作者：邢春如
出版社：辽海出版社
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科学大家风采（上）试读：
前言
中国的科学技术有着自己的发展道路，成就辉煌，举世瞩目，对人类文明产生过巨大的影响。
一、石器时代的科技萌芽
工具的制造是原始技术启始的标志。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。工具的制造与火的使用，农业、畜牧业、手工业的起源，原始医药水平的提高，交通工具和居所的建造等都是科学知识与技术萌芽的表现，都给自然界打上了越来越多的人为烙印。这是人类理性曙光的初现，它昭示了那大放异彩的科技发展的未来。
二、青铜时代的科技幼苗
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、西周的科技进步，促进了中国早期国家的形成和发展，成就了青铜文化的辉煌，为此后科学技术的发展开辟了道路。
三、铁器时代的科技奠基
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。
四、壮大成型中的秦汉科技
秦汉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。
五、魏晋南北朝的科学技术
这一时期战乱频仍，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。
六、隋唐科技
综观随唐科技，可谓是全面推进，重点突出。这一时期既是对先前的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。中国科技在随唐时期获得了蓬勃发展，而且随着中外交流的增强，科技成就不仅促进了中国社会的进步，对世界文明的进展也产生了极大影响。
七、鼎盛的宋元科技
这一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，取得了一系列极其辉煌的成就，其中包括许多堪称是划时代的创造发明，这些都使宋元科技在世界文明史中占有重要地位。
八、传统科技的成熟和集成
明清时期是中国科学技术发展历史上一个重要的转折时期。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。
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。
九、西学东渐与国人回应
自明末万历年间开始，西方科技知识开始源源不断地传入中国，这股“西学东渐”的潮流前后持续了上百年的时间，成为推动中国科学技术发展的重要因素。这是一个复杂的过程，其中充满了矛盾和斗争。在这个过程中，国人逐渐由被动到主动地走进了西方人的认识视野，开始接触新的科学知识。
十、近代科技的引进和传播
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，开眼看世界一时间成为时代的潮流。而这股看世界的风气则肇始于林则徐和魏源二人。随之而来的洋务运动的开展则展开了向西方学习的热潮，开启了中国的近代化。
十一、中国现代科技事业的开创
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，极大地推动了科学精神在中国的启蒙。同时，大批从国外留学归来的新一代科学家纷纷在中国建立科学社团，以及设立高等院校中的理、工、农、医等学科和院系，使现代科学技术得以在中国生根发芽。
十二、新中国的科技事业
中华人民共和国的成立，揭开了中国历史新的一页，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！《中国科技史话》以全景式眼光，生动地勾画出了中国科技成长壮大和发展演变的轨迹，描绘出科学家探索自然奥秘、造福华夏的奋斗经历，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。《中国科技史话》全书共分48册，它简明扼要，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。
