第二节 明代科技
明朝是中国历史上的一个重要的朝代。自朱元璋在南京建立大明王朝后，南京的社会经济进入了较快发展时期。政治的相对稳定、社会经济的快速发展，为科技的发展创造了良好条件，进一步促进了南京科学技术的发展与进步。
一、 天文历法
明代是中西历法的过渡时期，明代历法以《大统历》为主，并参用了“回回历”。 (19)
朱元璋建立大明王朝后，在南京设立了执掌天文的机构——太史院，以颁布历书。明洪武年间，钦天监监正元统以元代的《授时历》已“年远数盈，渐差天度” (20) 为由，编修了《大统历法通轨》，但该历法与《授时历》相比，仅进行了少许次要的修改。
回回历也是明代官方的历法。明朝在建立之初就接管了元朝的汉、回天文机构。明洪武十五年（1382年），朱元璋认为回回历“推测天象最精，其五星维度又中国所无”，下令将该历法译成汉文，从而产生了《明译天文书》和《回回历法》。回回历对明代民众的生活产生了一定的影响，弥补了《授时历》的不足。 (21)
明代除编译历法外，还关注天文观象。朱元璋时期兴建了许多观象台，还制造了许多天文仪器。如明洪武十七年（1384年）七月丙午初十，明廷在南京“制钦天监观星盘”； (22) 明洪武十八年（1385年）十月丙申初八，在南京“筑钦天监观星台于鸡鸣山，因雨花台为回回钦天监之观星台” (23) ；明洪武二十四年（1391年）四月戊辰十一日，“铸浑天仪成” (24) 等。
南京观象台的天文仪器十分精美，主要有浑天仪、简仪和圭表。浑天仪系根据“浑天说”理论建造的，是测量天体位置和运动的仪器，观测日月星辰的位置。浑天仪由青铜铸成，主体平面近方形，中为圆形铜环三重立体交叉，下承以四龙柱、一云柱，高3.1米，底边4.9和4.7米。其由三层同心圆环组成，外层为固定不动的三道圆环，即地平圈、子午圈和赤道圈，为六合仪，以确定地平坐标系统；中层为二分环、二至环、黄道环和赤道环四道圆环构成，为三辰仪；内层为一个平行双环，中间装一个方形窥管，可绕双环圆心任意转动，为四游仪人们可以通过对准天上的星辰，窥管所指方位则可以通过四游、三辰两仪圆环上的刻度测定。
简仪，对浑天仪的改进而得名。原为元代郭守敬创制，后于明正统七年（1442年）仿制，主要用于测定星体在天空中的赤道坐标值和地平坐标值。该仪由青铜铸成，平面长方形，通高2.65米，一边长4.42米，另一边长2.99米。其分为赤道经纬仪、地平经纬仪和略日三部分，减去了浑仪复杂的圈环，操作较为简便，并排除了圈环的干扰。
图11-2 简仪（明正统年间铸造，现存紫金山天文台）
圭表为中国最古老的传统测天仪，是度量日影长度的天文仪器，由“圭”和“表”两部分组成，可测一年四季二十四节气。圭表和日晷一样，是利用日影进行测量的天文仪器。所谓高表测影法，就是垂直于地面立一杆，通过观察记录其正午时影子的长短来确定季节的变化。垂直于地面的直杆为“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺为“圭”。
对于南京鸡鸣山（北极阁）上观象台的天文仪器，当时来中国的意大利传教士利玛窦曾发出这样的赞叹：南京“城内一侧有一座高山，它的一边有一块开阔地，非常适于观察星象……他们在这里安装了金属铸就的天文仪器或者器械，其规模和设计的精美远远超过曾在欧洲所看到和知道的任何这类东西。这些仪器虽经受了近二百五十年的雨、雪和天气变化的考验，却丝毫无损于它原有的光彩”。 (25)
此外，明代南京还有小天体仪、小地平纬仪等天文仪器。小天体仪主要用来演示天体的东升西下，以及四季的昼夜长短变化；小地平纬仪主要用来确定地平经度和测量地平高度。这些仪器的发明与制造，足见明代南京的天文学已有了长足的进步。
二、 中医药学
朱元璋出身贫寒，深知民间缺医少药的疾苦。明朝建立后，明廷大力发展中医业，推动了中医、中药学的发展。
