中国古代的伟大科技发明
针灸疗法
针灸是中国独创性的一种治疗方法,其特点是在病人身体的一定部位用针刺入,或用火的温热烧灼局部位置,以达到治病的目的。这一疗法大约起源于新石器时代,周代以后逐渐形成为一项专门的治疗方法。针灸疗法的理论基础是经络学说。在长沙马王堆汉墓出土的周代古医籍中,有《足臂十一脉灸经》、《阴阳十一脉灸经》等帛书,反映了当时经络学说已基本确立。在《黄帝内经》中,又进一步把人体的主要经脉总结为12条,并对每条经脉的循行部位,以及经脉和疾病、治疗的关系进行了总结。经络学说认为,经络遍布于人体各部位,不仅分布在体表,而且进入体内与各脏腑相联结,并周而复始地循环运行,担负着运送全身气血,沟通身体内外、上下的功能。在经络学说的基础上,又演化出腧穴的认识。腧穴都处在经脉运行的径路上,分布于身体表面的特定部位,针灸这些部位,可经由经络对身体起刺激作用,进而调整人体内部的机能,增强防病能力,达到治病的效果。
指南车
指南车又称司南车,相传为黄帝所作,亦有说周公所作,实际上大约是西汉问世。《西京杂记》记载有:“司南车,驾四,中道。”东汉的张衡、三国时魏国的马钧都曾造过指南车,其后历代史书差不多都有指南车的记载。《宋史·舆服一》中就对所造指南车的大小、规格、形制,以及内部的齿轮结构、齿轮大小和齿数等都有相当详细的记述。根据这些记载和近人的研究,我们可以对指南车的结构和原理有一个大致的了解。指南车的车身为一辕双轮车,车箱为重构结构,上立一木人,引臂南指。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向,向东(向左)转弯时,车辕前端向左移动,而后端向右(向西)移动,即将右侧传动齿轮放落,使车轮的转动能带动木人下方的大齿轮向右转动,恰好抵消车辆向左转弯的影响,使木人手臂仍指南方。当车子向西(向右)转弯时,则左侧的传动齿轮放落,使大齿轮向左转动,以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时,车轮与齿轮系是分离的,因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此,不管车子的运动方向是东西南北,或不断变化,车上木人的手臂总是指向南方,起着指引方向的作用。
地动仪
东汉张衡于公元132年发明,为世界上第一架观测地震的仪器,李约瑟称之为“地震仪的鼻祖”。地动仪“以精铜铸成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊”。其内部有精巧的结构,中间为“都柱”,相当于一种倒立型的震摆;周围分“八道”,即按八个方向装置的八组机械装置。外面相应八个方向各设一条口含铜珠的龙,龙头下各有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震,“都柱”便会因震动失去平衡而触发地震方向的机构,该向的龙口即张开,使铜珠落入蟾蜍口中,“振声激扬”,观测者就能测知何时、何方向发生了地震。据记载,地动仪曾成功地记录到公元138年甘肃发生的一次强震,证明了地动仪的准确性和可靠性。
鼓风机械
在金属冶炼中,为了使燃料充分燃烧,以提高炉温,一般都装设有鼓风机械。最早的鼓风器称为橐,是一种皮囊。把多个橐排在一起称排橐,用马力、人力、水力推动就称马排、人排、水排。水排是东汉时南阳太守杜诗于公元31年发明的,用于鼓铸农器,收到了“用力少,见功多,百姓便之”的效果。三国时韩暨在魏国官营冶铁作坊进行推广,以代替马排、人排。至于鼓风器何时由皮橐发展为风扇,现尚不清楚,故杜诗、韩暨的水排是用皮橐或风扇,结构如何,不得而知,但至迟在北宋时,木风扇已取代皮橐。北宋的《武经总要》中的行炉,元代王祯《农书》中的水排,都用的是水风扇。