培养青少年科学精神的故事(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：冯志远

出版社：辽海出版社

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培养青少年科学精神的故事试读：

前　言

青少年朋友，科学人人都向往，可是你究竟了解多少科学的奥秘呢？光线能像水一样弯曲地流动，随手扔针居然得到了圆周率，机器人受不了人的折磨自己逃跑了，巨石竟然怕人挠痒痒，裙子能爆炸，小鸡也会得脚气病，植物也有各种血型，一束玫瑰传递了43年才到恋人的手中……这些话题是否让你倍感惊奇呢？

科学的世界奇妙无穷，处处都有令人惊奇的神秘发现。有的貌似简单的现象，却蕴含着深奥的科学知识，甚至至今仍无法解释，有的貌似纷繁芜杂的现象，其背后隐藏的科学知识却是如此简单！或许，看完本书，你除了羡慕先行者的天才、勤奋和运气外，也会幻想有朝一日自己也能有惊人的发现，因为惊奇很可能时刻都围绕在你身边。

任何现象的背后都有学问，更多的科学道理在等待你去发现，睁大你的眼睛，在惊奇中展开一次科学探秘之旅吧！“相信上帝，太阳绕地球转；相信科学，地球绕太阳转。”本书是献给尊重科学、学习科学，创造科学的青少年的一份礼物。过去培根说：“知识就是力量。”今天我们说：“科学就是力量。”科学是智慧的历程和结晶。从人类期盼的最高精神境界讲，朝朝暮暮沿着知识的历程，逐步通向科学的光辉圣殿，是许多有志于自我发展的青少年晶莹透明的梦想！

为了引导青少年热爱科学的积极性，激发他们的创造性和探索精神，我们特地编辑了这套“启发青少年的科学故事集”，包括《激发青少年科学发明的故事》《启迪青少年科学幻想的故事》《激励青少年科学探索的故事》《培养青少年科学精神的故事》《透视青少年科学之谜的故事》《引导青少年太空探秘的故事》《促使青少年海洋科考的故事》《引领青少年地理发现的故事》《指导青少年自然探索的故事》《启发青少年生物探秘的故事》《激发青少年物理兴趣的故事》《培养青少年化学爱好的故事》共12册。在本套丛书中，我们精选了从自然科学、理论科学到应用科学的各个科学领域若干个内容各异的惊奇故事，把更多意想不到的科学探索内情展示在你的面前。在故事的编排上，我们摒弃了以往科技史式的教条罗列，依照每个探秘故事吸引力的强度，调整了其先后顺序，希望能给读者带来更多的阅读享受。

本书虽然不能穷尽所有的科学探秘故事，但我们相信，它能给广大读者带来各种启发，让读者从这些惊奇的探秘故事中找到阅读的乐趣，学到知识。但愿本书能够成为读者喜爱科学、学习科学、投身科学研究的“催化剂”。

第一位被载入史册的数学家商高

商高是我国古代的数学家。关于他的生平，历史上的记载很少。他是春秋时周朝人，大约生活于公元前12世纪。商高的数学成就主要是勾股定理和测量术。

中国古代最早的数学和天文学著作《周髀算经》上记载了一段周公与商高的对话。周公问：“窃闻乎大夫善数也，请问古者包牺立周天历度。夫天不可阶而升，地不可得尺寸而度，请问数安从出？”商高答：“数之法出于圆方，圆出于方，方出于矩，矩出九九八十一，故折矩以为勾广三，股修四，径隅五。既方其外，半之一矩，环而共盘。得成三、四、五，两矩共长二十有五，是谓积矩。故禹之所以治天下者，此数之所由生也。”这是有名的“周公问数”。这段对话用我们今天的话解释是这样的：周公问商高：古代时伏羲是怎样测量天文和历法的？天没有可攀的台阶，地又不能用尺去测量，这些数是从哪儿得出来的呢？商高回答：数是根据圆形和方形的数学道理计算出来的。圆来自于方，而方来自于直角三角形。直角三角形是根据乘除法的计算得出来的。将一条线段折三段围成直角三角形，一直角边（勾）为三，另一直角边（股）为四，则斜边（弦）为五。利用直角三角形三边的三、四、五的关系可知：方盘面积为49，而四个阴影的三角形的面积之和为24，因此正方形BDLH的面积为49－24＝25，这种证明方法比欧几里得的几何原本中的证明更简明易懂。

周公曾是周武王的弟弟，他辅佐周武王的儿子执政。商高是贤才中杰出的人物之一，是周公的朋友。周公十分重视发展科学技术，虚心向商高学习科学知识。他曾请教商高用矩之道（矩：是由长与短两条带有刻度的直尺，一端相交成直角相连而成的），商高用六句话简要地概括了这一方法：“平矩以正绳，偃矩以望高，履矩以测深，卧矩以知远，环矩以为圆，合矩以为方。”这就是说：把矩放平了可以测定水平和铅直方向；把矩立起来，能够测量高度；把矩反过来倒竖可测深度；把矩平放可以测定水平距离；将矩环转一周，可得圆形；将两矩合起来可得到方形。

商高利用矩作为测量工作，运用相似三角形的原理“测天量地”，把测量学上升到理论，为后来的数学家推广复杂的“测望术”奠定了坚实的基础。

勾股弦的关系和用矩之道是商高的主要成就，商高的年代离我们虽然遥远，但他的科学创见却永远为后人纪念，他是世界上第一位被记载在史册上的数学家。

神医扁鹊

扁鹊是渤海郡郑人（即现在河北省任丘县人）。年轻时他负责给人看管客人住的馆舍。在来往的客人中有一位经验丰富、医术高明被称作长桑君的民间游医。扁鹊与众不同地接待他，并谦虚恭敬地向长桑君学习医道、医术十多年。长桑君看到扁鹊如此虚心好学，就将自己多年来积累的行医经验和许多秘方全部传给了扁鹊，特别是通过摸脉来确定病人的疾病在何处。从此扁鹊的医术得到很大提高，后来终于成为一代名医。

扁鹊在行医过程中十分注意积累经验。他在晋国行医时，大臣赵简子已不省人事五天，他的下属官员焦急万分，找扁鹊来看病。扁鹊看完病人后，对官员们说：“病人气色不好，脉理紊乱，看上去就好像死去了一样，这没有什么奇怪的。当年秦穆公也曾这样，但七天之后便苏醒过来。像病人现在这种情况，不出三天，也一定会醒来。”果然，赵简子两天半就醒过来了。

一次，扁鹊路过虢国（今山西省平陆县），恰好遇到虢国为太子操办丧事。扁鹊向了解太子死因的官员询问太子的病情，并问太子是何时死的，是否已入殓。官员回答说：“太子是在鸡鸣时死亡的，死亡未过半日，所以还没入殓。”听完官员讲述太子的病况，扁鹊说：“太子不幸地死去，我还能让他活过来。”太医官们则认为扁鹊这是无稽之谈，凭什么能让太子死而复生呢？除非天上的神医下凡来。

扁鹊仰天长叹道：“你们看病开药方，是以管窥天。我从阴阳的关系上来分析，可以确诊太子只是昏厥，抓紧时间抢救，一定能够使太子起死回生。如果不相信我所说的，你们可以进宫，用耳朵细细地在太子的鼻子处听，太子一定还有断断续续的细微呼吸。太子的两条腿到大腿跟处还是温的，太子并没有真的死去，只是暂时的昏厥而已！”

官员们向虢国国君报告，虢国国君高兴地将扁鹊迎进宫中，对扁鹊说：“您的到来是我国的幸运，因为有了您的到来，能使我的儿子重新活过来，要是没有您，我的儿子只能去深山大沟了。”扁鹊精细地分析了脉理后，让他的弟子将针磨锋利，先在太子头部和胸部的一些穴位扎针；之后，又在手部、脚部有关穴位上扎了几针，太子居然真的苏醒过来。又服了二十几天汤药，经扁鹊的精心调理，太子就完全恢复了健康。

人们经过这件事情之后，都说扁鹊的医术能让病人起死回生。扁鹊对此只是笑笑说道：“我哪里有让病人死而复生的本事呢？只是生病的人，自己还没有到病入膏肓、不可救药的程度。我只是利用我所掌握的医术，帮助病人尽快恢复健康。”

还有一次，扁鹊行医来到齐国（现在的山东省境内）。齐桓侯很礼貌地在宫廷中接见了这位当时的名医。接见时，扁鹊对齐桓侯说：“您有病在体表，如果不及时医治，您的病将深入机体。”齐桓侯对他的臣子们说：“这个医生真好名利，他想以治疗没有疾病的我来显示自己的医术高明。”

