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到了西汉末年和王莽统治时期，土地兼并现象日趋严重，大量的农民沦为农奴，地主阶级和农民之间的矛盾达到了十分紧张的程度，终于爆发了以赤眉、绿林和铜马为代表的农民大起义，沉重地打击了豪强势力。
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在这一革命浪潮的冲击下，新建立的东汉政权接连颁布许多道有关部分放免奴婢和提高奴婢地位的诏书，对封建制内部的生产关系作了某些调整，有利于生产力的解放与发展。东汉前期，农民的租税徭役相对减轻，治黄河、兴水利之举又一度受到重视。这些使得社会经济得到恢复和发展，涌现了以张衡为代表的一大批科学家，科学技术也很快恢复并且超过了西汉时期的水平。继汉武、昭、宣时期科技发展的第一次高潮后，这时出现了秦汉时期科学技术发展的第二次高潮。
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思想上，董仲舒的神学体系，在东汉前期更被典范化和宗教化，谶纬之说极为流行。另一方面，与之相对立的思想也在发展，出现了扬雄、桓谭、王充以及张衡等一系列杰出人物，形成了“两刃相割”、“两论相订”【3】的激烈论争，这是中国古代著名的一场反对天人感应、反对谶纬迷信的斗争，这场论争对于科学技术的发展是十分有利的。
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另外，科学技术的发展有自身的规律性，有一个积累、提高和总结、飞跃的过程。东汉前期科学技术出现的一系列进步是在西汉以来长期积累、提高的基础上实现的。如浑天说的完善、天文仪器及天文学其他方面的进步都有一个发展的过程；造纸术的改善也有一个摸索的过程等等。东汉后期，统治阶级日趋腐败，社会危机四伏，生产下降，但在医学上却出现了张仲景的《伤寒杂病论》这样的巨著，除战乱与疫病蔓延的直接刺激外，主要同医药学知识的长期积累有密切关系。同样，这时天文学亦趋活跃，长期天文观测资料的积累当是其主要原因之一。
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古希腊的亚历山大里亚时期约与我国战国晚期和秦汉时期相当，在这一时期的后期，古希腊出现了托勒密（Ptolemy，85—165）、盖伦（Galen，129—199）等著名的科学家，他们在天文学、医学等领域进行了总结，形成了古希腊天文学、医学的独特体系。可是他们又是古希腊科学的终结的代表人物，在他们之后，科学的发展几乎陷于停顿，进入了中世纪以后更是如此。中国的情况则与之有同有异。张衡比托勒密大七岁，张仲景约比盖伦小二十岁，他们也在天文学、医学等领域有很高的造诣，为我国古代天文学、医学体系的建立作出重要贡献；同时他们又是继往开来的人物，在他们以后科学技术均得到持续不断的波浪式的发展，并逐渐形成了自己的高峰。在秦汉时期，我国在许多科技领域已经超过了古希腊的水平，在中世纪以后，我国古代科技更处在领先的地位。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078151]
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二 农业科学技术和水利工程
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秦汉时期就整个中国封建社会而言，处于封建社会前期。这时，全国的政治、经济、文化中心仍在黄河流域。秦汉四百余年间，农业生产虽亦有短时期衰落的现象，但总的来说是不断向前发展的。农民开辟耕地，改进耕作技术，提高农业生产的水平。西汉和东汉时期垦田数大致都保持在八百多万顷左右。
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秦汉时期，劳动人民在农业生产工具的发明推广、耕作和作物栽培技术的改进提高、大规模兴修农田水利等方面都取得突出的成就。边远地区的兄弟民族在畜牧等方面也作出了重大贡献。
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牛耕法与新型农具
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秦汉时期，农具已完全铁器化，并先后出现了许多新型农具，特别是铁犁和牛耕法的推广改进，把农业生产力大大提高了。