元至正二十四年（1364年），朱元璋设置了医学提举司，作为全国医药行政管理机构，内设提举、副提举、医学教授、学正、医馆和提领。元至正二十六年（1366年），明廷又改医学提举司为太医监。此后太医监曾多次改名，至明洪武二十二年（1389年）改为院使。明洪武十七年（1384年），明廷还规定，府、州、县均设专职医官，负责所辖地区的医事。明朝迁都北京后，在南京留有太医监，但仅设院判、吏目各一人，执掌医事，并设有生药库，设大使、副大使各一人，掌管药物。 (26) 医药行政管理机构的设置，促进了明朝医药学的发展。
李时珍是明代著名的医药学家，他在南京出版了著名的《本草纲目》。
李时珍（1518—1593），蕲州（今湖北蕲春县）人，生于世医之家，14岁中秀才，3次赴武昌乡试未中，遂专志于医。他博学多艺，曾从理学家顾日岩学习经学，上自经典，下及子史百家，靡不阅览，对理学有很深的造诣。明世宗嘉靖二十七年（1548年），李时珍治愈富顺王朱厚焜之子，遂被聘为楚王府奉祠，掌管良医所，并被荐为太医院判。
明世宗嘉靖三十一年（1552年），李时珍开始搜集资料，准备编著《本草纲目》。《本草纲目》以宋代唐慎微《证类本草》为蓝本，集唐、宋诸家本草之精粹，益金、元、明各家药籍之不足，继承中国本草研究的传统，独辟蹊径，把本草学推向一个新的高峰。
图11-3 《本草纲目》书影
明神宗年间，《本草纲目》定稿时，李时珍已逾花甲，经过数十年的努力，他最大的心愿就是早日刻印出版《本草纲目》。但这部190万字的药学巨著，尚不为人所识，一时难以找到愿意刻印的书商。最终，李时珍从湖北来到南京。明代南京文化十分繁荣，是当时全国刻印书籍的中心。在南京，李时珍还走访了药王庙，这里汇集了全国各地的药物，他一一做了记录，并补充完善了书稿。
明神宗万历十八年（1590年），李时珍再赴南京，完稿十余年的《本草纲目》终于得到南京藏书家兼出版商胡承龙的认可，愿意刻印。但李时珍不久即因病离世，未能看到《本草纲目》的出版。明神宗万历二十四年（1596年），《本草纲目》终于刻印告成，成为中医药学的传世之作。
三、 地学
明朝初期，由于朱元璋励精图治，农业得以恢复，手工业也有了很大发展。
早在元末时期，江南地区已有相当规模的造船业，到明初更建立起了规模庞大的官营造船业，如南京宝船厂。造船业的发达、罗盘的使用、航海经验的积累，使远洋航行成为可能。
明廷为发展海上经济贸易，追求海外奇珍异宝，提升中国的国际地位，自明永乐三年（1405年）至明宣德八年（1433年），明廷命郑和率庞大船队自南京出发，七下西洋，先后抵达37个国家和地区，不仅加强了中国与外国的交流，也大大拓展了中国的域外地理视野，丰富了中国的地学知识。参与郑和船队航海的马欢著有《瀛涯胜览》、费信著有《星槎胜览》、巩珍著有《西洋番国志》、匡愚著有《华夷胜揽》，较为详细地介绍了航海途经诸国的情况，扩大了人们的视野。
郑和下西洋，还留下了《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》（简称《郑和航海图》），原图呈一字形长卷，明代中晚期茅元仪将其收录于《武备志》中，改为书本式，有图40幅，最后附“过洋牵星图”2幅。海图中记载了530多个地名，其中外域地名有300个，最远的东非海岸地名有16个。其标出沿途的城市、岛屿、航海标志、滩、礁、山脉和航路等，并明确标明南沙群岛（万生石塘屿）、西沙群岛（石塘）、中沙群岛（石星石塘）等。 (27) 在地理认识上，郑和下西洋后，“西洋”一词的含义更为宽广，已泛指海外诸国。《郑和航海图》是世界上现存最早的航海图集，与同时期西方的“波特兰海图”相比，其制图的范围广、内容丰富，实用性更胜于“波特兰海图”。
四、 建筑技艺
明代南京的建筑达到一个高峰期，其工艺技艺有了较大进步，集中体现在城墙建筑、宫廷建筑、园林建筑和宗教建筑等方面。