过了五天，扁鹊又一次见齐桓侯，对齐桓侯说：“您的病现在已经发展到血脉之中了，若不及时治疗，病情将进一步加深。”齐桓侯很不高兴地说：“我什么病也没有。”

又过了几天，扁鹊第三次见到齐桓侯时，说：“您的病现在已经发展到肠胃之间了。再不及时治疗，病情还会进一步加深的！”齐桓侯听了扁鹊的话，一脸阴沉，很不高兴地看着扁鹊。

再过了几天，扁鹊第四次去见齐桓侯，当他看到齐桓侯后，扭身便走。齐桓侯感到很奇怪，急忙派人去追问扁鹊，为何一言不发。扁鹊说：“病在皮肤表面的时候，只要用热水洗洗泡泡，用热布敷敷就可以了；当疾病发展到血脉之中时，用针灸来治疗，就可以治愈；当疾病发展到内脏时，服用一些汤药和酒醪（即今天的浊酒），还来得及治疗；而现在，齐桓侯的疾病，已经深达骨髓，我已无能为力了。”

不几天，齐桓侯真的病倒了。急忙差人去找扁鹊，扁鹊早已离开了齐国。就这样，齐桓侯带着遗憾离开了人世。

通过以上三个小故事，我们可以想想：在两千多年前既没有什么化验的工具和方法，也没有现代的诊断仪器的条件下，扁鹊是怎样把病人的病情判断得如此准确呢？人的生老病死这是每个民族都要面临的实际问题。我国古代的劳动人民在同疾病的长期斗争过程中，渐渐地摸索并形成了一些诊断疾病的方法。而扁鹊正是通过自己的勤奋好学，在多年的行医过程中，不断积累经验，不断总结，才归纳出了望诊、闻诊、问诊、切诊这四种中医诊病的方法。这也是今天中医辨证施治的重要内容。

望诊主要是指观察病人的表观现象。比如：神色、形态、舌苔、大小便和其他排泄物等。

闻诊主要是指用耳朵听病人的语言、呼吸、呻吟、喘息、咳嗽等声音的高低、强弱；以及用鼻子闻病人的口气，痰涕和大小便的气味等。

问诊主要是指询问病人的以往病史，发病经过，现在的病情，生活习惯以及服药治疗后的反应等。

切诊则包括脉诊和触诊两方面。主要是指为病人号脉、把脉象，并触摸病人的皮肤、胸部、腹部、胁肋等处，感知有无异常情况。

在行医过程中，“四诊”必须综合运用，互相参证，才能全面了解病情，作出准确的诊断。这“四诊”方法从扁鹊开始直到现今，两千多年一直都在使用。仔细想想，它也确是有其科学道理的。我们现在都知道，世界上没有任何一件事是孤立存在的，它总是或多或少地和周围的其他事物联系着。如果人的内脏出现了病变，在体表的部分组织器官上也就会有所反映。例如现代医学已经证实，胆汁中含有消化分解脂肪的物质，如果一位肝脏出现病变的人，胆汁分泌不足，那么他一定不愿多食油腻的食品。再比如一个人长期因为工作紧张和睡眠不足，就不会有满面红光的情景，若再加上营养不良，则定会出现脸色发青发黄的现象。据史书上记载，扁鹊也正是通过对病人的“四诊”，即从望、闻、问、切入手，对病人所表现出来的各种病症有较全面的了解，再经过综合分析研究，才对病人的病症作出判断。并根据病情采用针刺，热敷，服药，动手术等多种方法治疗。两千多年前的扁鹊只靠“四诊”就能准确地判断病人的病情，真是很了不起的。以至于后人形容一个医生有高明的医术则称他为“扁鹊再世”。

扁鹊的医术名闻天下。他到处游历，长期在民间行医。一次，他来到邯郸地区的赵国，这里妇女患病人数较多，扁鹊就主治妇科。又一次，他来到洛阳地区的周国，这里民俗多尊重老人，而老人多是耳目不灵的病症，扁鹊就主治五官科。在咸阳地区的秦国比较重视小孩，他又主治小儿科。扁鹊的医术全面而精湛。他结合不同地区的特点，医治不同类型的病患。在百姓当中，无论男女老少找他看病，他都会热情，认真，负责地为他们医治，老百姓也非常信任他，热爱他。

在扁鹊生活的那个年代，有许多实际问题人们都无法给予科学的解释，所以不少人就相信有鬼神，并且认为生病就是鬼神在作怪。当时有一类以迷信为职业的人，被称为“巫师”。巫师自称能够通过一些方法让鬼神附体，或是其本人可以和鬼神通话，其实这是统治阶级用来统治人民、愚弄人民的一种手段。巫师中有自称能给人看病的巫医，因此不少人在生病后常请巫医来治病。其实，巫医治病一不问病情，二不把脉，只是装神弄鬼、疯疯癫癫、唱唱跳跳、画符念咒。他们把一些根本不治病，甚至现在看来还有害的东西给病人吃，并说这些符水、泥土之类的东西是神仙赐予的灵丹妙药。许多无知的百姓就这样白白地死在巫医的手中。扁鹊根据自己多年积累的医学知识看到巫医这样害人，非常气愤。他劝导人们要相信医生而不要相信巫医。可是春秋战国时代，巫师都是统治阶级豢养的，他们的势力很大，有时甚至能随便就把人处死。像扁鹊这样勇于反对巫医，坚持唯物主义，坚持实事求是的科学精神和斗争精神确是难能可贵的。

也正是因为扁鹊的医术高明，又那样敢于反对巫医，所以巫医都把他看成是眼中钉，肉中刺。一次，扁鹊行医来到秦国（即现在的陕西省一带），国君秦武王早就听人说扁鹊的医术如何高明，于是就请他来看病，扁鹊看完病后开了药方，可秦武王却不敢马上吃药。对扁鹊不满的巫医对国君说：“扁鹊会有什么真本事，请大王不要轻信他呀！”秦武王更加犹豫不决。扁鹊很是生气。说道：“大王既然听信巫医的言论，又何必找我来看病呢？”他将手中的砭石（古时切开皮肤排脓或放血的手术用工具）一扔，拂袖而去。

扁鹊热心并认真地为百姓治病，名声越来越高，越来越好。秦国的太医令（管理国家医疗卫生的长官）李醯自知医术不如扁鹊，嫉妒憎恨之心竟然驱使他派人在扁鹊离开秦国回老家的路上把扁鹊刺杀了。

对于扁鹊的去世，人们感到十分惋惜，老百姓怀念他，敬仰他，尊称他为“医学祖师”。

在学习前人的医学理论和经验的基础上，依据看病中积累的经验，发展了经脉的许多内容，其中尤以发挥脉法最有成就，为后世所称颂。今天中医把脉的理论和方法，就是由扁鹊奠定的。扁鹊通过把脉，就好像能把病人作了透视一般，可确切知道是哪个脏器有病。

扁鹊一生总共收了9个弟子，正是这9个弟子将扁鹊的高明医术流传下来。到了汉代，有人把扁鹊的医疗经验和理论加以收集整理，又加上后人学习的心得体会，写成一本书名叫《难经》。

杰出的科学家、哲学家墨子

墨子，名翟。鲁国（今山东西南部，都城曲阜）人。生卒年不详，活动于春秋末、战国初（约前490～约前405），物理学家、数学家、机械制造工程师、哲学家。

公元前5世纪初，墨子可能是出生在一个以木工为谋生手段的手工业者家庭。当时的社会是一个“处工就官府”的社会，即工匠处于官府的严格控制之下，隶属和服务于官府，社会地位十分低下。而当时的工匠是世袭的，因此墨子从小就承袭了木工制作技术，并由于他的聪明巧思，使他成为一名高明的木工匠师和杰出的机械制造家，为他后来的社会活动奠定了良好的基础。

墨子的生长地山东，是当时文化比较发达的地区。墨子从小就在齐鲁文化的熏陶下，养成了勤奋好学的习惯。他对于求取知识非常重视，他认为，人之所以为人，是由于具有认识能力，能够获取知识。他在《墨子》“经上篇”（下凡引用《墨子》一书时，仅注篇名）中说，“生，刑（形）与知处也”，“知，材也”。也就是说，人的生命力在于形体与知识的统一，求取知识是人的本能。离开了知识的单纯形体。在墨子看来是没有生命的东西，不过是行尸走肉而已。他一生也正是以此自励，始终孜孜不倦追求知识。他曾致力于诗、书和百国春秋的学习，对已有的知识博采广收。这使他拥有广博的学识，并把他造就成一代学术大师。对于知识的追求，即使在他成名之后也从未中断过。据“贵义篇”记载，有一次他南游到卫国（今河南濮阳一带）去，所乘的车中载了许多书籍，他的弟子弦唐子见了感到很奇怪，问载这么多书作什么用，墨子回答说：“昔者周公旦朝读百篇，夕见漆（七）十士，故周公旦佐相天子，其修至于今。翟上无君上之事，下无耕农之难，吾安敢废此？”由此可见墨子勤奋好学之一斑。

