先进的中国古代科学(1)

西方国家自从工业革命之后,科学发展看似好像一日千里,和中国当时积弱的清朝相比较,觉得中国科学似乎比不上西方国家。欧美各国在当时有火力强大的武器设备,近代则是先于中国发明了卫星、太空梭。因此,当有些人生了重病,在国内治不好时,往往都会转到欧美先进国家作进一步诊疗。以至于最后还有人自贬地说:“外国的月亮比较圆。”

可是当我们翻翻古书中的记载时,却会发现中国古代科学的进步其实是远远超出西方国家的。中国的古人凡事讲究修心养性,乐天知命,在天人和一的观念下,曾经出现不少令现代西方学者十分敬佩的科学家,以下将一一介绍他们在中国历史上的卓越成就。

张衡(东汉,西元78~139年)
在他为仕期间,创造了世界上最早运用水力的机械--浑天仪。根据浑天仪来观测天体,发现了月亮不会发光以及月蚀的成因,记载在《灵宪》(注1)一书。而地动仪(注2)是张衡在西元一三八年的发明,用来测定地震,结果准确,是全世界第一个测报地震的仪器。在气象学方面,张衡发明了候风仪,是在空旷的地上立一根五丈长的竿子,上面装上一只可以转动的铜鸟,人们便可以根据铜鸟转动的方向来判别风向,这和十二世纪时,西方装在屋顶上的风向鸡非常类似。

张衡为人勤勉朴实,由于一生行事光明,品德清高,不攀龙附凤,所以入仕后升迁很慢,被人讥讽他“垂翅故栖”,张衡还因此作《应间篇》(注3),说明自己不迷恋仕途,在乎的是品德,在乎的是学问研究。

祖冲之(南北朝,西元429~500年)
在数学方面的贡献有:《隋唐书.律历志》(注4)记载他算出圆周率到小数第七位3.1415926~3.1415927,比外国早了一千多年,直到十五世纪阿拉伯数学家阿尔卡西(Alkashi Jeshid)算到小数点后十七位,才打破祖冲之的记录。祖冲之算出球体体积公式,得出:“等高处的横截面积相等,那么二个立体的体积也必须相等。”的结论,比义大利数学家卡瓦列利(Franeesco Bonaventura Cavalieri)得出同样结论早了一千多年(注5)。在天文学方面,东晋虞喜提出“岁差”(注6)现象,祖冲之证实岁差,并将之引进他编成的《大明历》历法之中,《大明历》还包括祖冲之的新闰法及交点月(注7)的发现。古人只知“十九年七闰”,祖冲之推算得更精密,提出“三百九十一年,有一百四十四闰”。

祖冲之虽生在官宦之家,但无纨袴子弟的习气,也不醉心利禄,虚心学习有关天文、数学的著作,并亲自一一进行精密测量及仔细推算,做事实事求是,不盲目接受。他自评自己是“亲量圭尺,躬察仪漏,目尽毫厘,心穷筹策。”

僧一行(唐朝,西元673~727年)
一行原名张遂,年少已学问渊博,名声远播,许多人都想与他结交,包括武则天的侄子武三思,但张遂不想攀交权贵,于是出外访游,寻访高师,虚心求学,最后来到河南嵩山,剃发为僧,法名“一行”。他本来就不喜从仕,不重名利,更断然拒绝为武氏王朝效命。

后来经人推荐而为唐玄宗的顾问,康玄宗多次求贤,一行为了发挥一己所长,贡献社会,于是应召出山。在这段期间他开始了科学研究,最大的贡献是他擅长研制天文观测仪器,比如研发了黄道游仪、水运浑天仪。黄道游仪被利用来观测日月、星辰的位置和运动情况,后来他发现恒星位置不是一成不变,它有运动变化的规律。水运浑天仪是利用水力驱动一个仿造天体运行的机械,类似于现在的地球仪,外围装了两个小圆环,各镶了一个圆球,表示日月,利用水力推动齿轮旋转,很有规律演示日月及星象的运转,此外,水运浑天仪外设置两个小木人,每刻击鼓一次,每小时撞钟一次,完全利用齿轮转动,可以称之现代钟表鼻祖,比西元1370年威克钟早了六百多年。

在西方科学中,深信眼见为实。所以从亚里斯多德的年代就因为测不到恒星的运动变化,因而误以为恒星是不会运动的星星。直到二十世纪初,透过比较精密仪器的测量,证实了银河系以及其他星系是运动的之后,才开始有了恒星也是会运动的观念。然而,在完全没有现代化先进的科学仪器的中国,却能在西元六、七百年前就发现恒星位置是会改变的,可见中国古代的科学真是相常的进步,而且似乎是走了另外一条超乎现代人能想像得到的路。

另外,从僧一行的生平也可以看到他与现今的科学家有很大的不同。现代的很多科学家,一生中花了不少心血在自己的科学研究上,从早到晚忙忙碌碌,很难抽出一点时间参与其他的事。虽然也有少数科学家在成名后兼任行政职务,不过似乎就很难再去好好发展自己的研究了。不过,我们却发现一行在为仕期间,除了直言不讳指出政治弊端,同时专注于科学研究,并有相当高超的成果。最后,他在刚编好大衍历时,就与世长辞了。

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