因时间和水平所限，尽管我们作了很大努力，书中的疏漏、错误和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。本书编委会2007年5月
一、先秦科学家
欧冶子
欧冶子，春秋时越人。籍贯、生卒年不详，善冶金术。
欧冶子的事迹见于《越绝书·越绝外传记宝剑第十三》，书中说，越王勾践有五把宝剑，请善于相剑之士薛火蜀为其看剑，当看“纯钧”（宝剑名）时，越王说，有人想用“有市之乡二、骏马千匹、千户之都二”做交易，可否？薛火蜀答曰：“不可。当造此剑之时，赤堇之山，破而出锡；若耶之溪，涸而出铜；雨师扫洒，雷公击橐；蛟龙捧炉，天帝装炭……欧冶子因天之精神，悉其伎巧，造为大刑三、小刑二：一曰湛卢；二曰纯钧；三曰胜邪；四曰鱼肠；五曰巨阙……今赤堇之山已合，若耶之溪深而不测。群神不下，欧冶子即死。虽复倾城量金，珠玉竭河，犹不能得此一物，有市之乡二、骏马千匹、千户之都二，何足言哉！”
上述记载，虽然带有传说的成分，但也足见欧氏所铸之剑之绝妙。所用原料为铜和锡，显然铸的是青铜剑。据现代考古发掘报道，1965年底，在湖北江陵出土越王勾践剑。该剑出土时完好如新，锋刃锐利，剑身满布菱形花纹，用鸟篆刻镂的铭文为“越王鸠浅自作罈”。经北京钢铁学院等用质子X射线荧光非真空技术分析得知，剑是用相当纯粹的高锡青铜铸成的，黑色花纹处含有锡、铜、铁、铅、硫等成分，铸造工艺非常高超。这一考古发现给上述欧氏铸剑的记载提供了一个实物佐证，说明欧冶子铸宝剑并非神话。
又据《越绝书》记载，欧冶子曾应楚王之邀与干将（传说与欧冶子同师）一起“凿茨山，泄其溪，取铁英，作为铁剑三枚：一曰龙渊、二曰泰阿、三曰工布（一作工市）”。楚王曾引泰阿之剑大破晋郑王三军。
鲁班
鲁班（前507～？），姓公输，名般，又称公输子、公输盘、班输、鲁般。鲁国人。机械学、土木工程家。
鲁班按理应称公输般，因他是鲁国人，且“般”与“班”同音，故后世称他为鲁班。公输家族世代是工匠，鲁班从小受到熏陶。春秋和战国之交，社会变动使工匠获得某些自由和施展才能的机会。在此情况下，鲁班在机械、土木、手工工艺等方面有所发明。大约在公元前450年以后，他从鲁国来到楚国，帮助楚国制造兵器。他曾创制云梯，准备攻宋国，但被
墨子
制止。墨子主张制造实用的生产工具，反对为战争制造武器。鲁班接受了这种思想。鲁班的发明创造有多种，散见于战国以后的书籍中，主要有：
机封《礼记·檀弓》记他设计出“机封”，用机械的方法下葬季康子之母，其技巧令人信服。但当时盛行厚葬，这种方法未被采纳。
农业机具 先进农机具的发明和采用是中国古代农业发达的重要条件之一。《世本》说鲁班制作了石石岂，《物原·器原》又说他制作了砻、磨、碾子，这些粮食加工机械在当时是很先进的。另外，《古史考》记鲁班制作了铲。
木工工具 古代的许多器具是木制的，因此，精巧的工具对木匠来说十分重要。《物原·器原》说鲁班制作了刨、钻、括（矫正木材弯曲的工具）。《鲁班经》还把木工所用的曲尺称为“鲁班尺”，说明古代工匠认为曲尺是鲁班发明的，但这只是传说，曲尺在鲁班之前已是常用木工工具。
锁钥 在周穆王时已有简单的锁钥，形状如鱼。鲁班改进的锁钥，形如蠡状，内设机关，凭钥匙才能打开，能代替人的看守。
兵器 钩和梯是春秋末期常用的兵器。《墨子·鲁问》记鲁班将钩改制成舟战用的“钩强”，楚国军队用此器与越国军队进行水战，越船后退就钩住它，越船进攻就推拒它。《墨子·公输》则记他将梯改制成可以凌空而立的云梯，用以攻城。
仿生机械《墨子·鲁问》又记鲁班削木竹制成鹊，可以飞三天。另据《鸿书》记载，他还曾制木鸢以窥宋城。《论衡·自纪·儒增》记述了一种传言，说他制作出备有机关的木车马和木人御者，可载其母。
雕刻《述异记》记鲁班曾在石头上刻制出“九州图”，这大概是最早的石刻地图。此外，古时还传说鲁班刻制过精巧绝伦的石头凤凰。
土木建筑《事物纪原》和《物原·室原》都说鲁班创制铺首，即安装门环的底座。古时民间还传说他主持造桥；他的妻子云氏为了使工匠不受日晒雨淋而发明了伞。