墨子的为学之道并不仅仅是表现在对已有知识的学习和继承方面，而更重要的是体现在他富于批判和创新的精神方面。他努力地汲取前人的知识，又不被前人的思想所桎梏。他能在继承前人知识的基础上，结合自己亲身的社会实践，提出自己的见解，创立自己的学说，建立自己的学派。也正因为如此，所以连他的论敌庄子也称赞他，在《庄子·天下篇》中说他“好学而博，不异，不与先王同”。

墨子所处的时代，是一个社会动荡和变革的时代。当时，旧的社会秩序已日渐瓦解，而新的社会秩序还没有形成。这时期，一部分手工业者挣脱了“工商食官”的隶属地位，又还没有受到新的专制制度的束缚，形成为这一特定历史时期的一个独立的阶层。他们试图跻身于“士”的行列，力争参与政治，改变自身低下的社会地位，因而成为社会上一股活动的政治势力。墨子就是在这一社会背景下成长起来的，并成为这股社会力量的政治代表和领袖。

墨子本身就是一个工匠，生活在社会的下层，因此他了解人民大众的疾苦和要求。他从亲身的经历中，深切地体验到统治者的奢靡浪费、以强凌弱以及兼并战争带给人民大众的苦难。他立志要改变这种不平的社会状态，盼望建立一个政治贤明，社会安定，人民安居乐业的“尚同”社会。为此，他把自己创立的墨家学派不但建设成为一个宣扬自己学说的学术派别，而且建设成为一个为实现自己的政治主张而奋斗的政治组织。

墨子一生的活动主要集中在两个方面，一是广收弟子，积极宣扬自己的学说；二是不遗余力地反对兼并战争。

春秋战国之际，私人讲学的风气非常盛行。孔子兴学在前，墨子讲学在后。他以“遍从人而说之”为宗旨，随时随地无条件设教，以宣扬自己的学说和主张。

墨子对于教学，首重德行，其次为言谈，再次为道术。他特别重视义，并以义为道德和行为的标准。他认为，“万事莫贵于义”，“义，天下之良宝也”。因此，他教学时坚持“有道相教”，“隐匿良道，不以相教”的原则，即首先要学生学义守义，在此基础上再学习其他的知识。

在教学方法上，墨子很重视因人施教，因材施教。他认为社会是有分工的，各人的资质也有不同，每个人都应该根据自己的能力去做力所能及的事。教学也一样，应该根据社会的需要和各人的特长，而分别进行，使学生发展个性，各有专长，并在此基础上分工合作，共同谋求天下之大利。他说，这好比筑墙一样，能筑的筑，能运土的运土，能掀土的掀土，这样才能把墙筑成。为义谋利也是这样，能运用哲学的运用哲学，能运用文字的运用文字，能运用科学技术的运用科学技术，各人都“量其力所至而从事”，如此方能达到天下之大义。

墨子在教学中特别注意教导学生要学用结合。他反对孔子“君子述而不作”的主张，坚持传述与创作并重。他认为，如果大家都述而不作，就不能有所创造，人类社会也就不会有文明进步。他指出，如果按照孔子和儒家的君子只述，小人方作的主张来看问题，那么古时发明弓、甲、车、船的人就都成了小人，而现在根据这些发明制作弓、甲、车、船的人反而都是君子。凡有所述，必是有人作出的，则其所述，岂不都是小人之道。可见孔儒的主张是荒谬的。因此，他极力主张和提倡“今之善者则作之，欲善之益多也”。他要求学生述作并重，言行一致，身体力行，反对那种只说不做，只讲空话的学风和作风，指出“口言而身不行”，即为“荡口”。

由于墨子的主张代表了下层百姓的利益，其教学思想和方法也深受学生的欢迎，因此从其学者很多，墨家也因此成为当时与儒家并称的显学。正如《吕氏春秋·当染篇》所说：“此二士（指孔子和墨子）者，无爵位以显人，无赏禄以利人。举天下之显荣者，必称此二士也。皆死久矣，徒属弥众，弟子弥丰，充满天下。”也正因为墨子教学的成功，使其弟子都成了他的政治主张的忠实信徒和执行者，墨家也因此成为一个纪律严明的团体。

墨子的政治主张是兴利除害，建立一个平等、安定、人人安居乐业的“尚同”社会。在《墨子》一书中，他一再强调要“兴天下之利，除天下之害”，并以此作为他自己及其弟子立身处世的准则。他认为儒家所主张的礼乐烦琐扰民，厚葬伤财贫民，三年守丧伤生害事，都是有害而无利的，为此他提出了非乐、薄葬、短丧的主张。对于诸侯间的攻伐和兼并战争，以及所造成的生产荒废、生灵涂炭的惨况，他更是深恶痛绝，视之为天下大害，为此他提出了非攻、兼爱的主张。他还反对宿命论，提出“官无常官，民无终贱，有能则举之，无能则下之”（“尚同上”）的主张。他期望通过兴利除害，任贤使能，兼爱互利，实现国安民富，平等友爱的大同理想。他终身为此目标而顽强奋斗，甚至甘冒危险，不惜献身。

关于墨子政治活动的业绩，最著名的是止楚攻宋。当时，著名匠师公输般（鲁班）为楚王制造了云梯，将发兵去攻打宋国（都城商丘，在今河南商丘南，拥有今河南东部和山东、江苏、安徽间地）。墨子得悉这个消息后，立即一面派遣禽滑厘率领三百名弟子，带着自己设计和制造的守城器械去宋国协助守城；一面亲自从鲁国出发，赶往楚国（今陕西商南东南、安徽含山西北、河南南阳以南、洞庭湖以北一带）。一到达楚国的都城郢城（今湖北江陵附近），墨子便冒着被杀的危险，用辩理和科技知识，使楚王和公输般折服，放弃了攻宋的计划，从而消弭了一场攻杀战争。除止楚攻宋外，墨子还曾劝止鲁阳文君攻伐郑国（都城在今河南新郑），劝止齐（今山东北部，都城在今淄博东北的临淄）王攻伐鲁国。

墨子所做的这些事，完全是为了实践自己的主张，是一种为理想而奋斗的献身精神。他一生的活动都坚持这样做，不求名，不求利，自甘清苦，唯求理想之实现。不但他自己是这样身体力行，他所教导出来的弟子也都继承和恪守这种精神。因此，连墨家的反对派也不能不对此叹服和赞赏。《庄子·天下篇》中说：“不侈于后世，不靡于万物，不晖于数度，以绳墨自矫，而备世之急。古之道术有在于是者，墨翟、禽滑厘闻其风而说之”，“使后世之墨者，多以裘褐为衣，以跂蹻为服，日夜不休，以自苦为极，曰：不能如此，非禹之道也，不足谓墨”。《孟子·尽心篇》也说，墨子及其弟子“摩顶放踵利天下，为之”。

墨子一生的活动、事迹、思想和科技成就，集中体现在《墨子》一书中。原书15卷71篇，现存15卷53篇，有18篇早已散佚。关于《墨子》一书的作者问题，现尚存有争议。有认为是战国后期的墨家后学所作；有认为墨子自著；有认为部分墨子自著，大部为墨子的及门弟子记述的师说等。我们认为上列的第三种见解近是。

在春秋战国时期的诸子百家中，只有墨子和墨家对于科学技术最为重视。墨子本身不但是一位手艺高明的匠师，而且他还深入到科学领域之中，做了一系列的科学研究和科学实验工作，取得了许多重大的成就。同时，墨子重视科学技术并不是为科学而科学，他把科学技术与自己的政治主张紧密地联系起来，用科技知识来充实和丰富自己的学说，并以之作为兴利除害的有力武器，为自己的政治主张服务。他之所以能够止楚攻宋，除了他杰出的雄辩才能外，更主要的是由于他掌握着当时最先进的守城器械。在楚王依仗公输般的攻城器械，坚持要攻打宋国时，墨子便当着楚王的面与公输般演示了攻防器械和战术，经过九次交锋，公输般的攻城器械和战术都被墨子一一挫败，公输般的攻城器械用完了，而墨子的守城器械却还绰绰有余，这才迫使楚王放弃攻宋的计划。如果墨子不掌握科学技术，那么不管他如何擅长说理和论辩，也是无法阻止楚王攻宋的。这一事例，反映了墨子善于运用科学技术来为自己的政治主张服务。公输般为当时的名匠，但他在墨子面前相形见绌，这也反映了墨子科技造诣之高深。

