歷史真貌—春秋戰國時代的科技

「五行學說」的確立

西周末年就已出現了對「五行」的認識。《尚書·洪範》把水、火、木、金、土這五種物質稱為「五行」， 並認識到五行中的每一行都有不同的性能， 認為「水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土爰稼牆；潤下作鹹，炎上作苦，曲直作酸，從革作辛，稼牆作甘」。（見西周史），而《國語·齊語》認為：「以土與金木水火雜，以成百物」。戰國時期五行學說開始廣泛流行，並與陰陽學說想結合。五行學說反映了各種自然現象的相互對立與聯繫，對後世的科學技術觀念以及醫學、煉丹術的發展，都有著深遠的影響。

數學

春秋戰國時期，出現了我國古代最早的一部數學專著《九章算術》。根據劉徽的記載，《九章算術》是從先秦「九數」發展來的。暴秦焚書，經術散壞。西漢張蒼（？─前152年）、耿壽昌（前1世紀）收集遺文殘稿，加以刪補整理，編成《九章算術》。

《九章算術》包括了近百條一般性的抽像公式、解法，246個應用問題，分屬方田、粟米、衰分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程、勾股九章。

其中， 方田章提出了各種多邊形、圓、弓形等的面積公式；分數的通分、約分和加減乘除四則運算的完整法則。後者比歐洲早1400多年。少廣章介紹了開平方、開立方的方法，其程序與現今程序基本一致。這是世界上最早的多位數和分數開方法則。盈不足章提出了盈不足、盈適足和不足適足、兩盈和兩不足三種類型的盈虧問題，以及若干可以通過兩次假設化為盈不足問題的一般問題的解法。這也是處於世界領先地位的成果，傳到西方後，影響極大。方程章採用分離係數的方法表示線性方程組，相當於現在的矩陣；解線性方程組時使用的直除法，與矩陣的初等變換一致。這是世界上最早的完整的線性方程組的解法。在西方，直到17世紀才由萊布尼茲提出完整的線性方程的解法法則。這一章還引進和使用了負數，並提出了正負術──正負數的加減法則，與現今代數中法則完全相同；解線性方程組時實際還施行了正負數的乘除法。這是世界數學史上一項重大的成就，第一次突破了正數的範圍，擴展了數系。外國則到7世紀印度的婆羅摩及多才認識負數。

這個時代的人們能較熟練的運用數學於城市建築、土地測量與賦役徵收等方面。公元前510年(周敬王十年)，各國諸侯為周王築城，動工前，專職官員「計丈數，揣高卑，度厚薄，仍溝池，物土方，議遠近，量事期，計徒庸，慮材用，書餱糧，以令役於諸侯」。就是說，對王城的 長、寬、高連溝在內的土石方以及人工、材料，甚至各國勞動力的往返里程和所需乾糧的數量，都計算得精確周到，所以工程得以提前完成。這說明當時人們已掌握相當廣泛的數學知識。公元前548年(周靈王二十四年)，楚司馬蕪掩奉命整治軍賦。司馬蕪對不同類型的田土、山林水澤等作了精密的測量和計算，然後依據收入確定軍賦的數額。

天文

《春秋》一書對日月的記錄非常翔實。在二百四十二年間，記錄日食三十七次，其中三十次已證明是可靠的，最早的一次是魯隱公三年二月己巳日(公元前七二 O年二月二十二日)的日全食，比西方的記錄早了一百三十五年。《春秋》魯文公十四年(公元前六一三年)秋七月記「有星孛入於北斗」，天文學家公認這是「哈雷雪」在世界上最早的記錄，比歐洲的記載早了六百七十多年。。

大約在周初，我國已經知道用土圭觀察日影，測定冬至和夏至的時日。《左轉》記載了兩次日南至(冬至)，一次在魯僖公五年(公元前六五五年)， 一次在昭公二十年(公元前五二二年)，兩次間隔一百三十三年， 其間記錄閏月四十八次，失閨一次，共計應有閏月四十九次，這就是有名的十九年七閏的方法。這不但比商代的曆法精確，而且比歐洲應用這個曆法早一百六、七十年。

