震惊世界的科技发明（上）(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：林之满,萧枫

出版社：辽海出版社

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震惊世界的科技发明（上）试读：

《话说中国》丛书编委会

主　　编：林之满　萧　枫

副 主 编：魏茂峰　李亚辉　竭宝峰

编 委 会：（排名不分先后）

　　　　何　莎　刘连旺　常志强　刘　俊　王　蓓

　　　　刘海生　王艳芳　周艳云　李丽丽　刘　洋

　　　　陈时雨　吴良克　刘一石　刘　永　宋春正

　　　　崔文君　邵　军　石　怡　贺小刚　樊景良

　　　　赵明明　于　洋　姚　志　严　鹏　王　军

　　　　陈　凤　李　忠　陈　莹　付中天　杨坦然

　　　　单而辉　孙德民　于　武　赵　明　童恩中

　　　　杨迪穆　郝　纯　胡　凯　邓俊华　夏正言

　　　　鲁正华　罗致平　王洪源　于　斌　曹成章

　　　　黄　铸　白红艳　钟　涛　韩　磊　罗晓宇

编写说明

中国是一个拥有五千年灿烂文明史、又充满着生机与活力的泱泱大国。中华民族早就屹立于世界的东方，前仆后继，绵延百代。著名科学史家贝尔纳曾说：“中国在许多世纪以来，一直是人类文明和科学的巨大中心之一。”在中华民族的历史长河中，曾创造了无数的文明奇迹。

中国的历史是一部生动的、博大精深的启迪心智的教科书。中国历史是独树一帜的东方文明史。承载中华文明的中国历史，在她形成发展的曲折而漫长的过程中，从未中断过。她虽然历经坎坷，备尝艰辛，却始终以昂首挺立的不屈姿态，耸立在亚洲的东方。即使从19世纪上半叶开始的对中华文明一个多世纪的强烈冲击和重重劫难，也没有使曾创造过辉煌的中华文明沉沦，反而更勃发了新的生机。《话说中国》丛书将中华民族的辉煌与挫折、统一与分裂、前进与倒退、战争与和平、正义与邪恶，放在对立统一的辩证过程中，逐一展现。《话说中国》丛书是一幅历史长卷，共分50卷100分册，具体内容如下：

第1卷　文明开放的天朝大国（上、下册）；

第2卷　历史悠久的文明古国（上、下册）；

第3卷　分分合合的朝代更替（上、下册）；

第4卷　改变时局的历史事件（上、下册）；

第5卷　独掌乾坤的历代帝王（上、下册）；

第6卷　宠辱一身的历代皇后（上、下册）；

第7卷　治国安邦的历代名臣（上、下册）；

第8卷　一尘不染的历代廉吏（上、下册）；

第9卷　尔虞我诈的宫廷政治（上、下册）；

第10卷　源远流长的远古文明（上、下册）；

第11卷　稳步发展的社会经济（上、下册）；

第12卷　日趋活跃的商业贸易（上、下册）；

第13卷　刀耕火种的古代农业（上、下册）；

第14卷　穿越时空的天文历法（上、下册）；

第15卷　独领

风

第16卷　独具一格的古代数学（上、下册）；

第17卷　日新月异的古代物理（上、下册）；

第18卷　领先世界的古代化学（上、下册）；

第19卷　独树一帜的中国地理（上、下册）；

第20卷　震惊世界的科技发明（上、下册）；

第21卷　光耀世界的科技名家（上、下册）；

第22卷　惊心动魄的经典战役（上、下册）；

第23卷　智虑谋深的军事名家（上、下册）；

第24卷　影响深远的军事思想（上、下册）；

第25卷　精华荟萃的中国兵书（上、下册）；

第26卷　严密精深的军事制度（上、下册）；

第27卷　灿烂辉煌的中国文学（上、下册）；

第28卷　享誉世界的文学名著（上、下册）；

第29卷　天马行空的神话传说（上、下册）；

第30卷　绝唱天宇的中国诗歌（上、下册）；

第31卷　脍炙人口的中国词赋（上、下册）；

第32卷　千古流传的民间文学（上、下册）；

第33卷　龙飞凤舞的中国书法（上、下册）；

第34卷　绚丽多彩的中国绘画（上、下册）；

第35卷　凝固不朽的中国雕塑（上、下册）；

第36卷　蜚声中外的中国建筑（上、下册）；

第37卷　低徊狂放的中国音乐（上、下册）；

第38卷　摇曳多姿的中国舞蹈（上、下册）；

第39卷　异彩纷呈的民间艺术（上、下册）；

第40卷　美轮美奂的中国戏剧（上、下册）；

第41卷　妙趣横生的艺坛典故（上、下册）；

第42卷　彪炳史册的古代典籍（上、下册）；

第43卷　震聋发聩的思想文化（上、下册）；

第44卷　浑厚深沉的中国哲学（上、下册）；

第45卷　定格历史的史学名著（上、下册）；

第46卷　百花齐放的古代教育（上、下册）；

第47卷　风格迥异的古代民族（上、下册）；

第48卷　遐迩闻名的巨商名贾（上、下册）；

第49卷　传诵千古的历史掌故（上、下册）；

第50卷　扑朔迷离的千古奇案（上、下册）。

英国哲学家培根说过：“历史使人明智。”历史的经验是前人付出巨大的代价才总结出来的。历史经验包蕴着发人深思的哲理。要深刻地了解现实，理智地面对将来，就应当自觉地回顾历史。现代人只有了解历史，才能感受历史启迪现实的无穷魅力。惟有从历史经验这里感知杂乱纷纭的现实，才能体会历史智慧的美感与简洁感。