墨子在科学技术领域中的成就和贡献是多方面的，其主要者有：

1.宇宙论方面

墨子认为，宇宙是一个连续的整体，个体或局部都是由这个统一的整体分出来的，都是这个统一整体的组成部分。换句话说，也就是整体包含着个体，整体又是由个体所构成，整体与个体之间有着必然的有机联系。从这一连续的宇宙观出发，墨子进而建立了关于时空的理论。他把时间定名为“久”，把空间定名为“宇”，并给出了“久”和“宇”的定义，即“久”为包括古今旦暮的一切时间，“宇”为包括东西中南北的一切空间，时间和空间都是连续不间断的。在给出了时空的定义之后，墨子又进一步论述了时空有限还是无限的问题。他认为，时空既是有穷的，又是无穷的。对于整体来说，时空是无穷的，而对于部分来说，时空则是有穷的。他还指出，连续的时空是由时空元所组成。他把时空元定义为“始”和“端”，“始”是时间中不可再分割的最小单位，“端”是空间中不可再分割的最小单位。这样就形成了时空是连续无穷的，这连续无穷的时空又是由最小的单元所构成，在无穷中包含着有穷，在连续中包含着不连续的时空理论。

在时空理论的基础上，墨子建立了自己的运动论。他把时间、空间和物体运动统一起来，联系在一起。他认为，在连续的统一的宇宙中，物体的运动表现为在时间中的先后差异和在空间中的位置迁移。没有时间先后和位置远近的变化，也就无所谓运动，离开时空的单纯运动是不存在的。

对于物质的本原和属性问题，墨子也有精辟的阐述。在先秦诸子中，老子最早提出了物质的本原是“有生于无”（《老子》第1章），“天下万物生于有，有生于无”（《老子》第40章）。墨子则首先起来反对老子的这一思想，提出了万物始于“有”的主张。他指出，“无”有两种，一种是过去有过而现在没有了，如某种灭绝的飞禽，这不能因其已不存在而否定其曾为“有”；一种是过去就从来没有过的事物，如天塌陷的事，这是本来就不存在的“无”。本来就不存在的“无”不会生“有”，本来存在后来不存在的更不是“有”生于“无”。由此可见，“有”是客观存在的。接着，墨子进而阐发了关于物质属性的问题。他认为，如果没有石头，就不会知道石头的坚硬和颜色，没有日和火，就不会知道热。也就是说，属性不会离开物质客体而存在，属性是物质客体的客观反映。人之所以能够感知物质的属性，是由于有物质客体的客观存在。

2.数学方面

墨子是中国历史上第一个从理性高度对待数学问题的科学家，他给出了一系列数学概念的命题和定义，这些命题和定义都具有高度的抽象性和严密性。

墨子所给出的数学概念主要有：

关于“倍”的定义。墨子说：“倍，为二也。”（《墨经上》）亦即原数加一次，或原数乘以二称为“倍”。如二尺为一尺的“倍”。

关于“平”的定义。墨子说：“平，同高也。”（《墨经上》）也就是同样的高度称为“平”。这与欧几里得几何学定理“平行线间的公垂线相等”意思相同。

关于“同长“的定义。墨子说：“同长，以正相尽也。”（《墨经上》）也就是说两个物体的长度相互比较，正好一一对应，完全相等，称为“同长”。

关于“中”的定义。墨子说：“中，同长也。”（《墨经上》）这里的“中”指物体的对称中心，也就是物体的中心为与物体表面距离都相等的点。

关于“圜”的定义。墨子说：“圜，一中同长也。”（《墨经上》）这里的“圜”即为圆，墨子指出圆可用圆规画出，也可用圆规进行检验。圆规在墨子之前早已得到广泛地应用，但给予圆以精确的定义，则是墨子的贡献。墨子关于圆的定义与欧几里得几何学中圆的定义完全一致。

关于正方形的定义。墨子说，四个角都为直角，四条边长度相等的四边形即为正方形，正方形可用直角曲尺“矩”来画图和检验。

这与欧几里得几何学中的正方形定义也是一致的。

关于直线的定义。墨子说，三点共线即为直线。三点共线为直线的定义，在后世测量物体的高度和距离方面得到广泛的应用。晋代数学家刘徽在测量学专著《海岛算经》中，就是应用三点共线来测高和测远的。汉以后弩机上的瞄准器“望山”也是据此发明的。

墨子把点、线、面、体分别称为“端”、“尺”、“区”、“体”，并给出了它们各自的定义。他还指出，“端”是不占有空间的，是物体不可再分的最小单位，与古希腊的原子论相类似。

此外，墨子还对十进位值制进行了论述。中国早在商代就已经比较普遍地应用了十进制记数法，墨子则是对位值制概念进行总结和阐述的第一个科学家。他明确指出，在不同位数上的数码，其数值不同。例如，在相同的数位上，一小于五，而在不同的数位上，一可多于五。这是因为在同一数位上（个位、十位、百位、千位……），五包含了一，而当一处于较高的数位上时，则反过来一包含了五。十进制的发明，是中国对于世界文明的一个重大贡献。正如李约瑟在《中国科学技术史》数学卷中所说：“商代的数字系统是比古巴比伦和古埃及同一时代的字体更为先进、更为科学的”，“如果没有这种十进位制，就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界了”。

3.物理学方面

墨子关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支，给出了不少物理学概念的定义，并有不少重大的发现，总结出了一些重要的物理学定理。

首先，墨子给出了力的定义，说：“力，刑（形）之所以奋也。”（《墨经上》）也就是说，力是使物体运动的原因，即使物体运动的作用叫做力。对此，他举例予以说明，说好比把重物由下向上举，就是由于有力的作用方能做到。同时，墨子指出物体在受力之时，也产生了反作用力。例如，两质量相当的物体碰撞后，两物体就会朝相反的方向运动。如果两物体的质量相差甚大，碰撞后质量大的物体虽不会动，但反作用力还是存在。

接着，墨子又给出了“动”与“止”的定义。他认为“动”是由于力推送的缘故，“止”则是物体经一定时间后运动状态的结束。墨子虽没有明确指出运动状态的结束是因为存在着阻力的缘故，但他已意识到在外力消失后，物体的运动状态是不可能永远存在下去的。

关于杠杆定理，墨子也作出了精辟的表述。他指出，称重物时秤杆之所以会平衡，原因是“本”短“标”长。用现代的科学语言来说，“本”即为重臂，“标”即为力臂，写成力学公式就是力×力臂（“标”）＝重×重臂（“本”）。现在人们一般都习惯于把杠杆定理称为阿基米德定理，其实墨子得出杠杆定理比阿基米德早了200年，应称之为墨子定理才是公允的。此外，墨子还对杠杆、斜面、重心、滚动摩擦等力学问题进行了一系列的研究，这里就不一一赘述。

在光学史上，墨子是第一个进行光学实验，并对几何光学进行系统研究的科学家。如果说墨子奠定了几何光学的基础，也不为过分，至少在中国是这样。正如李约瑟在《中国科学技术史》物理卷中所说，墨子关于光学的研究，“比我们所知的希腊的为早”，“印度亦不能比拟”。

墨子首先探讨了光与影的关系，他细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。也就是说，运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着，其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后，它前一瞬间所形成的影像已经消失，其位移后所形成的影像已是新形成的，而不是原有的影像运动到新的位置。如果原有的影像不消失，那它就会永远存在于原有的位置，这是不可能的。因此，所看到的影像的运动，只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的，并不是影像自身在运动。墨子的这一命题，后来为名家所继承，并由此提出了“飞鸟之影未尝动”的命题。

随之，墨子又探讨了物体的本影和副影的问题。他指出，光源如果不是点光源，由于从各点发射的光线产生重复照射，物体就会产生本影和副影；如果光源是点光源，则只有本影出现。

接着，墨子又进行了小孔成像的实验。他明确指出，光是直线传播的，物体通过小孔所形成的像是倒像。这是因为光线经过物体再穿过小孔时，由于光的直线传播，物体上方成像于下，物体下部成家于上，故所成的像为倒像。他还探讨了影像的大小与物体的斜正、光源的远近的关系，指出物斜或光源远则影长细，物正或光源近则影短粗，如果是反射光，则影形成于物与光源之间。

