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元朝的科技

[2007/8/7]
在科学技术方面,中国历史上没有任何朝代达到像元朝那样的居于世界领先集团之列的水平或程度. 元朝的科学技术达到或取得很高的成就,其中天文学、数学,甚至医学居于当时世界先进地位。

彼时,领先于世界的阿拉伯与波斯科学技术传入中国,原因恐怕在于元朝的帝国有实力征调大批阿拉伯、波斯等地的科学、技术精英前来中国。这些精英掌握着当时世界上最先进的科学技术。他们大多是***教徒。这些***教徒和其他先前来华***一道,与中国其他一些民族经过长时间的融合,遂形成一个新的民族——回回。回回把阿拉伯与波斯甚至希腊与罗马的天文、数学、化学、地理、医学、文学、哲学、历史等各方面知识在中国加以传播和介绍,其中尤以天文、数学等科技图书最多。

应该说这些人类文明成果,尤其是一些自然科学技术知识出现在元朝时期的中国,具有特别的意义。因为几千年来,中国在传统上一贯推崇“学而优则仕”及“重文章轻科技”的思想,例如缔造天府之国的李冰父子,远远无法与孔孟、朱熹等思想家或理学家,以及苏轼之类的文学家相提并论。但是这种状况却在元朝却有所不同。

(1)、天文学

元朝的天文学具有浓厚的“吸收”色彩,但是可以肯定地说,在元朝,天文学方面的科学技术造诣是世界水平的。元世祖忽必烈在尚未登基之前,就征招“回回为星学者”。他们翻译及带来诸如托勒密的《天文大集》,伊本·优努斯(也译做尤尼)的《哈基姆星表》(也译作《哈基姆历数书》)等天文学著作。

1260年,元廷承金人旧制,设立司天台;1271正式设立回回司天台,1312设立回回司天监。后来还任用了一大批以札马剌丁(又译作扎马鲁丁、扎马剌丁)为代表的天文学家管理此类工作。札马剌丁等一批天文学家先后在这里工作,为中国天文历算的完善和发展做出了巨大的贡献。

这些天文学家们不仅带来或使用一批先进的天文仪器(主要来自阿拉伯及波斯),而且还设计并制造了许多先进的天文仪器。札马剌丁自己制作的天文仪器有多环仪、方位仪、斜纬仪、平纬仪、天球仪、地球仪,观象仪等七种。这些仪器,当时在世界上是罕见的。研究科学史的英国李约瑟博士在谈及地球仪时说:“除公元前2世纪马洛斯的克拉特斯古地球仪(已失传)外,没有比马廷·贝海姆1492年的纪录更早的人。”可是札马剌丁的地球仪却诞生于1267年,比马廷·贝海姆的记录整整早了225年!

札马剌丁的地球仪是球状的,体现了寰球这一科学概念与设想。这无疑对中国传统的“天圆地方”观念进行了勇敢的否定,意义是非常深远的。

天文学家(及水利和数学家)郭守敬设计、制造了简仪、仰仪和圭表等天文仪器,比丹麦人第谷的同样的仪器要早300年。同时,他主张以实际观测为依据,在全国各地建立了规模庞大的天文监测网[另外,郭守敬还设计、制造了大型计时仪器——七灯漏(大明殿灯漏),该仪器是反映中国古代计时机械制造技术水平的代表作]。

在历法方面,札马剌丁依照阿拉伯历法编制有《万年历》;在此前后一段时间,尚有《回回历》被使用。《回回历》其实是阿拉伯太阴历,即目前仍在使用的***教历。而王恂与郭守敬等合作,在反复学习、稽考《哈基姆星表》及其它资料的基础上,于1280年编制完成一部著名的历法——《授时历》。《授时历》是我国古代最好的一部历法。在编撰《授时历》的工作中,王恂负责推演计算,郭守敬负责实际观测和制作仪器,另外还有许衡负责研究“天道”。《授时历》以365.2425天为一年,与地球绕太阳一周的实际时间只有26秒的差距,其准确程度相同于现行公历,但比公历的使用要早300年左右。《授时历》自元以来一直延续使用了约360年。

(2)、数学
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元朝不但是中国古代天文学发展的巅峰,而且还是中国数学的最后一个黄金时期。中国人使用阿拉伯数字是从元朝开始的。这些美妙的数字是元朝时期来华***赠与我们的礼物。1957年,在西安元代安西王府遗址中,考古队员发现五块铸有阿拉伯数字撤离形铁块,其中四块出土时夹在凿刻整齐的两块方石中。经研究,这是用阿拉伯数字排列的六六幻方,其纵、横、对角线的数字之和为“111”。上述遗迹是1273年修建安西王府时,作为奠基埋藏的。
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元朝是继两宋中国数学济身于世界水平的黄金时期。中国数学家不但继承、超越了以往的数学成就,而且众多来华***将先进的数学知识传入中国,使中国的数学研究在元朝有了质的飞跃。

1280年,元代数学家及天文学家王恂与郭守敬等制订《授时历》时,不但列出了三次内插公式(“招差法”),还使用“垛垒、招差、勾股、弧矢之法”进行缜密计算,其中将***发明的弧三角法应用于割圆术获得“弧矢割圆术”(即球面直角三角形解法)最为称奇。

1303年,《四元玉鉴》问世。其作者数学家朱世杰将“天元术”推广为“四元术”(四元高次联立方程),并提出“消元”的解法;欧洲则在1775年由法国人别朱提出同样解法。朱世杰的另一项成就是对各有限项级数求和问题的研究,而且在此基础上得到高次差的内插公式;在欧洲1670年英国人格里高利、1676~1678年牛顿才提出内插法的一般公式。
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一般认为欧几里德的《几何原本》,其中的一部分是明朝的徐光启在意大利人利玛窦的帮助下翻译并引进中国的(合译《几何原本》前6卷),但是有学者(方豪,《中西交通史》)认为,在此前的元代,此书已经被来华的***带到中国。

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