中国文化简史之地理学、物理学、化学、生物学

3. 声学方面
中国是首先发现声音共振现象的国
家。早在春秋战国时期，人们就已 发现了声音的共振现象，并加以利 用。

据《庄子· 徐无鬼篇》记载，西周的鲁遽曾把 二瑟置于二屋，一屋中拨弦，另一屋中相应 的弦即随之振动，“鼓宫宫动，鼓角角动， 音律同矣”。如果调一瑟中的某一弦，使它 与五声中任何一声都不相当，那么弹动它时， 另一瑟上的二十五根弦都会振动。这可说是 世界上最早的共振实验。

唐代陶瓷烧造工艺中出现了彩色釉陶，即唐 三彩。唐三彩多以白色黏土作胎，以含铜、 铁、钴、锰等金属元素的矿物质为着色剂， 配制低温釉。施于坯体表面，烧炼温度在800 -1000℃左右，成品的色彩呈黄、绿、紫三色 交织，其制作工艺在世界上享有极高的声誉。
5.酿酒

中国酿酒历史十分漫长。早在距今四五千年 的新石器时代后期的龙山文化时期，就开始 用粮食酿酒。我国的酿酒经历了曲蘖酿酒、 制曲酿酒和蒸馏酿酒三个阶段。尤其是用蒸 馏法酿制白酒，在世界上当属最早。
们积累了大量的经验性物理知识， 并取得了许多辉煌的成就。指南针 的发明就是一项具有划时代意义的 伟大成就。
中国是世界上最早发现磁铁指极性
的国家 “司南” 指南针
司南
指南针
此外，中国人还发明了人工磁化方法，
即利用地球磁场的作用进行磁化，比欧 洲早了400多年。 在物理学的其他分支中，中国古代同样 不乏出色的成就 。
春秋时期，开始冶炼生铁。冶炼领
域扩展到金、银、黄铜、纯锌等金 属。
2.炼丹

随着神仙信仰的流行，中国古代炼丹术曾盛 极一时。炼丹术意在通过化学变化把矿物和 草木炼制成长生不死之药。其动机无疑带有 宗教神秘主义的色彩，但炼丹的实践却有助 于化学知识的积累。炼丹应用的实验工具和 化学反应实验，开启了古代化学实验的先河。
（一）地理学
中国地域辽阔，山川壮美，其奇特的地
貌及丰富的物产早已引起人们的注意。 成书于战国时期的《禹贡》便是一部古 老的地理作品。该书记述了九州的情况， 九州无疑是我国原始的地理区划，对我 国几千年来的地理观念产生了深远的影 响。
九州





冀州(今山西、河北及辽宁辽河以西) 青州(今山东东部) 兖州(今山东西部) 徐州(今山东南部、江苏北部、安徽北部) 扬州(今江苏南部、安徽南部、浙江北部、江西北部) 豫州(今河南) 雍州(今陕西、甘肃) 荆州(今湖南、湖北) 梁州(今陕西西南、四川)
战国时齐国著作《周礼· 考工记》中记载
着世界上最早的关于合金的配方——“六 齐”规则 ：“金有六齐：六分其金而锡 居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居 一，谓之斧斤之齐；四分共金而锡居一， 谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓 之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之 削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”
后来，沈括也进行了类似的实验。
他在一根琴弦上放置一小纸人，弹 动另一架琴上频率相应的弦，则弦 上的纸人就会跳动；弹动其他的弦， 则纸人不动。欧洲直到十七世纪， 方进行了相似的实验。
关于声音的反射问题，中国也早就有所研究， 现存北京天坛的回音壁、三音石和圜丘，是 利用声音反射效应的杰作。 音律学的研究，更是中国古代长期关注的问 题，特别是明代朱载堉于1581年前后首创的 十二平均律，以及十二平均律的计算公式， 在世界音律学史揭开了一个新的篇章，对近 代音乐艺术的发展起了巨大的促进作用。

14世纪初，中国的火药制造方法经阿拉伯人 传到欧洲，对欧洲产生了巨大的影响。恩格 斯指出：“在14世纪初，火药从阿拉伯人那 里传人西欧，它使整个作战方法发生了变 革。……火器一开始就是城市和以城市为依 靠的新兴君主政体反对封建贵族的武器。” 火器对摧毁欧洲封建制度起了重要的作用， 极大地推动了欧洲历史和文明的发展进程。
（三）化学

在化学领域，古代中国人也取得了令人瞩目 的成就，金属冶炼、炼丹、制陶、制瓷、酿 酒和火药的发明是这一成就的集中体现。
1.金属冶炼
中国人很早掌握了金属冶炼技术
， 早在夏朝，先民已开始采矿并冶铸 铜器，在以后的冶炼实践中。又发 明了青铜冶炼方法，即在红铜中加 入适量的锡，以降低熔点和增强硬 度。用这种合金制造的器具，即是 青铜器。
3.火药
Hale Waihona Puke 火药的发明也与古代炼丹实验有着直接的关联。火 药是硝酸钾、硫磺、木炭三种粉末的混合物，炼丹 士在操作中一再发现上述物质经化学反应，极易燃 烧和爆炸，并在其著述中记录了他们的发现。成书 于中唐的《真元妙道要略》中，记载了最早的火药 配方：“有以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起， 烧手、面及烬屋舍者。”火药发明后，至迟在北宋 已用于实战。
中国文化简史之 地理学、物理学、 化学、生物学
五 地理学、物理学、化学、生物学
地理学反映了我们的祖先对生存的
自然环境最初的认识，我国古代地 理学不论是地理分区、地图绘制还 是地理学家的出现，都走在世界的 前列。
死去原知万事空，但悲不见九州同。
王师北定中原日，家祭无忘告乃翁。 陆游写的 《示儿》 九州：中国
（四）生物学
到春秋战国时期，我国产生了具有鲜明特色 的中国传统分类法，这些分类法大都见于 《周礼· 地官》、《考工记· 梓人》、《礼 记· 月令》等典籍之中。 明代李时珍的《本草纲目》将植物分为草、 谷、菜、果、木五类，动物分为虫、鳞、介、 禽、兽、人六类，堪称中国古代传统分类学 之集大成者。