特别可贵的是，墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜等进行了相当系统的研究，得出了几何光学的一系列基本原理。他指出，平面镜所形成的是大小相同、远近对称的像，但却左右倒换。如果是二个或多个平面镜相向而照射，则会出现重复反射，形成无数的像。凹面镜的成像是在“中”之内形成正像，距“中”远所成像大，距“中”近所成的像小，在“中”处则像与物一样大；在“中”之外，则形成的是倒像，近“中”像大，远“中”像小。凸面镜则只形成正像，近镜像大，远镜像小。这里的“中”为球面镜之球心，墨子虽尚未能区分球心与焦点的差别，把球心与焦点混淆在一起，但其结论与近现代球面镜成像原理还是基本相符的。

墨子还对声音的传播进行过研究，发现井和罂有放大声音的作用，并加以巧妙地利用。他曾教导学生说，在守城时，为了预防敌人挖地道攻城，每隔三十尺挖一井，置大罂于井中，罂口绷上薄牛皮，让听力好的人伏在罂上进行侦听，以监知敌方是否在挖地道，地道挖于何方，而作好御敌的准备。尽管当时墨子还不可能明了声音共振的机理，但这个防敌方法却蕴含有丰富的科学内涵。

4.机械制造方面

墨子是一个精通机械制造的大家，在止楚攻宋时与公输般进行的攻防演练中，已充分地体现了他在这方面的才能和造诣。他曾花费了3年的时间，精心研制出一种能够飞行的木鸟。他又是一个制造车辆的能手，可以在不到一日的时间内造出载重30石的车子。他所造的车子运行迅速又省力，且经久耐用，为当时的人们所赞赏。

值得指出的是，墨子几乎谙熟了当时各种兵器、机械和工程建筑的制造技术，并有不少创造。在《墨子》一书中的“备城门”、“备水”、“备穴”、“备蛾”、“迎敌祠”、“杂守”等篇中，他详细地介绍和阐述了城门的悬门结构，城门和城内外各种防御设施的构造，弩、桔槔和各种攻守器械的制造工艺，以及水道和地道的构筑技术。他所论及的这些器械和设施，对后世的军事活动有着很大的影响。

5.哲学方面

墨子的哲学建树，以认识论和逻辑学最为突出，其贡献是先秦其他诸子所无法比拟的。

墨子认为，人的知识来源可分为三个方面，即闻知、说知和亲知。他把闻知又分为传闻和亲闻二种，但不管是传闻或亲闻，在墨子看来都不应当是简单地接受，而必须消化并融会贯通，使之成为自己的知识。因此，他强调要“循所闻而得其义”，即在听闻、承受之后，加以思索、考察，以别人的知识作为基础，进而继承和发扬。

墨子所说的“说知”，包含有推论、考察的意思，指由推论而得到的知识。他特别强调“闻所不知若已知，则两知之”，即由已知的知识去推知未知的知识。如已知火是热的，推知所有的火都是热的；圆可用圆规画出，推知所有的圆都可用圆规度量。由此可见，墨子的闻知和说知不是消极简单地承受，而是蕴涵着积极的进取精神。

除闻知和说知外，墨子非常重视亲知，这也是墨子与先秦其他诸子的一个重大不同之处。墨子所说的亲知，乃是自身亲历所得到的知识。他把亲知的过程分为“虑”、“接”、“明”三个步骤。“虑“是人的认识能力求知的状态，即生心动念之始，以心趣境，有所求索。但仅仅思虑却未必能得到知识，譬如张眼睨视外物，未必能认识到外物的真相。因而要“接”知，让眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官去与外物相接触，以感知外物的外部性质和形状。而“接”知得到的仍然是很不完全的知识，它所得到的只能是事物的表观知识，且有些事物，如时间，是感官所不能感受到的。因此，人由感官得到的知识还是初步的，不完全的，还必须把得到的知识加以综合、整理、分析和推论，方能达到“明”知的境界。总之，墨子把知识来源的三个方面有机地联系在一起，在认识论领域中独树一帜。

墨子又是中国逻辑学的奠基者。他称逻辑学为“辩”学，把其视之为“别同异，明是非”的思维法则。他认为，人们运用思维，认识现实，作出的判断无非是“同”或“异”，“是”或“非”。为此，首先就必须建立判别同异、是非的法则，以之作为衡量、判断的标准，合者为“是”，不合者为“非”。这种判断是“不可两不可”的，人们运用思维以认识事物，对同一事物作出的判断，或为“是”，或为“非”，二者必居其一，没有第三种可能存在，不可能二者都为“是”，或二者都为“非”，也不可能既“是”又“非”，或既“非”又“是”。用现代的逻辑学名词来说，这就是排中律和毋矛盾律。

由这一思维法则出发，墨子进而建立了一系列的思维方法。他把思维的基本方法概括为“摹略万物之然，论求群言之比。以名举实，以辞抒意，以说出故。以类取，以类予”（“小取”）。也就是说，思维的目的是要探求客观事物间的必然联系，以及探求反映这种必然联系的形式，并用“名”（概念）、“辞”（判断）、“说”（推理）表达出来。“以类取，以类予”，相当于现代逻辑学的类比，是一种重要的推理方法。此外，墨子还总结出了假言、直言、选言、演绎、归纳等多种推理方法，从而使墨子的辩学形成为一个有条不紊、系统分明的体系，在古代世界中别树一帜，与古代希腊的逻辑学、古代印度的因明学并立。

综上所述，可以看到墨子的科学造诣之深，成就之大，在中国古代杰出科学家的行列中堪称为佼佼者之一。遗憾的是，墨子在科技领域中的理性灵光，随着后来墨家的衰微，几近熄灭。后世的科学家大多注重实用，忽视理性的探索，此实为中国科技史上的莫大损失。

杰出的中医学家淳于意

淳于意（前205或216～？），又称太仓公或仓公。临淄（今山东淄博）人。中医学家。

淳于意生于西汉初期，政治形势比较稳定，医学已经出现了一个繁荣的局面，有大量医学著作问世。著名的《黄帝内经》就是在此时完成的。淳于意在齐国任太仓长，即管理粮仓的小官吏，因而有太仓公之称。他平时喜爱医学，先拜公孙光为师，得到公孙光的传授，一些重要医学著作，包括《经脉上》、《经脉下》、《四时阴阳重》、《顺逆》等，尽得其传。对此，淳于意还不满足，仍然寻求更多的学习机会。公孙光对他的好学不倦颇受感动，把他推荐到另一名医公乘阳庆门下。公乘阳庆又把自己的藏书包括《黄帝脉书》、《扁鹊脉书》、《上经》、《下经》、《五色诊》、《揆度》、《药论》、《阴阳外变》等完全传授给他。有名师指点，加上自己的勤奋努力，淳于意终于成为能“诊病决生死，有验，精良”的名医。

淳于意精良的医术受到当时各侯国的统治者的重视，都想聘到自己身边，随时任用。淳于意对此抱有反感，终于离开齐国，周游各国。这一期间，齐王刘则得了怪病，无良医医治，终于死亡。齐王家族竟以此诬告淳于意擅离职守，把他投入狱中。后来，又把他押解去京城长安办罪。临行，淳于意哀叹膝下无儿子，只有五个女儿，在紧急关头竟无男儿帮助。其幼女缇萦十分伤感，决心随父入京，并上书汉文帝，表示愿代父赎罪，为官家奴婢。汉文帝颇受感动，产生怜悯之心，予以特赦。淳于意专心从医，努力钻研，终于成为一代名医，为我国医学做出重要贡献。

淳于意在医学上的贡献，根据司马迁《史记·仓公传》的记载，主要是医案和脉诊两方面。

在我国医学史上，他首创“诊籍”，也即后来所说的医案。这些诊籍主要是为齐王家族诊病时记载的，其内容包括患者的姓名、居处、职业或职位、主诉及病状、诊断病症名、预后及方药，有的病例还兼载病因及病理。多数诊籍中还记载患者的脉象。这些记录共25则，包括临证方面的主要学科，其中大部分是内科病症，也有六例妇科病症、二例儿科病症、一例外科病症和一例口齿科病症。当时所用的病症名，有些奇特，如沓风、风瘅、迥风、风蹶、蛲瘕，有不少病名，现在已经不用了。诊籍的设立，给临床科学留下了极宝贵的资料。它为后世医案记录树立了一种模式，便于临床上总结成功的经验和失败的教训，有利于临床医学的提高。淳于意在实际医疗中，还提倡多样化的治疗方法。其中包括汤剂、针灸、水疗（以水拊其头）、外敷药、漱口药以及阴道坐药等，其中有些治疗方法如阴道坐药，不仅在国内是最早的记录，还为后世的综合疗法打下基础。