当然，有些传说可能与史实有出入，但却歌颂了中国古代工匠的聪明才智。鲁班被视为技艺高超的工匠的化身，更被土木工匠尊为祖师。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，惟求理想之实现。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，以捽蹤为服，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”有二种，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。
二、秦汉科学大家
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。
张骞
张骞（？～前114），成固（今陕西城固）人。地理学家。
汉武帝时，北方的匈奴不时侵犯边境，掳掠人畜，毁坏庄稼，对汉王朝构成一大危害。为了巩固边防，减轻匈奴的威胁，汉武帝决定联合西域各族，共击匈奴。建元三年（前138），张骞受汉武帝的派遣，肩负着联合大月氏，共同夹击匈奴的政治使命，带着100多人，踏上漫长的征途，向西进发。这是我国历史上有确凿记载的最早一次探险和旅行。张骞一行，从长安出发，走陇西（郡治今甘肃临洮），经河西走廊，被匈奴所获，拘留10余年，直至元朔元年（前128），才乘机逃脱，继续西行，取道于天山南麓的车师（在今新疆吐鲁番盆地），从那里穿过沟通天山南北的重要交通孔道，进入焉耆，再从焉耆溯塔里木河西行，经过龟兹（今新疆库车东）、疏勒（今新疆喀什）等地，翻越葱岭，到达大宛（今费尔干纳盆地），然后经康居（在今锡尔河流域），到达大月氏。当时大月氏已吞并了大夏，在那儿安居乐业，无意于进攻匈奴。张骞不得要领，决定回汉。元朔二年（前127），张骞一行踏上归途。为躲避匈奴势力，他们决定改变路线，由来时的“北道”改走“南道”。从大月氏出发，越过葱岭，沿昆仑山北麓向东行进，经过莎车、于阗（今新疆和田）、鄯善（今新疆若羌）等地，在进入羌人居住地时，不幸再次被匈奴骑兵俘虏扣留。一年后，单于死，匈奴发生内乱，张骞乘机逃出，于元朔三年（前126）回到长安。这次出使前后共历13年之久，回来时仅剩二人。
元朔五年（前124），张骞以随军校尉的身份，随大将军卫青出战匈奴。由于他熟悉匈奴的地理情况，知道水草分布和交通路线，使汉军粮食供应充足，兵强马壮，从而保证了这次出击很快取得了胜利。因从军有功，被封为博望侯。
张骞第一次西行时，在大夏曾看到蜀布和邛竹杖，闻知来自身毒（即印度），他根据方向和道里推测，身毒离大夏不会太远，由此他向汉武帝建议通“西南夷”，前往身毒，再取道大夏，以寻求通往西域的途径，避免匈奴袭击的危险。汉武帝采纳了他的建议。元狩元年（前122），张骞出使西南夷，从西蜀犍为（今四川宜宾）出发，派使节分成几路，经马龙（今四川茂县）、（今四川汉源）、徙（今四川天全）、邛（今四川西昌）等地，向西南进发，以寻求通往身毒的道路，结果都为各地方的少数部族所阻，终不能通。但是这一次探路，为尔后通“西南夷”奠定了基础。公元前2世纪末，汉武帝毕竟完成通“西南夷”的事业，在今四川西南部及云贵一带设置郡县。《史记·西南夷列传》和《汉书·地理志》等记载了当时西南地区的一些地理知识。
元狩四年（前119），张骞第二次通西域，主要是联络乌孙，夹攻匈奴。这次出使，不仅随员、物质成倍增加，而且还带着许多“持节”副使同行，以便沿途派往各地；同时形势也发生了变化，汉朝已赢得了对匈奴战争的胜利，通往西域的咽喉要地——河西走廊，已经在汉的统治下。所以，张骞一行顺利到达乌孙，并把副使分别派往大宛、康居、大月氏、大夏、安息和身毒、于阗、扦弥等国。元鼎二年（前115），张骞回到长安，汉武帝拜他为大行。第二年，张骞因病去世。但他分遣的副使都圆满地完成任务，和各国所派的使节一道回到汉朝。从此，汉同西域、西亚各国建立了友好关系。
