作者：邢春如
出版社：辽海出版社
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生活与实用科技大创造试读：
前言
恢宏博大的五千年中华文明，成就卓著，举世瞩目。特别是中国古老的科学技术，更是创造了人类发展的一个个里程碑，在世界可谓是独领风骚，其历史简直异常辉煌。
工具的制造是原始技术开始的标志。在原始社会时期，人类征服自然界的物质基础十分薄弱，因而，这一时期科学技术的萌芽和发展非常缓慢。
随着青铜时代的到来，这一时期的科学技术在原始社会的基础上有了巨大进步，在世界文明史上占有重要的地位。青铜器是这一时期最具代表性的标志物。夏、商、周的科技进步，极大地促进了中国早期国家的形成和发展。
春秋战国是中国科技知识进一步积累与奠基的重要时期。这一时期所取得的科技成果在中国科技史上占有重要地位，为秦汉及其后的科技发展奠定了坚实的基础。
秦汉时代科技最显著的特点是科学建制完整、技术体系统一。在这一时期，传统的农、医、天、算四大学科体系框架已基本形成，冶炼、纺织、土木建筑、造纸、船舶制造等主要技术体系及风格也大体确立，从而为此后近两千年的中国科技发展确定了大方向。
在魏晋南北朝时期，战乱频繁，政局动荡，科学技术以其强大的生命力在曲折中进步着，有些学科甚至获得了突破性进展，主要体现在农业、机械、数学、天文历法、地理、化学等领域所取得的成就。
综观隋唐科技，可谓是全面推进，重点突出。这一时期既是对先前诸多科技领域的成就进行了继承与发展，又开创了多方面的世界之最。
在宋元时期，虽说一直战火纷飞，社会也动荡不安，但中国科学技术的发展却进入了一个前所未有的黄金时代。这一时期，可谓人才辈出，硕果累累，取得了一系列极其突出的成就。
明清时期是中国科学技术发展历史上重要的转折时期。在明代，中国传统科学技术趋于成熟，中国在大部分科技领域仍居于世界领先地位，各方面的成果得到总结，出现了一批集大成式的著作。但在明末清初，中国的科学技术却裹足不前，开始落伍于世界科学技术发展的滚滚洪流了。
近代中国的落后与贫弱促使许多有识之士开始积极探索中华民族的富强之路，放眼看世界一时间成为时代的潮流。随之而来的洋务运动则掀起了向西方学习的热潮，开启了中国的近代化。
辛亥革命的爆发，使中国社会发生了重大转折，现代科技教育体制开始建立。继来之而来的新文化运动，极大地推动了现代科学精神在中国的启蒙。
中华人民共和国的成立，揭开了中国历史崭新的一页，也开始书写科学技术的新篇章。经过五十多年的风风雨雨的拍打锻炼，如今中国的科技事业可谓是蒸蒸日上，一日千里。更多的科技新成就，必将汇聚成一盏盏明灯，发出更加耀眼的光！
为了全景式展现中国科学技术成长壮大和发展演变的轨迹，描绘出科学家探索自然奥秘、造福中华的奋斗历程，以及在西学东渐背景下所作出的回应和为追赶世界科技潮流所进行的不懈追求过程。为此，我们特别编辑了这套《中国科技漫谈》，主要包括数学、物理、化学、天文、地理、生物、医药、农业、建筑、军事等内容。
本套书简明扼要，通俗易懂，生动有趣，图文并茂，体系完整，有助于读者开阔视野，深化对于中华文明的了解和认识；有助于优化知识结构，激发创造激情；也有助于培养博大的学术胸怀，树立积极向上的人生观，从而更好地适应新世纪对人才全面发展的要求。因此具有很强的知识性、可读性和启迪性，是我们广大读者了解中国科技、增长科学素质的良好读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
第一章 科技历史的发展
第一节 先秦科技
考古学和远古历史
我们可以沿着两条线索来认识中华民族的远古历史。一条是考古学的线索，另一条是神话传说的线索。由于中国的历史悠久而相对连续完整，它的内容就显得比其他民族的历史更为丰富。无疑，考古学和神话传说的两条线索对于认识真实的中国远古历史来说具有相互补充的意义。
对中国土地上远古人类的现代考古学研究是从科学家裴文中（1904～1982）等考古学家们于1929年在北京周口店发现第一个北京猿人头盖骨开始的，这种研究尽管是实证的，但却是片断的，其结论经常被新的发现所补充、改写甚至推翻。神话传说尽管包含了想像的成分，却是产生于远古时代生活长河中的一朵不息的浪花，因而对中国远古历史也是不可回避的一部分。
考古学发现中国土地上的远古人类有：元谋人、蓝田人、北京人，以及马坝人、长阳人、丁村人、柳江人、资阳人、山顶洞人、河套人、峙峪人……
除了各种石器、骨器和木器等原始工具外，已发现的远古人类所掌握的一项最重要的技术是用火——这在170万年前的元谋人那里似乎就已经开始了。到了数万年前的河套人那里，这些体质上已具有现代人特征的人已经掌握了人工取火的方法。
接着是母系氏族繁荣时期的仰韶文化、马家窑文化和由母系氏族过渡到父系氏族时期的青莲岗文化、屈家岭文化、大汶口文化、龙山文化、良渚文化和齐家文化。这些文化的时间跨度约有2000年（前4000～前2000左右）。在这一段时间里，古人慢慢掌握了制陶技术，并开始用赤铁矿和氧化锰在陶器上绘制各种美丽的彩色花纹、图案，以及朴素优美的图画。陕西半坡村出土的6000多年前的彩色陶瓶表明，属于仰韶文化的半坡人已经有了固定的住所，所谓“上古穴居而野处，后世圣人，易之以宫室，以待风雨”（《易传·系辞下》）。在物理学知识方面，半坡人已经了解到容器在盛水之后重心会发生变化。
原始纺织技术也是这个时期出现的，它从最初的手工编网编席发展而来，母系家族中的妇女们是最初的发明者。有了纺织技术，人们夏天可以穿着用葛藤、麻类植物的纤维编织成的麻衣和草鞋，冬天则穿着由动物毛皮缝成的皮衣和革履。原始的养蚕制丝技术也在这个时期出现。有了这些衣物，人们才可以“衣冠楚楚”。另外，这个时期的人们从结绳和刻契记事开始，过渡到了发明一些符号来记录或表示他们生活中的大事和思想。从这里，中华古老文明中的珍珠：古代世界最精美的陶瓷、最华贵柔美的丝绸锦缎、独一无二的成熟的象形方块字等等，便开始煜煜闪烁了。
从历史学的角度，我们对于神话中开天辟地的盘古、炼石补天的女娲不能多说什么，但是从父系氏族社会开始，传说中的历史便开始和以上考古学发现的历史迭接在一起。神话传说可能是对真实的人和事迹的理想化传颂。追随着神话的踪迹，我们就会进入真实的有文字记载的历史之中。
韩非子（约前280～前233）告诉我们的最早传说中的人物是构木为巢的圣人有巢氏，接着是钻燧取火的圣人燧人氏。这两个人物身上的想像成分太多了。
在接近真实历史的门槛上，我们最早遇到的是中国西部地区古代部落的宗神——神农氏炎帝。相传他出生在渭河的支流姜水，曾“斫木为耜，揉木为耒，耒耨之利，以教天下”（《易传·系辞下》），且“身自耕，妻亲织”（《淮南子·齐俗训》），并“尝百草水土甘苦”（《越绝书》）。可见这些西部人民最早开始农耕生活，他们在农耕技术方面要先人一步，可能最先发明原始的木犁、木铲、木锄，制陶技术也最发达，在以草为药方面也最有经验。据说炎帝的后裔发展成为四支部落，其中一支是后来到湖北一带烧山造田的烈山氏。另一支是曾治过水、并同东夷蚩尤在太行山之东打过一场战争的共工氏，后来协助武王伐纣而受封于齐的姜太公吕尚便是共工部落的后裔。在吕尚这位可信的历史人物身上便可找到神话传说同有据可考的历史的结合点（不过，关于武王伐纣的小说《封神演义》中的英雄们仍然保持了半神半人的形象，可见后人对这段遥远朦胧的历史依然要靠想像来补充）。当时西方的部落群曾将火和水作为氏族的神圣之物，炎帝在字面上有火的形象，说明这些人对掌握用火技术印象深刻，他们最初的农耕大概是从刀耕火种开始的，而水对干旱西部的农业命运攸关。显然，对于这样一个开始主要依靠农业和土地来生活的部落来说，在后来掌握了冶金技术之后，产生关于“金木水火土”的五行学说就是自然而然的了。
传说中中国淮河流域氏族部落的始祖是太皞，他是东部古代部落群的始祖。这些东方部落群包括在山东半岛上活动的少皞部落和有名的蚩尤部落，其后还有皋陶、伯益、高阳氏颛顼、高辛氏帝喾等。接近大海和丰沛的河流下游可能使他们对舟船和渔网的发明和应用最为重视，所谓“刳木为舟，剡木为楫，舟楫之利，以济不通之远，以利天下”（《易传·系辞下》）。平原上的生活也使他们较早地发明车并驯养牛马拉车，所谓“服牛乘马，引重致远，以利天下”（《易传·系辞下》）。蚩尤以五金作兵的传说说明这些人可能最早从制陶中发现了冶铜的技术，并开始尝试性地应用。据说这些东方部落群中曾出现了当过整个华夏人集团首领的舜，商朝和春秋时的楚国也是以这支部落群的后裔为主干建立的。东方古代部落群当时采用的氏族标志有龙和玄鸟凤凰（《诗经》：天命玄鸟，降而生商。一说玄鸟为燕子），它们后来都成了中华民族最重要的图腾。其中龙被赋予最显明的政治意义，被视为皇帝的象征，它的形象也被作为一些建筑的装饰，而且还是民间庆祝春节时游戏的道具。凤凰则是百鸟之王——最尊贵的飞禽。春天飞来的燕子同样是一种吉祥的候鸟，为从事农耕的中国人所喜爱。传说中商人始祖由玄鸟卵生，曲折地反映了古代先民对远古时代子女按母系计算的事实的朦胧记忆。
在中国北部生活的古代部落群传说中的始祖是黄帝轩辕氏。这是一个由狩猎转向游牧生活的强悍的部落群，所以在对马的驯养和弓箭的制造方面高人一筹。传说弓箭是由黄帝的大臣挥发明的，所谓“弦木为弧，剡木为矢，弧矢之利，以威天下”（《易传·系辞下》）。这个部落群的氏族标志是威猛的虎豹罴貅，后来著名的华夏首领尧和大禹便是这一部落群的后裔。此外，一直在中国北方生活的戎人、狄人以及匈奴人，同黄帝部落群有着最亲近的同源关系。
农业的发展和技术的改善，导致人口增加，生产规模扩大，狩猎范围扩张，开发新的地域成为需要。这三大部落群在空间发展方面不期而遇了。历史上最初的华夏人在很大程度上就是由这三大部落群和散居在他们周围和中间的所谓苗人和蛮人融合而成的。在这个融合过程中，除了自然交往、联姻和妥协，战争常常是不可避免的。其中规模最大的战争有共工部落和蚩尤部落之间的涿鹿（太行山东侧）之战；共工部落失败后与北方游牧的黄帝部落结盟，擒杀蚩尤的冀州之战；黄帝和炎帝两大部落群为争夺盟主而发生的阪泉之战。最终，游牧的黄帝部落群战胜了农耕的炎帝部落群而成为华夏人的盟主。
黄帝部落群在成为盟主后又经过“五十二战而天下咸服”（《国语·鲁语上》），大概于公元前2550年左右，创造了一个北方、西方和东方三大部落群融合的局面。
黄帝时代的发明和炎黄文化
黄帝部落群的征服以部落联盟代替了原有的部落群。这个最强大的部落群的氏族首领在开始一直担任着联盟的盟主。由于征服后的和平，各部落人民相互交往的区域扩大了，新的发展机会增加了，协作劳动有了更大的规模，从而促成了一次东、北、西三方技术的交流和进步。
黄帝时代的先民在技术方面取得的进步给人以深刻的印象，传说中的黄帝时代是一个远古科技繁荣的时代。西方先进的农耕技术影响了北方和东方；养蚕、用丝织衣和制陶技术由西方推广到了原来游牧的北方黄帝部落中，传说中黄帝的妻子嫘祖是一个养蚕制丝的能手；东方的轻舟和平原地区的车由于引重致远而得到了改进（共鼓、货狄作船）；牛和马用来拉车（胲驾牛），北方人则开始学习乘马；石器工具得到了改进；弓矢和石斧石矛装备了战士；原始文字开始统一（仓颉造字，《易传·系辞下》中则记有：“上古结绳而治，后世圣人，易之以书契，百官以治，万民以查”）；首领身边的大臣还开始着手制定历法（羲和占日，常仪占月，臾区占星气，容成造历法）；数学知识有了进步（隶首作算术）。
一些文献还认为黄帝时代中国的先民完成了一项古代世界的伟大发明——黄钟。战国时吕不韦（？～前235）的门客所编写的《吕氏春秋》把这一发明归于伶伦，有的文献则提到伶伦和另一个发明者荣将共作音律。根据《汉书·律历志》的记载，黄钟是一个用竹管做成的律管。它的长度为9寸，截面积为9平方分，容积为81立方分，用它吹奏出来的声音为音乐中的基音。在制作新乐器时要通过振动频率的共鸣来确定新乐器的基调，这便是所谓“同声相应”的效果。另外，规定黄钟律管的体积为1龠，2龠为1合，10龠为1升，10升为1石。这样，容量单位便确定了。黄钟律管中盛入黍，可容1200粒，重为12铢，它的两倍24铢为1两，16两为1斤。这样，重量单位就确定了。由于一年为12个月，所以，黄钟的基本参数同天文数字也有关系。《国语·周语》是这样记述的：“……是故先王制钟也，大不出钧，重不过石，律、度、量、衡于是乎生。”
根据著名中国科技史家李约瑟（1900～1995）以及其他一些学者的意见，黄钟的发明把中国古代的音乐、天文、长度、面积、体积、重量等单位初步统一于一体，这是世界上最早的伟大创举。这一发明和规定对中国几千年中的计量、数学、天文、器乐乃至许多科学技术学科的发展都产生了深刻的影响。黄钟制最初采用的九和十二成了中国文化中相当重要的数字。从计量学的角度看，它构成了中国科学技术的重要基础。此举开创了以自然界不变常数（在这里是固定律管的振动频率）为基准确定单位制的先例。
如果黄帝时代的伶伦和荣将发明黄钟只是传说基础上的史家之言，中国民间大量的度量习惯更能说明中国古代度量衡的标准多取于自然。例如“布指知寸，布肘知寻”，“一举足为跬，两举足为步”，“一手之盛谓之溢，两手谓之掬”，“蚕吐丝为一忽，十忽为丝”等。关于黄钟的说法同这种民间普遍的度量方法是相符合的。