淳于意在脉诊方面的成就也是很突出的。据《史记》载，中医利用脉诊于临床，是战国时期的扁鹊首先提出并实践的。早期的脉诊，是一种“三部九候”法，即对病人的头颈部、上肢及下肢，都要摸脉诊断，这在实际应用中，有很多不便。有鉴于此，淳于意经过长期实践和摸索，进行了一些改革。他在诊脉时。只利用“寸口”的切脉法，即只切候上肢腕部的动脉。他所记录的25例病案中，有20例都有脉象记录，说明脉诊在他诊断过程中所占的重要位置。“寸口”脉在当时又叫“气口”，是简便而有效的切脉诊断法，这种方法一直沿用下来。淳于意对脉诊的内容有深入细致的记载。他认为人体内部脏腑的状态，可以从切脉中反映出来，如在诊籍中就提到有“心脉”、“肝脉”、“肾脉”，还提到如“脉无五脏气”的情况，这是利用脉诊判断人体内部脏器健康状态的记录。这种通过寸口脉来判断脏腑健康的方法，尽管诊籍并非脉学诊断专著，因而记录得不全面细致，但淳于意确实是以这种方法来诊断内脏病症的。如他的诊籍中载有“心脉浊躁”、“肝脉弦”、“肾脉主浊”等，表明他从脉象上判断出内脏的病状。这可以说是开中医以寸口脉分候内脏病症的先河。

淳于意在诊籍中所记载的脉象相当丰富，当时即已提到大、小、浮、沉、滑、数、急、弦、紧、散、实、长、代、坚、弱、躁等，还有清顺、不一，计20余种脉象。其中绝大部分都在后世脉学中出现，晋代王叔和的《脉经》一书中，除后两种以外，其他脉象大多都曾提到。

淳于意是我国古代脉学诊断学的重要开拓者之一，对后世的影响甚大。有人认为，古代经脉学说的重要经典著作之一《难经》是淳于意所著，表明淳于意在传统脉学中所占的重要位置。

除医案、脉诊方面的成就外，淳于意的医疗道德也是值得提倡的。他所记载的诊籍，不仅将成功的治愈的病例加以记录，对于失败的、死亡的病例，他也不加回避。他如实地记载了患者死亡的原因，对病人及其家属也直言不讳地指出预后转归的优劣。这种实事求是的医疗作风为后人所推崇和称道。淳于意勤于学习，不耻下问，他不满足于公孙一人所传授的经验，又拜公乘阳庆为师，这也是他在学术上取得成就的原因之一。他还以同样的负责精神，毫无保留地将自己的经验传授给几个门徒，其中有高期、王禹、杜信、唐安等人。

民间天文学家落下闳

落下闳，字长公。西汉巴郡阆中（今四川阆中）人。生卒年不详，活跃于公元前100年前后，天文学家。

西汉建立初始，仍沿用秦代历法，即颛顼历。至汉武帝元封年间（前110～前105），历经100余年，误差积累已很明显，出现朔晦月见等实际月象超前历谱的现象。另外，按当时的推算，元封七年（前104）十一月甲子日的夜半，恰逢合朔和冬至，合乎历元要求。于是，太史令司马迁等人上书建议改历。汉武帝同意，并下诏广泛征聘民间天文学家。落下闳在同乡谯隆的推荐下，从四川来到京城长安参加改历工作。

在改历过程中，曾发生激烈的争论。民间天文学家落下闳与邓平和唐都等20多人以及官方的公孙卿、壶遂和司马迁都各有方案，相持不下，最后形成了18家不同的历法。经过仔细比较，汉武帝认为落下闳与邓平的历法优于其他17家，遂予采用，于元封七年颁行，并改元封七年为太初元年，因而新历又称为太初历。

太初历在行用后，受到包括司马迁、张寿王等人的反对，张寿王甚至提议改回到殷历。然而孰优孰劣，还要以实测为准。为此朝廷组织了一次为期3年的天文观测，同时校验太初历和古六历的数据，结果表明，太初历更为符合天象。从此太初历便站稳了脚跟，而且一直使用了将近200年（前104～84）。为表彰落下闳的功绩，汉武帝特授以侍中之职，落下闳却辞而不受，隐居于落亭。太初历仍用十九年七闺的置闰法，但取日为一朔望月，由于分母为81，所以太初历又称八十一分法。它在很多方面超越颛顼历，归纳起来主要有：

太初历采用夏正，以寅月为岁首，与春种秋收夏忙冬闲的农业节奏合拍。

太初历规定以无中气之月为闰月。在二十四个节气中，位于奇数者，即冬至、大寒、雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪，又叫做中气。凡阴历月中没有遇到中气的，其后应补一闰月。这种方法显然要比以前的年终置闰法更为合理。

为制历需要，落下闳亲自制造了一架符合他浑天观点的观测仪器，即浑仪。据推测，落下闳的浑仪由赤道环和其他几个圆环同心安置构成，直径8尺。有的环固定，有的则可绕转，还附有窥管以供观测。

通过实际天文观测，并参阅历代积累的天文数据，太初历第一次记载了交食周期，为135个朔望月有11.5个食季，即在135个朔望月中太阳通过黄白交点23次，可知l食年＝346.66日，比现代测量值大不到0.04日，循此规律可预报日月食。太初历所测五星会合周期与现代测定值比较，误差最大的火星为0.59日；误差最小的水星，相差仅仅0.03日，已属不易。另外，作为基本数据，落下闳测定的二十八宿赤道距度（赤经差），一直沿用到唐开元十三年（725），才被一行重新测定的值所取代。

可以说太初历具备了后世历法的主要要素，如二十四节气、朔晦、闰法、五星、交食周期等，是我国现存第一部完整的历法。

出于政治原因，太初历的朔望月数值特意附会81这个数字，使得精度反而低于颛顼历。

蔡伦发明造纸术

现代人类的日常生活离不开纸，纸早已是人类社会生活中的必需品，造纸工业已是许多国家的重要企业，一个国家纸的产量和消费量是衡量其文化发展水平的一种尺度。文化水平越高，纸的消费量越大。当人们享受着纸的好处和方便时，都不会忘记一千八百多年前，中国的一个伟大发明家——蔡伦，是他发明了造纸术。

在没有发明纸以前，人们想出许多办法来记录文字和传播文明，如利用树叶、树皮、麻布、兽皮、岩石等记录文字和图画。在中国古代，我们的祖先也曾用龟甲、兽骨、石碑、石鼓、竹简、木牍、缣帛、铜、铁等材料来刻写和铸造文字。但这些记录文字的材料使用起来都有一定的局限性和无法避免的缺点，使知识和文化的传播受到很大的限制。就拿古代使用最普遍的竹简来说吧，在竹简上刻字，是一项浩大的工程，为了能够长久保存，刻完后必须用火烤出水分，叫做“煞青”。然后还要用麻绳或牛皮绳一片片串起来，一长串的竹简卷起来存放，称为一“卷”或一“册”，阅读时从一头展开。不过，那时一卷书的信息量比起现在的一卷书可差远了，因为一卷书要适合人们拿在手中阅读，太重了不方便，所以一部字数有限的书，刻在竹简上就要分好多卷。古时的书可是庞然大物，战国时的思想家惠施外出游学，随身携带的书就装了五车，故有“学富五车”的典故。汉代的思想家东方朔写了一篇文章献给汉武帝，用了三千多片竹简，进呈时，由两个身材高大的太监吃力地抬进宫去。汉武帝每晚阅读时，命太监搬上来一堆竹简在龙书案上展开。这些竹简和木牍用绳子串起来，天长日久，绳子磨断了，简片就会散乱；几部不同的书堆在一起，一旦散开，整理起来也非常麻烦。

缣帛当然比竹简木牍便于携带和保存，但这种以蚕丝为原料的东西太昂贵，一般读书人根本用不起。

汉王朝是我国古代社会经济文化空前发展，空前繁荣的时代之一。在这样一个科学文化大发展的年代，竹简、木牍早已满足不了记录和传播文化知识的需要，全社会都在呼唤着一种物美价廉、使用方便的新型材料的诞生。

蔡伦正是为了满足社会的这一强烈需求而发明了纸。造纸术的发明和推广，使得蔡伦的名字进入了科学巨匠之列。纸的出现和传播，迅速替代了传统的书写材料，使知识得到迅速而广泛的传播，文明获得空前的发展；所以说纸的发明，是人类文化史上一件了不起的大事。蔡伦对于世界文化的贡献是无法估量的。

