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图7－30 元阿拉伯数码铁板（西安元安西王府旧址出土）
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科学技术的中外交流
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宋元时期，中外的科学技术交流随着交通的发展进入了一个新阶段。
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在数学方面，阿拉伯数码以及阿拉伯国家通用的“土盘算法”（用竹棒、树枝在沙土盘上笔算之法）传入我国。此外，还有许多阿拉伯文的数学著作传入我国。如《罕里连窟允解算法段目》3部，《呵些必牙诸般算法》8部，《兀忽列的四擘算法段数》15部，《撒唯那罕答昔牙诸般算法段目并仪式》17部，等等。可惜这些书已失传了。
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另一方面，我国此时期的数学成就也传入一些国家。如15世纪数学家阿尔卡西所叙述的除法、开平方、开立方，和中国古代算法十分相似。至于高次开方求廉法、开方不尽时命分的方法和二项定理系数等，更和宋元算书完全相同。而宋元算书如《杨辉算法》，朱世杰的《算学启蒙》等，都曾在朝鲜、日本翻刻。日本刻本还加了注解。有名的“契丹算法”（中国算法）在13世纪初曾传到欧洲。
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这一时期，在天文、历法方面，札马鲁丁等人来到我国，带来了一批阿拉伯的天文仪器。元朝政府设立回回司天台。1267年，札马鲁丁还撰进万年历，由元朝政府下令颁行。1271年，札马鲁丁造星盘等仪器共7件，并携来包括阿拉伯文托勒密《天文集》在内的科学书籍23种。与此同时，我国的天文学也传到了中亚和西亚。有名的《伊儿汗历》中包含有中国历法的内容。13世纪中叶，元朝政府的旭烈兀汗，其随行人员中有汉族天文家数人。旭烈兀还接受了纳速刺丁的建议，在马拉干建造了天文台。纳速刺丁在这座天文台工作，并主持了《伊儿汗历》的编纂工作。
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医学方面，宋元时期医药交流也较前扩大。如泉州湾出土宋代海船中的药物，便是中外医药交流的历史见证。宋政府两次向朝鲜赠送《太平圣惠方》，并派遣医官带去药物百种。同时朝鲜药物也输入我国。元代我国针灸医生赴越南治病，而越南的治痢疾方以及丁香、沉香等许多药物也输入我国。宋代，我国的朱砂、牛黄、茯苓、川椒等六十多种药物运往欧洲。元代，我国的针灸疗法，以及姜茶、大黄、麝香、肉桂等多种药材传往阿拉伯国家。波斯医生并著书介绍中国医学。在我国，元代设立的“广惠司”，以阿拉伯医生治病，专用回回药物，接着又设立“回回药物院”，专卖阿拉伯药物。《回回药方》在我国的传播，特别是从阿拉伯国家、南亚和东南亚国家进口的香料药物，其中有许多开窍药，功能起死回生，挽救陷入昏迷状态的危急病人，这一些新药的使用和发挥，新医方的不断出现，进一步丰富了我国的医药学，促进了我国医学的发展。
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农业方面，在宋代，我国农作物良种的繁育和交流进入了空前的发展阶段。如前已述稻谷的优良品种“占城稻”原产于中南半岛，在宋代以前已传入我国福建地区。到宋代，“占城稻”从福建向江淮、两浙地区大量移植。南宋初年，池州种植的“黄粒稻”是从高丽引进的稻种，籽粒饱满，是一种优良品种。从国外引进的优良稻种，在我国农民的精心培育下，更加茁壮成长。
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宋元时期，从国外引进的植物、果品等都冠以“番”字，如番荔枝、番石榴、番椒、番茄、番木鳖等都是宋元时期或元末明初由外国船和中国船从外国带来的。
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由于阿拉伯人大量来到中国，所以宋元时期的广州、泉州等地伊斯兰教建筑较前更加发展。广州怀圣寺光塔建于唐代，宋元时期重加修葺。大中祥符初（1009—1010）伊斯兰教徒在泉州建立清净寺，完全是阿拉伯风格的建筑，青色花岗岩砌成的寺门、门顶、门楣、内顶等都是叙利亚大马士革建筑式样。该清净寺是我国较早建立的伊斯兰教寺院。
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图7－31 泉州清净寺大门拱顶图
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在冶铸方面，大型铸件的铸造技术也传到日本，1183年，著名铸师陈和卿等7人应邀赴日本，改铸东大寺大佛，像高53尺，所用铸炉高1丈多。
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北宋向国外输出的主要是瓷器，其次为丝织品和矿产品；输入方面多为香、药、苏木、象牙、珊瑚、玳瑁等。当时，我国从日本输入硫黄、水银，以及宝刀和各种工艺品，输出瓷器、药材、丝织品和书画等。南宋出口瓷器更多。从东南亚到非洲，都出土有大量宋元时期的瓷器。中国的瓷器和制瓷技术向东传到日本，向西传至西亚和非洲、欧洲，以致西方人称瓷器为china。1171年，埃及国王把中国瓷器40件赠给大马士革国王，可见中国瓷器的名贵。当时在欧洲可以用中国瓷器换取相同重量的黄金。1223年日本的加藤四郎等人到中国学会造瓷技术，由于加藤从中国引进了陶瓷技术，后来在日本被尊为“陶祖”。中国造瓷技术11世纪传到波斯，15世纪传到意大利，以后在欧洲才逐步推广。一千多年来中国瓷器在全世界获得了很高的声誉，其间，宋元制瓷技术的高度发展为中国瓷器在国际上获得美誉和市场，奠定了重要的基础。