这里特别需要指出的是，黄帝后来被尊为“人文初祖”，和炎帝二人被并称为“炎黄”。尽管我们今天从考古学和实证历史学的角度还不能把黄帝和炎帝看作真实和具体的历史人物，但他们所代表的远古文化却已被视为中华文化最主要的古代源头。在这个意义上，中华文化中对炎黄的尊崇，不但是一种在悠远的历史中追宗念祖的情怀，而且也反映了这一文化的一些基本精神，它们由传说中炎帝和黄帝的一些典型事迹所代表。我们一方面可以说黄帝和炎帝这样的传说人物用他们的事业和事迹塑造了中华文化的最初形象；反过来也可以说，中华古代先民用他们的事业和对生活的理解塑造了炎帝和黄帝这样的人格典范，用他们的具体形象来体现一种古华夏的文化精神。透过上述传说中的事迹可以看出，炎帝和黄帝作为中华远古文化精神的代表，在才能方面是富于智慧、善于创造的，这种智慧和创造性尤其体现在科技方面；在品德方面是勤劳和勇敢的，并且乐于用他们自己的智慧和才干为民造福；在行为方面能够为民表率；在业绩方面则能够统一天下，建立规范，为社会的发展开创新的局面。事实上，这种人格典范便是中国文化中的“圣人”和“贤者”。从这个基础上出发，后来人们又把在伦理道德方面成一家之言和影响深远的孔子称为“圣人”，还把“内圣外王”作为政治家最崇高和最完美的人生境界，把有德的君王称为“圣王”，把品德高尚而又才能非凡的人物称为“贤者”，这就为中华文明的发展塑造了一种模范。这种崇尚智慧和创造性、赞赏能人智士、褒扬高尚品格和道德的文化精神，在很大程度上也是一种理想精神，是中华民族生生不息的精神动力和文化活力。这种精神也使中国古人创造出了古代世界层出不穷的科技成果，形成了内容独特的中华文化。
禹夏文明
黄帝部落群征服华夏人地区后，相传经过200多年，华夏进入了唐尧、虞舜、大禹三代政治领袖时代。尧（前2280年左右）这位“冬日麂裘，夏日葛衣”（《韩非子·五蠹》）的领袖曾派羲仲、羲叔、和仲、和叔四人分驻东南西北，观测天象，判定季节，修制了一年366天的历法，规定了一个置闰的方法。
当时部落联盟面临的一个最大灾害是黄河河水的泛滥，因而治水对已经开始农业定居生活的华夏人来说是头等大事。几代人经过了许多失败和挫折，禹（前2070年左右）终于在有治水经验的四岳的帮助下，在十年的时间里，用疏导的方法解除了洪水的祸害。这项事业的成功树立了大禹的威信，舜年老时大禹被推举为首领。禹作了首领之后发动了对周围三个苗人部落的战争。在一次决定性的战役中，禹射中了三苗的首领，他的军队击退了苗人，后者一部分逃往西北，一部分逃往南方，被俘者成为奴隶。
禹的时期，在融合后的华夏人地区消除了黄河水患，在没有地面水源的地方，和禹一起治水的伯益发明了凿井取水的方法。农业生产条件改善了，技术有了进步，个人劳动已经能够提供多余产品，社会财富增加了，私有制有了相当充分的发展。而且，治水工程加强了整个社会的组织程度，联盟首领个人的权力也在这个过程中加强了，而通过对其他部落的战争所掠夺的财产和作为奴隶来提供多余劳动的战俘，恰好是反过来加速胜利者社会内部阶级分化的动力。最后，内部变动着的社会便把战利品和战俘作为垫脚石，踏上了奴隶制的第一级台阶。
于是，政治和军事的领导权便不再只是为部落联盟服务，也同时成为优先和较多占有社会多余产品和战利品的特权。大禹在巩固自己领导地位的同时又加强了他儿子启的势力。部落联盟议事会举贤才为首领的古老制度不复存在。禹死后，他的儿子启在击败益和同姓贵族中一些维护部落时期传统的势力后建立了夏朝。从此社会进入了以家族世袭继承政治地位和财产为特征的奴隶制时代。据传启在成为王之后按照黄钟的长度数字将治区分为九州。作为权力的象征，这位中国的第一位国王还用当时的尖端技术——冶铜技术，铸造了一座大鼎。据说他的后继者还把鼎的数字增加到九个，象征夏王对九州的统治。
夏是奴隶制的初建时期，政权并不稳定。在启死后五子争位时，著名的夷人部落首领——善射的后羿（据说他是弩的发明者），乘机率军西进取代了夏的统治者，但这位射手因不理民事而被族人和奴隶杀死。他的取代者浞亦被重新积聚起力量的大禹后裔少康击败。夏王朝恢复后征服了周围许多小部落，使它们成为朝贡的属国，进入了稳定时期。河南偃师县的二里头文化遗址就是中国第一个王朝——夏朝的废墟。
据《世本·作篇》记载，夏的陶器制作主要是由河南许昌附近的昆吾部落承担的，车则由叫车正的官员监造。铜器是中国古代奴隶制社会最重要的物质支柱之一，它的数量在夏代增加了，并被用于手工业和农业中的工具加工。贵族的生活器皿也常用铜制成。最重要的应用首先是在军事方面，夏代用铜铸出了铜矛。夏王帝杼发明了甲。最初仅用于交通和运输的车在夏代被改进为马拉战车，成为兵士运动和作战的工具。手持铜矛和石斧的军队击败了周围部落的战士，使他们成为夏的奴隶。据说禹的大臣仪狄开始造酒，夏帝少康发明了一种很好的秫酒，这是化学知识增加的结果，也是粮食增加的证明，同时也是贵族生活奢侈的标志。据《尚书·胤征》记载，夏王仲康时天文官羲和二氏经常酗酒，没有认真观测天象，一次日食发生，全国震动，夏王诛羲和二氏以安人心。我们无法确定当时能否预言日食，但夏代确定了以正月为岁首的历法，后来商代改夏12月为岁首，周代以夏11月为岁首，西汉武帝恢复夏正月为岁首，后世农历沿用至今。可以肯定的是，农耕已相当发达的夏人的物候学知识已相当丰富，战国时代流行的《夏小正》便记录了从夏代开始积累起来的大量气象和生物学知识。由于夏作为一个季节是植物繁茂的时期，它又代表着欣荣，因此中国人也自称为夏，后来还出现了华夏的称谓。可见夏作为中国历史上第一个享国长久的王朝，其历史文化影响是很深远的。
铜器和甲骨文明
夏王朝延续了400多年之后，黄河下游的一个夏的属国商强大起来了。这个地区的先民在冶铜和应用牛马拉车方面处于先进地位，技术发达。他们的奴隶制国家在强大的夏王朝势力圈的边缘上顽强地崛起。据《竹书纪年》记载，夏朝最后一个王桀在位15年时天上星陨如雨，还发生了一次地震，15年后又一次地震。公元前1600年左右，商的国王汤在夏社会内部危机重重和属国离心之际发难，在河南封丘东部鸣条战役中，汤的精锐的战车队击溃了夏军，从而建立了商朝。这是重新积聚起力量的东部对中原的胜利。
商朝这个奴隶制帝国，留下了大量遗迹和文献，它的统治长达600多年，治区是以黄河中下游为中心的广大区域，并在周围有许多属国。商在前期由于氏族残留下来的“兄终弟及”的继承制度产生过内乱，也遇到过无数自然灾害的威胁，都城曾屡次迁徙，最后在盘庚为王的公元前1300年左右迁至河南安阳的殷，逐步稳定下来。
商代时期中国古代铜器时代的文明达到了高峰。它的标志是：青铜武器戈、矛、刀、斧、箭镞、盔……盛酒的尊、彝；喝酒的爵、觥（有的用兽角做成）；以及祭祀用的鼎。其中有湖南宁乡出土的一座人面纹鼎；1939年在河南安阳出土的司母戊鼎，它是商王为祭祀其后母——戊而铸造的，高1.33米，重875千克，为现存最大的商代出土铜器（藏中国历史博物馆）。另外，商代人已有了铜镜，出土器物中包括一把用陨铁做的铁刃铜钺。大量的农业和手工业工具及涂青釉的原始瓷器也出现了。牛耕在商代已发明，铁的最初开发利用在商后期也已开始。商代还在织布方面发明了提花机。这一高超技术在汉代向西传播，影响了中亚和西方的纺织技术。当时的商贾赶着牛车，载着陶器、丝麻织品、铜工具等到远方去做买卖：“肇牵牛车，远服贾用”（《尚书·酒诰》）。
商代在文化和科学方面有了很大的进步，这在很大程度上要归功于商王集中起来的一批专门人才，他们被称为卜师和贞人，在最初的国家学校里从事对王族和贵族子弟的教育，同时从事研究和学术活动，也参与政治和宗教活动。目前发现商代甲（龟甲）骨（牛或兽骨）和铜器上铭文中的文字已达到3500个左右。商人饲养着成群的各类家畜，在农耕之余还从事渔猎，卜辞中记载一次放火焚山，得到犀牛71头，野猪15只，獐25只。大量的牛骨、龟甲和兽骨满足了甲骨文的写作。这些甲骨文从形象上来看处于古老的图画文字和刻契向规范化的汉字过渡的阶段，从数量上看，已奠定了汉字的基础。有了这套甲骨文字，商王朝开始书写国家典籍和历史文献，并用毛笔记录一些次要的事件。用毛笔书写在甲骨上的文字不易保存，但写起来却容易得多。商代的天文学家们已开始系统地观测、记录天文现象和气象，他们最先在世界上记录了一颗超新星。从此开始，到1700年为止，历代所记录的新星和超新星达到了90颗。商代的历法已发展成为一种初步完备的阴阳合历（殷历），采用了六十干支记日法，用甲骨文表达的十进制位值记数法已接近成熟。十进制的位值记数法在后世逐步完善，通过与印度和阿拉伯数学的汇流，成了当代人类数学大厦最重要的基础结构。奇数、偶数、倍数的概念在商代也出现了。商代甲骨文中记载的疾病已达16种。砭石被用于治病。土、木、石材料建筑（还没有砖瓦）和音乐艺术都有了相应的发展。尤其是音乐艺术的发展，为西周初期十二律的产生奠定了基础。
当铜器文明达到顶峰的时候，人们对神和祖先亡灵的崇拜也达到了登峰造极的地步。最高的神“帝”主宰着一切，商王代表它进行统治，大量的占卜活动是为了取得帝和祖先的旨意，遗留下来的甲骨文中有着大量的卜辞。显然，强化了的宗教观念是财产和社会地位的守护神，它同财产的世袭继承制度是相一致的。帝和神的受益者自然是商王和奴隶主贵族，但大批弱小病老的战俘和部分奴隶却常常充当了敬帝祭神时的无辜牺牲品和殉葬者。商的祭祀包括战前祈求帝和祖先的护佑、战胜后的献礼、节日祭祀、水涝旱灾时对神的祭祀以及商王和奴隶主死后的祭礼。殉葬则有生殉和杀殉。祭祀和殉葬的人数从几人到几百人不等。后人在欣赏湖南宁乡出土的商代大铜鼎上凝重而庄严可怖的人面像和大量出土铜器上的铭纹、兽图和甲骨文字时，或许也会想到同这些古代文明联系在一起的古代奴隶们的命运。
革命、天命和天文学
商朝后期，贵族之间离心，奴隶主贵族和奴隶、平民之间“相为敌仇”（《尚书·微子》），西北方一个新兴的强盛属国周以“戎车三百乘、虎贲三千人、甲士四万五千人”伐商。在牧野（河南商都朝歌附近）战役中，商军中一部分奴隶和南方战俘临时编成的军队倒戈，商王纣在绝望中自焚而死。西周王朝约在公元前1046年建立。
周原来是黄帝后裔中姓姬的一支人所建立的商朝属国。姬姓部落曾同炎帝后裔的姜姓世代通婚，真可谓属于炎黄子孙。周人的胜利使中国西北方的力量成为中原的主宰。
周人剪灭了商贵族的势力，也征服了那些原先臣服商的小国。从武王开始到周公和成王时代，周朝进行了一次巨大的政治经济改革：把征服的土地和奴隶连同征服地区的人民分封给了周的王公贵族、亲戚和亲臣，建立了以众多的王公亲臣为世袭首脑的诸侯国。从商贵族手中剥夺的土地被划为井田，由农奴耕种，由封地所在的诸侯代周王管理，周王在分封时谨慎地保留了收回诸侯权力和封地的大权。夏和商的属国是异姓的贵族建立的。周的封国则是王族、王族的亲戚和亲臣受封建立的，它们之间的政治关系要密切得多。众多的（共70多个）诸侯国起着藩屏周王朝的作用。在周的土地上，“天有十日，人有十等”（《左传·昭公七年》），存在着以亲疏贵贱关系为序的各类贵族、平民、为周王耕种的农奴以及完全没有社会地位的奴隶。
周人推翻了以“帝”为最高主宰的统治中原达600多年的商王朝，除了强大的武力之外还必须有伟大的思想力量，因为这是翻天覆“帝”的事业。商人崇拜的至高无上的神是帝，周人则提出了一个新的主宰——天。在统军伐商的周武王看来，“惟天惠民，惟辟奉天”，“商罪贯盈，天命诛之”，而且“天矜于民，民之所欲，天必从之”（《尚书·泰誓》），统治者明德慎罚，便能顺天意而治天下；统治者失道，天意则会另有所属。周王朝初期大刀阔斧的政治经济革命是以殷商灭亡为鉴而顺应天意的行为，其目的是为了大治天下。周王被称为天子，受天命而制天下。
这是一个了不起的思想革命。尽管抽象的天依然是人的主宰，但周人已有了“天命靡常”（《诗经·文王》）和“天不可信”的大胆想法，使人可以从天命可变的角度去理解社会的变革和自然界的变化。由于人的行为体现天意，便在天的名义下鼓励了人而冷落了神。武王革命中所包含的这种对天命的新理解，不但是当时政治经济改革的思想支柱，而且也导致了周代乃至整个春秋战国时代逐渐对人的重视，成为人们从商代时期盛行的迷信习俗中解放出来的思想酵母。周初留下的古老文献《周易》中的占卜文字和商代甲骨文上的卜辞相比，已有明显的人的因素渗透到神的旨意中，过去多用神的旨意解释的现象，在周代则开始用人的行为来解释了。
根据《周易》贲卦的彖辞，当时的圣贤“观乎天文，以察时变；观乎人文，以化成天下”。在这里，天文与人文、天命与人事的内容和它们之间的关系已成了华夏文化中的一个重要部分。在整个中国古代历史中，周代产生的这种天命思想的影响极为深远。例如，朝代的更替被视为天数的安排或天意的改变，改变历史面貌的壮举被称颂为扭转乾坤或转日回天。任何一个王朝建立时，都宣称是受天命而治天下；任何一个王朝衰落临亡时，天命的思想则成为下层人民揭竿而起和乱世英雄取天下而代天子的思想武器。在中国古代人民生活的其他方面，我们同样可以看到这种思想的影响。例如，父子兄弟关系被称为天伦，人的自然寿命是天年，招灾惹祸是触动天怒，人定胜天则是革命的口号。“苍天保佑”也是古人祈祷时的口头禅。
不过，周人为了不至于让这种革命性的思想反对政治上的贵族统治，又同时提出了德的概念，周初的大政治家和思想家周公还制定了一套等级名分制度——周礼。周人的敬德就是要人们遵循周礼。《礼记·王制》中有“作奇技奇器以疑众者杀”的说法，显然是担心不受社会规范限制的技术进步会引发奢侈，产生不平，助长争斗。周礼作为天命思想在政治上的反面补充而存在，它是春秋时代儒家思想的渊源。通过儒家思想，礼对中国的历史和文化的影响同样是深远的，甚至超过了革天之命的思想。革命和礼教，在很大程度上是中国古代政治生活的一个对立统一的矛盾核心。
天命的思想对中国科学的发展同样产生着极深刻的影响。一方面，它使人从商代那种对“帝”的被动的敬畏和服从状况中解放出来，积极地去观察和了解体现天意的自然现象，从而不自觉地推动自然知识的发展。另一方面，由于主宰万物的天被看成有意旨的神，天的意旨通过各种自然现象表现出来，特异的天象（天文、气象和地震、物候等现象均包括在内）被视为天对人间政治的警告。具有神性的天意只能用人的感觉来观察和体会，但要预测或用人的理智来揭示它的奥秘却是困难的，甚至是危险的，因为泄漏天机是不祥的。因而，中国的古代学者们对自然现象的观测和数据计算达到了极为细致精确的程度，但却没有产生像希腊人那样彻底追求自然法则的热忱。许多学科（尤其是天文学方面）中的观测事实和计算数据常常把人们引到了自然法则的面前，但至高无上、奥秘无穷的天数使不少科学家望而却步。