书中的水排图,有立轮式和卧轮式两种,是用水作动力推动轮子旋转,进而拉推风扇以鼓风,应用的是通过轮轴、拉杆,或者传动带,把圆周运动改变为直线往复运动的机械原理。 中国在鼓风技术方面最重要的发明,是活塞式风箱。活塞式风箱可能出现于唐代或宋代。公元1280年印制的《演禽斗数三世相书》中,刊载有一幅世界上最古老的双动式活塞风箱图,相传该书是唐初袁天罡所撰著的,宋代初次刊行。明代《天工开物》中所载的活塞式风箱,与此类似。活塞式风箱正逆行程都作有用功,每行程中一端排气鼓风,另一端同时吸取等量空气,因而能提供连续风流,提高鼓风效率,是鼓风技术上的重大进步。欧洲直至公元1716年方发明了类似的双动往复式水泵,为后来的活塞式机械打开了道路。
走马灯
大约发明于唐代。唐时的“影灯”可能即是走马灯,宋代称马骑灯。《全唐诗》崔液《上元夜六首》之二:“神灯佛火百轮张,刻像图形七宝装。影里如闻金口说,空中似散玉毫光”;宋范成大若说的“转影骑纵横”,生动地为人们描绘了走马灯的形象。走马灯的构造是在一根立轴上部横装一个斜翼系统和叶轮,立轴下端附近则装一盏灯或一支烛。灯(或烛)点燃后,上方空气受热膨胀,密度降低,热空气即上升,而冷空气由下方进入补充,产生空气对流,从而推动叶轮旋转,并带动与立轴相连的各种图像转动。走马灯的制作原理,与现代燃气机相一致,可称之为燃气机的始祖。遗憾的是,中国古代一直把其作为节日玩物,没有能进一步加以研究。欧洲在公元1550年发明了类似的燃气轮,用于烤肉,以后随着工业革命的浪潮,很快得到发展,在工业生产中被广泛地应用。
活字印刷术
印刷术是北宋庆历年间平民毕昇发明的。《梦溪笔谈》说,他用胶泥刻字,经火烧变硬,按字韵排列分贮于木格中。排版时,把泥活字放在一块铁板上。铁板上铺有一层松香、腊和纸灰等混合物以作黏着剂,铁板周围有铁范框住,待字印密布后,将铁板放火上加热,让黏着剂稍熔,再用平板把字面压平,冷却后活字便固定在铁板上,即可刷墨印刷。印完后再行加热,使黏着剂熔化,取下活字。一般铁板设有两块,一块用于印刷,一块用于排字,“更互用之,瞬息可就”,印制数量较多的印刷品“极为神速”。不过这种印刷还是有很多技术问题,毕竟字多,量大,不好排版。
王祯于是记述了一种新创的印刷机械“活字板韵轮”(即转轮排字架),这是印刷技术中一项重大的发明。转轮排字架由大木轮、轮轴和轮架构成,使大木轮可在轮轴上转动。大木轮的轮盘上“以圆竹笆铺之,上置活字板面,各依号数上下相次铺摆”。一般用两个转轮排字架,一个置按字韵排列的木活字,一个置杂字板面,字都编成字号,并另造一册。排版时,人坐于两个转轮排字架之间,由另一人按册中的号码唱字,即转动轮盘按号取出所需的字来,进行排版。如遇缺字,则随时刻补。转轮排字架的应用,既提高了排版效率,又减轻了排字工的劳动强度,把活字印刷术提高到一个新的水平。
脉诊
是中医药学上一项独特的诊断方法。据《史记》记载,战国时的扁鹊已能通过脉诊确定病人的病情,然后对症下药,反映了当时已掌握了脉诊的方法。从此,脉诊成为中医药学的一个重要组成部分。脉诊的应用表明,中国古代的医生已掌握了脉象与身体各部分的关系的经验,亦即关于心脏、血液与血管的关系,血流速度与人体健康的关系,呼吸和脉搏频率的关系等解剖生理学的知识。现代医学表明,脉搏是循环机能的综合表现,脉象因循环系统的情况改变而不同。而且,由于循环系统与身体各内脏都有关联,组织代谢的任何变化,都会给血液循环以一定影响,机体的重要疾病变化,都会在不同程度上影响循环系统的功能。因此,尽管中国古代脉诊是建立在经验基础上的,但却是有着科学依据的。中国的脉诊很早就传到国外,除邻近的日本、朝鲜等国外,大约在10世纪时已传至阿拉伯,17世纪时传至欧洲,对世界医学的发展有着一定的影响。