张骞通西域的地理意义是非常重大的，它丰富了中国人民的地理知识，开阔了中国人民的地理视野，使中国人对西方的认识，在陆上至少已达到罗马的东缴。《史记·大宛列传》主要是根据张骞的报告写成的，书中对西域各国的地理位置、经济性质、人口、兵力、风俗、物产、贸易等都有所记载，如它记载大宛：“其俗土著，耕田，田稻麦。有蒲陶酒。多善马，马汗血，其先天马子也。有城郭屋室。其属邑大小七十余城，众可数十万。其兵弓矛骑射。其北则康居，西则大月氏，西南则大夏，东北则乌孙，东则扦弥，于阗。”这是我国文献对费尔干纳盆地地理情况的最早记载。书中还对西域水系等自然因素有极粗略的认识，如它记载“于阗之西。则水皆西流，注西海；其东水东流，注盐泽。盐泽潜行南下，其南则河源出焉”。西海指咸海，盐泽即罗布泊。这种认识对后代影响极大。
张骞通西域，开辟了著名的“丝绸之路”，加强了中原和西域少数民族的联系，发展了汉朝与中亚、西亚各国人民的友好关系，促进了东西经济文化的交流，对人类文明产生了深远的影响。中国的丝绸、养蚕术、漆器、铁器和冶铁术等相继传到波斯、印度等地。汉朝的先进文化，也对西域各族产生了相当大的影响。另一方面，一些优良马种和葡萄、苜蓿等植物则从西域引进中原。
张骞通西域，历经艰难，历时10余年。他刚毅坚强的性格和胸襟开阔、待人诚恳的宝贵品质，深受各族人民爱戴。他去世后，汉朝派出的使者“皆称博望侯”，汉使所到之处备受信任和欢迎。他的封号，成了汉朝使者的美称。
赵过
赵过，汉武帝时（前140～前87）人。籍贯、生卒年不详，农学家。
关于赵过的家世和个人经历都知之甚少。大约在汉武帝征和四年（前89），他被任命为搜粟都尉。《汉书·食货志》记载了有关他在农业生产动力、技术和工具三个方面的创造和贡献。“过能为代田，一晦（亩）三田川（同畎）。岁代处，故曰代田。古法也。”这段记载，扼要说明了代田的由来和特点。“古法”就是春秋战国时盛行的“畎亩法”。《国语·周语》“韦昭注”解释说：“下曰畎，高曰亩。亩，垄也。”“一亩三田川”就是在一亩地里作三条沟、三条垄。“岁代处”指的是沟和垄的位置每年互换。清代程瑶田《沟洫疆理小记》说：“代田者，更易播种之名。田川播则垄休，岁岁易之，以畎代垄，以垄处畎，故日岁代处也。”这可使土地部分利用和休闲轮番交替，在肥料不足情况下使地力能得到自然恢复和增进。其栽培管理也比“田川亩法”有很大改进，“播种于田川中。苗生叶以上，稍耨垄草，因陨其土以附苗根……苗稍壮，每耨则附根，比盛暑，垄尽而根深，能风与旱”。我国北方黄河流域旱农地区，雨量少，尤其春旱多风。沟里能保持住一定的温度和水分，将种子播种在内，有利于出苗；幼苗出土后，在沟里也可减少叶面蒸发，使生长健壮；中耕除草时，将垄上的土培壅在作物根部，直至垄平为止，这样作物根部深下，能吸收更多水分，则可耐风、旱和抗倒伏。因此，代田的增产效果显著，“用力少而得谷多”，“一岁之收，常过缦田（没有田川亩的平作田）亩一斛以上，善者倍之”。赵过所掌握的代田法，是从前辈农民那里学来，而加以改进和提高的。他推广代田法时，组织工作做得很细致。有计划、有步骤。首先，在“离宫”（正式宫殿之外别筑的宫室）内空地上试验，证实确比“旁田”多收一斛以上；其次，对县令长、乡村中的“三老”、“力田”和有经验的老农进行技术训练，“受田器，学耕种养苗状”，再通过他们把新技术逐步推广出去；第三步，先以公田和“命家田”作为重点推广，然后普遍开展。“是后边城、河东、弘农、三辅，太常民皆便代田”。代田法为黄河流域旱作地区防风抗旱的多种农法之一，不仅对于恢复汉武帝末年因征战、兴作，而使用民力过甚，致使凋敝的农村经济起过一定的作用，而且对后世农业技术的发展也有深远的影响。“其耕耘下种田器，皆有便巧”，与推广代田法的同时，赵过又大力推广牛耕，并发明了功效高的播种机——耧车，以适应代田整地、中耕和播种的需要。根据考古学和古文字学，我国牛耕虽起源于商代，但在战国以前一直没有得到多少发展，到汉武帝初年，牛耕也只限于富豪之家，一般农民仍主要使用木制或铁制耒耜。赵过推广的牛耕为“耦犁”，“二牛三人”，即操作时，二牛挽一犁，二人牵牛，一人扶犁而耕。东汉时这种耕作法推广至辽东，开始时也是“两人牵之，一人将之”。解放前，云南宁蒗纳西族仍留传的二牛三人耕作法，在耕地时，一人牵着合了犋的两头牛，后面一人扶犁，中间一人压犁辕以掌握耕地深度。