明代南京城墙包括明朝京师应天府（南京）的宫城、皇城、京城和外郭四重城墙。现今仍然保存完好的京城城墙，是世界上最长、规模最大、保存原真性最好的古代城垣。南京明城墙始建于元朝至正廿六年（1366年），约完成于明洪武三十一年（1398年），历时约33年， (28) 所用城砖达3.5亿块。
明代南京城墙的营造改变了以往取方形或矩形的旧制，而是根据自然山脉、水系的走向筑城。其中京城城墙长达35.27千米，如今仍完整保存了25.1千米，是中国现存规模最大的城墙，也是世界第一大城墙。明代南京城墙是中国古代建筑技艺的杰出代表，其建筑技艺达到中国筑城史上的巅峰，是东亚筑城技术的典范。作为中国古代军事防御设施、城垣建造技术集大成之作，明代南京城墙的历史价值、文化价值、考古价值，以及建筑设计、规模、功能等均领先于国内外各城墙，是继长城之后中国的又一宏伟建筑。
南京故宫又称明故宫，是明朝京师应天府（南京）的皇宫，皇城面积6.53平方千米，宫城面积1.16平方千米。南京故宫作为中国宫殿建筑的集大成者，其建筑形制为北京故宫所继承，是北京故宫的蓝本。
南京故宫始建于元朝至正二十六年（1366年），明朝洪武二十五年（1392年）基本完工，前后历时26年，其布局以“九经九纬，经涂九轨，左祖右社，面朝后市，市朝一夫” (29) 为原则。洪武门至承天门两侧为中央官署区，承天门至午门两侧为太庙、社稷坛。前朝以奉天殿、华盖殿、谨身殿为核心，后庭以乾清宫、坤宁宫为核心，两侧为东西六宫。南京明故宫开创了皇宫自南而北中轴线与全城轴线重合的模式，这种宫、城轴线合一的模式，既是南京特殊的地理条件使然，也是遵循礼制、呼应天象、顺应自然的杰作。其整体布局、建筑形制都成为后来明中都和北京城的设计蓝本，并影响了中国明代王府，以及周边国家和地区的宫殿建筑布局与形制。其建筑、装饰风格影响至今。
明代南京的园林建筑可谓五彩缤纷，其多为挂冠官吏、文人雅士或富商巨贾所有，正如时人所称：“嘉靖末年，海内宴安，士大夫富厚者，以治园亭，教歌舞之隙，间及古玩。” (30) 明代南京最为著名的园林有16座，如东园、西园、北园、凤台园、万竹园、莫愁湖园、同春园、市隐园、武氏园、杞园等。 (31)
明代南京的园林完好保存至今的主要有瞻园和熙园。瞻园是南京仅存的保存完好的明代古典园林建筑群。明朝初年，朱元璋因徐达在南京没有宅邸，特准许其建造府邸，经徐氏几代人的营建，至明万历年间已初具规模。1953年太平天国定都南京后，瞻园先后成为太平天国东王杨秀清和夏官丞相赖汉英的府邸。瞻园规模庞大，占地面积约5万平方米，其建筑工艺已经达到了很高水平。
熙园也是南京著名的古典园林，原为明洪武元年朱元璋为陈友谅之子陈理建造的汉王府。明成祖封次子朱高煦为汉王后，将原汉王府的一半分给朱高煦，并取名煦园。煦园的亭台楼阁分布十分精巧，有漪澜阁屹立水中，水中有小桥可渡，南面有石舫相望，整体看，煦园是一座典型的江南山水园林。
明代南京寺庙林立，仅《金陵梵刹志》记载的就有180座，其中以南门外的大报恩寺最为著名。
大报恩寺为明代南京的三大佛寺之首，其前身为东吴赤乌年间建造的建初寺及阿育王塔。大报恩寺是明成祖朱棣为纪念明太祖朱元璋和马皇后而建，明永乐十年（1412年）于建初寺原址重建，其施工均按照皇宫的标准建造。整个寺院规模宏大，有殿阁30多座、僧院148间、廊房118间、经房38间，是中国历史上规模最大、规格最高的寺院。大报恩寺琉璃宝塔高近80米，数十里之外也可望见。宝塔拱门琉璃门券，底层建有回廊，塔室为方形，塔檐、斗拱、平坐、栏杆饰有狮子、白象、飞羊等佛教题材的五色琉璃砖。明代初年至清代前期，大报恩寺琉璃塔作为中国最具特色的标志性建筑物，被誉为“天下第一塔”，是当时中外人士游历金陵的必到之处。大报恩寺琉璃宝塔是世界建筑史上的奇迹。早期来华的西方人将其与“世界七大奇观”相提并论。