天命的思想对中国天文学的影响最为直接。为了体会天意，周公在周朝为稳定中原和控制东方而建立的新都——东京（洛）附近的嵩山之阳（大禹的故都，今河南登封告成镇）建立了观星台。一批天文学家集中在这里长期观测天象，并用土圭测日影，用漏水壶计时，武王时的史佚和后来的冯相氏、保章氏都是周的天文官（称太史）。周的天文学家们可能已发明了浑天仪的前身——璇玑玉衡。璇玑是观测仪器的转动部分，玉衡是其固定部分。在天文学家工作的基础上，西周人用十二地支把一日分为十二个时辰，与一年十二个月对应，这也成了中国古代通用的计时方法。在当时，人们对日月食现象已十分注意，并将其与人间政治联系起来。周公建立的第一座观星台所在的地方后来在典籍中被称为“地中”或“土中”，即标准的地点，嵩山则被视为五岳之中。
从周公以后，中国的历代王朝都设立专门的天文机构，在所有古代科学家中，天文学家同王朝的关系最为密切，甚至超过了宫廷御医。他们充当着上天旨意和王朝政治之间的信息传递者。他们平时的主要工作有三项：观测天象，研究和修订历法，测时报时。其中观测天象的目的和结果也都和占星活动联系在一起。在这里，天文学与占星术融于一炉，天数的观念和自然界秩序的观念合为一体。另外，中国古代大城市中作为中心建筑的钟楼和鼓楼也和天文学家的测时记时工作联系在一起。晨钟暮鼓的声音曾伴着中华民族的生活响彻了几千年的历史空间，天所代表的天数和人对自然时序的认识同时体现在报时的钟鼓声中。
西周的社会、科技和历史
西周（前1046～前771）初期分封建国时所进行的政治经济改革深深埋下了巨大社会历史变革的种子。在诸侯的地位和财产可以世袭继承的情况下，血缘关系越来越疏远的诸侯王公便可能在周天子的政治统治机器效率降低时由代理的管理者变成实际的所有者，而且他们越是扩大自己的地盘、土地、奴隶和人民数量、财产和军事力量，就越能够加强自己相对独立的政治和经济地位。周王权力的下放为诸侯让开了发展进取的场地。在这个时代，技术的发展便大大加快了速度。另外，周天子在分封过程中把大部分奴隶变成了耕种井田的农奴，他们有了相对的人身自由，不再是商代那种可以同牲畜一样随意处理的奴隶，劳动积极性有了提高。由于周王和诸侯直接管理的奴隶数量都相对地减少了，周代在祭祀和殉葬方面所用的人数已大大减少。在周王名义管理和诸侯实际管理的社会政治经济格局中，奴隶、农奴、平民、大小贵族的命运之摆都有趋向新的平衡位置的可能性，社会生活中的机会增多了，技术和科学知识的大树也加快了生长。
西周近300年，仍属于青铜时代，但冶铸青铜的作坊面积和规模比商代更大了，铜在铸鼎和铸造日用器皿方面的用量有所减少，这种有限的宝贵资源被更多地用到了武器和手工业工具的制造方面。除了各类武器制造得更加锐利之外，戈矛一体的铜战戟已得到普遍应用。商代只有铜盔，甲则仍用皮革制造；西周除了铜盔之外，还有了铜甲，而皮制的盾则成了战车上战士的重要防护武器。西周的手工业种类繁多，分工更细，一些制作中心已成了相互协作的综合性工场，号称“百工”。例如兵车的制造就由木工、金工、漆工、皮革工几个工种按序分工制成。西周手工业和技术方面的一个杰作是铜阳燧的发明和制造。这是一个凹形铜镜面，置于太阳之下能聚阳光取火。《诗经》中关于农业生活的大量咏叹表明井田上的农业已经显出繁荣景象。中小型灌溉系统建立起来了，人们按照土地的肥瘠程度实行轮作，多稼的大田里长着小麦、大麦、谷、稻、豆、糜、麻，家屋周围的小田里有瓜、瓠、葵、韭，屋墙边和近田的山坡上则有桑、桃、枣、梅、杏等。对于马、牛、猪、羊，这时不但开始了良种的选配，而且还对马和猪进行阉割驯养。在夏商以来手工织机改进和养蚕业发展的基础上，天子和贵胄们能够夏着丝绸，春秋着绮，冬装裘皮。在居室方面，自夏、商以来夯土建高台、在高台上建屋宇的“王者之居”还在墙头和屋顶搁上了瓦。当然，奴隶和生活无起色的平民们依然穿着用葛藤、大麻、苎麻等植物纤维编织而成的麻布衣，住在土屋或草房之中。
尽管在原始社会和夏商时代已经积累了一些自然知识，但只有在对远古的自然崇拜和商代的神灵崇拜发生怀疑之后，人们才能以人的眼光来看待自然。西周初期以来对天命和人的关系的新看法使人们以更积极的态度来看待自然。这时医疗术已和巫术分开，医生成为专门职业。中国历史上影响深远的阴阳学说和五行（金木水火土）说在西周已成为系统化的哲学，开始反映在各种自然知识和社会知识中。按照五行说，木金火水土分别代表东西南北中五个方位，这五个方位又分别以青白红黑黄五色来表示。这构成了中国古代的宇宙颜色论。根据这个古老哲学和当时的天命思想，当时的天文学家兼卜师们写成《易经》一书，把相传为伏羲所造的八卦发展成了一套带有神秘色彩的无所不包的学说。在八卦中，一代表阳，一代表阴，一代表天（乾），一代表地（坤），一代表水（坎），一代表火（离），一代表雷（震），一代表山（艮），一代表风（巽），一代表沼泽（兑）。通过天地水火雷山风泽八种卦象搭配所得的六十四卦象征着各种自然现象和人事现象。这实际上也正是古代人试图通过阴阳和八卦的认知框架来把握复杂的自然现象和生活现象，其中浸透着古人对自然规律的直觉感悟和对生活本质的体味，是自然知识和生活智慧的一种结晶。八卦中包含着二进制数学的神秘起源，可能还开创了中国古代数学家用算筹计算的传统，它也成了民间粗俗的占卜算命活动的渊薮。当时西周的数学家们已经开始用算筹进行简单的四则运算。算筹从此成为算盘发明前中国人的基本运算工具。因为用竹棒计算，故“算”字为“竹”头。此外，大量生物学、物候学和气象学知识也反映在农业和社会生活的文献记载中，其中《诗经》中对草、木、虫、鱼、鸟、兽的分类从现代的观点看来也有合理的地方。古人在这方面的认识顺序也反映在汉字的偏旁部首和结构中。
西周时的国家学校已办得相当出色。“大学在郊，天子曰辟雍，诸侯曰泮宫。”（《礼记·王制》）学校中所设的六门课程是礼（政治）、乐（音乐）、射（射箭）、御（驾驭战车的技术）、书写、算术。在音乐方面，当时人们已经认识了十二律和七声音阶。这十二律是：黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟，七声音阶是宫、商、角、徵、羽五声和变徵、变宫。在数学方面，战国时代由后人整理成书的《周髀算经》便是周时宫廷学校的教本。这本书以周公和商高的对话形式写成，它已经对几何学中的勾股定理作了清楚的阐述。这是大量天文计算的结果。《周髀算经》提出了中国最古老的宇宙结构学说——盖天说。根据盖天说，“方属地，圆属天，天圆地方”，“天圆如张盖，地方如棋局”。这是周人对主宰万物的天的结构的直观感觉，在这里，天命论的学说不但没有妨碍反而激励着人们对天的认识。
然而，英明的武王和周公在进行分封建国的革命时没有料到由此会产生两个同这场革命的目的完全相反的社会历史后果，这就是：
第一，在帝被天取代、天又被人怀疑的情况下，周初在征服大势下确立的社会等级名分制度——周礼，慢慢动摇了。随着时间的推移和社会生产的发展，受封诸侯王公的地位在代代世袭过程中越来越巩固，最后导致了政治上、经济上和军事上的分立。没有任何一种内部或外部的力量能把这个分散的诸侯国群体从政治上密切地结合为一体。利益摩擦导致了诸侯国之间、诸侯和周天子之间的冲突和争夺。最初由周天子下放给王公的政治单位在社会生活进步的过程中演化成了一个个独立自主的政治、经济和军事上独立的单元。王朝初建时潜在的政治对立面变成了王朝后期不能控制的现实对立力量。这样，分封建国这块周初的建国砖石便转变成了周末时王朝的墓石。
第二，建立在以奴隶劳动为补充的等级制基础上的周王朝无法保证自己的后代始终能以谨慎的态度和强有力的措施来统治天下，并在变化了的社会条件下采取新的“顺天应人”的变政来维持天子的威权。相反，高高在上的天子后代们在特权地位中逐步丧失了明德慎罚的能力。公元前841年（中国历史上确切纪年开始于这一年），由于周厉王贪财暴虐，专山泽之利而不让平民谋利，再加上灾荒的发生，国人暴动后流放了天子，王朝实行了13年共和政治，在进行了一些改革后略为稳定下来。不久，西周最后的周幽王据传为了博取美丽的褒姒一笑，在没有敌情的时候点燃了报警的烽火台，失信诸侯。公元前771年，西方戎人的一个部落攻杀周幽王于骊山烽火台之下。接着平王即位，京城从陕西关中的丰迁到河南西部的洛邑。这时，周王已基本上失却了对诸侯国王公的政治管理权，而成为一个只有天子之名的小王国的主人。中国历史上全木木面的大变革时代——春秋战国时代（前771～前256）从此拉开了序幕。
铁器时代的技术革命
春秋时代，铁作为一种革命的角色进入了社会生活。从技术上讲，铜冶铸技术已经相当成熟，只需把炉温提高一些就可以炼造出铁，而这只要把木柴换成木炭就可以了。在矿藏方面，铁的分布比铜更为广泛和丰富。用铁器可提高手工业制作和农耕的效率，可用更坚硬锋利的武器更新军队的装备，器利则兵强将勇。
春秋时代（前770～前475）大多数国家都已经有了小中型的冶铁工场，东方的齐国、北方的晋国和中山国、中原的郑国等略为走在前面。楚国可能也不落后。到了战国（前475—前221）中期，冶铁业已在广大地区普遍建立，成为最重要的手工业部门之一。齐国临淄的冶铁遗址面积达40余万平方米，三晋之一的赵国一个遗址出土的铁农具占全部农具的65%，偏远的东北方的燕国一个遗址出土的铁农具甚至占全部农具的85%。战国时石器已退出了历史舞台。齐国的程郑、魏国的孔、赵国的卓等几个姓氏都是当时冶铁致富的大铁商。《管子》中有所谓“万乘之国有万金之贾，千乘之国有千金之贾”的说法。可见铁器时代到来之后财富已不完全积于天子王侯之家了。当然，王侯仍然是社会财富增加的主要受益者，春秋时代最早开始大规模炼铁的齐国最先得到了霸主的地位，继之而起的是在公元前513年最先铸造过铁质刑鼎的晋国，当了第二位霸主。
铁的开发利用促进了手工业的全面繁荣发展。铜铁的冶炼、铸造、锻打的工艺得到了改进。春秋时的铸剑工艺达到了炉火纯青的地步。当时越国的铸剑大师欧冶子曾为越王勾践铸了湛卢、巨阙、胜邪、鱼肠、纯钧五把宝剑，又受风胡子之请和吴国的剑匠干将为楚昭王铸了龙渊、泰阿、工布三把宝剑。另外，干将还为吴王铸了名叫干将、莫邪的二把宝剑。中国后世一直把泰阿和干将作为宝剑的代称。春秋以前的铸造工艺都用泥范（模），战国时已有了用白口铁做成的铁范。新的铁工具锯、凿、斧和犁锄等农具制造出来了，车辆和其他木加工及戈矛刀戟剑和弓箭等兵器的工艺更为精良。铜的生产和加工在春秋战国时依然很重要，它除了铸造传统的工具、器皿和武器外，还被用来铸钱币。这是商业繁荣的结果。玉的开采加工也有了发展，春秋时楚人卞和所得的和氏璧便是一块传世的宝玉。到战国末时，中国古代的手工织具已发展成为手工织机，麻布和丝绸的织作效率一直在提高。布的染色、皮毛加工、城市和宫室的规划设计等方面的工艺都有了重大的改进。手工业内部的分工不但相当专业化，而且一国内的技术工艺基本上已趋向规范化，并引入了新的科学原理。《考工记》在叙述以上各类技术的设计制作工艺的同时运用了大量初等数学和力学知识，对马车前进时马停下之后车的惯性前行都有记述。其中《考工记·弓人》中关于弹性弓弦“量其力，有三均”的分析，可能是指加物一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺，这实际上是发现了弹性定律。另外，在《考工记》所述的鼓、锣、钟的制作方面，还有许多声学方面的知识。由于西周初期就形成了对十二律的认识，春秋时的乐律学家们已经开始用“三分损益法”来确定律管的长度和音律高低之间的比例关系。《管子》和《吕氏春秋》中都记述了这个方法。1978年在湖北隋县出土的公元前433年的曾侯乙墓中，一个完整的铜铸编钟群构成了一个十二个半音组成的敲击乐系统。这是当时人们音律知识和乐器制造技术的一个直接物证。在同一个墓中出土的盛酒器皿——盘尊，可能是世界上最华美的铜铸件之一。
春秋战国时期手工业技术的发展奠定了古代手工业技术传统的基础，成为后来一系列伟大发明的源头。中国古代各行的手工工匠一直把春秋战国之际鲁国的名匠公输般（鲁般或鲁班）奉为祖师。史载鲁班曾造过木人和能飞升的木鸢，改进了锯的齿形，创造了刨和钻，他南行时为楚惠王造了攻城的云梯和舟战用的钩拒。当时鲁国的大科学家墨翟（墨子）也到楚国去，造了防守用的战具，劝阻楚王和鲁班放弃对宋国的进攻。和鲁班一样，墨翟也造过一个能飞的木鸢，但他却竭力反对把技术应用到战争方面。这个时代的各种名匠可以车载斗量，鲁班和墨翟都是其中技艺超群的大师。
铜斧、木犁、石刀已趋于过时，奴隶的双手和旧的耕作方法已不能满足天子管不到的诸侯王公们尽快富强起来的需要。铁犁被铸造出来充当大量新垦荒地野田的开拓者。这时，过去主要用于食肉、祭祀或拉车之用的牛的作用也发生了变化。尽管商周时代已有人用牛耕地了，但大量奴隶的存在使贵族有比牛更容易驾驭的劳动力。春秋战国时贵族们让牛来拉犁，让奴隶们来扶犁，这样就可以耕种更多的土地了。所以，牛开始成为奴隶的替身和农人的大伙计——农业中最繁重的劳动的承担者。牛从肉食品和牺牲品变成了吃大苦的生产伙伴，并且由于它拖动了铁犁而促进了农业奴隶的解放，从此牛在中国农民心中开始获得崇高的地位。从技术史的角度看，耕牛取代农业奴隶是一次农耕技术革命（下一次农耕技术革命直到20世纪70年代才发生，这就是中国农村开始用拖拉机来代替牛耕地了）。