蔡伦（？～121），字敬仲，湖南耒阳县人。东汉明帝永平末年（约公元75年前后），蔡伦开始在洛阳京城皇宫内当差。和帝刘肇即位后（89），蔡伦做了中常侍，实际上就是皇帝的侍从宦官，传达诏令，掌管文书，有时也参与国家的军政机密大事。他聪明能干，很有才学，敦厚正直。以后又担任高方令，掌管和监督制造皇宫用的刀剑及各种器械。蔡伦认真负责，精益求精，他监造的刀剑器械无不精良、坚固，为后世仿效。

蔡伦是个爱动脑筋肯钻研问题的人，他注意到用竹简、木牍记载文字太不方便，就下决心研制一种新型的书写材料。据说，有一次地方官向宫中进献荔枝，蔡伦望着包荔枝的“絮纸”出了神。事后，他深入民间了解到，这种包果品的“絮纸”是一种自然成型的丝质薄纸，是制造丝绵的下脚料。在养蚕区，质量高的蚕茧用来抽丝纺织，质量差的蚕茧用来制取丝绵。制丝绵采用漂絮法，工匠们将煮过的蚕茧放在透水容器中，浸泡在水里反复捶打，将茧打烂使蚕丝连成片状，摊在竹席上晾干后揭下，就制成了丝绵。丝绵作为寒衣的填充物，穿起来又轻又暖。取下丝绵后，一般竹席上还会粘有薄薄的一层短纤维，工匠们称为敝棉（或恶絮），干燥后揭下，就是那种包装果品的“絮纸”。

后来，蔡伦又考察了加工麻的过程。在棉花未传入我国的时候，达官贵人穿的绫罗绸缎是丝织品，而普通百姓穿的布衣则是用麻制成的。要想将麻的茎皮加工成可供纺织的纤维，需要将麻放在池塘中沤制。阳光使不流动的塘水温度升高，而那些以麻中的果胶为食物的真菌就会繁殖起来，果胶被真菌吃光后，就剩下可作纺织材料的纤维缕，这就是“沤麻”。

考察漂絮和沤麻的过程，使蔡伦受到很大启发，他决心造出一种价格便宜，方便书写的纸来。他考虑到丝绵和麻价格太贵，不能作为造纸原料。要想造出一般平民百姓都用得起的纸，必须找到价格便宜，料源充足的造纸原料。经过反复试验，蔡伦选用破布、破渔网、烂绳头等为原料，粉碎捣烂成浆糊状，再把浆状物捞在细竹帘上，漏去水分，留在帘子上的纤维薄片定型干燥后便成了纸。这种纸质地坚韧，书写方便，价格便宜，很受人们欢迎。为了扩大造纸原料来源，蔡伦大胆地在原料中加入树皮，而树皮是木质韧皮纤维，不同于麻类的草本纤维，要离解木质韧皮纤维，工艺技术上要复杂得多，困难得多。经过深入研究，反复试验，蔡伦发明了加入石灰等碱性物质高温烹煮的办法。这是一项了不起的发明，它使造纸的制浆工艺从沤麻这一生物过程中脱胎出来，变为碱液制浆的化学过程。起初的雏形纸是自然成型的，纤维交织不紧密，干燥后会皱起来，无法书写。为了解决这一难题，蔡伦还首创了竹帘抄纸和定型干燥的技术，逐渐形成一套完整的工艺，使雏形的纸产生了质的飞跃，成为物美价廉的可供书写用的纸。有志者事竟成。蔡伦虚心向劳动人民学习，总结了制雏形纸的零散经验，经过自己创造性的劳动，终于发明了一整套系统的、具有重大生产和实用价值的造纸技术，完成了人类文明史上的一项勋业。

公元105年，蔡伦把自己造出的纸呈献给汉和帝，和帝很重视，赞许了他的才能，下令推广他的造纸法。公元114年，蔡伦被封为龙亭侯。他利用自己的地位，借助政府的力量，使造纸术和纸张的使用在全国普及，受到人们，特别是读书人的广泛欢迎。世人怀着对蔡伦的景仰之情，将这种纸称为“蔡侯纸”。

蔡伦在宫廷中当太监长达四五十年，难免不被卷入宫廷内部政治斗争的漩涡，以致在建光元年（121），已经年过花甲的蔡伦被迫服毒自尽了。一个伟大的发明家就这样成了封建皇权斗争的牺牲品。蔡伦死后，汉安帝取消了他生前的一切官职和封号。

蔡伦虽然死去了，但他发明的造纸术却受到世界上其他国家和民族的广泛欢迎。它首先传到朝鲜，又由朝鲜传到日本。往西传到中亚的撒马尔罕，后来又传到巴格达、大马士革、埃及与摩洛哥。

公元1150年，阿拉伯人统治下的西班牙建起了欧洲第一个造纸厂。这时离蔡伦造纸术的发明已经一千多年了。直到18世纪末，世界各地的造纸工艺几乎全和蔡伦发明的造纸术差不多。现代造纸工业已改用机器打浆和抄纸，但其基本原理，仍不出中国旧法。造纸原料绝大部分已为木浆，但造高级印刷纸、卷烟纸、宣纸等仍大多采用蔡伦造纸的那些原料。

造纸术的发明，利在天下，蔡伦因此受到人们永久的纪念，民间的造纸作坊都要供奉蔡伦为祖师。在他的故乡耒阳县城的东南，有一座幽静古朴的蔡侯祠，那是公元1300年，耒阳知州陈宗义在民间募捐修建的。在蔡伦的墓地，陕西省洋县龙亭铺，也有一座蔡伦庙，1986年得到政府重修，并在此举办蔡伦及造纸史文物陈列。在世界各地，蔡伦受到不同种族、不同肤色的人们的敬仰：在美国的博物馆里，有蔡伦发明造纸术的事迹展览；在法国建有蔡伦纪念馆；在日本有蔡伦宫……人们永远怀念和尊敬这位伟大的发明家。

发明地动仪的张衡

张衡（78～139），字平子，是中国东汉杰出的科学家。公元78年生于南阳郡鄂县石桥镇（河南省南阳县城北25千米）的一个没落官僚家庭。

张衡少年时代天资聪明，刻苦好学，读过许多经卷典籍。但是他并不满足，从17岁开始，他离开家乡，曾到汉朝故都长安游览名胜古迹，考察世态人情，又到首都洛阳，就读于最高学府——太学，终于成为博学多才的学者。

公元100年张衡出任南阳主簿，协助太守办理文牍。111年应召到京，经过考试以后，被任命为郎中，做文书起草工作。114年升任尚书侍郎，第二年又升任太史令，主持观测天象、编订历法。在这期间，张衡对天文学进行了深入研究，取得一系列成果。132年张衡又升任侍中，在皇帝左右当高级顾问。为了躲避朝廷内部争斗，专心从事学术研究，张衡要求调职。136年他出任河间太守，两年后又要求告老还乡，但是没有获准，被调到京城，出任尚书，执掌朝政政务。

张衡在担任太史令期间，经过多年的实际天文观测和对天文学理论的研究，写下了天文学史上的不朽名著《灵宪》。这是我国第一部重要的天文学理论文献，集中反映了张衡在研究方面所取得的伟大成就。

张衡是我国古代浑天说的主要代表之一。在《灵宪》中他明确地指出，大地是一个球：宇宙和天地不是一回事，天地有大小，而“宇之表无极，宙之端无穷”，也就是说宇宙是无限的。张衡还根据浑天思想，在公元117年精心设计了一架构造精细的浑天仪，能生动地表演天体的结构和运行，相当于现代的天球仪。它是世界上最早用水力推动的天文仪器。

配合浑天仪，张衡还创制了一种可以表示日期的仪器，名叫“瑞轮蓂荚”，它是科学史上第一架机械计时器。

张衡第一次正确地解释了月食的成因。他指出，太阳像一团火，向外发射出光；月亮本身不发光，它像水面那样能反射光。当地球的影子遮掩了月亮的时候，就引起了月食。

张衡还提出了关于行星运动规律的卓越思想。他认为，金、木、水、火、土五星，视运动的快慢是有规律的，“近天则迟，远天则速”，也就是说，快慢是由这些行星离运转中心的远近决定的。对于同一颗行星来说，离运转中心近的时候运行快，远的时候运行慢。开普勒的行星运动三定律的重大发现是在17世纪，而张衡在开普勒之前一千五百年就定性地描述行星运动的快慢和行星到运转中心的距离的关系，这是难能可贵的。

张衡非常注意地震的研究，公元132年创造出世界上第一架记录地震的仪器——地动仪。利用它，不但可以知道有没有发生地震，而且可以测出地震发生的方向。在欧洲，直到18世纪才造出地震仪。地动仪制成以后，许多人不相信它能测定地震。公元38年，安置在洛阳地动仪朝向西方的龙嘴里，突然吐出了铜球，这预示洛阳西部某个地方发生了地震。但是当时的洛阳人都没有感觉到地震，于是不少学者议论纷纷。过了几天，洛阳西部一千多里的陇西郡派人赶到洛阳，报告那里发生了地震。消息传开、人们无不信服地惊叹地动仪的高度精确性。

