作为一个有机整体的世界

作为一个有机整体的世界

我们在讨论传统中国的自然科学的时候，同已经谈论过的中国技术一样，也要避免过分着迷于它在科学发现上的那些“第一”所发出的炫目光辉。那些“第一”稍加列举就有：第一个认识到化石是什么，最早用墨卡托投影法绘制地图和星图，发现帕斯卡三角形和二项式数学，暗示了偶数调和音阶的存在，如果再牵强一点，还可以把阴阳交替当成今天量子物理学中“波动”理论的预言。这些说法其实是错误判断和一厢情愿，是以多元文化相对主义（multicultural relativism）的名义，在夸大中国科学成就的同时，却贬低了西方的科学成就。在本节中，我们关注的是中国科学的社会史，而不是给出一张发现年表。我们努力做的，是想说明传统中国的科学和技术之间的关系同旧大陆的其他主要文明一样，一般也都是有用的知识才能得到国家的资助，才会在国家政策和该种文明的支持下不断发展。

想要历史地评价中国的科学，必须先克服一些深层次的障碍。首先，西方关于科学或者自然哲学的概念在传统中国一直是陌生的。正如本书的一位作者所指出的，“中国有各种各样的学科（sciences），就是没有科学（science）”。意思是说，学者们从事着各种各样的科学活动，如在天文学、占星术、数学、气象学、绘图学、地震学、金丹术、医学等相关领域的研究，但是，却没有把所有这些分散进行的探索统一起来形成一种对自然界寻根究底的追求。事实上，在中国语言中就没有“科学”这个词。中国同埃及和其他专制文明一样，根本没有希腊意义上的自然哲学。可以想象，中国的思想家如果听到为科学而科学的纯科学的说法，一定会大惑不解。中国社会没有为从事研究的科学家留有位置，也不存在从事科学研究的独立的或明确的职业。相反，只有一些才智过人的爱好者和学识渊博的人在从事科学活动并乐此不疲，当他们被雇用在某个官方机构中收集和利用有用的知识时，常常还不得不偷偷摸摸地坚持自己个人的兴趣。

传统中国的自然观，比起西方来，更强调整体性和事物的有机联系。早在汉代，就有一种观念把宇宙看成一个巨大无比的有机整体，在这个宇宙中自然界和人类社会完全融合为一。天与地、人与自然相互和谐共存，上天通过皇帝这位天子与人相通。按照中国人的哲学观，存在着阴阳两种互补的力量，正是它们决定了自然界和人世间的变化。此外，还存在着构成世界的5种基本元素金、木、水、火、土，即“五行”，由它们动态地构成整个世界。这种哲学观是定性的，强调周而复始的循环，当阴阳两者之一以及“五行”中的某一“行”压过其他时就会发生变化循环。由此可见，在讨论中国人的科学思想时，我们务必要记住，中国知识分子生活在其中的世界，是比起地理间隔还要遥远的大不同于西方的世界。

在更现实的层面中，中国虽然有许多学校，可是中国的教育体制不包括也不提供科学教育。在中国的首都于公元8世纪就成立了一所皇家学院——国子监，那是传统中国的最高教育机构。学院内有一个核心的教育指导委员会，负责选定整个帝国的标准儒学课程。全国还有一大批私人学馆，也都讲授这些标准课程。与欧洲的大学不同，这些学校都没有允许办学的法律证书，因此既不能独立办学，其存在也得不到长期保证。它们的存在靠的是传统，凭的是皇帝的意愿。一道圣旨下来，它们或许就得关闭，也的确有过这样的事情发生。此外，这些学校，无论公立还是私立，办学目的只有一个，培养一心想向上爬的人，让他们能够通过科举考试。学校也不授予文凭。其实，国子监也只是一个政府机关，在那里供职的学者只有不多的时间用于教学；而且，整个中国也就这么一所学院。然而，仅晚一个世纪，欧洲就出现了数十所独立的学院和大学。公元1100年前后，官府当局也曾分别设立过法律、医学和数学方面的学校，但没有一所学校办得长久。在传统中国的教育体制或教育机构中，那些学科都无足轻重。

尽管存在着这些文化和体制上的缺陷，但是，政府出于管理上的实际需要，一开始就认定中国必须发展对于进行有效统治有用的知识，并搜罗技术人才为官方服务。比较典型的例子是，除了文字，应用数学也成为中华文明中一直在不断发展的领域之一。到公元前4世纪，中国人就发明了一种十进位位值计数系统。中国数学很早就在用算筹计数，从公元前2世纪开始使用算盘，从而极大地方便了算术运算。到公元前3世纪时，中国数学家发现了毕达哥拉斯定理。他们会用10的幂次来处理大数；掌握了算术运算、平方和立方；同巴比伦人一样，已经能够处理我们今天要用到二次方程来解决的某些问题。到公元13世纪时，中国人就已经成为当时世界上最会进行代数计算的民族。