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在中外科技交流中具有伟大历史意义的，还有印刷术、指南针和火药的西传。
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我国印刷术的外传开始于唐代。当时雕版印本书传到日本以后，到8世纪后期，日本印成木板《陀罗尼经》，印刷术传到朝鲜后，朝鲜人民曾最早创制了铜活字，对印刷术的发展作出了贡献。同时，我国发明的印刷术先后传入东亚和东南亚各国，并西传至波斯（伊朗）。当时的波斯已经用中国的印刷术印造纸币，并成为印刷术西传的中间站，从而影响了埃及和欧洲。到14世纪末，欧洲才出现木板雕印的纸牌、圣像、经典以及拉丁文文法课本等。德国谷腾堡在1456年用活字印刷《圣经》，则比毕升的活字印刷术晚400年。此后40年间，印刷术传遍了西欧、中欧和南欧各国。印刷术的西传，对于希腊古典文化的传播，对于文艺复兴这一思想解放运动和科学的革命，都起了重要的作用。尤其是对宗教改革运动（恩格斯把它称之为第一次资产阶级革命）的推动，对欧洲现代文明社会的推进，其作用尤堪称道。
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大约在十二、十三世纪之交，指南针由海路传到阿拉伯，随后辗转传入欧洲。宋、元时期在航海中应用的指南针是为水罗盘，磁针横贯灯芯浮于罗盘水面之上，阿拉伯人传到欧洲的中国指南针，正是这种水浮磁针。水罗盘沿用了古地盘24向，再加上两位之间的缝针而成48向，西方的罗盘采用的方法为32分度，略有不同。指南针的传入，给当时已在欧洲兴起的航海业提供了崭新的技术武装，它对于新大陆的发现，加速资本主义资本的原始积累，都起了重要的作用。
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早在唐代，当我国和印度、阿拉伯、波斯等国家的贸易往来当中，硝就由我国外传。阿拉伯人称硝为“中国雪”，波斯人则称为“中国盐”。直到13世纪初，我国发明的火药在通商往还中才经由印度传入阿拉伯国家。火药武器也在战争当中西传，元兵西征将火箭、毒火罐、火炮、震天雷等火药武器传入阿拉伯。欧洲人在和阿拉伯人的战争中学会了制造火药和火药武器。到14世纪中，西欧国家也有了关于火药、火器的记载，火药与火器终于传入了欧洲。正如恩格斯所说的：“火药是从中国经过印度传给阿拉伯人，又由阿拉伯人和火药武器一道经过西班牙传入欧洲。”【58】火药与火器为欧洲资产阶级摧毁封建主的城堡提供了强有力的武器，成为资产阶级革命取得胜利的重要前提之一。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078203]
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十五 张载和朱熹的自然观
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宋代思想界的斗争十分激烈。为迎合封建统治阶级加强和巩固中央集权制的需要，以程颢（1032—1085）、程颐（1033—1107）和朱熹（1130—1200）等人为代表的正统理学，逐渐建立了一套完整的客观唯心主义哲学体系。而程朱理学建立其道统权威的道路却是曲折的，它不但遇到了张载（1020—1077）、王安石（1021—1086）、陈亮（1143—1194）、叶适（1150—1223）等唯物主义哲学家的反对，甚至还遇到了以陆九渊（1139—1192）为代表的主观唯心主义者的挑战。所以，在宋代它对人们思想的束缚以及对科学技术发展的阻碍作用还不太大。相反，唯物主义思想在当时科学技术发展的推动下，占据了一定的地位，甚至理学的集大成者朱熹也不能不注意自然科学的新成果，并接受或引用张载、沈括等人的观点。在自然观问题上，也反映了这种情形。
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张载与唯物主义自然观的发展
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张载，字子厚，凤翔郿县（今陕西眉县）横渠镇人，是宋代重要的唯物主义哲学家。他的著作大都是其弟子所编纂辑录的，现存有《横渠易说》、《经学理窟》、《正蒙》等。他继承和发展了元气的学说，把唯物主义自然观提高到一个新的水平。
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张载认为宇宙万物的本源是物质性的“气”，他进而引入了“聚”和“散”的概念，以说明客观世界不同物质形态的存在和它们的运动变化。他说：“气聚，则离明得施（即可以感知）而有形；气不聚，则离明不得施而无形。”【59】他形象地用冰与水“凝释”比喻气的聚散，说明“太虚即气则无无”【60】的道理，显然这是对刘禹锡有关论述的发展。他还认为，气只有聚散，并无生灭，“太虚不能无气，气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚，循是出入，是皆不得已而然也”【61】。这里既包含了物质转化的思想萌芽，又以“不得已”，即不可违背的客观的必然性去说明这一运动与变化。