这种由历史引发的智慧、魅力与美感，对丰富一个人的生命内涵，提升一个人的素质，是非常重要的。人的素质的基本内涵应该是人文素质。一个人的人文素质是由他所属的民族几千年文化创造的基因，积淀在他的血液和灵魂中形成的。人文教育以文史哲为主体，对人的素质提高具有特别的价值，而中国历史恰恰正是文史哲三位一体的糅合和载体。只有了解了中国的历史，才能树立民族自信心，确立正确的人生观与价值观，才能以他们的不断传承和新的创造，继续为人类文明的发展作出新的贡献。在共同的血脉上发展起来的13亿中国人和5000万在世界各地的华人，都应有这样的共识，都应当承担这样的责任。《话说中国》丛书把传统的教育和未来的展望有机和谐地结合在一起，引导当代中国人顺应悠久古老的中华文明融注世界发展的现代潮流。

由于丛书篇幅宏大，编写时间又较为仓促，书中难免存在各种疏虞之处，敬请广大读者朋友们批评指正。《话说中国》丛书编委会2008年2月

一、天文地理发明与发现

天文学

天文学与人类的生产和生活有着紧密相关的联系，因而成为自然科学中发展较早的一门科学。中国对天文学的研究，可追溯到原始社会的新石器时代，是世界上对天文学研究最早的一个国家。

据各种挖掘出来的文物上的记载，中国在原始社会时期，就已注意到了太阳升落、月亮圆缺的变化，从而产生了时间和方向的概念。从考古发掘来看，中国的半坡氏族人的房屋的门，都向南开；一些其他氏族的墓穴也都向着一个统一的方向。而且，当时的人们还在陶器上绘制了太阳、月亮以及星辰的纹样。

进入奴隶社会以后，天文学逐渐得到发展。在夏朝的时候已有历法，所以，直到现在人们还把农历称作“夏历”。根据甲骨文的记载，商朝时期，人们将一年分为春秋两个季节，平年有12个月，闰年有13个月，大月30天，小月29天。此外，在商代的甲骨文中，还有世界上关于月食、日食的最早记载。在西周时期，中国政府已设有专门掌管天文器械和观测天空的官。春秋时期，中国的古代劳动人民已能根据月亮的位置来推算太阳的位置，并在此基础上建立了二十八宿的体系。据《春秋》一书记载，当时人们已将一年分为春、夏、秋、冬四个季节。而且，在那时候，中国人已发现了著名的哈雷彗星，并推算出了它的绕日周期。

进入封建社会后的战国时期，中国的天文学事业取得了更加辉煌的成就。当时的天文学家甘德、石申写了世界上最早的天文学著作，后人将他们俩的著作合并到一块，称为《甘石星经》。随着天文观测的进步，中国古代人民创造了二十四节气。秦汉时期，中国的天文学事业的成就突飞猛进，全国制定了统一的历法，而且还制作了浑天仪。特别是两汉时期，人们对宇宙的认识逐步深化，并提出了“浑天说”，这一观点非常正确，只不过当时的人们认为宇宙是有限的。可是不久，就有人反对，认为“天”是无限大的。这两个观点对全世界的天文学事业做出了巨大的贡献。

三国、两晋、南北朝时期，中国古代著名的数学家祖冲之在刘宋大明六年（462）完成了《大明历），这是一部精度很高的历法，如月球在天球上连续两次向北通过黄道所需时间的天数为27.21223日，同现代观测的27.21222日，只相差十万分之一日。隋唐时期，政府又重新制定了历法，并对恒星的位置进行了重新测定和世界上最早对子午线长度的实测。人们还根据天文观测结果，绘制了一幅幅星图。在敦煌壁画中，考古学家发现中国在公元705年～710年间，就已发现了1350多颗星星，这反映了中国在星象观测上的高超水平。而在欧洲，那里的人直到1609年发明了天文望远镜后，才发现了1022颗星星。宋元时期，人们制造并改进了许多天文器械。并已经制造出了世界上的第一台以水为动力，带动一套精密的仪器，既可观测天体，又可演示天象，还能自动报时的天文钟。并且，在这时候，中国就已知道了一年有365.2425天，这和现行的公历是一样的，而且比外国早300多年。明清时期，中国的天文事业仍旧是世界上最发达的。如清朝早期的中国天文学家，就提出过恒星有远近变化，也就是认识到恒星有视向运动。然而，欧洲的科学家却直到1868年才提出这种概念。