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图4－1 山西平陆枣园西汉晚期墓室壁画牛耕图
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汉武帝晚年，任用赵过向全国推广“用耦犁，二牛三人”【4】的方法，使铁犁和牛耕法逐渐普及。在此基础上，东汉时期又取得了进一步发展，为后世的犁耕技术奠定了基础。
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“用耦犁，二牛三人”是这样一种牛耕法，即二牛挽一犁，由三人操作，他们分别掌握牵牛、按辕和扶犁等工作。这同中华人民共和国成立前云南省宁蒗纳西族地区还残留着的二牛三人的牛耕法相似。这种方法虽然需用较多的人力，但在驾驭耕牛的技术不够熟练、铁犁构件及其功能尚不完备的条件下，还不失为一种较好的方法。因为它通过三人的通力合作，可以较好地掌握方向，保证垄沟整齐和调节深浅，达到深耕细作的目的。随着驭牛技术的日益提高和活动式犁箭的发明，至迟到西汉晚期已进而有一牛一人犁耕法，这是双辕犁的使用和犁铧形式改进的结果。这一时期的V形犁的铁刃加宽，头部的角度逐渐缩小，较前轻便坚固，不但起土省力，又利于深耕。山东滕县宏道院东汉画像石和陕西绥德东汉画像石上的牛耕图，就是这种犁耕法的生动图像。这和唐以后的牛耕已经没有多大差异了。
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图4－2 山西绥德汉画像石上的牛耕图
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从犁架的结构看，犁辕、犁梢、犁底、犁衡到犁箭等畜力犁的主体构件，东汉时期均已具备。关于犁壁（同犁铧连成一体的，能起翻土碎土作用，以达到起垄作亩目的的重要装置）的使用，这一时期已十分广泛。陕西出土的汉代犁壁，有向一侧翻土的菱形壁、板瓦形壁，有向两侧翻土的马鞍形壁，说明犁壁的设计和使用已达到相当的水平。
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汉代农具的种类趋于完备，从整地、播种、中耕除草、灌溉、收获脱粒到农产品加工的石制、铁制或木制的机械有三十多种，其中不少是新出现的新型农具，对提高劳动生产率具有重要的意义。
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耧车。这是赵过推广的重要新农具。据东汉崔寔《政论》说：“其法三犁共一牛，一人将之，下种挽耧，皆取备焉。日种一顷，至今三辅尤赖其利。”这里“三犁”实际上是指三个耧脚。山西平陆枣园西汉晚期墓室壁画上有一人在挽耧下种，其耧正是三脚耧。播种时，一牛牵耧，一人扶耧，种子盛在耧斗中，耧斗通空心的耧脚，且行且摇，种乃自下。它能同时完成开沟、下种、覆土三道工序，一次能播种三行，而且行距一致，下种均匀，大大提高了播种效率和质量。据《齐民要术》记载，东汉时，耧车传到敦煌，使用后“所省佣力过半，得谷加五”，即劳动力节省了一半多，产量增加了五成。
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风车。1973年河南济源县西汉晚期墓葬中出土有陶风车明器，这说明至迟在西汉晚期，已经发明了这一在谷物脱粒后清理籽粒、分出糠秕的有力工具。它把叶片转动生风以及籽粒重则沉、糠秕轻则飏的经验巧妙地结合起来，应用于一个机械之中，确是一种新颖的创造。
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水碓。碓是由杵臼发展而来的，是杠杆原理的实际应用。它的功用仍是舂米、舂面等。它所用的原动力，先是劳动者的体力和一部分重力，其次是畜力，再次是水力。如桓谭所说：“因延力借身重以践碓，而利十倍。杵舂又复设机关，用驴骡牛马及役水而舂，其利乃且百倍。”【5】即脚踏碓的功效十倍于杵臼；装设机械，用驴骡马牛和流水来作动力，功效可增至百倍。桓谭是两汉之交的人，其时已有畜力和水力碓，可见碓的发明应更早。而水碓的发明和将在本章第三节中要谈到的水排的创造，都说明了这时人们对自然力的利用和机械技术的重大进步。
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