此外，张衡还创制了世界上第一架观测气象的仪器，叫做“相风铜鸟”，比欧洲12世纪才出现类似的候风鸡早一千多年。

张衡所以能够攀登上当时科学的高峰，绝不是偶然的。他好学不倦，“如川之逝，不舍昼夜”。他勇敢进取，“约己博艺、无坚不钻”。他实事求是，“捷径邪至，我不忍以投步”。他谦虚谨慎，“虽才高于世，而无骄尚之情”。他坚持朴素的唯物主义战斗精神，坚决反对风靡于世的谶纬神学，建议“收藏图，一禁绝之”。正是这些可贵的品质，使张衡对科学作出了伟大的贡献。

公元139年，张衡在洛阳与世长辞，终年61岁。

圣手华佗

著名历史小说《三国演义》第七十五回说了这样一个故事。关云长在樊城一战中，右臂被毒箭射中，而且箭毒已渗入骨头，整个右臂也已青肿，不能活动。关公为了不贻误战机，不肯撤至荆州休息。全军将士正在为这件事着急时，有一个医生来到中军帐前，愿为关公治病，这位医生看过伤势之后，决定立刻进行手术，可又担心关公受不了疼痛。关公笑着说道：“吾视死如归，有何惧哉？”关公喝完几杯酒，一面与马良下棋，一面伸出右臂让医生进行手术。这医生用一把锋利的刀将皮肉割开，见到箭毒果真已渗入骨头，就用刀在骨头上刮箭毒，悉悉作声。箭毒刮干净后，敷上药，用线再将皮肉缝好，顺利地结束了手术。又过了些日子，关公的箭伤就痊愈了。

后人有诗说：“治病须分内外科，世间妙艺若无多。神感罕及惟关将，圣手能医说华佗。”

这位医生正是生活在东汉末年的华佗。华佗，别名敷，字元化，沛国谯郡，今安徽省亳县人。

华佗年轻时曾到徐州游学，是个精通我国古代医学经典著作，并且知道养生之道的一位书生。他淡泊名利，不求富贵，沛相陈宫曾荐举他做孝廉，太尉黄琬也想召他做官，可都被他拒绝了。他钻研医术，宁愿在民间做个医生，为百姓解除病痛疾苦。他行医的足迹遍及现在的安徽、山东、江苏、河南等地，深受群众敬爱，享有很高声誉。

我们都知道，病人在动手术之前，麻醉师一般会根据需要对病人进行局部麻醉或全身麻醉。有人以为麻药是近代才有的，其实早在一千七百多年前的中国，著名的外科医生华佗，就已经在使用全身麻醉病人的方法了。

前面讲的“关云长刮骨疗毒”的故事，可能有些依托附会。但史籍《后汉书》里记载了华佗遇到身体内部发生病变、针灸、吃药都不见效用的患者时，他先让病人用酒将自制麻醉药麻沸散和匀服下。过一会儿，病人渐渐醉倒，没有知觉时，用刀在患病的部位割开皮肉，见到有脓液或积水，就想办法取出。如果是肠胃的疾病，则先将肠子截断，清洗，去除积聚的脏东西或是其他引起疾病的东西，然后再缝合，涂上他自己配制的药膏，四五天以后伤口就会愈合，再过一个月创伤就会完全平复。用科学的观点看，华佗这样做是很有道理的，而且他的手术步骤也是真实可信的。

有一次，一名船夫来找华佗看病。这个船夫的肚子痛得非常厉害，华佗经过诊断，认为问题出在脾上，而且他的脾脏可能已经烂掉了一半，必须尽早割掉。船夫同意了。华佗拿出一包麻沸散，让船夫和在酒里喝下去。过了一会儿，船夫像喝醉了似的昏昏沉沉地睡了过去。华佗拿出手术刀，迅速地把船夫的肚皮剖开，看到果然是脾脏烂了一大块。华佗敏捷地把烂脾切下来，止了血，又迅速地把船夫的肚皮缝合好，在伤口上涂上生肌收口的药膏。船夫醒来以后，肚子不再疼痛难忍了。华佗又给船夫开了些药，经过大约一个月左右的服药、调养，伤口渐渐愈合，肚子也不痛了。

这里华佗使用的“麻沸散”，就是一种很有效的全身麻醉药，用酒冲服是为了增强麻醉药的效力，因为酒本身也具有一定的麻醉作用。“麻沸散”是世界医学史上最早记载的麻醉药品。根据《华佗神方》中记载的麻沸散，是由羊踯躅、茉莉花根、当归和菖蒲这四味药组成的。欧洲人发明麻醉药，则是19世纪中期的事，据今不过一个半世纪。在这之前多采用放血的方法。但是，血流多了人会晕过去，再进行手术就极为危险，病人多半会死亡。1842年，法国人黑克曼开始用二氧化碳作为麻醉药，可这二氧化碳只能用来麻醉动物，在人身上不能用。1844年，美国人柯尔顿用一氧化二氮（也就是笑气）作为麻醉药，效果也不理想，直到1848年，从美国人莫尔开始使用乙醚来做麻醉药。现在的西医动手术前，仍会使用乙醚来麻醉全身，西医所用麻醉药至少比华佗晚了1600年左右，可见华佗不仅仅是外科医学的鼻祖，也是药物麻醉的先驱。

华佗精通各种医术。在临床诊断方面，他是利用观形察色来决定病情轻重的。对生命垂危的病人，他用“虚脱，发绀，浮肿，神志不清，呼吸困难”等词准确描述病人的面容、颜色和行为举止等。

例如盐渎（今江苏省盐城）有一个叫严昕的人，他视酒如命。华佗对他说：“从你的脸上我看出了病兆，奉劝你少饮些酒。”严昕对华佗的话不屑一顾，结果一次喝完酒后，行车数里，就因为头晕目眩而从车上摔下来，回家便死了。还有一次，华佗看见一个名叫梅平的军官脸色发青发紫，华佗断定梅平五日内将会死亡。结果事实也正如他所说的一样。

在针灸学方面，华佗也很有研究。在针刺时，他告诉病人，当感到针刺到病痛之处时，请病人说“扎到了”，他就立即将针抽出，今天“新针疗法”其实是和华佗的针刺治病术一脉相承的。华佗还首先提出在脊椎骨两侧的穴位上扎针治病，直到现在人们还把这些穴位称为“华佗夹脊穴”。华佗还知道，这些穴位治病效果虽然显著，但扎得不好，容易伤着肺，甚至造成生命危险。有一次，有个叫徐毅的人请华佗看病，说昨天请一位医生看病扎针，结果扎针后，病情非但不见好转，反而不停地咳嗽起来。华佗给徐毅做了详细的检查后，悄悄告诉他的家人说，那个医生的针可能扎到了徐毅的内脏，没办法救治了。徐毅果然很快就死了。现在看来，那个医生可能扎伤了徐毅的胸膜，空气进入胸腔，压迫心和肺，造成“人工气胸”。这靠当时的医疗技术是很难救治的。

华佗在临床治疗方面，精通医道，熟知药性。他的药方选药多种，而且全凭眼睛和手，不用秤称药，煮熟后便给病人饮用，常常是药到病除，华佗也很注意收集并应用民间单秘验方，善于采用辨证施治。例如同病异治，或是异病同治。同是产科病，同是死胎不下，华佗有时用针灸法，有时用汤药，有时按摩，也有时采用剖腹手术的办法，结果都能治病救人。

华佗在诊脉方面也很有建树。一次，他为督邮顿子献诊脉时说，虽然你的病看似痊愈了，但身体仍很虚弱，一定要忌房事，否则会暴亡，而且死亡时会吐舌数寸。督邮不信华佗所说，结果果真如华佗所言。

广陵（今江苏省淮阴县一带）地方有个名叫陈登的官，经常肚子痛。华佗诊脉后，认为他的肚子里有虫子，而且是因为陈登吃了没有煮熟的鱼肉荤腥造成的。华佗为他开了打虫药，从肠道里打出不少寄生虫，后来，陈登的肚子也就不痛了。现代医学证实，如果吃了带有寄生虫幼虫的生鱼生肉，会引起寄生虫病。例如吃了带猪肉绦虫的未煮熟的猪肉，那么肠子里就很可能长绦虫；吃了带肝吸虫的生鱼或半生的鱼肉，那么肝脏里有可能长肝吸虫。这些长在鱼、肉里的幼虫，

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