中国古代对天文学作出的这一系列成就，为全人类的文明起到了重要的作用，这充分反映了中国古代劳动人民的聪明智慧和卓越的才干。

宇宙无限性

在古代中国，宇宙是无限大的说法早在战国时期就被许多人承认。《尸子》中解释“宇宙”两个字时写道：“四方上下曰宇，往古来今日宙。”这里所说的“宇”即是指“东”、“南”、“西”、“北”、“上”、“下”6个方向。“宙”表示过去、现在、将来的时间。

关于宇宙无限性的思想，中国到东汉时期有了较大的发展。当时著名的几位科学家，如王充、张衡、黄宪等人的探讨，达到了那个时代人们对宇宙无限性认识的最高水平。王充在《论衡》一书中，明确地指出了在宇宙空间里都有“气”的存在，这个想法和我们现在所认识的星际空间物质的存在有相似之处。

黄宪在《天文》一书中，提出了日月星辰只是在有限空间里活动的天体，而真正的天却在这有限的空间之外。然而，他却又认为这个真正的天也有一个固定的边界，在这个边界的外面才是无限的空间。这就把整个宇宙和有一定边界的天分别开来了，虽然与现在的结论不太一样，但也提出了宇宙是无限大的这个想法。著名科学家张衡在他所著的《灵宪》一书中，也明确地说明了与黄宪类似的想法，他认为天有一个椭圆形的边界，但张衡并不认为这就是宇宙的边界，相反，他却认为“宇之表无极，宙之端无穷”，这句话明确地表达了宇宙在空间和时间上都是无穷无尽的思想。但张衡却又认为天这个椭圆形的“天球”是有周长和面积的，日月星辰只不过是“嵌”在“天球”上的。他计算出的“天”的半径，妨碍了当时人们对宇宙真正无限性的认识。

三国时期的杨泉、东晋的张湛和宋朝的张载等人，都从不同的角度阐述了自己对宇宙的看法。杨泉在《物理论》中，表达了自己认为“天无体”的思想，并且指出：“夫天，元气也，皓然而已，无他物焉。”而“星者，元气之英也。”

唐朝时的柳宗元，对宇宙无限性的认识作出了更加精辟的论述，他在《天对》一书中，认为天没有青黄赤黑这些颜色之分，也没有中心和边界。其中关于天没有中心的思想，是对宇宙无限性十分深刻的一个见解。元明时期，人们对宇宙无限性的认识又提高了一步，出现了无穷的天体系统的概念。

现在，人们早已知道宇宙是无限大的这个道理。而中国古代对宇宙研究的辩证论述和理论，促进了人类对宇宙的认识。这些凝聚着中国古代劳动人民聪明和智慧的研究成果，为人类留下了宝贵的科学遗产，将有助于我们去探索那奥秘无穷的未知领域。

世界上最早的星图

星图，就是将恒星在宇宙之中的位置准确地投影到平面上所构成的图，这种图非常难画。考古学家们从各种挖掘出土的文物来看，中国是世界上最早绘制星图的国家。而且星星在星图上的位置，和现在科学家们运用高科技观测到的实际位置基本一致。

中国目前在考古中发现最多的星图，是三国时期吴太史令陈卓所画的星图。陈卓把当时天文学界存在的石氏、甘氏、巫咸三家学派所命名的恒星，求同存异，合画成了一张《全天星图》。这幅星图上一共有星283组、1464颗。考古学家还挖掘出一张约在公元940年前后绘制在绢上的“敦煌星图”。

科学家们还发现了中国古人将星图雕刻在岩石上的《石刻星图》。近年来，中国考古学家从五代时期的墓地中，发现了两块完好无损的二十八宿石刻星图。每个石刻星图上大约有180多颗星星，它们在天空的位置相当精确，是世界上发现的古星图中的珍品。

现在，江苏省苏州市保存有一幅石刻天文图。整幅星图长2.6米，宽1.2米，上部绘有一个圆形的星图，下部刻有文字，共有1440颗恒星。据考古学家研究分析，这幅珍贵的星图是北宋黄袁在元丰年间（1078～1085），根据天文观测结果所绘制的。直到南宋理宗淳啣七年（1247）的时候，才刻到这块石头上，也是流传至今较早的星图之一。

中国古代劳动人民除了会制作恒星图外，还会做最难绘制的彗星图。1973年，考古学家在湖南长沙马王堆3号墓中，出土了一种占验吉凶的帛书。在这部2200多年前的迷信著作中，记录了目前所知世界上最早的彗星。图共29幅，形状各异。那长长的像扫帚一样的是彗尾，圆圈或黑点代表彗星头。在每幅彗星图的下面，都有占文，开头记有彗星的名称，其中还包括有著名的