铁犁和牛不但扩大了耕作面积，还将耕地的深度加深。精细的整地，复种轮作，锄草施肥，合理密植，在不同的土质上种不同的作物，掌握气候和把握灌溉时机——这一切从春秋战国时便成为中国农业耕作的主要方式。中国古代的自然经济以农业为最主要的生产部门。战国时期秦国宰相吕不韦的门客们编写的百科全书《吕氏春秋》中“上农”、“任地”、“辩土”、“审时”四篇，反映了中国古代农业的这一传统，它是以后农书的参照本。战国时发达的农业产生了大量的农书，其中有后来散缺不全的《神农》20篇、《野老》17篇。要发展农业，把大片蛮荒的原野变成旱涝保收的沃田，兴修大型水利工程自然被提到议事日程上来了。春秋时楚的令尹孙叔敖（前596年为官）负责在安徽寿县修了芍陂工程，至今犹存。战国初期，魏国邺县令西门豹在任时修的漳水十二渠也是十分有名的大型水利工程。秦国人李冰（前256～前251年为蜀郡守）负责在四川灌县修了最有名的都江堰，今天依然在起作用。战国末年处于强秦压境形势下的韩国派水工郑国于公元前237年做间谍赴秦，说秦王动用秦国民力兴修水利工程，以消耗秦的国力，牵制秦国发兵攻韩。郑国到秦后负责在关中修了300余里的郑国渠，沟通了泾洛二河，使关中成为沃野，秦的国力反而更为强大了，并且在公元前230年首先灭了韩。加筑堤防是对大禹王事业的补充，主要是由黄河下游各诸侯国从事的。随着堤防的增高，黄河下游的河床也在步步升高。春秋战国时最著名的运河是东南方吴国修的邗沟，它沟通了淮河和长江（后来隋朝在修凿贯穿中国南北的大运河时，部分地利用了吴国修的邗沟）。魏国修的鸿沟则沟通了淮河和黄河。吴魏两国当初是为了政治和军事上称霸的目的才修凿运河的，因为运兵、运粮和交通对于一个扩张中的强国来说是十分重要的。
技术革命时代的社会革命
技术革命和农业的进步伴随着社会的动荡和变革，而且技术和农业的改革是社会革命的直接杠杆。铁犁和牛耕使天子所属的井田之外大批私田被悄悄开垦出来之后，普天之下不尽是王土了。同时一大批旧贵族的奴隶在周末和春秋初期便开始演变成为户口被隐瞒起来的依附于诸侯王公或贵族的独立经营农业和手工业的农民。进入战国，土地所有权属于天子、大小诸侯和贵族的井田制已成为铁农具和牛耕的障碍，于是，废除井田制的改革开始了，原来以隐蔽形式存在的封建性农民和土地所有者的关系公开合法。春秋战国时代在诸侯国里自发产生的私田上的隐民，正是社会生产力进步的产物，也是一场社会革命最底层的引爆药。春秋时的五霸之一秦国，在修水利方面不遗余力，在废井田和解放隶农方面也最彻底，经历了商鞅（前390～前338）变法，一步一步向东方扩张，成了各国的头号敌人。这场深刻的技术和社会变革通过经济和社会生活过程还引起了大大小小贵族阶层的分化。在诸侯王公和土地贵族对土地、权力和财产的世袭继承过程中，原有的公田、财产和权力要在下一代人中重新分配，这将在下一代贵族中相对地划分出新的等级。而技术的进步、生产的发展以及诸侯之间的战争掠夺所创造的新的财富要在贵族、平民和军人中重新分配，这就有可能使一部分贵族和平民以及立下战功或掌握军权的官员改变自己的地位，成为社会上新的势力。只要技术和生产的进步与对邻国的战争过程不停止，一部分新开土地的所有者、新兴手工业和商业的经营者和大量战利品的获得者就会成为旧政治格局的挑战者。当时这个挑战完全不像秦代以后起义者对皇帝的挑战那样目标集中，这是一个发生于社会各个阶层之间的多层次挑战，其中最明显的是，在东周天子权威受到羽翼丰满的诸侯王公挑战的同时，各国的诸侯王公也受到了势力强大的新贵族的挑战。春秋时的五霸和战国时的七雄是诸侯国问鼎华夏最高政治决策权的例子，而春秋时的田氏代齐、三家分晋则是新贵族取代诸侯王权的典型。
战争是社会变革的一种催化剂。以周礼为基础的政治怎么能够调整在牛拉铁犁翻开新土后各个社会集团、不同社会阶层之间急剧变化的利益关系呢？所以，战争登上了历史舞台。自春秋时代始，雄心勃勃的诸侯王公发动了无数次的战争。他们之间大欺小，强凌弱，干戈不息。这种战争的直接目的是并吞和占有别国的土地和人民，因为这意味着财富。战争一般都由土地较广和人口略众的大国首先发动。但得人得运者，小国亦可顺昌；失人背运者，大国之王亦有身死国灭、宗庙为墟的结果。在得胜的王公高奏凯歌之后，作战时幸运地摆脱死神召唤的一批贵族和平民出身的官兵得到了一些新的土地和财产，而一批批被编入军队的作战英勇的奴隶则依靠对方的鲜血解放为自由人。春秋末年（前493）晋国大将赵简子在前线的誓师词是最好的说明：“克敌者，上大夫受县，下大夫受郡，士田十万，庶人工商遂，人臣隶圉免。”（《左传·哀公二年》）
战争的频繁不但生产出了一大批第一流的军事家和军事理论家，而且还由于兵器的改进引起了军队编制和作战方法的一次改变。春秋时代，古老的战车和以战车为中心的甲士被灵活的徒兵野战队伍所补充。战国时期，“楚琴氏以弓矢之势不足以威天下，乃横弓著臂旋机而廓，加之以力”（《事物纪原》），发明了弩（前述后羿发明弩只是一种传说，这里是明确的记载）。还有民间猎户的发明——窝弩，这是预先设置在野兽出没的地方的一种射击机构，当野兽踩上或牵动绳索时，窝弩击发射向目标。在战场上，弩多用于防守。弩虽没有弓轻巧，但比弓强劲，射时水平放置，战国时的弩还装有照门、望山，便于瞄准，大大加强了箭的射程和贯穿力。公元前307年，北方的赵武灵王在同胡族作战时学习北方匈奴人“变服骑射”，从而出现了挟弓佩刀、机动能力强的骑兵队伍。和骑兵配合作战的步兵持铁质的刀矛剑戟进攻，以皮质或藤质的盾牌防护，将军还披带铜甲铜盔甚至铁甲铁盔，战斗力大大增强了。可见，技术的进步在战争方面的第一个结果就是战争规模的扩大和破坏性的增大。
技术、经济关系的变革，政治的变革和战争的进行，引起了战俘和奴隶命运的变化。在战国后期，由于在新的土地上不再采用奴隶劳动，俘虏在战利品中的重要性大大减低了。因为用牛耕的土地上并不需要太多的人，在通过战争夺得有限的土地的情况下，太多的俘虏反而成了累赘。公元前260年秦将白起在长平接受了赵国40万军队的投降之后，把他们除240个老弱者之外全部坑杀（《史记》），这也许是中国历史上数量最大的一次屠杀战俘事件。但是另一方面，在社会技术进步的过程中，奴隶劳动的价值在提高。奴隶劳动制趋于废弛的过程中，中国奴隶制度下残酷的人祭人殉习惯已不再成为必须遵循的惯例，这是在人道行为方面的进步。甚至杀牲、尤其是杀牛祭祀的习惯也由于牛在农耕中的作用而有所缓，牛终于从祭礼的屠刀下解放出来。旧的习俗首先遭到部分有新思想的人的反对。当宋襄公（前650～前637在位）要杀人祭社时，司马子鱼反对说：“祭祀以民为也。民，神之主也。用人，其谁飨之！”齐国陈子车死后，其妻和管家要用人殉，子车的弟子亢反对说，如要人殉，妻和管家是最合适的人选。但在把人作为贵族统治者私有财产的社会里，只要人们还相信死后灵魂的存在，这个习俗绝不会被轻易革除。秦穆公在公元前621年死后仍用了包括国之良人子车氏三兄弟在内的177人殉葬，反对的人只能作《黄鸟》诗悲叹。春秋战国时代是社会革命中觉醒了的尊重人的感情和落后习俗最先发生激烈冲突的时期。
变革时代频繁而复杂的政治斗争和军事斗争滋长了贵族中的养士之风，在许多谋求进取的贵族门下聚集着几十、几百甚至几千的门客，他们中有文才也有武才，成为知己恩主扩展势力的羽翼。为知己舍身的刺客和击剑比武的游侠剑客也成为这个时代的特殊产物。这个时代的最后一个刺客——荆轲，也因为行刺结束了这个时代的秦始皇，而成了中国历史上最有名的刺客。
诸子百家
社会变革的时代是人才辈出的时代。春秋战国时代最杰出的人才是所谓诸子百家。这是一个学派林和人才群。西汉末的大学者刘歆（？～23）在他的《七略》中把春秋至汉初的学派分为儒、道、阴阳、法、名、墨、纵横、杂、农、小说等10派，摘录了189个学者的4324篇著作——这些原著是写在竹简、木牍或丝帛上的。实际上的人物和著作远远超出这个数量。因为秦始皇在刘歆之前已烧毁了不少各国书籍。
春秋战国时出现了灿若群星的思想家、政治家、外交家、教育家、军事家、科学家，其中有些人成了中国历史上创新学派的一代宗师。他们的活动汇入了当时那个复杂变革社会的股股潮流中，他们的思想作为那个时代的精神闪电，其雷声传遍了整个中国历史的天空。
老子（春秋末年人），是周朝守藏室的官员，研究过大量的古代文献。他把道看成宇宙的本原，用抽象的道代替了天命和鬼神。反映老子思想的《道德经》中充满了关于自然、社会和人事的辩证法思想。显然，作为衰微中的周王室的官员，老子看到了当时社会的危机。他主张在放弃旧的礼治的同时弱化知识和智慧，绝巧弃利，退回到理想化了的古代小国寡民社会中去。在政治方面他主张“致虚极，守静笃，万物并作，吾以观复”，以不变应万变，无为而治。
庄周（前369～前286），宋国人，是老子思想的追随者。庄周在对社会作了深刻反思之后产生了退隐遁世之意。老庄的思想在中国后世的哲学、宗教、政治和文化领域有着深刻的影响，其中最典型的是辩证法哲学、道教和无为政治。对科学技术来说，后来的道家的最大贡献是通过炼丹增长了化学知识、药物知识和发明了火药。
孔子（前551～前473），生于鲁国。他的思想完全通过教育途径传播，他是中国古代最伟大的教育家。在他的门下有“贤人七十二，弟子三千”。在孔子生活的时代，周公的理想正在被现实所粉碎。作为旧贵族中的一员，他的社会地位受到了新势力的排挤，所以他有恢复原有的社会秩序的愿望，但他又提出了一些新的伦理思想和治国思想。仁是他最高的思想道德标准。他主张举贤才，减轻人民负担，济贫而不济富，在上者要“博施于民而能济众”，在下者不要僭越，人们各守其业，各司其职，相待以礼。显然，对于当时醉心于谋求霸业的诸侯、与诸侯王公争势的新贵以及一部分力图改变社会地位的平民和奴隶们来说，孔子的学说是不会受欢迎的。孔子还主张对大多数劳动者进行教育：“民可使；由之，不可使；知之。”他认为：“学也，禄在其中也；耕也，馁在其中也。”这是看重脑力劳动和看轻体力劳动的观点。
孟子（前372～前289），是孔子的继承者。孟子受教于子思（孔子的孙子）的门人，他以平治天下为抱负，相信人的本性是善的，也主张施仁政，并主张平均赋税和保护工商业。和孔子一样，他在政治上也不得志。后来孔孟得到中国帝王和官家的尊崇主要是因为他们的学说中包含着深厚的政治伦理和文化内涵，而且礼义学说有助于稳定等级制度。
墨子（前468～前376），宋国人，长住在鲁国。他当过宋国大夫，后来在列国游学。他是中国历史上第一次广泛系统地研究过技术和自然科学并留下业绩的古代科学家。另外他还研究社会问题，办私人教育。在他的倡导下，他的学生和这个学派的后辈们研究了大量的光学、力学、数学和逻辑等方面的问题。除了逻辑在当时还有名家更多地研究之外，他们在以上各门科学方面的工作都是开创性的。
在光学方面，墨子及其学生通过实验对小孔成像原理作了正确阐述，对光源和物影之间的关系作了正确解释，研究了凹凸镜的成像原理，在力学方面对杠杆、力和力矩作了定性研究。据《庄子》记述，当时利用杠杆原理的工具桔槔已经普遍使用。墨家的研究表明当时中国人正在发明天平和杆秤。其中后者是中国古代最主要的衡器之一。另外，墨家还直观地描述了浮力现象和机械运动，对时间、空间和位置之间的关系有了初步认识，还研究了材料在负重情况下的挠度。在几何学方面，这一学派已基本正确地定义了平、直、圆等概念，对点、线、面、体等概念都已给予了说明，并且还有了类似于极限的概念。墨子学派这些科学成就同略早一些的希腊学者泰勒斯（前624～前546）、毕达哥拉斯（前584～前497）以及略晚一些的欧几里得（前323～前235）和阿基米德（前287～前212）的风格相似。很明显，墨家学派在研究上述科学的基本概念和自然现象时已走到了数量科学的大门口。从理论上讲，沿着这条道路完全可以进入以数学方法和实验方法为主要特征的近代科学领域。但历史的脚步并不简单地遵循自然科学的理论逻辑。
墨家学派产生于战国社会的政治经济环境中，当时除了王公控制的工商业之外，一部分贵族和平民也在从事手工业和商业活动中积累起相当充分的财富。他们利用财富参与政治生活，一部分人也因为拥有财富而有条件从事与手工业和商业有关的独立的学术研究。在战国之后，中国进入了政治上统一的新阶段，官府基本上控制了大型的手工业生产和商业贸易活动，并通过政治和文化手段把一代又一代的知识分子变成为政治服务的官僚，科学事业日益变成了官吏的副业。手工业者和商人们社会地位低下，经济上没有大的实力，社会也不可能产生和他们利益攸关的知识分子阶层了。所以，墨家学派的传统也就没有得到后世学人的重视和发扬。
曾经做过工匠的墨子在政治上是手工业小生产者的代言人。他对治国平天下的理想不很在意，但很注重社会上发生的实际问题。他主张以兼相爱、交相利的原则来解决人与人的利益冲突，提倡节俭和崇尚贤才，反对兼并战争，这又过于理想化。在中国建立了统一的专制王权之后，墨子的社会学说同样由于对皇权政治没有太大帮助而被存放在古代的思想库中。
荀子（前313～前238），是战国末期具有唯物主义倾向的大教育家和思想家。他的名篇《劝学》脍炙人口，流传两千多年，语言生动而思想深刻，循循善诱而给人启迪。他的《天论》用阴阳来说明万物的产生和变化。当时的阴阳家们除了用阴阳学说来解释自然现象之外，还用来解释神鬼之事。荀子不属于阴阳家，但他用阴阳的对立来驱除鬼神在自然现象中的幽灵。与孟子相反，他相信人的本性是恶的，但他又和孔子一样认为礼义是政治的出发点，应该用教化来使人隐恶扬善，用刑法来惩戒罪行。而且法不能独立，得其人则存，失其人则亡，有贤能的君子在位，法才能推行和起到作用。他的学生韩非和李斯是著名法家人物。荀子说过“才行反时者杀无赦”，这显然有几分专横的味道。和孔子、孟子不同的是，荀子没有把全部精力放在人和人的关系方面，他心里装着更加生动和丰富的自然界现象。他在《荀子·强兵》中对青铜铸造工艺做了研究，“刑范正，合锡美，工冶巧，火齐得”是他所总结的工艺要点。
