二、湖北的环境
欲了解一个地区某一时段的科学技术，必得先了解当时特定的自然环境，还要了解其社会环境，科技正是附着于自然与社会基础上发展起来的。尽管自然环境在不同的时期不会有太大的变化，但气候、灾害等因素仍有不同，这些因素直接影响科技。还有，王朝政治、历史基础、人群移动、时代走向等社会因素在不同时期也是有变化的，也会直接影响科技。因此，有必要对古代湖北的自然环境与社会环境做概括性的归纳。
1.地理
地理包括地形、地势、土地等内容。
地形是自然环境中基本不变或很少变化的要素。湖北的地形，不论是先秦时期，还是明清时期，都是一样的，只会在局部地区有些微小的异动，不会有大的变化。尽管如此，谈到区域文化，不能不论及地形。湖北境内的地形有多样性。在全省总面积中，山地占56%，丘陵占24%，平原、湖区共占20%。山地、丘陵、平原、湖区是有所差异的。
湖北的地表呈马蹄状，西、北、东三面高，中间低，向南敞开，四周的河流内倾注入长江。有学者认为，大致以光化(老河口)经南漳到宜昌一线为界分为鄂东、鄂西两大部分。[6]湖北的北边有高大的秦岭，南边有高大的南岭。襄阳以北与南阳平原形成南襄平原。湖北中部有江汉平原，有云梦泽变迁形成的湖沼。大山大岭中间一大块地方，就是湖湘区域。湖北的西北部是秦岭东延部分(即武当山脉)和大巴山脉的东段(即神农架、荆山、巫山)，海拔均在1000米以上。神农架最高峰神农顶海拔3106.2米，有华中第一峰之称。湖北的西南是云贵高原的东北延伸，有巫山、大娄山和武陵山，虽然海拔在1500米以上，但山顶有平地，具有高原特征。湖北的东南有幕阜山脉。湖北的东北有桐柏山和大别山，是秦岭余脉。历史上，湖北与外省的交往，在东、北、西三个方向有几个主要的通道。如从宜昌到巴蜀，从鄂东到江西，从鄂北进入信阳和南阳(有鸡公山要隘)。鄂西北有小路或汉水可进入汉中。湖北人容易与湖南人交往，陆路开敞，也可以由河湖泛舟。因此，湖北文化有开放性，也有封闭性。在湖北的山区，文化长期处于相对封闭之中。
湖北的地势，山区与平原之间的落差大，使得文化呈现出多层次。湖北处于中国地势第二级阶梯和第三级阶梯的过渡阶段。鄂西属二级阶梯，江汉平原和鄂东丘陵属三级阶梯。鄂西神农架有海拔2500~3106.2米的群峰，而江汉平原的监利市地势接近海平面，鄂东黄梅县有些地方的海拔不到9米。地势的落差大，造就了物种的多样性，还特别有利于现代的水电业。江汉平原是湖北的“摇窝底”，汉水从宜城进入江汉平原，水势缓曲，史称“曲莫如汉”。缓和的长江与汉水带给江汉平原大量泥沙，使原有湖泊变成陆地。
湖北的土地，据统计，20世纪下半叶湖北省的耕地面积占全省土地面积的27%，林地面积占32.5%，草地面积占14.85%，园地面积占0.86%。[7]湖北土壤的状况，以及土地的使用性质，对农作物、植物、农业技术是有一定影响的。(https://www.daowen.com)
湖北地处亚热带北缘，全省除高山地区外，大部分为亚热带季风性湿润气候。植物类型具有明显的过渡性质，兼有暖温带和亚热带的特点。湖北自然植被分为针叶林、阔叶林、灌丛、水生植被四个植被型组。[8]特定气候条件下的植物分区，决定着人们对植物的认识与利用。
2.区位居中
湖北地处华中腹地，秦岭以南、长江中游。地跨东经108°21′42″~116°07′50″、北纬29°01′53″~33°06′47″。秦岭与淮河构成了中国南北分界线。湖北西北部接壤的陕西属于西部地区，湖北东部接壤的安徽属于东部地区，湖北正好在中国的中部。中国南方最长的河流是长江，长江流域文化是中国南方文化的主脉，湖北正处于长江中游。
清代的顾祖禹在《读史方舆纪要》一书中很看重湖北的区位优势。他认为天下重心是襄阳，天下东南的重心是武昌。这两个重心重叠在湖北，对湖北的文化与科技是有影响的。历史上，诸葛亮隐居隆中，洪秀全与曾国藩拼死争夺湖北，张之洞眷念湖北，都是因为湖北居天下之中。地缘优势的价值绝不亚于地下资源优势的价值。湖北又处于经济发达地区比较中心的位置，距北京、广州、上海、成都、西安、南宁等大城市都在1000千米左右。这对于文化交流是很有利的。1922年8月底，梁启超在位于武昌的中华大学做《湖北在文化史上之地位及其将来之责任》[9]的演讲，他认为湖北地处南北要冲，是两种文化的媒介。自汉迄明，湖北仅居中流。文化受到四方摧残，不易保存。湖北地处内陆，难免有些封闭。1992年，有学者曾把中国分为6个经济圈，将湖北置于中原经济圈，与山西、河南、江西、安徽、湖南为伍。这个经济圈不靠海，不沿边，经济条件基础差，腾飞要晚一些。但是，在立体交叉的现代社会，沿海地区的优势逐渐丧失，而中部的地缘优势已经不亚于沿海地区了。居中，使湖北在科技上有着充分交流、四面传播的特点。
湖北省内的区位也值得一提。鄂西北与鄂东南的文化有差异，鄂中与周边的文化也有差异。此外，发达地区与落后地区、交通便捷地区与闭塞地区、城市与农村、商业区与矿冶区、山区与湖区也都有差异。在谈论湖北科技时，不能不考虑这些区位差异。
湖北这样的地理对湖北的科技是有影响的。有地理的差异，就有文化与科技的差异。湖北有山区文化、丘陵文化、平原文化、江河文化、湖泊文化。文化不同，就意味着观念不同、民性不同、风物不同以及发明创造成就的不同。不可能设想秦汉时期鄂西南山区与荆州平原的文化是一样的，也不可能设想湖北海拔2000多米的地区与海拔几十米的地区的文化一样。正如不同的海拔高程就有不同的植物一样，湖北从神农架到洪湖有3000米的海拔落差，这对湖北的科学技术是有潜在影响的。
本书各章在涉及具体的科学技术时，还会谈到环境与科学技术的关系。