哈雷彗星

中国古代的这些星图，为人类认识宇宙奠定了坚实的基础，充分说明了中国古代人民在天文学研究方面的卓越成就。哈雷彗星

著名的哈雷彗星，在欧洲是被科学家阿皮亚尼斯于1531年第一次发现的。1607年，科学家开普勒第二次发现了这颗彗星。当哈雷彗星于1683年第三次被科学家发现时，人们就推算出了它的运行轨道和它76年才光临一次地球的绕日周期。科学家哈雷预测，到1759年，哈雷彗星将重返地球，到了1759年，这个预言被证实了，于是人们就称这颗彗星为“哈雷彗星”。

其实，阿皮亚尼斯并不是最早发现这颗彗星的人。据考古学家考证：中国是最早发现并记录哈雷彗星的国家。

中国古籍《淮南子·兵略训》一书中记载有“彗星出”三个字。现代科学家们认为，这是世界上关于哈雷彗星在公元前1057年回归地球的最早记载。但也有人认为，世界上对哈雷彗星最早的记录是中国古籍《春秋》鲁文公十四年（前613）里面所写的：“七月，有星孛入于北斗。”《公羊传》里也写道：“孛者何？彗星也。”在《史记·六国年表》秦厉共公十年（前467）里写到：“彗星见”，有人认为这是人类历史上对哈雷彗星的第二次记录，但由于文字太简单，没有被世界公认。世界上公认的人类历史上最早的一次关于哈雷彗星的记录，是《史记·秦始皇本纪》始皇七年（前240）里所记载的：“彗星光出东方，见北方，五月见西方……彗星复见西方十六日。”这个时间记载也比欧洲科学家阿皮亚尼斯的第一次发现早1771年。

到1910年，哈雷彗星以76年为周期，共出现29次，在中国的史书上均有记载。其中记录最详细的一次见于《汉书·五行志》汉成帝元延元年条，共一百多字，把哈雷彗星的来龙去脉、运行轨道叙述得清清楚楚。到了宋元以后，中国古代天文学家对哈雷彗星的叙述越来越精确，记载越来越详细。例如，外国天文学家阿皮亚尼斯、哈雷、开普勒分别观测到的三次哈雷彗星，在中国的古籍，《明史》、《清史稿》、《东华录》等书中均有详细记载。通过这种种史料证明，中国在古代就早已保存了丰富的有关哈雷彗星的观测资料。

太阳黑子现象

中国古代大量的史料证明：中国是世界上最早对太阳黑子有文字记载的国家。现在，世界上公认的最早的太阳黑子记载，见于《汉书·五行志》：“成帝河平元年……三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”这一记录，把当时太阳黑子的位置和时间都叙述得非常清楚。事实上，在这个记录以前，中国古代还有更早关于太阳黑子的记载：在约公元前140年所著的《淮南子》一书中，有“日中有骏乌”的记载。“骏乌”就是指太阳黑子。《后汉书·五行志》中有这样的记载：“中平……五年正月，日色赤黄，中有黑气如飞鹊，数月乃消。”《宋史·天文志》中也记载道：“绍兴元年二月己卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。六年十月壬戌，日中有黑子，如李大，至十一月丙寅始消。七年二月庚子，日中有黑子，如李大，旬日始消。四月戊申，日中有黑子，至五月乃消。”此外，中国古代的人们还对太阳黑子群有详细的记载，《宋史·天文志》中记有在公元1112年的“四月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大。”

中国古代人们在观测太阳黑子的过程中，不可能有望远镜来做工具辅助观测，全靠目测。人们只能在阳光不强，如早上日出，晚上日落的时候，或是用“盆油观日”的方法。据考古学家统计，中国古代从汉朝到明朝的这1600多年间，仅对太阳黑子现象的记载就达100次以上。美国天文学家海耳就曾经说过：“中国古人测天的精勤，十分惊人。黑子的观测，远在西人之前大约2000年。历史记载不绝，而且相传颇确实，自然是可以证信的。”欧洲发现太阳黑子现象，时间要比中国晚得多。外国人第一次发现太阳黑子现象，据记载是在公元807年8月19日。

我们的祖先善于观察，热爱大自然和生活，留下了大量宝贵的天象记录，这无不反映出先人孜孜不倦、勤于观测的严谨态度，闪烁着中华民族智慧的光辉。这些天象记录，是中国丰富文化宝库中的一份珍贵遗产。

日月食

中国古代对发生日月食原因的科学研究，在世界上是最早的。在古籍《周易·丰卦》中就有“月盈则食”的记录。此外，在《诗·小雅·十月之交》中也有“彼月而食，则维其常”的句子。这说明，那时的人们就已经知道月食现象是有一定的规律的，只是在“月望”的时候，才会发生。而并不是一些迷信中所说的“天狗吃月亮”。

战国时期的石申，已经发现了日食的出现与月亮有关。西汉末期的刘向在《五经通义》一书中写道：“日食者，月往蔽之。”这段记录说明，那时的人们已经知道了日食的出现是因为月亮挡住了太阳光形成的。这个发现比外国早了几千年时间。东汉时期的张衡在《灵宪》一书中把月食现象解释得更加清楚。他认为月亮的光芒不是月亮自己发出的，而是反射的太阳光，由于地球挡住了太阳光，月亮得不到照耀，就产生了月食现象。