尽管有少数记载表明，中国数学家也在进行似乎只是游戏性质的数字探索，例如祖冲之（429—500年）把π计算到7位小数，但是，中国数学的主要成就仍然是在实用和应用方面。例如，公元1世纪的一部名叫《九章算术》的书中收集了246个数学问题的解法，内容涉及丈量农田、不同等级谷物的兑换率、建筑结构计算和分配计算等。为了求解这些问题，中国数学家用到了算术和代数技巧，其中包括求联立“方程”和求平方根及立方根。在8世纪的中国数学中可以看到印度数学的影响，后来还可以看到伊斯兰数学的影响。较为独特的是，中国数学家从没有搞出过形式几何学和逻辑证明，或者像欧几里得建立的那种类型的演绎数学体系。从中国数学发展的社会历史看，数学家从来没有从官方得到过回报。传统中国搞数学的人多半是一些分散在各地的小官吏，他们的特殊才能都被埋没在各自的公务之中。另一种情形，这些身怀绝技的人四处漂泊，没有任何机构会接受他们。例如，宋代当时最伟大的三位数学家（秦九韶、李冶和杨辉）每人都发表过著作，可是他们彼此互不相识，师承不同，而且各自所使用的方法也不同。在讨论中国数学的特点和社会作用时，我们还要注意到它有很强的偶然因素和玄秘性，正是这样的环境使得中国的数学研究十分分散，缺乏智力上的连续性。

政府支持有用知识发展的模式，作为集权社会的一个特点，在中国的天文学发展中体现得最为明显。在中国，公布历法从来就是皇帝的独有权力，估计这种传统早在夏朝（公元前2000—前1520年）就已经确立。同美索不达米亚的同行一样，中国的历算家同时使用太阴历和太阳历，两者都十分精确。为了解决两者同步的问题，他们同巴比伦人一样用了添加太阴月的办法，即采用所谓的默冬章，每过19年共235个太阴月一循环。也就是说，这19年中，有12年是每年12个太阴月，有7年是每年13个太阴月。

中国人相信上天不和则帝位不稳，所以天文学从很早开始就是一项国家事业，很受官方的重视和支持。中国甚至在公元前221年实现第一次统一之前，就设有专门负责天文观测和编制历法的官职，不久，又设立了专门负责天文学的官方机构——太史令[2]。呈送给皇帝的天文学报告属于国家机密，因为其中会提到预兆、异象等涉及政治及宗教的事情。官方天文学家在整个官僚体系中具有特殊地位，办公地点就靠近皇帝的寝宫。中国天文学家的工作如此微妙，他们有时甚至会修改天文观测记录以适应政治需要。为了防止这一类出于政治目的的弄虚作假，没有皇帝的特许不得添置新设备和采用新技术；皇帝还发布命令，明文禁止私人拥有天文设备和私下阅读天文或占卜书籍。因此，传统中国的天文学墨守成规，难有进取。

意大利的一位探险家马可·波罗（Marco Polo，1254—1324年）到过中国，曾在蒙古人统治之下的元朝为臣17年。据他的书中记述，当时国家供养着5000名占星家和占卜师。国家并不按照标准的考试程序，而是另外举行特殊的考试为设立的技术官职招募数学家和天文学家。与其他官职不同，这些需要数学和天文学特殊才能的技术职位常常会为一个家族所独占，父子代代相传。那时有明确的规定，禁止天文学家的子孙从事别的职业，一旦进入司天监，就再也不能转入政府其他部门。

中国形成过好几种宇宙学说，其中就有一种认为各个天体都飘浮于无限的虚空之中，由一股“罡风”吹动着。从公元6世纪起，中国官方认可的宇宙说是认为地球静止不动，位于一个硕大无比的天球的中心。月亮一个月中每天在天上移动一个位置，据此把天空划分成“二十八宿”，天球则绕着一根通过南北天极的巨轴转动，把天和地连结起来。皇帝是“天子”，他是这种宇宙说的关键所在。中国人自己的国家的位置，是由罗盘的4个基点所确定的“中央帝国”。