戰國時期，楚人甘德、魏人石申各寫出一部天文學著作，後人合稱為《甘石星經》，這是世界上最早的天文學著作。書中記錄了800個恆星，其中121個的位置已被測定。還記載了五大行星的運行情況。

機械

機械方面，巧匠公輸般做出了傑出的貢獻。公輸般是春秋末年魯國人，姓公輸，名般，字若，因系魯國人，所以又稱魯班。這位民間工藝家，不僅能建造「宮室台榭」，而且 在攻伐征戰頻繁的年代，曾造「雲梯」、 「勾強」等攻城、 舟戰的器械；還「削竹木以為雉(鵲)」，借助風力飛行。相傳他創造了「機關備具」的「木車馬」以及磨子、碾子等，人們稱頌他是「機械之聖」。魯班對後世有巨大的影響，幾千年來，一直被公認為木工、石工、泥瓦工等工藝部門的祖師。

春秋時還出現了一種提挈重物或向深井打水的機械，叫桔槔(gao,音高)。孔子的弟子子貢曾說：「有械於此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多……鑿木為機，後重前輕，挈水若抽，數如□湯，其名為槔」。桔槔的形制是在井旁或渠邊的高柱上，橫支一根長木，長木前端用長繩懸一空小桶，後端捆紮一重物（如石塊）。將前端繩索往下一拉，水桶就可打水；然後把手放鬆，由於後重前輕，水桶便被提上來了。這種機械要比完全靠人力提水，輕易得多，因而得到廣泛的應用。近代農村中，仍有採用桔槔打水的。

衡器是稱量物體重量的器具，發明較早。傳說帝舜時代就有了。衡器有等臂秤（天平）和不等臂秤兩種。1954年長沙左家公山出土的戰國木衡是等臂秤，而傳為安徽壽縣出土的戰國時期的「王」銅衡，則可能是不等臂秤。衡器所據的原理是兩邊力矩相等而達平衡的槓桿原理。對於等臂秤（天平），權（法碼）的重量與物的重量相等；對於不等臂秤，重物與重臂（重物至支點的距離）之乘積等於權（秤鉈）與力臂（權至支點的距離）之乘積。墨家學派曾闡述了不等臂秤的工作原理，墨家把重臂叫做「本」，把力臂叫做「標」，權的重量比物的重量輕，對此，墨家指出，若要這種秤「相衡」的話，必須「本短標長」，可見墨家已知槓桿原理：重x本＝權x標。這比古希臘阿基米德於公元前三世紀發現槓桿原理要早一個多世紀。

此外，春秋戰國時期還出現了對滑輪、輪軸等槓桿機械的利用。據說公輸般曾建議季康子造轉動機關安葬其母，這轉動機關可能就是轆轤；在大冶銅綠山古礦冶遺址中，也發現用轆轤提升礦石的遺跡。

建築

木結構的廣泛應用和框架式結構的高度發展是我國古代建築技術最突出的特點。無論哪種木結構，構件主要用榫卯接合。長沙戰國墓葬中，棺槨方木榫卯有插榫、銀錠、齒形三種形式，說明這種建築結構乃是中國先人的獨立創造。

古代建築的宏大規模和技術進步，突出表現於城市的建築和規劃。春秋戰國時，都城的建築規模更加宏偉。洛陽周代都邑呈不規則方形，南北長3300米，北牆長近3000米，主要建築物在中部偏南，和《考工記》「方九里」，「王宮居中」的記述相符。戰國城邑方圓千丈，戶以萬計，如齊國臨淄有七萬戶，分內、外城；燕國的燕下都也分內、外城，東西長8300米，南北長4000米，主要建築物安排在城的中軸線上，成為主次分明，左右對稱的完整建築群，城內還有陵墓區、手工業作坊區等。

建築材料的發展對建築工程有著重要的意義。春秋以後，房屋建築中瓦的使用更為普遍。秦國還有青銅鑄造的「全槓」，作為樑柱結點和裝飾之用。

水利

春秋戰國時期，水利出現了一個規模空前的發展高潮。這個時期興建的水利工程大致可分為灌溉、運河、堤防這三類。大型灌溉工程的修建始於春秋末，到戰國最為興盛，主要工程有芍陂、漳水十二渠、都江堰、鄭國渠等。