据考古学家研究，中国古代的科学家们不但已把发生日月食的原因探讨得非常清楚，而且还作过世界上最早对日月食现象的预报。沈括在《梦溪笔谈》中，指出为什么日月食现象并不在每个朔望月都出现的道理。他解释说，这是因为地球的黄道和白道并不是平行的，它们是相交的。只有当它们的经度一样，而且两条道又比较靠近的时候，才能够出现日月食的现象。沈括在书中还明确写道，如果黄道和白道在正好相交的地方，那么肯定会出现月全食或日全食。如果不在正中，则发生偏食。

随着人们对日月研究的深入，中国古代科学家推算日月食的时间也越来越准确。从古至今，中国对日月食的研究一直处在世界先进行列。中国古代科学家对日月食研究的成果，在世界天文学的发展史上，写下了光辉的一页。

流星雨

什么叫流星雨？流星雨，是指许许多多的流星一块儿从空中落入大气层，就和下雨一样，景象非常壮观。但这种宏伟的场面只有几十年甚至几百年才遇见一次。有关流星雨的记载，要数中国最早。据考古学家初步统计，中国古代有关流星雨的文字记录约有180多次。其中天琴座流星雨的记录大概有9次；英仙座的流星雨大概有12次；狮子座的流星雨大约有7次。这些记录，对现代的科学家研究流星群轨道的演变有十分重要的作用。

世界上公认的最早对流星雨的记载，见于中国古代的《竹书纪年》一书。书中写道：“夏帝癸十五年，夜中星陨如雨。”最详细的记录见于《左传》：“鲁庄公七年（前687）夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。”这个记录是世界上最早对天琴座流星雨的记录。流星雨的出现，场面十分宏伟，相当动人。中国古代人们的记录也都很精彩。如南北朝时期的《宋书·天文志）中记载道：“大明五年……三月，月掩轩辕……有流星数千万，或长或短，或大或小，并西行，至晓而止。”这个记录是中国古代的人在公元461年对天琴座流星雨的一次如实记载。中国古代的劳动人民对英仙座流星雨的场面，也作了非常详细的记录，令人难以忘怀。唐朝时期的《新唐书·天文志》中这样记载道：唐玄宗“开元二年（714）五月乙卯晦，有星西北流，或如瓮，或如斗，贯北极，小者不可胜数，天星尽摇，至曙乃止。”

此外，中国古代还对流星体坠落到地面变成陨石或者陨铁的现象有所研究。这一现象，中国也有详细记录。《史记·天官书）中就有“星陨落地，则石也”的解释。在北宋时期的《梦溪笔谈》中，沈括还对陨石的成分有研究。书中写道：“治平元年（1064），常州日禺时，天有大声如雷，乃一大星，几如月，见于东南。少时而又震一声，移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中，远近皆见，火光赫然照天……视地中只有一窍如杯大，极深。下视之，星在其中，荧荧然，良久渐暗，尚热不可近。又久之，发其窍，深三尺余，乃得一圆石，犹热，其大如拳，一头微锐，色如铁，重亦如之。”这段记录，说明那时沈括就已经注意到陨石的主要成分。而在欧洲，人们直到1803年之后，才知道陨石是流星体坠落到地球上的残留部分。现在，在成都地质学院里，还陈列着一块最古老的陨石，大约是明朝时期坠落到地球上的，直到清康熙五十五年（1716）才挖掘出，重达58.5千克。

中国古代对流星研究的文字记录，为现代的天文学家们提供了一个非常珍贵的资料仓库。

云雾雨

中国早在3000多年前的商代时期，就已有关于天气现象的记载了。

在古籍《黄帝内经·素问》第二卷中，记载了当时人们对水分循环和云雨形成的想法。书中这样写道：“地气上为云，天气下为雨。雨出地气，云出天气。”这段话的意思是说：“云的不断形成，是因为地上的水不断蒸发，在天空中积累起来。而下雨则是因为云下降。雨虽是从天而降，追寻它的根本，却是因为地下水汽上升。云虽是地上的水蒸发形成的，地上的水却又是落雨供应的。”东汉的王充在《论衡·说日篇》中也有相似的解释：“雨从地上不从天下，见雨从上集，则谓天下矣，其实地上也。”这些解释说明了中国人民早在汉朝以前，就已经知道了雨水的不断循环过程。

关于雾的形成，中国古代的劳动人民也作出了非常明确的解释。《尔雅》一书中写道：“地气发，天不应，曰雾。”意思是说：“地面上的水分向天上扩散，但无法充分扩散出去，因而就形成了雾。”此外，宋蔡卞在《毛诗名物解》一书中也说道：“水汽之在天成雾，雾，云之类也。”即是说：“地上的水汽在空中可形成雾，其实，地上的雾和天上的云是同一类的东西。”他的这个解释和现代科学家们的研究结果基本一样。