传统中国天文学在理论上并不见长，不过，中国天文学家有监视上天示警的任务，因此他们观测天象是十分勤勉和在行的。中国保存有从公元前8世纪流传下来的可靠记录，很可能在更早的商代就已经有这种天文记录了。中国人天文观测的成就涉及范围之广，会给人留下深刻印象。有丰富的文献资料表明，早在公元前4世纪，中国天文学家就测出一个太阳年有365天。在夜空中总是可以看到的北极星及拱极星曾得到中国天文学家的特殊关注，他们编制了系统的星图和星表。中国天文学家还留下了可以追溯至公元前720年的总共1600条观测日月食的记录，并具有一定的预测日月食的能力。他们记录了从公元前352年至公元1604年共计75次新星和超新星（即“客星”）事件，其中就有1054年爆发的那颗恒星（即今天能够看到的蟹状星云）。那次超新星爆发甚至白昼也能看见，可是伊斯兰天文学家并没有注意到，欧洲的天文学家也没有注意到。彗星的出现被认为是不祥之兆，中国天文学家从公元前613年至公元1621年非常仔细地记录下了长达22个世纪的彗星观测情况，其中就有从公元前240年起每过76年可以看到的哈雷彗星。对太阳黑子的观测（在尘暴天可以观测到）则可以追溯至公元前28年。中国古代天文学家已经知道26000年一个循环的二分点岁差。与希腊人不同，但与其他东方文明的天文学家一样，他们没有提出解释行星运动的模型。他们不用推测行星有怎样的运动轨道就掌握了它们的运动周期。

政府官员也系统地收集天气资料——今天能够看到的最早的资料是公元前1216年的记录，据此他们能够提前组织整修水利设施。他们收集的气象资料涉及雨、风、雪、北极光和流星雨。他们还研究陨石的组成，并从公元9世纪开始编制潮汐表。这些研究对于社会的实用意义是不言而喻的。(https://www.daowen.com)

历史上曾有过三次外来浪潮对中国的科学产生过冲击。第一次浪潮于公元600—750年到来，时值中国的唐代，这主要是受到来自佛教和印度的影响。中国的僧人于5世纪初叶历尽千辛万苦前往遥远的印度朝圣，为的是取得佛教真经。大规模的翻译工作随后展开，多年下来，有200批翻译家把大约1700卷梵文经书翻译成中文。这些翻译工作自然也把一部分印度的世俗科学如数学、占星术、天文学和医学等引入中国。

第二次外来浪潮（这一次是来自伊斯兰世界）的冲击更为强烈，它开始于忽必烈于13世纪率领蒙古大军征服中国之时。蒙古统治者自己虽然不是穆斯林，但他们在北京的司天监中雇用的是穆斯林天文学家，甚至在传统司天监之外又另建起一个回回司天监。后来的明朝皇帝沿袭传统，保留了回回司天监。穆斯林天文学家使用的是经过改进的天文仪器，如40英尺（约12米）高的日圭、望筒、浑仪及刻度环，后者按照中国人的习惯（不是西方人的习惯）调整为指向北天极。随着蒙古人的统治得到加强，中国在元代（1264—1368年）与波斯的接触日益增多，包括与马拉盖天文台的天文学家进行交往。这样的联系使中国天文学家也接触到了欧几里得和托勒玫的著作。不过，由于他们对抽象科学一贯漠视，也就没有翻译这些著作，更没有吸收这些后来成为西方科学支柱的巨大宝藏，直到第三次外来浪潮和欧洲人于17世纪来到之时。

在蒙古人到来前后，中国人一直在使用复杂的天文钟和被称为浑仪的天象仪。大约在公元725年，中国心灵手巧的工程师梁令瓒发明了机械擒纵机构，那是一切机械钟的核心控制部件。有了那种擒纵机构以后，中国就开始小规模地制造时钟和天象仪。这样的制造活动在11世纪末达到顶峰，当时宋朝的一位官员苏颂（1020—1101年）受命建造一台机械装置来演示天体的运动，并设法纠正当时正在使用的官定历法中存在的一些错误。金人攻入开封灭宋以后，于1129年搬走了苏颂建造的那座仪象台。1195年，这座水文仪象台被闪电击中，一些年后，当有人再想起来时，苏颂的那台伟大的机器已经彻底废弃了。中国制造钟表的技术就此衰落，以至于当西方钟表于17世纪进入中国时，官员们竟会惊讶不已。苏颂的计时装置及其他类似的仪器虽然未对中国天文机构的实际工作产生重大影响，但是，这件事情提供了又一个历史实例，说明不是科学被应用于技术，而是相反，技术被用来服务于科学和科学研究。

地震是严重威胁中国的一种自然灾害，例如，有文献记载，1303年的那一次灾难性地震夺去了800000人的生命。发生了地震，政府就不得不为偏远的受灾地区提供救济，因此，研究地震便成为一件有实际意义的国家大事。中国的地震记录可以追溯至公元前780年，从汉代开始，太史令所辖的天文学家就负有记录地震的责任。正是为了完成这样的任务，公元2世纪，张衡制造出了非常著名的“地动仪”，那其实就是一种精巧的地震仪或者说地震探测仪。在古代中国的许多地方都安放有这样的仪器。到了元代，这种仪器又流传到伊斯兰地区和马拉盖天文台。