芍陂（音皮）是古代的大型蓄水灌溉工程（今稱水庫），位於安徽省壽縣安豐城南，又叫安豐塘，是公元前六世紀末由楚國令尹孫叔敖主持修築的。芍陂的設計很巧妙。它恰當地利用當地東、南、西三面較高而北面低窪的地形特點修築，「陂有五門，吐納川流」。陂周約百里，灌田近萬頃，民得其利。

漳水十二渠是大型農田灌溉渠道，由魏國郵令西門豹主持修建。各渠設有調節水量的水門，酈道元說是「一源分為十二流，皆懸水門」。

都江堰是舉世聞名的大型灌溉工程，在四川省灌縣。是秦昭王（公元前306一前251年）時蜀守李冰主持修建的。整個工程由分水魚嘴、寶瓶口、飛沙堰三個部分組成，有灌溉、防洪的作用。都江堰修成後，使成都平原大約三百萬畝良田得到灌溉，成了「水旱從人」，「沃野千里」的天府之國。至今它仍發揮著重要作用。

鄭國渠是公元前246年由韓國的水工鄭國為秦國設計開鑿的。他「鑿涇水自中山西邸瓠口為渠，並北由山東注洛三百餘里……溉澤鹵之地四萬餘頃，收皆畝一鐘」。渠成，「關中為沃野，無凶年」。

醫學

為後世奠定了中醫望、聞、問、切「四診」的診斷方法，被奉為「脈學之宗」的醫學家的扁鵲就誕生在這個時代。

扁鵲，原名秦越人，齊國人。據《史記·扁鵲倉公列傳》中記載，扁鵲曾管理一家客棧，有一位叫長桑君在此客棧住了十餘年，他一直在觀察扁鵲，他們互相都知道彼此均非等閒之輩。長桑君年邁之時，決定傳與扁鵲醫術。長桑君「乃出其懷中藥予扁鵲：『飲是以上池之水，三十日當知物矣。』乃悉取其禁方書盡與扁鵲。」長桑君從懷中取出藥給予扁鵲，告訴扁鵲，用未沾及地面的水服用此藥，三十天後，可看見隱秘之物。並將所有的秘方書籍授與扁鵲。扁鵲依他的話服藥三十天後，「視見垣一方人。以此視病，盡見五藏癥結，特以診脈為名耳。」這時，扁鵲能看見牆那邊的人，已具有透視物體的特異功能。當用此功能看病時，能透視人的五臟六腑，並知道病症在那一臟腑。自此，扁鵲開始在齊國或趙國行醫，以「診脈」為名。

他曾以「切脈、望色、聽聲、寫形」針藥並用，使虢太子起死回生。他能預知疾病的進程和疾病的結果，這從他三勸齊桓侯和給趙簡子醫治的醫案中可以看出。司馬遷對扁鵲讚道：「扁鵲言醫，守數精明，為方者宗，後世循序，弗能易也。」


據《新唐書·藝文志》記載，扁鵲著有《黃帝八十一難經》二卷。《難經》是一部闡述《內經》中有關脈學、經絡、臟腑、疾病、腧穴、針法等問題的著作。全書以質疑問難開工共分八十一難，其中第六十九難至八十一難主要討論針法及其補瀉法的運用。《難經》進一步豐富了《黃帝內經》的內容，對後世針灸學的發展有重要的影響。

另外見於記載的著名醫生還有醫緩、醫和。緩與和都是秦國的名醫。醫緩曾為晉景公治病，診斷景公病在盲之上，膏之下， 「(藥物)攻之不可，達之不及」，不久，景公果然病死。後來，晉平公又患重病，醫和來到晉國，診斷後，確定平公的病既不是飲食引起的，也不是鬼怪纏身，而是貪戀女色，縱慾過度的結果，醫藥已經無效，少則三年，多則十年，必死無救。十年後，平公不治而死。緩與和都被人譽為 「良醫」。在病理上，醫和提出「陰淫寒疾，陽淫熱疾，風淫末疾，雨淫腹疾，晦淫惑疾，明淫心疾」六氣失調致病的理論。對後世醫者很有啟發。