关于对雨滴的形成，西汉时期的董仲舒在所著《雨雹对》中作出了这样的解释，他写道：“攒聚相和，其体稍重，故雨乘虚而坠。”意思是说，雨滴是由小云滴受风合并变重下降形成的。他还认为“风多则合速，故雨大而疏；风少则合迟，故雨细而密。”意思是说，风大使云滴合并得快，这就使下降的雨滴大而比较疏；风小使云滴合并得慢，这就使下降的雨滴细而比较密。他这种从微观角度说明雨滴的形成过程，基本上和现代的

降雨

关于雷电的形成，在中国古代也有不同的说法。一种是战国时期赵国人许慎到提出的“摩擦形成说”（阴与阳夹持，则磨轧有光而为电）；一种是东汉时期王充等提出的“爆炸起电说”。王充在《论衡·雷虚篇》中，用“一斗水灌冶铸之火，气激襞裂，若雷之音矣”来解释雷电的现象，他特别把雷电的季节性出现作了科学解释，认为“雷者，太阳之激气也，何以明之？正月阳动，故正月始雷。五月阳盛，故五月雷迅。秋冬阳衰，故秋冬雷潜。”这段话的意思是说：由于春季太阳的热力逐渐增强，所以有发生雷电的可能。夏季，太阳的热力最盛，所以这时的雷电最厉害。秋冬季节，太阳的热力减弱，所以一般就不会发生雷电现象。

天气预报

古代中国劳动人民在没有科学仪器的情况下，通过长久地观测天空，凭着聪明智慧，预测天气变化，掌握了许多关于天气变化的规律。

在中国的古籍中有专门预测天气的记载，如说：“在下雪以前，往往先会下霰。”即“如彼雨雪，先集维霰。”汉朝时的《焦氏易林》中说：“蚁封穴户，大雨将至。”《论衡·寒温篇》中记载：“朝有繁霜，夕有列光。”即“早晨要是有很多的霜，必定夜间的星又多又亮。”后魏时期的《齐民要术》第4卷中也写道：“天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。”这句话的意思是说：“如果天下完雨后刚刚晴朗，如果又见到有寒冷的北风袭来，那么这天夜里肯定有霜。”

随着中国古代劳动人民对天气的经验积累，关于天气的谚语越来越丰富，而且还集成了专门的书。唐朝时期，中国古代民间的有关天气经验的书中，最有名的是黄子发的《相雨书》。这本书收集了在唐朝以前的绝大多数天气谚语。如书中说：“当天空中出现黑色或红色的

云

元明时期，中国还出现了海上天气预报的著作。如《东西·洋考》一书，其中就有关于当时海上的天气谚语。例如：“乌云接日，鱼即倾滴”；“迎云对风行，风雨转时辰”；“断虹晚见，不明天变；断虹早挂，有风不怕”等。

在中国古代，还有一本叫《古云图集》的书，这本书把各种天气时的云都画了下来。并对这种云作了解释，先说明这种云的特征，然后说明出现这种云时风雨或其他什么坏天气将在什么时候到来，强烈程度多少等情况。

中国古代劳动人民对天气观测做了非常宝贵的探索，直到今天有许多预测天气的谚语仍在全世界流行和运用，并与现代科技手段相结合，更加准确地预测出天气的变化情况。云

中国从古代就很重视云的变化。在《管子·侈靡篇》中提到通过云的形状或颜色变化可以推测出天气的变化，书中写道：“如果云块比较平坦，雨不会下得很大。下雨的时候如果没有供应水分的云，雨就不会下得很长，很快就会下完。”古代的人们只有对云进行过非常仔细的观察，并且要提高到一定的理性认识高度，才能得出这样的结论。在古籍《吕氏春秋·有始览·有始篇》一书中，已经把云按不同的形状分为“山云”、“水云”、“旱云”、“雨云”4种。

在中国民间，很早就有许多有关云的天气谚语，如唐代的《国史补》一书中，就记载有“暴风之候，有炮车云”的话。唐朝时期的另外一本《相雨书》，也有“云若鱼鳞，次日风最大。”宋朝时期的《谈苑》一书中，有一条这样的天气谚语：“云向南，雨潭潭；云向北，老鹤寻河哭；云向西，雨没犁；云向东，尘埃没老翁。”这句话把云和晴雨联系起来，是很有科学道理的。

既然古人把云分了这么多种类，那么人们为了辨认不同的云，就绘制了许多《云图》。目前发现的世界上最早的云图，是中国的马王堆3号墓出土的《天文气象杂占》和中国敦煌发现的唐天宝初年的《占云气书》。风

据考古学家考证，中国远在殷代时期，就已经对风有所研究了。古书上记载：那时，中国古代的劳动人民就已经把风分为4个种类，即是指东、南、西、北四个不同方向的风。此后，中国古代劳动人民对风的研究逐渐发展，到汉朝时期，中国已有对24个方向风向的专用名称。

从挖掘出土的文物来看，中国至少在西汉时期，就已经发明出了一种风向器。西汉时的《淮南子》中，记载有一种简单的风向器。这种风向器可能就是由风杆上系了布帛或长条旗的最简单的“示风器”演变过来的。《淮南子·齐俗训》中说：“这种风向器在风的作用下，没有一刻是平静的。”从这可以看出，当时的这种风向器非常灵敏。