军事家。频繁的战争造就了一大批杰出的军事家和军事理论家。春秋时在吴国当过将军的孙武说过：“兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。”兵也就是战争，是人与人智、勇、力、技的大规模激烈搏斗。尽管当时是以兵车和铜铁武器作战，但孙武所写的《孙子兵法》证明他对军事斗争艺术的认识在军事科学上占有一席永恒的地位（他的著作不但成为中国历代军事家的经典，今天仍然是许多世界第一流的高等军事院校和高级将领的必读书）。在当时蜚声于世的大军事家有鲁将曹刿（前684年在世），齐国大夫司马穰苴（前575年前后在世），孙武（前512年为吴将）和他的后代孙膑（与孟轲、商鞅同时代），燕将乐毅，秦将白起（？～前257），赵国名将廉颇和李牧（？～前228），秦始皇时秦国的大将王翦。这个时期流传下来的著作除了孙武和孙膑的兵书之外，还有战国时军事家们修改补著的相传为周初姜尚所作的《六韬》和战国中期曾给魏惠王讲过课的军事理论家尉缭的名著《尉缭子》。
医学家。自从西周巫医分流之后，专业的医生就产生了。到春秋战国时代，古代中国的医学传统基本上形成了。最著名的医生大概是春秋时的秦国医生医和（约前600～前500年间）及生于河北任丘的秦越人（号扁鹊，战国时人，在各地行医）。医和提出了“阴阳风雨晦明”六气致病说，扁鹊运用望色、闻声、问病、切脉的四诊法诊病，还能熟练地应用石砭、针灸、按摩、汤液、熨帖、手术、吹耳、导引等各种方法综合治疗。在治疗中他坚持信巫不信医则不治的原则。扁鹊治好了虢国太子的假死之症而获得了能起死回生的美誉，不过，在为秦武王治病时他被妒忌他的医术而拥有权力的太医令李醯害死。
春秋战国时医学家们的学术成果和医疗经验集中反映在战国晚期成书的医学理论巨著《黄帝内经》中。该书分为《素问》和《灵枢》两部，共18卷162篇。这部书是以黄帝和岐伯、雷公讨论的方式写成的，其中《灵枢》是关于针灸问题的。此书是古代名医的经验荟萃，奠定了中国传统医学的理论基础（它指导了从古到今的中国传统医学理论的研究和医疗实践，而且作为一部科学名著在现代还吸引着世界上许多医学家和科学史家）。《黄帝内经》的哲学是阴阳五行学说，但它在认识人体和把握生命现象时既有“天人合一”的视角，又有“天人相分”的视角，强调保持和恢复健康的养生和医疗活动既有顺应自然的一面，又有战胜自然的一面。这大概是中医中药学这株中国古代科学中惟一的常青之树生命力不衰的主要原因。《黄帝内经》最重要的特色是对人体的整体观点，系统的脏腑经络学说，治本思想和综合辨证论治的方法。它的整体观念也同远古时代人们猜想自然现象和人的生理、心理现象之间存在着直接必然的联系有关。根据《黄帝内经》，天地为大宇宙，人体为小宇宙。另外，近年长沙马王堆三号汉墓出土的《足臂十一脉灸经》、《阴阳十一脉灸经》、《五十二病方》、《导引图》等医学典籍也是春秋战国时医学家们的遗产，这使我们看到了当时医疗事业的盛况。当然，既然医是从巫中分流出来的，就不能保证新的医学家们不带有和巫术幻想有关的新幻想——这时已有一部分医药学家开始醉心于炼制不死之药，风水先生和神婆也时常光顾病人。
天文学家。春秋战国时期，随着周天子威势的下降，周公观星台就不再是天文学的中心了。另外，由于春秋五霸的崛起、田氏代齐、三家分晋，战国争雄的天下“争于攻取，兵鞭起，城邑数屠，因以饥馑疾疫焦苦，臣主共忧患，其察讥详候星气尤急”（《史记·天官书》）。动荡和变乱使人们感到命运之难以把握，占星以测吉凶受到重视。根据《史记》和《晋书·天文志》记，当时在华夏各诸侯国活动的天文学家中，鲁有梓慎（生卒年不详），晋有卜偃（前660年左右在世），郑有裨灶（与孔子同时代），宋有子韦（前480年左右在世），齐有甘德，楚有唐昧，赵有尹皋，魏有石申（这四人活动于前400—前300年间）。天文学家们观测恒星、行星，并计算行星运行周期，绘制星图星表，记录日食、彗星、流星等异常天文现象，制定和改进历法，也根据观测到的星象云气寻查吉凶的预兆。他们在当时已把天球上黄赤道带附近的恒星分为28个组（二十八宿），这是一个重要的观测、描述和记录天象的参考系。他们的这些工作为中国古代天文学奠定了基础。由于当时的工作在很大程度上也是为了占星，所以他们既是天文学家，也是占星家。
甘德写过《天文星占》八卷著作，石申也曾著《天文》八卷（已遗佚）。甘、石二人在当时已确定出火星年为1.9年（实为1.88年），木星年为12年（实为11.86年）。甘德在当时已用肉眼发现了木卫三。石申认识到月亮的速度是变化的。石申所测绘的石氏星表上有121颗恒星的天球赤道坐标值和黄道内外度。这个星表是中国古代恒星定量观测的重大成果，也是世界最早的星表之一。尤其惊人的是，石申所使用的天球赤道坐标和现代天文学上的坐标是一致的。几乎与石申同时，希腊古典时期的数学家、天文学家欧多克索（前408～前355）也正在建立他的同心球宇宙几何模型。
中国古代天文学家们的天象记录具有重大的科学价值。在春秋战国时期所留下的日食记录有50次，其准确程度相当高。不过当时还没有留下预言日月食的可靠记录，这一工作在希腊人那里比较早，据说泰勒斯（前624～前546）在世时已经能利用巴比伦人和埃及人的天文观测材料预言日食。中国人在西汉（前206～公元5）时也能够比较准确地计算和预言日月食的发生。
公元前613年的哈雷彗星被当时的中国天文学家记录在案：“秋七月，有星孛入于北斗”（《春秋·文公十四年》）。这是对这位太阳系的“浪子”的最早一次记录。在此之后，历代的中国天文学家全部记下了每76年飞临一次地球的这颗彗星的出现。但是古代中国人把彗星视为不祥的预兆（扫帚星），人们过分地把天文现象同社会现象联系起来，牵强附会地解释天文现象，而不去对天的独立的规律性作进一步思考，故而天文学家没有考虑到这颗彗星行踪的周期性，而把发现这颗星的飞行周期的荣誉留给了一千多年后的英国人哈雷（1656～1743）。除了彗星之外，公元前687年天琴座的流星雨也被记录下来，这是世界上最早的一次确切记录：“夏四月，辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。”（《春秋·庄公七年》）中国古代这种记录的次数积累到了180次以上。到西汉时，中国人已经发现落在地上的流星不过只是石头而已，同时也还有人相信天上住着神仙。
当时天文学家的成就还表现在春秋后期的古四分历上，一回归年被分为天，19年7闰。这个相当精确的数字希腊人默冬晚了100年左右才发现，在西方的应用则推迟到约500年后的恺撒（前100—前44）时期。从战国开始，由于大国称王，流行的四分历有黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁等六种，它们只是起算的年份（历元）和岁首（每年开始的月份）不同。四分历所采用的这个数字的重要性还反映在天文测量上，在《周髀算经》中，为了测定28宿的方位，圆被分成度。另外，24节气的划分和安排在战国时期已经齐备。24节气对于中国农民来说，即使在今天，在确定农时方面还是比公历重要。中国是一个农业国家，历法对于农耕是至关重要的，有需要就会有发展。后来的皇帝也把修订历法看成和自己的统治相关的大事。但古代的天文学都是在以地为中心的宇宙观指导下进行观测研究的。
宇宙学家。宇宙是比天更大的概念，宇宙学也比天文学更抽象。西周初期诞生的《周易》表明当时的思想家已经根据阴阳和八卦理论形成了一种把天地宇宙间的自然现象和人间的社会现象联系在一起的学说。这种有占卜性质的学问在理论上是模糊的，在解释现象之间的联系方面也是模糊的，不能对原因和结果之间的关系作出确定的判断。在春秋战国时期，社会革命和思想解放使一大批人已不再满足前代天文学家兼卜师的思想，产生了追问天地宇宙本原的愿望。这是一个很大的进步，因为一旦找到一个宇宙本原，就会对自然现象和社会现象之间的联系找到更加明快和合理的解释，从而使人的理智从曾经把卜师和天文学家关在一起的迷宫中走出来。
当时人们的出发点当然还是中国古老的哲学土壤。春秋初郑国的史伯以为金木水火土五行杂生万物，齐国的《管子》的作者们以为水是万物的本原，而且大地由于浮在水上而不陷，天因运动而不下塌。他们对水的重视可能是由于齐国濒临大海的缘故。《黄帝内经》的作者们认为阴阳是万物的本原：清阳为天，浊阴为地。《周易》中的阴阳学说在这里不再与充满随机性和偶然性的人事搅在一起，而和能够在实际生活中检验的医学结合在一起了。在阴阳和五行学说之外，战国中期曾到齐国著名的稷下学宫活动的宋国人宋呣和尹文提出气是万物本原：“凡物之精，比则为生。下生五谷，上为列星，流于天地之间，谓之鬼神，藏于胸中，谓之圣人，是故名气。”（《管子·内业》）显然，这里的气还和鬼神在天地之间“和平共处”。荀子否定了宋、尹二人的观点：“水火有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义；人有气，有生、有知亦且有义，故为天下贵也。”（《荀子·王制》）鬼神在这里被赶走了。元气说后来发展成为中国古代人们对万物本原认识方面最有影响的学说。另外，春秋战国时继承《周易》思想的《易传》的作者们发挥了《周易》的思想，他们把太极看作万物的本原：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生万物。”战国时楚国的诗人屈原（前340～前278）在《天问》中所提的问题则大大超出了宇宙天文的范围，它包括自然现象和社会现象中大量的未解之谜。作为政治家和文学家的屈原能提出无数自然方面的问题，说明当时有学识的人已经开始独立自主地思考各种自然现象，占卜师的解释已不再令人满足，这位政治际遇不顺的思想家对天地万物都产生了巨大的困惑。
尸佼（前400～前300年间）给出了宇宙的定义：“四方上下日宇，古往今来曰宙。”（《尸子》）关于宇宙之有限与无限的问题，庄子和他的朋友惠施（约前370～前310）有十分精彩的论述。庄子认为天远而无所至极，在惠施看来，“至大无外，谓之大一”，这是宇宙的无限；“至小无内，谓之小一”，这是物质的最小（《庄子·天下》）。在《庄子·逍遥游》中，庄子认为：“天之苍苍，其正色邪？其远而无所至极邪？”庄子在《天运》中曰：“天其运乎？地其处乎？日月其争于所乎？孰主张是？孰维纲是？孰居无事推而行是？意者其有机缄而不得已邪？意者其运转而不能自止邪！”显然，哪怕是从近代科学的角度来理解天地日月的运行，这种由许多问句和一个肯定句表达的思想也似乎是难以超越了！关于天地的形状，当时最有影响的是经过春秋战国时学者加工的数学名著《周髀算经》中的盖天说。它是周代以来关于天地形状思想的总结性表述。在战国时列御寇所写的《列子·天瑞》中，则提出了地动的猜想：“运转靡已，大地密移，畴觉之哉！”《列子·天瑞》还用寓言方式讲了杞人忧天的故事。实际上，杞人所忧，正是现代天文学家之虑。
地理学家。人们活动疆域的扩大，各国交往的增加，生产和商业的发展，使人们的地理知识增加了，这也是生产、政治、军事发展的需要。尽管地理学家们的名字没有流传下来多少，但他们的著作却说明了当时的重要发现。中国古地理学著作中现存最早的《山海经》、《尚书·禹贡》、《管子·地员》等便是这个时期的产物。这些著作中还包含着大量的动植物、水文、矿产知识。所以，中国古代的地理学实际上也包含了地下的矿产（地质学的内容）和地上生存物（动植物）的学问。它们不是独立的、专门的地理学，但又比地理学内容更丰富。对于古代人来说，这种综合的地理学远比纯粹地理学更有价值。中国古代的地图绘制在战国以来已经有了相当的水平。《尚书·禹贡》的作者们按照夏朝九州的划分，用自然分区方法把全国分为九州，并对九州的山岭、河流、薮泽、土壤、交通、物产、贡赋等作了详细的记载（重点为黄河流域），尤其是把大禹的治水传说发展成了一部知识价值很高的古代地理著作。特别要提到当时被人们认为其语“闳大不经”的阴阳家邹衍（前305～前240），他提出了“大九州说”，认为全世界有九九八十一个州，中国（他称为赤县神州）只是其中之一。每九州为一个集合单位，称大九州，有小海环绕；九个大九州另有大海环绕，再往外便是天地的边际。驺衍是齐国人，居于大海之边，他的这个思想是一个伟大猜想。
在地理学方面还不得不提到风水。风水之说大概在远古时代人们离开天然岩洞开始自己筑造住室或在山坡上凿窑洞时就产生了。住所在人类生活中有十分重要的地位。对于古人来说，安全、向阳、避风、临水、离劳作或获取食物的地方不太远等，都是他们在建造住所时需要充分考虑的。随着时间的推移，风水便成了一种和风水先生（也称为阴阳家）的活动联系在一起的地理地形分类学。它和环境科学有关，但却用迷信和神鬼来解释，基本上是一种选择吉日和寻找建筑物和墓地（阳宅和阴宅）的吉祥地点的评价系统。西周时成熟的阴阳学说和五行学说直接渗入了风水，在风水中包含着地理地形分类学和环境知识、最古老的敬祖观念和死后有灵说。它直到今天仍然在部分人择居建房中起着作用。
数学家。这个时代的数学家还没有留下大名，但他们的成果却流传下来了。西汉时出世并传世的古代数学名著《周髀算经》、《九章算术》，可能还有《孙子算经》等书，在这个时候已经成稿。其中《孙子算经》提出了著名的“物不知数”问题，引起了后世许多数学家的兴趣。从春秋时经常重新划分土地到战国时期废井田开阡陌的过程中，丈量土地和计算面积的工作相当多，商业的发展使算术有了长进，整个社会的计算水平提高了。墨家学派的几何学只是一部分成就，算筹的应用在老子时就已相当广泛，因而这位思想家说过“善数，不用筹策”的话。战国时代中国人已有了正负数的概念，在筹算时红算筹代表正数，黑算筹代表负数。从中国古代数学的传统看，古代的数学家们注重日常应用性问题的计算方法，但也有对抽象的几何学的研究。中国古代没有产生类似古希腊人的严密完美的几何学逻辑演绎体系，但这是难以苛求的。
以上是对春秋战国时代华夏人学术成就的一个简单归类和叙述。实际上当时问世的许多著作都具有百科全书（杂家）的性质，例如《夏小正》、《管子》、《墨经》、《吕氏春秋》等。另外，历史的封尘中肯定还有许多当时曾经完成但却一直未能传世的知识和学术文献，或许将来还会有新的发现。
