阿尔忒弥斯。他
走到她躺倒的地方，轻轻抚摸着她的身体，柔声地说：“仙女呀，你刚才梦到了白马王子了吗？”
卡力斯托被惊醒了，立刻从草地上跳了起来，“月亮女神”猛冲过来，
紧紧抱住那个柔软的腰肢，说道：“惊慌什么，难道连我都不认识了？”
卡力斯托一见是“月亮女神”，便舒了一口气，随“她”坐到了草地上，
但她一想：月亮女神从未这么热情过，又没有这么粗鲁，这到底是为什么呀？
她刚想开口说话，“月亮女神”立即用嘴堵住她的香唇。卡力斯托哪里
想到这个“月亮女神”竟是宙斯所变，便由“她”去了，任她玩耍。
“月亮女神”脱去她的衣服，亲吻着她的身体。卡力斯托这才觉得不对
劲，正在她要挣扎之时，宙斯露出了他的本来面目，她想跑也来不及了，生 米已煮成熟饭。
风流事做完后，宙斯带着满足的心情回宫去了。卡力斯托独自待在林中，
十分难过，她看看周围的树木，那些树木好像瞬时长出眼睛，嘲笑她，蔑视 她。
卡力斯托难过地放声大哭起来。 正在这时，月亮女神与众仙女狩猎归来，高兴地叫道：“我那美丽的仙
女，你醒了没有，难道要用棍子敲你高贵的头颅吗？” 卡力斯托一看此情景吓坏了：难道又是宙斯变成月亮女神，来戏弄我。
但当她看到月亮女神和众仙女一块向她走来时，她明白，这才是她真正的伙 伴。
从此后，卡力斯托变了模样，再也听不到她从前的银铃般的笑声，如玉
的话语；再也看不到她从前蹦蹦跳跳、生气勃勃的样子和一副天真少女的模样。
现在她总是羞涩地低着头，默默不语，而且紧紧跟着月亮女神阿尔忒弥
斯。她好像做出了什么亏心事，但是粗心的月亮女神一点也未觉察出她的变化。
直到⋯⋯ 有一天傍晚，众仙女随着月亮女神来到了一个幽静的小溪边。仙女们坐
在溪边的石头上，双脚轻轻地拍打着清凉澄明的溪水，嬉戏着，喧闹着。这溪水是从河岸上那条渐渐变成狭小而深邃的溪谷的裂缝中涌出的，溪
谷的斜坡上，长着茂密的橡树山林。小溪的四周是一片短短的、天鹅绒似的 青草地，太阳的光线几乎从来顾不到这僻静的场所。
不知哪位仙女喊了一声：“这是一个多么美丽的地方呀，一个外人也没有，让我们尽情地脱光衣服，到小溪中痛痛快快地洗个澡吧，洗去我们一天
的疲劳。”
众仙女听了此话，都高兴地脱了衣服，跳进水中。这时，只有卡力斯托
独自满脸羞红，站在岸上。 众仙女一看，卡力斯托还未脱衣，便轰地拥了上来，七手八脚地剥光了
她的衣服，秘密被发现了。原来她已经怀孕了。月亮女神一看此景，再也抑制不住怒火，向她吼道：“去吧，快离开这
里，越远越好，不许你珐污这圣洁之水！” 可怜的卡力斯托被月亮女神和众仙女赶出队伍，孤苦伶仃地寄居在密林
之中，忍受着孤独、寂寞的煎熬。后来她生下一个可爱的男孩，取名叫阿卡 斯。
再说由于卡力斯托的秘密被揭开，众仙女七嘴八舌，分析着原因。这话
传到了赫拉的耳中，赫拉气愤万分，发誓：要惩办这个小“妖精”，不能便 宜她。
当卡力斯托生过儿子后，赫拉来到密林中，找到了卡力斯托，怒气冲冲
地骂道：“你这胆大的贱女，竟欺侮到