汉朝时期，史书上记载的除前面所说的那种“示风器”以外，还有“铜凤凰”和“相风铜乌”两种。这三种风向器，显示了当时中国风向器发展的方向。“铜凤凰”主要安装在汉武帝太初元年（前104）所建的建章宫里。当时的建章宫里就安装了两个铜凤凰，一个装在大门上，另一个装在屋顶上。据古籍《三铺黄图》上说，在铜凤凰的下面有一个十分灵敏的转枢，每当风来的时候，铜凤凰的头就会向着风吹来的地方，好像要飞的样子。但后来，这种灵敏的风向器被皇家贵族们当作了房屋的装饰品，失去了原来风向器的作用。“相风铜乌”则是一种形状像乌鸦的风向器。它安装在汉朝时期人们观测天文气象的“灵台”上。这是当时专门观测风向的仪器，因此人们把它做得比较笨重，据说只有“千里风来”的时候才转动。但这毕竟是科学仪器，自然要不断改进，所以后来人们就把它做得轻巧灵敏一些，使得人只要对它吹一口气，它也会转动。后来，这种灵巧的风向仪器就渐渐在民间普及起来。

但是，从古代的军事和交通等需要来看，这三种风向器都不太合适。因此，在《乙巳占》中，指出了“常住按居，宜用乌候；军旅权设，宜用羽占。”意思是说：“相风乌铜这种风向器最好安装在一个固定的地方。而如果是军事驻地经常变化，那么还是用鸡毛编成的好。”这种鸡毛做成的风向器重5两至8两，挂在高杆上，等羽毛被风吹成平衡状态，就可以进行观测了。这种简单的风向器在唐朝以前就有了，唐朝以后更加普及。

中国古代的人们不仅对风的方向有所研究，对风力也很有探讨。在唐朝时期，中国人开始把风分成8个级别，再加上“无风”和“和风”共有10个级别。这和现在人们所观测到的风力和所使用的等级标准基本一样，充分反映了中国古代劳动人民的聪明才智。降雨

中国古代对雨水的观测十分重视，因为这直接关系到农业生产。从甲骨卜辞中，就可以看出，当时的人们对雨已经有“大雨”、“猛雨”、“疾雨”、“足雨”、“多雨”、“毛毛雨”之分，而且还注意到了雨的来向。

据考古学家考证，中国自秦朝开始，就已经有“报雨泽”的制度。1975年2月，科学家在湖北省云梦睡虎地发掘的11号秦墓中，发现了《秦律十八种》的竹简，其中，《田律》中记载道，凡下及时的而且有利于庄稼生长的雨，在下完雨后要立即向政府用书信报告受到雨灌溉的田亩数。如果是庄稼生长后下的雨，应该向政府报告雨量有多少和受益的田亩数。如果发生了旱灾、洪水、暴风雨等自然灾害，必须立即向政府报告受灾的田亩数。这些报告，就近的县可以要走得快的人传送，如果距离比较远，则要用各县之间的驿站传送，而且每年必须在8月底以前送到。在东汉时期，政府也曾要求所辖各郡国要把每年立春到立秋的整个农作物生长情况以及当地降雨量的多少迅速汇报给中央。

东汉以后，历代政府对农业和各地的降水量都很关心。在南宋时期数学家秦九韶所著的《数术九章》一书中，就有4道有关降水的数学题。秦九韶在书中非常明确地指出：农业生产的丰收好坏，与每年的雨雪很有关系。主管农业的政府官员如果想知道雨雪的降水量，就必须用一种容器计算。但如果容器的形状、容积不同，计算出来的降水量就会大不相同。那么怎样才能客观地从容器的降水量计算出当地有代表性的降水量呢？出这4道数学题，就是为了解决这个问题。因此，这4道题的最后所问，都是问合平地的降水量多少。从这里可以看出，当时的人们已经知道了只有把降水量换算为平地上的量，才是有代表性的量。从这几道算题可以看出，当时中国还没有统一标准的容器。这是因为当时各地是用“天池”作为容器，而“天池”本身的作用则是为防止森林火灾用来积存雨水的，所以没有一定的标准。中国真正统一的容器的发明大概出现在明朝时期。考古学家曾在朝鲜发现了一个中国古代的黄铜雨量器，并且标有标尺。据考证，这个容器是中国于公元1770年制造的。考古学家研究，这并不是中国最早的一个统一的容器。

明朝以后，中国政府非常重视测雨量，要求各州县的官吏都必须按月向朝廷报告雨水情况。这种制度直到清朝后期，仍保持着。在现在的故宫博物院内保存着许多明清时代大量的各地上报降雨量的奏折。

雪花形状

德国著名的天文学家开普勒，是世界上第一个在欧洲宣布雪花是六角形的人。1610年冬天，开普勒写了一篇题为《把六角形的雪花作为新年礼物》的观察报告。这是他从数学的角度来研究雪花的结果。