第二节 秦汉科技
万里长城
秦王朝修筑的万里长城是华夏文明在东亚崛起的气魄和力量的伟大象征。此后，汉、北魏、北齐、北周、隋、明等各朝都继续修筑过。这是一段世界上最长的城墙，可能只有近代工业诞生以来出现在欧亚大陆上的铁路工程才可以超过它。长城既垒聚了中国人的智慧和汗水，又垒聚了人民的血泪和白骨。在北方游牧民族时常侵扰的时代，具有较高文化和以农业为主过着定居生活的中原人民希望有一个相对和平的生活环境。这条长城可以增加一些安全感，这是他们承担巨大的牺牲性劳动的惟一理由。当然，决策是统治者作出的，这主要是出于军事上的考虑：城墙可以阻滞那旋风般卷来的塞外游牧民族的骑兵，烽火台可以报警，这就为军队的调动和部署赢得了时间。
这道边墙也无形中使中原人民把内地和塞外视为两个世界。实际上，内地和塞外人民的生活方式也是截然不同的。很难想像，当华夏人在黄河流域和长江流域创造出农业文明之后，会把干旱的塞外草原视为生活的新大陆。他们只是在内地发生灾荒和战乱时才向北发展。相反，北方游牧民族生活的区域一旦越过这座边墙，就会日益融入中原的农业文明中。事实上，在长城修筑起来之后，历史上中原和塞外的军队和人民都曾多次大规模地越过了它，万里长城实际上成了中华北方民族的融合线——中原人民同北方游牧民族之间不断发生的冲突和战争、接近和融合，都是在长城脚下进行的。静卧的长城正是这一历史的一个见证和纪念碑。
王朝起落中的技术
由于国家的统一和长期和平的社会环境，战国时期已成熟了的铁技术在汉时取得了新的进展。在西汉前期，铁的开采、冶炼和铁工具的铸锻制造主要是由战国末期以来各地出现的那些有经验并在秦代动乱后仍保有相当钱财的大铁商家族经营。除了铁业之外，关系国计民生的食盐的采制、运输和买卖也基本上被他们垄断了。武帝以前朝廷把主要精力放在恢复农业生产方面，这是使大多数人求得温饱的头等大事。经营盐铁业和其他手工业，又同时从事商业活动的商人们却在这一时期积累起巨大的财富，许多人在地方上已成为足以影响和支配社会生活的富豪。显然，汉初铁技术的发展是和这些富豪的经济活动联系在一起的。这种发展势头如果不受扼制，必然是庞大的私人手工业和工商业巨头的出现。
掌握政治统治权的皇帝和中央官僚集团自然不会容忍少数贵族和商人在朝廷费力地组织民众兴修水利、发展农业生产的时候大发其财，况且皇帝和朝廷要为这种私人事业发展所造成的社会问题负责。另外，皇帝还希望用天下的所有人力、财力和物力实现自己政治上的雄心，并且为整个国家创造永久太平的条件。于是，武帝委任御史大夫桑弘羊把“采铁石鼓铸，煮海为盐”的山海之利收为朝廷经营，把一批商人在罚款之后任命为盐铁官。在禁止各地私铸铜钱和建立了一个有效的由朝廷支配的商业流通体制后，实际上实现了朝廷对重要手工业和商业的垄断。除了盐铁业之外，在铜业、丝织业、制陶、漆器制造、车船制造、武器制造、酿造等行业中，朝廷都插手与民分利。官营作坊建立起来了。这里的劳动者有吏、卒、刑徒、官奴婢和少数有技术的佣工。它的规模大大盛于由少数僮仆和佣工劳动的私营作坊。私人手工业和商业的发展势头受到了遏止。由朝廷来委派官员管理手工业和商业，实际上是把这些事业和国家政治联为一体。在这种情况下，政治清明，手工业技术和商业就会更顺利地发展；政治腐败，它们的发展势头就会萎缩。一般来说，官营工场中的产品在没有竞争对手时粗制滥造的情况要多于私营工场。私营工场在官府管理不善时又会投机取巧。
西汉前期由朝廷经营的冶铁业效率还算很高。由于集中了人力、物力和财力，铁的产量提高得很快，在农具和武器制造中铁基本上取代了铜，铁技术还向南方和西北的新边疆地区迅速扩展，提高了这些地区的技术水平。到西汉中期，除了淬火工艺在加工铁件时已普遍应用外，已经有了把煤用于炼铁的少数工场。尤其重要的是，冶铁技术还出现了一次重大的革新：炒钢技术出现了。这是把生铁半熔后通过搅拌脱碳而变成熟铁或钢。这种控制铁中含碳量的工艺使大量不同硬度的钢铁适应不同性能的手工加工工具、武器和农具制造的需要，促进了整个手工制造业的进步。西汉时期的水法炼铜，是一个重大工艺发明，据《淮南万毕术》记，“曾青得铁则化为铜”。这是把铁置入叫做胆水的硫酸铜溶液中置换出铜的工艺，可以在常温下进行，它的产量并不高。另外，西汉时冶金术的发展使制造伪黄金成为可能，且有不少人曾参与此活动，故而《汉书·景帝纪》中记录当时（前144）“定铸钱、伪黄金弃市律”。这也说明当时炼金者已众。
西汉时期在农业方面取得了重大的进步。这首先是由于统一的中央政权能够集中民力整治浩大的黄河水利工程，并且维修旧的堤渠，开凿新的引水灌渠。西汉前期，都城所在的关中地区的水利网已建立起来。其中包括秦国修的郑国渠，新凿的白渠、龙首渠、辅渠、灵轵渠、成国渠等。另外，整个黄河流域的大型灌溉工程基本上已初具规模。武帝时引黄河入故道后80年中没有发生过大的水患。由于汉朝向西发展，甘肃河西的水利和农业得到了大发展。其次，国家的重农政策促进了农耕技术的发展，甚至通过朝廷下令推广而实现。武帝末年命搜粟都尉赵过在全国推广了新式畜力农具——耦犁和耧车。耦犁是二牛三人的耕地工具；耧车是畜力播种的工具，有铁脚，用它播种不再需要先用木辕犁坱沟了。这样一来，耕种的效率提高了。当时朝廷组织了全国各郡的县令、三老、力田和老农到京师学习，然后回去推广，同时还推广了新的耕种养苗法，带状田耕种法。在此之后，各地农夫和工匠对铲、镢、锄、耙、镰、铧等作了改进，西汉后期出现二牛一犁的耕地方法——这是整个中国北方在应用现代化拖拉机铁犁耕地前的基本耕作方式。农民称这种耕作方式为“二牛抬杠”，它是旧生产方式的代称。西汉晚期的民间技工还发明了带动石磨脱粒的风车，一些地方利用杠杆把杵臼改进成了水碓，这是最初在机械中有效地利用风和水作动力，它使谷物加工的效率提高了100倍。在纺织机械方面，手摇纺车、织布机和提花机的性能有了改进，它们使汉代中国的纺织品通过西北的丝绸之路进入中亚，辗转到了罗马帝国。由于蚕桑业已在全国普遍推广，所以中国丝绸出口的数量是相当可观的。长沙马王堆西汉墓出土的纺织品有绢、纱、罗、绮、锦、麻布、刺绣品、印染品共200多件。从中亚回来的商队除了带来各种消费性货物之外，西域的葡萄、苜蓿和胡麻传入中国，成为中国永久性栽培的重要作物。葡萄可以食用和酿酒，苜蓿是易于栽培和丰美的牲畜饲料，胡麻则是良好的油料作物。在园艺方面最明显的技术进步是嫁接法，它能让老枝养育新枝，让一种果树结出另一种果树上的果实来。《汉书》所载的七家农书总结了西汉时期技术的进步和当时的农业生产经验，但其中内容后来大都渐次失传。其中汉成帝（前52～前7）时的议郎氾胜之所著《氾胜之书》所反映的内容极其丰富，如认为五谷播种各有忌日，也提到了麦谷种穗选法，其部分内容在后人著作的引文中保存下来了。
西汉初期的和平使畜牧业得到了发展，牛马的数量大大增加了。景帝时在祁连山下建立了养马场，马匹达30万，牛主要用来耕田、拉车和食用，马除了耕种拉车，还用于装备骑兵。武帝为了用骑兵同匈奴人作战，从大宛引进了几千匹汗血良马。西汉时中国的西部和北部养马业一直十分兴盛。汉朝人发明了给马钉铁掌的技术，使马增加了力量并可行走远距离，这一技术后来传到了欧洲。
技术的改革和进步，水利工程的建设，使农业发展，人口增加，再加上大批的良马和锐利的铁武器，有了充足的军需和强大的军队。西汉武帝时开始开边。这时修的长城已到了武威（凉州）西段，汉在通西域的河西走廊建立了河西四郡。西汉的将军李广（？～前119）、卫青（？～前106）、霍去病（前140～前117）所统率的军队越出边墙长城之外，驱驰千里，屡破匈奴，几次从北方掠来了共几百万头的牲畜。改进了的弩在汉朝曾增强了汉军的战斗力。中国的势力不但扩张到了西域和漠北，而且巩固了对朝鲜半岛北部和南方百越的控制。对于北方强邻匈奴，西汉和东汉王朝除了兵伐之外，还时常以和亲政策笼络感情。
技术的进步尽管是西汉王朝力量的一支杠杆，但随着皇族、外戚、官僚、豪门和地主通过十几代人把土地和财富集中到自己门下之后，进步了的技术反而使更多的失地农民变成了流民和奴婢，失去了温饱和人身的尊严，这时他们除了拿起刀剑别无他途，社会动乱便开始了。耐人寻味的是，处于西汉末期社会危机关头的新帝王莽是一个十分重视科学技术的人物。据《汉书》记载，他做丞相时于公元4年曾建议扩建大学，为学者在长安筑舍万区，增加博士名额，恢复了《乐经》，并征天下通晓古书、天文、图谶、钟律、月令、兵法、《史篇》文字之人，使乘公车至京师，网罗天下异能之士，至者以千数，又征能治河者，至者以百数。这是历史上第一次对各类科学技术人才的大网罗。王莽称帝之后，公元16年官兵抓到了反叛的东郡太守翟义的同党王孙庆，王莽使太医、尚方（主造刀剑之官）、巧屠一起剖割，量度五脏，用竹筵导其脉以知其终始。这是一起残酷的人体解剖，也是中国解剖史上第一次明确的记载。公元19年，为了抗击匈奴，王莽又征募有奇技可攻敌之人，应募者甚众。有人言能飞行，可窥匈奴，用大鸟翮为翼，飞数百步而坠。这是世界上人类有关飞行试验之最早记录。同时，在西汉，中国的民间异能之士发明了风筝，这是靠引线和风的张力使比空气重的物体升空的技术。不过，当时技术赖以发展的社会已接近破坏性崩溃，单靠技术并不足以拯救社会，相反，同人的命运一样，技术的命运也要交给历史去重新处理。
东汉时期人口、生产和技术的发展是从战乱后的低谷重新开始的。不过，同秦末之后的西汉初期相比，东汉初期在经济、政治和技术方面有更多的劫后遗产，可以用较小的力气来恢复社会元气，并求得新的发展。西汉末期的社会动乱基本上瓦解了效率日益低下的官营手工工场，东汉政权稳定后，一些豪族地主经营的手工制造业和商业有所发展。在人口锐减之后，大量的铁农具、二牛犁和轻便的一牛犁帮助人们恢复了农业生产，铁的总产量比西汉时大为增加。当时的南阳是重要的产铁地，南阳太守杜诗（？—38）在这里制造了水排，这是一种水力驱动的鼓风机，大大地提高了炼铁的效率。在西汉时冶铁和铁器制造业还不发达的南方出现了大型的冶制中心，在和帝时开盐铁之禁后，大地主和大商人又重新投入了冶铁制器的活动，其中一部分自造的兵器成了私人武装的武器。用蜡模铸造的工艺也开始了。同样，铜业、漆器、丝织业和其他手工业都比西汉有了提高，其中北方出现了品种繁多的丝绸，成都的织锦业已经十分繁荣。目前已发现的中国最早的瓷器（青瓷）是河南信阳擂鼓台出土的东汉瓷器（公元99年所造），从东汉始，瓷器和古老的丝绸一起成了中国举世闻名的特产。
东汉在水利工程方面甚至超过了西汉的成就。公元69年以治水见长的王景、王吴二人率卒几十万把黄河和汴河分开，使黄泛区的大片土地重新得到耕种。东汉时的汝南太守邓晨（？～49）、南阳太守杜诗、渔阳太守张堪等都曾是当地水利工程的指挥者。南方的发展尤其显著。会稽地方的镜湖筑塘完成后，周围9000多顷的土地得到灌溉。巴蜀的水利系统更加发达。南方水多，北方水少，东汉末年，据说北方已有人发明了畜力提水机具——翻车和人力提水工具——渴乌。据《东观汉记》和《汉书·食货志》的记载，水利和生产技术的进步使东汉时粮食的亩产量比西汉高出了一倍。
东汉前期，国家有经过战争锻炼的将才和军队，安定后迅速发展的社会又提供了物质支持。西汉王朝衰微时的元帝（公元前48～前33年在位）对北方匈奴族的政策已由征伐转变为和亲。但东汉王朝前期在稍为缓过气力之后，它的将军班超（32～102）、耿恭（与班超为同时代人，曾发明毒箭与匈奴作战）便重新开始了在西域的军事活动。同时，窦固（？～88）、窦宪（？～92）、耿秉（？～91）等重新开始了对北方草原的军事远征。骑兵仍然是突击力量。东汉不但在西北有大型的国家养马场，而且在西南地区也建立了国家养马场。对北方的军事行动随着朝廷力量的衰落而逐渐告终。这些远征的结果却微妙地影响了世界历史的进程：匈奴人在同这个南方强邻相处了几十代之后，到东汉后期时已感到经不起同中原的农耕文明相对抗，他们的主要部分于1世纪末逐步开始向中亚和东欧西迁，先攻掠波斯，接着逼西哥特人西进，使他们闯入已成强弩之末的罗马帝国，引起了罗马的迅速崩溃，使欧洲进入了中世纪。
然而，对于东汉王朝来说，消除了外患却不能摆脱内忧。除刘秀之外，这个王朝没有出现一个能有效地加强中央集权的皇帝，也没有出现一个十分残酷的暴君。一些大的豪门贵族、外戚与皇帝和宦官在争夺中主宰着朝廷政治生活，而整个社会经济生活的实际管理权也逐步落到了大大小小的豪强地主、官僚、与官僚地主有联系的巨贾手中。东汉王朝最后已无力解决它所面临的重大社会危机，那些大大小小的豪门权贵和地方势力在社会经济、政治生活的进程中在自己周围聚积了大量的土地、人民和财富，并且通过逃免赋税使朝廷变得衰弱无力。这样，当社会矛盾总爆发时，他们也和朝廷一样，成为社会风暴袭击的目标。稳定时期社会所创造出的那些物质技术成果，也避免不了在整个社会的经济、政治体制瓦解和重组的过程中七零八落的结果。
西通丝路
汉王朝的政治军事势力进入天山和帕米尔地区后，对辽远的中亚和西方发生了兴趣。这种兴趣也是由当时的边疆问题激发起来的。匈奴人自秦汉以来强大起来，使希求安宁太平的汉王朝对北方岁岁不安。从外交和政治上和西域建立联系，就可以斩断匈奴人的右臂。武帝时朝廷的使者和探险家张骞（？～前114）先后两次出使西域，到达中亚和西亚。他于公元前115年第二次从西域回来时，从中国的长安（西安）沿河西走廊、新疆、中亚直达罗马帝国东部的举世闻名的丝绸之路正式打通了。当时罗马人还没有灭亡叙利亚的条支（塞琉西王国），伊朗高原上有强大的安息王国（帕提亚），但罗马人已经能从这些中间国的商人手中得到中国的丝绸。在张骞打通丝路的几十年后，罗马的恺撒（前100～前44）穿上了华丽的东方绸衣。当时忙于战争的罗马人和地中海地区的航海家与旅行家实际确切了解的东方止于印度，他们称中国为丝国。即使是见闻多广的希腊地理学家们，对中国的确切方位都有许多误解。