绘图学，亦即绘制地图的学问，是中国科学知识服务于国家而得以发展的又一个值得关注的领域。中国的地图绘制者绘制出了许多非常精确的中华帝国地图。他们采用了各式各样的网格系统，其中就包括采用纬度线间距不均匀、在西方被称为墨卡托投影法的绘图技术。他们也制作过立体地图。在北宋时期的1027年，中国人设计出一种记里鼓车，利用它可以测出陆地上两处的距离。到了明代，在郑和进入印度洋进行海上探险以后，绘图学家又绘制了不少海图。

与高度集权的社会相适应，中国的医学受到国家的严格管理，行医被视为一种为公众服务的行为。中国在唐代（公元7—10世纪）就已经有了太医署，医师要通过严格的考试。宫廷医师报酬很高，同天文学领域相似，医术也是家族世代相传。中国的医院或者多少类似于医院的机构起源于佛教和道教的慈善组织，在公元845年宗教设施被取缔以后，那些组织就变成了国家机构。为了指导医师，中央政府出版了不少官方选定的医书，包括普通医学、药剂学、小儿科、法医、妇科等内容。有一部宋代药典大约是在公元990年编纂的，包括了16835个不同的药方。这里还必须提到古代中国的数量众多的植物志和动物志，其中就有不少医学内容。一位政府官员李时珍编纂了一部《本草纲目》，书名的意思是“根和草药的分类目录”，共52卷，列出了1892种药材。在中国的博物学著作中似乎特别重视昆虫，尤其是蚕，而且在中国历史上早就开始了人工养蚕，这又一次证明整个国家都在非常普遍地应用着有用的知识。

最后，我们还要提一下传统中国的法术、金丹术和一些神奇玄妙的科学。在中国的医学、天文学、地理学和数学中都包含有一些法术和占卜成分，如数学，中国人就认为某些数字代表了吉祥。金丹术是中国的玄秘知识中最为发达的一支，与道教哲学紧密相连。从汉代起，金丹术在东方就同西方一样流行，被归入实用科学，人们认为金丹术可以炼出长生不老药并能把贱金属变为银和金。不过，中国那些精通此道的人干这些事情并非是贪图钱财，而是有很深层次的精神动机，为的是达到精神上的超脱。至少有一些例子能够说明金丹术很得官方支持。例如北魏时期的一位皇帝，在公元389—404年曾拨款资助一个金丹术实验室。金丹术士想重现地下进行的那些自然过程。他们建造了精心设计的炼金炉，一次又一次地试验不同的炼金方案，正如我们所看到的，金丹术实验意外地得到了火药这种副产品。

同中国历史中的其他许多方面一样，到了公元14—15世纪的明代，中国的科学、医学和技术也开始停滞和衰落。衰落的原因多半是来自政治。中国的明朝，不同于宋朝的勇于开拓与创新，也改变了蒙古人的对外开放，而是转向墨守成规，政策渐趋保守，实行孤立主义。例如，中国的代数学在宋代发展到顶峰，繁荣了长达2个世纪，到了明代，数学家竟连早先的文献也读不懂了。造出那架巨大时钟的苏颂死后一个世纪，人们本来想复制一架，可是，连修复的人都找不到，何谈再造。待欧洲人于临近17世纪之际来到中国的时候，中国就要为从宋代的繁荣时代衰落下来付出长达几个世纪的沉重代价。

第三次影响中国科学的外来冲击波其源头在西欧。利马窦（Matteo Ricci，1552—1610年）是耶稣会会士和传教士，也是一位科学家，他于1582年来到中国的沿海村镇澳门，最后于1601年才获准去北京。明朝皇帝、宫廷和中国社会对于利马窦的宗教和他企图改变人们信仰的作为普遍怀有敌意，但是，他们却对利马窦向他们介绍西方的数学、天文学、历法、水利技术、绘画、地图、钟表、大炮，以及他能够把西方的技术文献翻译成中文，抱有极大兴趣。事实上，利马窦本人还当上了宫廷的天文学家和数学家，中国的钟表匠都把他看作神人。有了利马窦开路，紧随其后的其他传教士也主要靠他们所掌握的较多的历法和天文学知识取得了成功。实际上，皇帝甚至索性把钦天监交给外国传教士管理。有意思的是，利马窦带给中国人的不是哥白尼、开普勒和伽利略的新的日心说，而是托勒玫天文学经过完善后的形式，后者其实是欧洲人从伊斯兰文献和其他古代文献那里贩来的东西。换句话说，在今天看来，利马窦带到中国的欧洲科学实在不怎么样，不过，那些东西可能更“适合”当时中国的科学。确切地说，利马窦的中国主人和老板评价利马窦带给他们的东西的唯一标准就是要感觉可信，同时更加精确、更加有用。

无论如何，利马窦来到中国，才使中国科学以后的历史终于基本上融入了普遍的世界科学。