但令世界上研究科学的人都惊叹不已的是：据考古学家从挖掘出的文物来看，中国人早在2100多年前，就已经知道了雪花是六角形的。在公元前135年的＜韩诗外传》中，有“凡草木花多五出，雪花独六出”的记载。这说明，当时雪花是六角形的科学常识已经被中国民间普遍认识了。可见中国古代劳动人民对许多自然现象早已作出了正确的结论。

在《韩诗外传》以后，中国有关雪花是六角形的记载越来越多，而且具有文学色彩。譬如在公元6世纪初，大文学家萧统在一首诗中写道：“彤云垂四面之叶，玉雪开六出之花。”12世纪时，宋代的朱熹在《朱子语类》一书中说：“雪花所以必六出者，盖只是霰下被猛风拍开于地，故成六出……六者阴数，太阳元精石，亦六棱，盖天地自然之数。”

此外，中国古代的一些思想家认为六角形的雪花像蜂窝，因此可以组成连续完美的宇宙。雪是由水变成的，水是宇宙阴阳中阴的形态，就像“六”字，因此人们推断出雪花是六角形的。明朝时期，唐锦在《梦余录》中写道：“草木之花皆五出，而雪花独六出。先儒谓地六为水之成数，雪者水结为花，故六出。然至春，则雪皆五出。”虽然唐锦对雪花是六角形的认识是基本正确的，但他对春天时的雪花是五角形的认识却是不对的。到了明朝时期，另一位文学家谢在杭对唐锦的“春天的雪花是五角形”的说法提出了反对。大约到了公元1600年，他在所撰的一部著作中写道：“然余每冬春之交，取雪花视之，皆六出。”意思是说：“每年冬春之交的时候，雪花的样子都是六角形的。”他很可能是靠当时的放大镜来观察雪花的。

浑仪和简仪

浑仪，是中国古代测天的一种仪器，用来测量天体位置的赤道坐标等。

在现代许多科技读物的显著位置，读者会常常看到一架铜铸龙盘大型圆环的古代测天仪器。它甚至成了中国古代科技发展的标志性图案，这就是浑仪。它姿态雄伟，气势磅礴。托起整个仪器的四条铜龙，生气勃勃。仪器上部圆环相套，浑厚纯朴。整个仪器结构牢固，工艺华美，是中国古代科学技术、工艺美术、冶铸技巧、机械构造等多方面高度发展的结晶。庆幸的是现代人不必担心这种具有划时代意义代表性的古代仪器会如恐龙一样只能相见于图画中，在现实社会中，人们仍能一睹其芳姿。在南京紫金山天文台，即安置着一架惟一保存下来的古代浑仪。它制造于公元1437年，是明代浑仪，高2.75米，宽2.46米，长2.48米。

浑仪在中国有着悠久的历史。据史料记载，早在汉武帝时就有了浑仪。东汉年间又陆续创造了多种浑仪。唐太宗贞观四年（630）天文学家李淳风在前人基础上又创造了浑天黄道仪。唐玄宗开元九年（721），世界上第一个发现恒星运动的天文学家一行制造了一架黄道游仪。一行用这架仪器观测了月亮的运动和许多星宿的黄赤道度数等。到这时，中国的浑仪已经比较完善，在这一时期内是世界上最先进的天文仪器之一。北宋以后，中国又有不少天文学家对浑仪作了进一步的改进和提高。彻底的革新乃是元代杰出天文学家郭守敬等人进行的，简仪由此应运而生。

简仪从浑仪复杂的环圈结构中解放出来，分解为互相独立的赤道装置和地平装置，大大提高了观测精度。即现代所谓的赤道经纬仪和地乎经纬仪。简仪的创制，证明了那时中国仪器制造技术已经达到相当先进的水平。简仪的地平装置叫立运仪，它可以同时测量天体的高度和方位，这在中国观天古仪中还是首创。近代工程和地形测量用的经纬仪，航空导航用的天文罗盘，其结构与立运仪实属同一类型。

简仪独立赤道装置是由郭守敬于公元1276年创造的。而欧洲的狄谷采用类似的赤道装置，则在郭守敬后300多年。李约瑟在《中国科学技术史》一书中引用根舍赞叹中国古仪的话说：欧洲人看作文艺复兴后天文学主要进步之一的赤道仪，中国人在3个世纪以前即已经使用了。著名的《新总星表》（即N.G.O星表）的作者德雷耶尔在评价简仪时指出：不少伟大的发明，中国人常常在西方国家享有它们以前的许多世纪就已做出了。这些评价说明，简仪的问世，在中国天文学史上，尤其在天文仪器发展史上写下了光辉的一页。

浑仪和简仪这两项伟大创造，是中华民族文化遗产中的珍品瑰宝。它们的设计和制造水平，不仅使中国测天仪器在世界上遥遥居于领先地位，而且对现代仪器也产生极其深远的影响。从现代大型望远镜，各类测量仪以及航空导航用的天文罗盘等现代仪器身上，都可以看到它们的影子或原型。可以说，浑仪和简仪是许多现代化仪器的先驱。

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