打通丝路是中国人走向世界的一次伟大创举，是比征服战争更伟大的探险事业。从中国历史上看，西周时的周穆王（前976～前922年在位）西行时到达的西方边界可能是新疆南疆一带，这里在汉代已成为向西发展的稳定立足点。尽管有资料证明华夏丝绸在春秋战国时就已经辗转西传，但只是在丝路打通之后，中国的文明才同丝绸的大量西传一起更多地为西方世界所了解，同时中国人也开始身临其境地了解西方。从世界历史上看，除了各个原始民族在世界各大陆块上盲目地长期远距离游荡迁徙外，当时还没有任何人因政治、外交和贸易目的驱使而进行这样远距离的探险。无疑，如果没有中国的统一和强大，中国人既不可能产生从事这一探险的雄心，也不会有进行这一探险的力量和后盾——因为任何林立在中亚沿途上的小国都会轻而易举地劫持越境通过的贸易商队。但当这些商队有一个强大无比的统一王国作为后台和主人时，商路上的小国就只能谋求以正当的方式相互谋利了。况且当时从长安向西逶迤而行的商队都是由朝廷组织的，它主要为朝廷进行贸易，常附带着皇帝的政治使命，同时夹带着一些豪门权贵的外贸人员。政治和军事力量同样体现在用马和骆驼驮运货物的队伍中。中国人既可西行，中亚、西亚人亦可东往，丝绸、铁工具、铸铁技术和凿井技术的西传换来了良马、骆驼、奇禽异兽和名贵的波斯毛织品，除了葡萄、苜蓿和胡麻之外，石榴、胡豆、胡瓜、胡蒜、胡桃等亦向东土移植，声音幽怨婉转的胡笳和琵琶也是随着丝路的驼铃声传到中原的。随之，印度的佛教和佛教艺术也由中亚沿丝路向东传播。于是，中国人的物质生活和精神生活中增添了不少东西。
汉祚衰缺，丝路萧疏。东汉复兴，西域复通。公元67年，东汉的第二个皇帝明帝遣蔡愔率人到西域，在月支迎来了两位来自天竺的僧人，用白马驮回了佛经和佛像。今天洛阳东郊的白马寺便是公元68年建立的。由于西域各少数民族小国希望通过依附于强大的汉来免除匈奴人统治的威胁，汉与西域诸国的政治军事联系大大加强。东汉在这里不时派驻政治军事代表，大军则常驻在酒泉和伊吾、哈密。东汉的西域都护班超在这里活动达30多年，成为新疆南北和中亚一带50多个小国的政治、军事首领。公元90年，他甚至用西域诸国的军队逼退了7万越过帕米尔高原（葱岭）入侵的贵霜王朝的大兵。贵霜王朝是当时印度北部、巴基斯坦、阿富汗和中亚一带的一个大国，佛教正是从这里传入中国的。班超在西域时遣甘英沿陆路向西出使罗马帝国（大秦）。甘英来到了波斯湾海边，当地（安息西界）的商人和海员们也许担心中国人同罗马帝国直接通商会使他们失去作为中间人的商业利益，以海路的艰辛和险恶劝止了欲渡海西行的中国大使。到公元166年，罗马皇帝安敦尼（？～161）数年前派遣的大使来到中国，带来了象牙、犀角和玳瑁，这是两国第一次直接接触。
另外，汉时同印度、斯里兰卡、朝鲜半岛、日本列岛诸国及南方国家的来往已很频繁。显然，航海技术在这里是十分重要的。中国的海船在西汉时已有了船尾舵，鼓着风帆的海船在武帝时已到达印度洋。在东汉时，中国已有了由4个桅杆撑张的平衡四角帆船，它能很好地利用风力，性能为世界之先。汉朝这个新兴的封建帝国有着相当强烈的了解外部世界的愿望，大陆上的戈壁沙漠和海洋都在它的视野之内。
国家统一和思想统一
汉初，在秦始皇焚书余烬中还散存着一批诸子百家的著作，战国末期各家的思想余波依然荡漾在知识界和统治者中间。西汉初受封的淮南王刘安（？～前122）和依附于他的学者们写的《淮南子》一书中杂采百家思想，并有丰富的自然科学内容。他们研究了雷电，认为“阴阳相薄为雷，相激为电”。《淮南子·天文训》还记述了“阳燧见日，则燃而为火”。这里的阳燧可能是西周就已有了的铜凹镜。另外，在《淮南万毕术》中还有“削冰以圆，举以向日，以艾承其影则火生”的记述。这说明西汉人已知道了用凸透镜聚光取火的技术。用冰取火肯定不能持久稳定，因为阳光会使冰块消融。遗憾的是当时中国人还没有优良的玻璃材料，这一技术还不能发展和广泛应用。
不难理解，一统天下的统治者需要打造一统天下的思想武器，汉代的统治者和学者们必须探索和寻找它。墨家那种组织小团体研究科学技术的风气难以为继了，法家由于受到秦的重用而在这时受到排斥，阴阳家的灾变论、纵横家的游说词也是不宜提倡的。道家学说中的消极内容又与统一大国精神不符。只有儒家学说中的德、仁、礼、义等思想才最有助于安定天下。汉初一些具有儒学倾向的政治家把儒家思想的精华变成了新时期的意识形态。和刘邦关系密切的陆贾提醒刘邦“马上打天下，但不能在马上治天下”。他倡导贤人政治，以为治国者不可以图利，治产业则教化不行。这个思想不但影响了刘邦，而且对两汉皇族来说还真起了些作用：皇帝在发生灾荒时常把官田赐给无田的民众。当然，整个天下的民众从理论上说都是皇帝的财产。文帝时的贾谊更具体地提出以礼义廉耻（四维）来教化国民，他甚至还提出以德来安抚北方匈奴的建议。
当新时代的儒学大师董仲舒（前179～前104）出现在政治思想界之后，儒家思想决定性胜利的时刻来到了。由于他的理论宣传，汉武帝时“罢黜百家，独尊儒术”，并且设立了五经博士，建立了专门研究儒学和从事教育的大学性质的机构——太学。儒家从秦代遭受贬斥打击到成为时代的主流思想，表明中国的政治思想已经发生了一场大转变，明目张胆的严刑峻法已被证明不能维护统一的太平世界。不过，由于汉袭秦制，而法家人物韩非和李斯的思想在创制秦朝政治制度方面的作用不可忽视，因而，法家对中国传统政治和律法的影响已成为一种事实上的存在。
董仲舒的思想当然不是纯粹的先秦儒家思想，也没有把孔、孟、荀等人的全部思想精华集中起来。首先它是以汉时流行的简明的隶书字体来研究和重新阐发古文经典的所谓今文经学。其次，在思想内容方面也多有新意。董仲舒主张以礼乐来教化人民，以德代刑，提倡三纲五常。他用阴阳家的观点来解释孔子和其他诸子的学说，十分强调天象和人事之间的联系（天人感应），认为“天意难见，其道难理”，“道之大源出于天，天不变，道亦不变”（《汉书·董仲舒传·举贤良对策》）。显然，在哲学上董仲舒比孔子和老子都保守。孔子大胆地怀疑天，论人多而论天少，老子的道不出于天，天则出于道，而且连道也是不断变化的。董仲舒的这种思想对于自然科学的发展是不利的，因为天道在这里既是不变的，又是难以认识的。不过，董仲舒认为人下长万物，上参天地，贵于天地，这种积极思想影响也很大。另外，董仲舒用阴阳二气解释风云雨雹的形成也很有些道理。
儒家思想的胜利对中国后来思想文化乃至科学思想的发展产生了深远影响。由于对地方举荐和官吏察选的官僚预备队增加了考经的内容，从太学、郡县学校、宫廷的其他贵族子弟学校到私人传授的私学讲坛上，儒家经典成了最主要的教材。用今文（隶书）来注释讲解古文经典的学者们把言简意赅的原文搞成了百余万言的繁琐巨著，新思想被淹没的可能性更大了。和春秋战国时期相比，两汉时期的学术思想从总体上出现了一个相对倒退的趋势。由于儒家学说中对自然现象没有透彻考察和积极研究的态度，随着今文学者们在自己制造出来的文献海洋中越埋越深，谶纬迷信的思想抬头了——这是把自然现象和为皇权服务的政治伦理学捏在一起的最简便方法。东汉章帝（76～89年在位）时，由博士和儒生们在白虎观讨论了五经（《诗》、《书》、《礼》、《春秋》、《易》五种儒家文献，《乐》由于秦始皇焚书而毁）之后由大史学家班固写的一本成果汇报书《白虎通义》，说明当时多数有地位的知识分子们已经不能像先秦儒家宗师那样独立思考，而到了用迷信和神学为王朝服务的地步。当然，统治者中相信迷信的更大有人在，西汉的武帝年老时对长生不老着了迷，曾被一些利用迷信蛊惑人心的大臣愚弄。王莽和刘秀都利用图谶作为政治工具，企图制造天命附归的社会印象。
造纸术
由于汉王朝要利用知识分子对社会进行教化，办太学和郡县学校，再加上经学家们在注讲古文时动辄万言的学风，春秋以来的书写材料竹简、木牍和丝帛已经远远供不应求了。而且太学发展的规模是惊人的：到东汉质帝时（145）学生已达到3万！新的书写材料必须发明出来，社会提出了这种要求。
从技术源头上看，造纸术起源于养蚕制丝过程中的漂絮。人们为了将较差的蚕茧制成丝绵，将其剥开、浸水，并在篾席上反复捶打，使之成为松软的丝绵，称为漂絮。此过程中篾席上留下的丝纤维积累起来，晾干后成一薄片，揭下可做纸用。受此启发，当地中海沿岸罗马帝国的学者们用埃及产的草纸和羊皮纸书写的时候，中国人在西汉前期已发明了植物纤维造成的麻纸。西安附近灞桥出土的麻纸正是这时的产物。到了东汉时期，博士们的文章已越来越长，汉和帝时监制宫廷器物制造的太监蔡伦（？～121）于公元105年，改进了原先的造纸术，用麻类、绳头、渔网、破丝旧绸和树皮等造出了质量优良的蔡侯纸，满足了博士们的需要。
造纸术无疑是中国古人为知识和文化生产而发明的一项伟大的技术。纸比中国古代的甲骨、钟鼎、竹简、木牍、丝帛都便宜得多，而且轻便，能长期保存。中国的纸也比埃及的草纸优良，比西亚的泥板轻便，比欧洲的羊皮纸廉价，因而这项发明注定会成为全人类的财富，引起人类书写材料的一场革命，通过促进社会信息超越时间空间的广泛传播，而成为人类文明进步的伟大杠杆。
纸的发明首先使当时的书籍变得更加便宜，经学博士们更可以大显身手了。当这种材料流向社会后，没有多少财富和得不到朝廷支持的私家学者们著书的风气开始了，社会文化教育事业有了蓬勃的发展，中国三国时代从社会中下层涌现出来的大批人才的学识，在很大的程度上得益于造纸术的发明。而且，汉代以后中国古代文化的普及也同造纸技术息息相关。
当然，纸并不能决定人们在它上面写些什么东西，它既负载着新思想也负载着陈腐的误说。民族的文化瑰宝依靠它保存下来，人们后来也用它来绘画，印制佛像佛经，并且印成纸钱祭奠祖先。
退一步进两步的科学
科学的发展首先是和前代的学术传统相关的。在汉代，西周时的天命人事观已经根深蒂固，残留的最初的神的观念并不强烈了，而且在那些传说中神就是自己伟大祖先的影子。人们敬祖甚于敬神。尽管人们也半信半疑地相信死后还有一个世界，并有过野蛮的、后来又变得文明的祭祖习俗，但在祭礼过后就把思想和眼光转向了现实生活。这有利于中国古人在自然现象面前采取朴素的带有人文主义色彩的达观态度。春秋战国时包括孔子、孟子在内的诸子百家的大多数学说都具有无神论倾向，荀子和许多人都程度不同地关心自然现象，他们不是像苏格拉底（前469～前399）那样专门思考人的思想家，而是从社会角度来思考人的，常常试图把看到的自然现象和社会问题联系起来。一种理论如果不是这样，那么，从天—神—人的和谐统一方面来看，它就是有缺陷的。所以，中国古人对自然现象的观察、记录和经验感受的传统有着强大的社会文化和社会心理基础，中国古代的科学知识必然会在历史中经久不衰，前后相承，不断积累性进步，并构成自己独特的体系，对世界文明做出独特的贡献。在汉代国家统一的历史时期，中国古代科学的生命力继续显示出来。
科学的发展也和社会的发展状况相关联。汉朝建立了稳定的以皇帝为中心的官僚专制政权，学者开始越来越多地和官僚融为一体。春秋战国时代那种相对自由的政治选择、到各地自由讲学或游学研究的条件、相对独立的个人经济条件和众多的养士兴学的贵族集团等，都不复存在了。这决定了汉朝的学术要在统一的国家政权下发展。统一的皇朝可以更加有效地把全国的人才集中起来，并为他们提供最好的研究和工作条件，并且可以把优秀的成果十分有效地推广开来。这样，知识的进步就出现了一个新的历史趋势。一方面，汉代科学知识的进步在整体上没有出现春秋战国时期那样的大繁荣，人们追求科学知识和研究自然的风气已从春秋战国时代向后退了一步。另一方面，汉代天下太平，皇朝和决定国运的农业以及人民的生活都需要天文学、数学和医药学，既然前代人已经在这方面打下了坚实的基础，那么，新朝代学者中的一部分人肯定会把精力和才智放在这方面，对前人的丰富成果做一番综合整理来适应新时代的需要，这样，这几方面的知识就会比以往更进一步。
天文学是直接由皇家管理并支持的，是研究条件最好的一门科学。秦时采用颛顼历，汉初承袭秦之正朔。西汉张苍罢相后（前162）改行以十月为岁首的夏历。皇朝天文学家的一项重大任务是修订历法。历法是国家的大典，它在政治上有安定民心的作用，又是农耕的时间表，这对大汉王朝相当重要。西汉武帝（前156～前87）时起用的太史待诏落下闳和邓平主持制定了太初历，这是中国历史上第一次纳入24节气的历法，它推出了135个月中的23次交食周期。太初历从公元前104年起实施到公元85年，这一年，开始实施由编圻、李梵、贾逵（30—101）等人根据春秋时的古四分历制定出的四分历。李梵、贾逵和当时的另一位天文学家苏统等都已认识到了月球的运行是不等速的。贾逵还提出在历法中应按黄道来计算日月的运动。王莽主政时刘歆作了三统历。到东汉末年，另一位天文学家刘洪制定了一个新历乾象历，考虑了月球的不均匀运动，并且能十分准确地预测月食和日食，三国时的吴于公元223～280年所采用的便是这个历。
由于朝廷的物质支持，天文仪器得到了重大改进。落下闳在春秋以来观测仪的基础上创制了浑仪，并且用它重测了28宿的距度，根据自己的观测和思考，他提出了与《周髀算经》中的盖天说不同的浑天说，认为天球是圆形的。略晚一些在宣帝（前74～前49年在位）时当大司农的耿寿昌则用铜铸造了一个演示天象的天球仪。汉朝的天文学家们对日月行星和超新星、彗星、太阳黑子的观测记录更为细致。这些观测事实并不局限在天文学家的圈子，也扩散到当时的整个知识阶层，有时候是通过太学教育的途径扩散的。西汉末的文学家扬雄（前53～公元18）就对天文学很感兴趣，东汉初的贾逵也是有名的经学家。《史记》和《汉书》中都有丰富的天文观测记录。《史记》的记录告诉我们，当时人们已知道流星坠落后不过是石头而已。《汉书》中留下的太阳黑子观测记录（前28）被世界上认定为最早的记录，而且以后这种观测记录一直继续保持下来了。
