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◆古代科技的高峰宋辽夏金元时期（第1页）

◆古代科技的高峰——宋辽夏金元时期

★火药和火药武器

宋元时期，火药的配方已经脱离了初始阶段，各种药物成分有了比较合理的定量配比，并且在军事上得到实际应用，火药和火器制造开始成为军事手工业的一个重要部门。

古代火攻，起初多用油脂草艾之类，到两宋时期，火攻器械有了巨大的发展。火药武器的大量使用，推动了火药的研究和配方的改进。除炼丹家外，更有许多军事方面的专门人士加入了研究者的行列。曾公亮等在1040—1044年编著的《武经总要》中，记录了3个火药方子。

宋元时期的许多史笈都有关于火炮的记载，其形制各不相同。北宋末年，在抗金战争中发明了“霹雳炮”“震天雷”等杀伤力较大的火炮。这些火炮，不管是中小型或巨型，不管是纸制、陶制或铁制，看来都还不是用火药放射的火炮，估计多半还是用埋藏、放置，或用抛石机投射引爆的地雷、炸药包、炸弹一类火器。

特别值得一提的是管形火器的出现。1132年，陈规守德安时用“长竹竿火枪二十余条”；李曾伯也提到火枪——“如火箭则九十五只，火枪则止有一百五筒”。

1259年，寿春府“造突火枪，以巨竹为筒，内安子窠，如烧放，焰绝，然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。到元代已经出现铜铸火铳，称“铜将军”。中国历史博物馆珍藏的元至顺三年（1332年）铜火铳是已发现的世界上最古老的铜炮。这些都是以火药为推动力的新式火器，枪筒已由竹制发展到铜制，更为坚固耐用。，

用抛石机发射的火炮，由于木杆摇晃，准确度较差。而管形火器由于枪管子对子弹的约束力，造就了一个较为稳定的管内弹道，这也大大增加了管外弹道的稳定性，从而使射击的准确性大为提高。所以管形火器的出现在兵器发展史上是一个重大的突破。它为近代枪炮的不断发展奠定了初步基础。

★指南针

航海事业的发展，需要有较好的指向仪器。经过长期的实践与反复的试验，到宋代，人们在人工磁化方法和使用磁针的方法两个方面的探索取得了重大的进展，这导致了指南针的发明和广泛的应用。

在《武经总要》前集卷15中，载有制指南针的方法，从现代的知识看，这是一种利用强大地磁场的作用使铁片磁化的方法。人工磁化方法的发明，在磁学和地磁学的发展史上是一件大事。

指南针一经发明，很快就被应用于航海。早在宋代对此已有明确记载。到元代，不论昼夜阴晴，船上都用指南针导航了。

与相此应，还出现了某些以罗盘（指南浮针）指示海路航线的著作。这表明了指南针在航海中的重要性更加显著了，同时，又是指南针的制作技术和使用技巧臻于成熟的反映。

指南针的应用，使人们获得了全天候航行的能力，人类才第一次得到了在茫茫大海上航行的自由。指南针的发明和应用是我国人民对人类的重大贡献之一。

★活字印刷术

雕版印刷虽然一版能印制几百部甚至几千部书，但很费工时，大部头书往往要花费几年时间，存放版片又要占用很大地方。印量少又不重印的书，版片使用后成了废物，人力、物力和时间都造成了浪费。

就在雕版印刷发展趋于鼎盛的时期，我国古代印刷技术出现了重大的突破。据《梦溪笔谈》卷18记载，宋仁宗庆历年间（1041—1048年），平民毕升创造了活字印刷术。它既能节省费用，又能缩短时间，非常经济和方便，不仅在我国，就是在世界印刷技术史上，也是一项伟大的创举。它的影响是十分深远的。

毕升活字印刷术的基本原理，与近现代盛行的铅字排印方法完全相同。用胶泥制成泥活字，一粒胶泥刻一字，用火烧使之变硬。事先准备好一块铁板，将松香、蜡以及纸灰等混合在一起放在铁板上。铁板上再放一铁框，在铁框里排满泥活字，排满一框后即放在火上加热，松香、蜡、纸灰遇热融化，冷却后便将一板泥活字都粘在一起。再用一块平板将泥字压平。一版印完，将铁板放在火上加热，松香和蜡融化后，即可取下泥活字，以备再用。为了提高效率，将两块铁板交替使用，一板印刷，另一板排字。第一板印完，第二板又已排好，印刷速度相当快。同时准备好几套泥活字，可以重复使用。最常用的如“之”“也”等字往往各有二十几个，可以保证一板当中不至于缺字。至于偏僻字和生冷字，则可临时刻写，烧成后马上就能使用。毕升并曾试用木材制成活字，发现木材的纹理疏密不匀，沾水以后，高低不平，又易于和药物粘结，不便清理，因而仍用胶泥为原料制成活字。

★沈括和《梦溪笔谈》

沈括（103l—1095年），字存中，钱塘（今浙江杭州）人，是我国古代以博学著称的科学家。《宋史·沈括传》说他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著”，这是对沈括在科学领域中所取得成就的公允评价。沈括还是个有作为的政治家。在王安石的新法运动中，沈括曾担任“权三司使”（主管财政经济）、“判军器监”等重要职务，他时常出京师往各地区察记新政实施的情况，积极参加了变法运动。

沈括一生的论著甚多，仅据《宋史·艺文志》所录就有22种155卷。现在有传刻本的仅《梦溪笔谈》26卷，《补笔谈》3卷，《续笔谈》1卷，《长兴集》19卷，以及《苏沈良方》15卷等。其中《梦溪笔谈》是沈括晚年定居镇江，在梦溪园中将他一生所见所闻和研究心得以笔记文学体裁写下的著作。书中关于科学技术的条目占三分之一以上，内容涉及数学、天文历法、地理、地质、气象、物理、化学、冶金、兵器、水利、建筑、动植物及医药等广阔的领域。其中有对当时科学技术成就的十分珍贵的忠实记录。

秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰——宋元数学四大家

13世纪中叶到14世纪初叶，陆续出现的秦、李、杨、朱四大数学家，是宋元数学的杰出代表，他们的数学著作大都流传至今。

★关于四大家的生平事迹，简要介绍如下：

秦九韶（1202—1261年）字道古，生于四川，他对天文、数学、音律、营造等项无不精究，性机巧且治学十分严谨。他的数学名著《数书九章》，是在对数学的不断研究和积累之后，于1247年写成的。全书共18卷，分大衍、天时、田域、测望、赋役、钱谷、营建、军旅、市易等9大类，每类用9个例题来阐明各种算法。书中突出的成就是高次方程的数值解法——“大衍求一术”（一次联立同余式解法）。

李冶（1192—1279年）原名李治，号敬斋，河北真定人，是我国北方金元之际的有名学者。元世祖忽必烈多次召见他，他都辞官不受，长期过着隐居讲学的生活。他的数学著作有《测圆海镜》（1248年写成）和《益古演段》（1259年写成）。《测圆海镜》共12卷，收有170个问题，都是已知直角三角形中各线段进而求内切圆和傍切圆的直径等问题。