二牛三人耕作法反映了牛耕初期时的情形，因为那时驾驭耕牛技术还不熟练，铁犁构件和功能也尚不完备。赵过还总结劳动人民经验并吸收前代播种工具的长处，发明了三脚耧车。东汉崔利牛寔《政论》记载说：“三利牛共一牛，一人将之。下种鞔耧，皆取便焉。”三脚耧，即耧车，下有三个开沟器，播种时，用一头牛拉着耧车，耧脚在平整好的土地上开沟进行条播。由于耧车把开沟、下种、覆盖、镇压等全部播种过程统于一机，一次，完工，既灵巧合理，又省工省时，故其效率达到“日种一顷”。三脚耧车系从独脚耧、二脚耧发展而来。独脚耧大约起源于铁制农具比较普遍使用的战国时期。在我国农业史上像赵过这样有独特创造和贡献的高级农业官员是不多见的。
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：日为一朔太初历采用夏正，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。
召信臣
召信臣，字翁卿。九江郡寿春（今安徽寿县）人。生卒年不详，活跃于西汉初元至竟宁年间（前48～前33）。
召信臣以明经甲科（汉代考试取士，分甲、乙、丙三科）出身任职郎中，后出补谷阳长，又举高第（考核优秀者称高第）迁上蔡长。他在任期间爱护人民，得到百姓称颂。升任零陵太守，因病归家。病愈后征为谏议大夫，又迁任南阳太守。他和在谷阳、上蔡时一样，一心为民。他工作勤奋，又很有方略。“好为民兴利，务在富之”。他经常深入乡村，鼓励农民发展生产。出入田间，有时就在野外休息，难得有安居之时。他巡视郡中各处水泉，组织开挖渠道，兴建了几十处水门堤堰，灌溉面积逐年增加，最后多达3万顷。百姓因之富足，户户有存粮。召信臣还大力提倡勤俭办理婚丧嫁娶，明禁铺张。对于有些游手好闲、不务农作的府县官员和富家子弟，则严加约束。使南阳郡社会风气极好，人人勤于农耕。以前流亡在外的百姓纷纷回乡，户口倍增。而盗贼绝迹，讼案也几乎没有。郡中百姓对召信臣非常爱戴，称召信臣为“召父”。荆州刺史（当时南阳郡归属荆州刺史部）上报召信臣为民兴利，全郡殷富。朝廷赐金奖励，迁召信臣为河南太守（河南郡治今洛阳市东20公里）。召信臣一如既往，治行考核常常都是第一等，又多次升级受奖。竟宁元年（前33）被征为少府，列九卿之一。多次上疏，奏请裁减乐队、戏班等靡费之项，不再大事修缮偏远宫馆。当时已经利用温室在冬天种植葱、韭等蔬菜，供宫中享用。召信臣认为这些都是“不时之物，有伤于人”，也奏议裁撤。每年省钱数千万。后召信臣卒于官。
在召信臣主持兴建的南阳水利工程中，最有名的是六门和钳卢陂。六门土曷土曷又叫穰西石土曷，在今河南邓县城西1.5公里。它壅遏汉水的二级支流湍水（流入汉水支流清水，今白河），形成水库。最初设3处水门引水，元始五年（公元5年）增加到6处，所以叫六门土曷。水由水门分出后，沿途形成29个陂塘，形成“长藤结瓜”式灌溉系统。可以灌溉穰县（今邓县）、新野、涅阳（今邓县东北）3县5000多顷农田。这一带水利历史上经过多次兴废，明代末年才完全废弃。钳卢陂在邓县城南30公里，号称灌田万顷，废于清代前期。
召信臣不仅大力兴修水利工程，也注重管理。他“为民作均水约束，刻石立于田畔，以防分争”。由于建设与管理并重，使得南阳水利得以长盛不衰，呈现一片兴旺景象。东汉张衡在《南都赋》中，生动地描绘了南阳水利的盛况：“于其陂泽，则有钳卢、玉池、赭阳、东陂，贮水淳湾，亘望无涯。……其水则开窦洒流，浸彼稻田。沟浍脉连，堤塍相裙。……其原野则有桑漆麻苎，菽麦稷黎。百谷蕃庑，翼翼与与。”继召信臣之后，东汉建武七年（公元31年）任南阳太守的杜诗同样重视发展农业，“修治陂池，广拓土田，郡内比室殷足”。他还发明了在水利机械史上有重大意义的“水排”，用以鼓风炼铁，冶铸农具。二人被百姓并称为“前有召父，后有杜母”。
元始四年（公元4年）汉平帝诏令各地推举为民谋利的已故官员士绅，以行祭祀，九江郡推选了召信臣。《汉书》中，两次将召信臣列为西汉“治民”的名臣之一，可见在当时召信臣也已声名卓著。清代齐召南评述说：召信臣对南阳的贡献足以和李冰对四川（修都江
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