特别叫人惊叹的是张衡（78～139）这位超越历史的东汉天文学家。他生于河南，在朝廷当了14年掌管天文的太史令（他比当时在罗马帝国研究天文的希腊人托勒密大7岁）。张衡在天文方面已注意到5颗行星（金木水火土）运行的速度是不均匀的，他推测这可能与它们同“天”的距离有关，在计算这种关系时他取π=≈3.162。张衡在当时已经认识到月亮自己不发光，由于太阳照耀才有光辉，一旦蔽于大地，则发生食。“月光生于日之所照，魄生于日之所蔽”（《张河间集·灵宪》）。据说希腊人亚里士多德由于看到月食时地的影子落到月亮上总是呈弧形的，就判断地是球形。张衡对天体的形状也作了推测，根据他的说法，“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内……天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。天转如车毂之运，周旋无端”（《浑天仪图注》）。这个思想的可贵在于把地视为球形。另外，他在《灵宪》中指出“宇之表无极，宙之端无穷”。为了宣传他的浑天说，张衡制造了一台用水推动的浑天仪来演示天象。张衡的浑天说已认识到大地形状，它是中国古代天地结构形状学说中最伟大的天才猜想，可与古希腊人关于大地球形的猜想相媲美。当时除了张衡的浑天说，还流行着周代就形成的盖天说。到了比张衡晚一些时候的东汉晚期人郄萌那里，宣夜说出现了。郄萌认为不存在固定的天球，日月星辰自然浮于空中，它们的运动和停止都由气去完成。显然，浑天说和宣夜说的出现说明汉朝天文学家在宇宙结构方面的认识已超过了春秋战国时代的盖天说。但是，此后天文学的计算技术一直在发展，宇宙结构学说却没有很大的进展。在整个中国天文学史中，张衡的浑天说最受重视。这一方面是由于他的学说更加形象，另一方面是他当时的社会地位以及多方面才能的广泛影响——他发明了世界上第一台测量地震的仪器：候风地动仪。这是利用惯性原理设计的，不久就成功地记录了公元138年甘肃发生的一次地震，这个成功在当时的学术界也引起了一场“地震”，因为张衡竟然能用机械机关和人的巧妙构思来及时地先于任何人得知天地的机密。此外，张衡的文学作品《二京赋》描绘了那个时代政治文化中心的繁荣的生活图景，在一般文人学士中有相当大的影响。不过遗憾的是在他死后不久，他的最杰出的发明地震仪，遭到了最大的忽视。这台奇思绝巧的仪器竟然不知去向，以致20世纪50年代的中国机械专家们不得不根据文献来重新复制它！关于地的运动，除了地震之外，还应指出，在西汉末出世的《尚书纬·考灵曜》中已经有了“地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而座，舟行不觉也”的思想。当时这种超时代的思想是无法验证的，但后世人对它的忽视倒有点遗憾。另外，汉朝在计时方面已经采用了十分精确的漏壶，说明汉代的人已经十分重视计时、报时仪器的制作和使用。
这里还应该提到的是，自秦汉以来，由于天文知识主要是为朝廷服务的天文学家所掌握，天文学家也只有在朝廷的支持下才有可能潜心专意研究天文现象，这就使我国古代的天文学同“天子”王朝的关系分外密切。司马迁在《史记》中对当时已掌握的天文知识的总结和记录不但表明这个太史令世家的才子实际上也是出自天文学世家，而且也表明汉代的天文学已在“天人感应”的思想框架中同占星术合为一体，也同皇权合为一体。由于占星活动首先是为皇朝政治服务的，所以，人间政治文化的色彩也投射到了天文学领域：人们用和人间皇帝政权相对应的权力等级和结构来为天上的星座划定秩序和命名，而司马迁也将《史记》中的天文学卷记作“天官书”，并且认为自己写《史记》的目的便是所谓“究天人之际，通古今之变”。在这里，历史、社会、天文、人事有着内在的联系。
如何才能“究天人之际，通古今之变”呢？就天文学的意义上，在《史记·天官书》中，司马迁写道：“天则有日月，地则有阴阳。天有五星，地有五行。天则有列宿，地则有州域。三光者，阴阳之精气本在地，而圣人统理之。”“日变修德，月变省刑，星变结和……终始古今，深观时变，察其精粗，则天官备矣。”
在具体的天文学实践中，西汉马王堆汉墓中的帛书《五星占》（1973年出土）表明汉时的天文学与占星活动确实仍然有着十分密切的关系。在具体的社会生活中，皇朝政治和天文学之间的关系由于天文学家主要是在朝廷的天文台供职而得到了加强。例如，当对日月食的预报通过官府来进行的时候，就无形中又为皇权蒙上了一层神秘的色彩。与此相应，日食又常常被认为是“君有惭德”，需修德以禳之，否则天将降灾于天下。与此相关，上天和皇帝之间的联系也常常被人们用“祥瑞”和“异灾”联系起来。甚至连张衡这样的大科学家也曾利用公元134年洛阳一带的地震，应汉顺帝诏批评了当时政治上的几条错误：“中间以来，妖星见于上，震烈著于下。天诫详矣，可为寒心。明者消祸于萌，今既见矣，修政恐惧，则转祸为福矣。”（袁宏：《后汉记》卷十八）将自然现象同人间政治联系起来，这在很长的历史时期内成了中国文化传统的一个特色。在这方面，历史上也不乏为了粉饰太平而将某种自然现象解释为“祥瑞”的例子，甚至也不乏为了达到某种特殊的政治目的而人工地安排、设计并宣扬所谓“祥瑞”和“异灾”的例子。在民间，秦汉间的巫师和方士则编造了预示吉凶的隐语（谶），还出现了以神学迷信附会儒家经义的纬书。尽管纬书中保存了一大批天文历法和地理知识，但在整体上谶纬却代表着周易八卦学和天文星占在应用于社会生活过程中所产生的最粗俗的产品。
汉朝时虽然没有人写出一部全新的数学巨著，但春秋战国时在各诸侯国学界流传的一些已基本成书的著作被安宁盛世的朝廷数学家们整理出来了。这时出现的数学著作有：《许商算术》26卷，《杜忠算术》16卷。《周髀算经》得到了整理和重视。最重要的《九章算术》得到了西汉前期有地位的北平侯张苍（？～公元前152，音律算学家）的整理和删补。后来朝廷的理财家大司农耿寿昌（西汉宣帝时人，历算家）又进一步删补了这部著作。这是对春秋战国以来数学知识的全面总结。和平时期的水利建设、开垦和丈量农田、商业活动和天文计算都需要数学知识。《九章算术》最为完整，内容包括9类计算问题，分方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股等9章，共246个例题，全是生产和生活中的实际计算问题，相当于现代小学算术的大部分内容和部分中学算术的内容，它奠定了我国古代数学的基础，它是中国最有影响的一部古代数学著作，也属于世界古典数学名著之列。其中，分数的概念和运算，比例问题的计算，负数概念和正负数运算等，都是世界上最早的。
数学和音律有着密切的关系。许多算学家都是音律学家。西汉人京房（前77～前37）在研究音律时根据春秋战国时的三分损益法推出了60律。这个数字大大超过了12律。京房在研究音律的时候发现古人用竹管来定音律的方法不如用弦乐器方便，便提出了这方面的建议。不知道是不是西域的胡琴、琵琶等弦乐器的传入影响了京房的工作，但他的建议和工作却在一定程度上影响了后世的音律学家。
西汉时最有名的医生是淳于意（号仓公，前205～？）。他曾从当时的名医公孙光学习，并从公乘阳庆学习黄帝、扁鹊脉书。当他获罪要被施刑的时候，他的女儿缇萦上书汉文帝，愿代父服刑，故得到豁免。仓公是历史上第一个治病有医案的人，这种做法成了后世医生遵循的良规，有益于提高医治和下药的疗效。东汉末年当过长沙太守的张仲景（张机，号仲景，150～219），是中国传统医学发展史上一个重要人物，被视为传统医学中的医圣。张仲景既重视传统又有创新精神，他推崇扁鹊、公乘阳庆和仓公等前代名医，还系统地研究了《黄帝内经》、《难经》、《阴阳大论》、《胎胪药录》等古典医学文献，结合自己的行医实践，写成了《伤寒论》和《金匮要略》两部医学名著。其中《伤寒论》把《黄帝内经》的理论变成了应用性的辨证论治原则，成了后世医生（包括今天的中医师们）在风寒类病症方面诊断下药的指南。
和张仲景同时代的名医华佗（？～208）是最有名的外科医生。他的外科手术在当时已达到了妙手回春的地步。华佗身处东汉末战乱开始的时候，这时自然十分需要外科医生。为了减轻病人在动手术时的痛苦，华佗发明了一种可能应用了曼陀罗作为原料的麻醉剂，叫麻沸散，手术前病人用酒冲服，这样他成功地完成了腹腔外科手术。但这位一代名医竟因治病时的误会被大政治家曹操所杀害，他的发明竟未能流传下来。
在药物学方面，秦汉之际的药物学者们便托神农氏之名编出了中国最早的一部药物学著作《神农本草经》。这本书中收入的药物共365种。这个数字恰好同一年的天数一样，它可能还没有把当时已知的所有药物包括进去，但这肯定是一次全力搜集整理活动的结果，它对中国后来药物学的发展产生了很大的影响。在汉代打通西域之后，从西域传来了一些新的药物，它们也逐步地加入中原药典之中。另外，东汉末的魏伯阳把炼丹术提高到了一个新水平。他写了《周易参同契》一书。这部最早的炼丹学专著为历代炼丹士所推重。炼丹活动不仅给不少皇帝提供了实际上只能缩短寿命的“长寿丹”，也提供了一些对人体有益的新药物。另外，在《淮南子·精神训》中已记有两种导引方式：“吹呴（嘘）呼吸，吐故纳新；熊经鸟伸，凫浴蝯（猿）躩，鸱视虎顾。”这里前者为行气，它是气功的练习，后者则发展为华佗曾教人练习的五禽戏，后来一直发展为太极拳。
东汉的思想家王充（27～97）曾师事班固之父班彪（史学家），担任过郡功曹、治中等官，后罢职居家，从事著述。由于同郡（浙江会稽）人谢夷吾上书推荐他的才学，汉章帝曾特诏征用，但因病未行。王充著《论衡》，继承了先秦诸子思想中一些科学的见识。王充认识到天地是含气的自然，雨是由地气上蒸，凝聚为云，云繁则为雨。雷电是一种自然现象。这是反对“天人感应”思想的。《论衡》中还有这样的记载：“阳燧取火于天。五月丙午日中之时，消炼五石，铸以为器，磨砺生光，仰以向日，则火来至，此真取火之道也。”《论衡·是应》中还记载了“司南之木勺，投之于地，其柢指南”，可见作者对当时科技的重视。王充还认识到潮汐和月亮盈亏之间存在着时间上的对应关系，但他也固执地不相信日蚀是月亮掩住了太阳的看法，而当时的一大批经学学者却都持这样的看法。在王充看来，蚀现象是日月的光芒自损。在《论衡·说日》中，他凭直观认为太阳中是火，而月亮中是水。如果说月亮中有生物，那么它们不是古代神话中的乌、兔和蟾蜍，而应是水生动物。很明显，他的书是直接针对当时的迷信风气而写的论战著作，有不少缺乏实验验证的大胆猜想。但他论述问题的思路却接近科学的方向。例如他在《论衡·物势》中写道：“天地用五行之气生万物，人用万物作万事。不能相制，不能相使；不相贼害，不成为用。金不贼木，木不成用；火不烁金，金不成器。”不过，由于王充离开官场后没有经济实力和实验设备，缺乏社会支持，他只能停留在用纸笔和头脑与大自然之谜作战的境地。另外，社会的风气刺激他深深地陷入思想论战的热情之中，而不能专心地去思考自然界的日月风云雷电雨现象。他不得不花费相当大的精力去写《问孔》、《刺孟》这样的批判性著作。但他这样积极地论战并不能震动当时的社会思想阵地。他的书在生前被视为异书，只是在东汉末年才流传开来，且仍不断受到抨击，可见当时经过今文经学家们重新解释的儒家学说在思想界已占有统治地位。
还应该提到，在司马迁和班固的著作中保存了大量社会和自然知识，南朝（宋）时范晔（398～445）所著的《后汉书》中也记录了东汉时代的许多知识。其中《汉书·地理志》以行政区和疆域为纲的地理记述方法，为后世地理学著述者所效法。这是统一的政治对地理学的影响，因为政区的界限成了地理学的界限。这和《禹贡》中的自然分区方法已有所不同。《汉书·地理志》中记：“高奴，有洧水可燃”，是陕西延长一带人民已发现石油可燃烧性质的记录。
总的看来，两汉时期中国的科学知识取得了一些显著的进步。这种进步在学科和领域方面是有选择性的。战国时墨家所注意的物理学和力学知识被搁置起来了，知识的锋芒沿着应用性和实用的方向伸展。传统的农、医、天、算四大学科得到了发展，使古华夏文明成为灿烂的大汉文化。这种发展即使经历社会动荡也仍然会顽强坚韧地进行。可以看到，科学的命运也取决于社会的命运，因为社会的命运中包括着科学家的命运。两汉时代科学家们的功绩是总结了前代人积累起来的经验，并且在辛勤的工作中把自己许多新的经验和知识加入到里面去，尤其是使中国古代的数学、天文学、医药学体系基本完备。至于汉代的天文学家张衡，无论是从中国科学史的角度还是从世界科学史的角度看，他都算得上是一位杰出的天才人物。
第三节 三国两晋南北朝科技
长城的缺口
从中国历史上看，自从传说中的炎帝、太皞、黄帝三大部落在战争后融合成为华夏人以来，前述时代是中华民族的第二次大融合。这种融合的发生一是由于中原地区农业繁荣对塞外游牧民族在经济、技术和物产上的吸引，二是由于中原社会演化中的政治经济崩溃为塞外民族大规模南下提供了机会。
在铜器时代，华夏文明和塞外民族的游牧文明之间还没有发生强烈的相互吸引和对抗，那时他们双方都还没有足够的力量和技术手段把发展的目标放在各自的边界上。中原地区首先进入了铁器时代。秦始皇时代的长城标志着中原华夏人的文明在铁器时代到来之后进入了一个新纪元，华夏文明已确认了自己的优越性。汉武帝的开边标志着这个文明在强大时有愿望并有力量向外扩张。然而，同世界上所有古代文明一样，这还不是一个具有持续稳定进步发展力量的文明，它的政治、经济制度和技术、文化基础决定了它的前进要以退步为代价，崛起要以衰落为补充，大治要通过大乱来达到。东汉末期，虽然由于匈奴民族的部分西迁缓和了中国北方的压力，但中原地区在东汉末人口锐减和政治分裂的情况下减弱了在经济方面的对外排斥力量，北方民族得以以和平方式在长城内外地区过上半农半牧的相对定居生活，从而向中原的铁器文明靠拢。在中原政治和经济稳定的情况下，这个以铁器和农业为技术基础的社会是一个中心，北方民族那些在技术上
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