中国古代人们还积累了丰富的动植物生态学 知识。《管子· 地员篇》就记载了植物生态学 知识，在考察了土质优劣、地势高低和水泉 深浅等地理条件与植物关系的基础上，得出 了“凡草土之道，各有谷造，或高或下，各 有草土”的重要结论。
中国古代人们还进行了杂交育种的探索和研 究。 春秋时期，人们就利用马与驴杂交而成骡子。 此后，利用杂交优势，超前培育骡子的工作 一直是家畜繁殖中的一件大事，受到历代的 重视。 植物的嫁接技术也是中国所首创，在东汉 《汜胜之书》中，就记载了瓠的嫁接方法。

白酒，也称烧酒，其乙醇含量高达50％—70％，有 味道辛烈的特点，并且点火能燃烧。这种烈性酒的 生产不能仅靠简单的发酵，原因在于酿酒时随着乙 醇含量的增高，酵母菌的活动将受到抑制。当乙醇 浓度达到10％时便会强烈地抑制酵母菌的繁殖，此 时发酵就基本停止了。可见，高浓度酒的酿制离不 开化学知识。元代已经开始用蒸馏法酿制烧酒。明 清时期，用蒸馏法酿制烧酒的技术已经很完美了， 山西的汾酒、贵州的茅台酒和四川的五粮液等名酒 的生产都肇始于这一时期。


据南宋《丹房须知》载，有一种盛药物加热的容器 为全封闭装置，旁通一管，使水银蒸气流入冷凝罐， 这已是一套完善的蒸馏设备了。 又据西汉的《淮南万华术》载：“曾青得铁则化为 铜。”东汉《神农本草经》载：“石胆……能化铁 为铜。”曾青、石胆是天然硫酸铜，其溶液与铁接 触，硫酸铜溶液能被铁离子置换出铜离子。这一金 属置换反应实验，开启了后世的水法炼铜。
被中香炉
被中香炉
被中香炉
2.光学方面


大约二千四五百年前我国杰出的科学家墨子和他的 学生作了世界上第一个小孔成倒像的实验，解释了 小孔成倒像的原理。 在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着 小孔站在屋外，屋里相对的墙上就出现了一个倒立 的人影。为什么会有这奇怪的现象呢？墨家解释说， 光穿过小孔如射箭一样，是直线行进的，人的头部 遮住了上面的光，成影在下边，人的足部遮住了下 面的光，成影在上边，就形成了倒立的影。这是对 光直线传播的第一次科学解释。
喷水鱼洗
被中香炉

被中香炉是中国古代盛香料熏被褥的球形小炉。又 称“香熏球”、“卧褥香炉”、“熏球”。它的球 形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层或三层 同心圆环。炉体在径向两端各有短轴，支承在内环 的两个径向孔内，能自由转动。同样，内环支承在 外环上，外环支承在球形外壳的内壁上。炉体、内 环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉 体由于重力作用，不论球如何滚转，炉口总是保持 水平状态。在唐代贵族的生活中，已经普遍地使用 银熏球。
4.瓷器

瓷器制作工艺的发明和发展，也从侧面反映了古代 中国人丰富的化学知识。中国是最早烧制原始瓷的 国家，其年代可追溯到殷商时期。这与我国蕴藏有 丰富的瓷石及高岭土原料有关，其含铁量一般低于 3％，并含有长石、石英等成分，经高温烧炼，即 成质地坚硬的瓷器。汉代以后，制瓷工艺得到长足 的发展，东汉已能烧制青瓷，魏晋南北朝已能烧制 白瓷。由于瓷土中含有呈色性极强的铁成分，要使 瓷洁白，须在烧制中分解出部分铁元素，使含铁量 控制在1％以内，白瓷技术是反映制瓷水平的重要 标志。

人与自然和谐相处，是一个永恒的话题，是 关系到人类繁衍生息、持续发展的重要因素。 在人们的生态意识和环境意识日益增强的今 天，中国古代积累的丰富的生物资源保护与 利用的经验，仍然具有一定的借鉴意义。
李约瑟曾把墨子光学与古希腊光学
进行比较，指出墨子的光学研究 “比我们任何所知的希腊为早”， “印度亦不能比拟”
宋代的沈括和元代的赵友钦 西汉中晚期制作的透光镜，能够反
射出铜镜背面的精美图像，是中国 古代光学的一大发明，现在仍引起 中外学者的关注。
透光镜（背面）
透光镜（正面）
透光镜

郦道元 《水经注》记述了全国1252条大小河流，目 的是“因水以证地，即地以存古”，是一部 全面的、综合性的全国地理著作。因其文笔 优美，所以也是一部脍炙人口的山水文学名 著，在中国文学史上也占有相当重要的地位。

徐霞客 《徐霞客游记》 一部有价值的地理学著作
（二）物理学
在中国悠久的文化史中，历代的人


《山海经》是一部独具风格的“奇书”，很多人都 把它当作神话作品来读，其实，这部书中包含了我 国最早的地理学著作之一《五藏山经》，简称《山 经》。 《山经》成书于战国时期，以山为纲，附记河流、 地形、动物、植物、神话等内容。《山经》尽管记 述了不少无稽的鬼怪神话，对地理方位的记述也不 尽准确，但它反映了我们祖先对自然地理的初步认 识。