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“文艺复兴”（The Renaissance）的原意是“复苏”、“新生”，系指公元14世纪至16世纪之间，首先发端于意大利北方一些商业市镇，其后逐渐扩展到全境乃至西北欧许多地区的一种文化思潮与艺术时尚，从时间上与中国的元明两代相当（也有人将文艺复兴的源头上溯到13世纪）。文艺复兴通常被认为是欧洲中世纪和近代的分界，封建时代和资本主义时代的分界。其显著标志是对人与人性的尊重，对神权、教权、王权、贵族特权的蔑视，而在背后起推动作用的是市民社会的兴起与商业贸易的发达。那是一个文化艺术大繁荣的时代，文艺复兴时代的学者和艺术家们表现出对古代希腊—罗马文化的极大推崇，力图在自己的创作活动中再现希腊精神的价值。正如恩格斯所说的那样：“拜占庭灭亡时抢救出来的手抄本，罗马废墟中发掘出来的古代雕像，在惊讶的西方面前展示了一个新世界——希腊的古代；在它的光辉的形象面前，中世纪的幽灵消逝了；意大利出现了前所未见的艺术繁荣，这种艺术繁荣好像是古典古代的反照，以后就再也不曾达到了。”（《自然辩证法·导言》）文艺复兴是一个需要巨人而且产生了巨人的时代：达·芬奇（Leonardo da Vinci）不仅是画家，而且也是数学家、工程师与发明家；丢勒（Albrecht Dürer）是画家和铜板雕刻家，同时在筑城学方面多所创建；马基雅弗利（Niccols Machiaville）不但是政治家和外交家，还是杰出的诗人；伊拉斯谟（Desiderius Erasmus）不但是具有批判意识的神学家，也是优秀的古典学者与散文作者。
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3．宗教改革
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宗教改革兴起于16世纪初期，相当于中国的明代中叶。当时的罗马天主教会已经相当腐败，在政治上与神圣罗马帝国皇帝及封建领主沆瀣一气，在经济上拼命搜刮民财，在意识形态方面则利用宗教裁判所来打击异端。享有特权的教士生活极其腐败，他们为了一己一派的私利随意解释教理和愚弄信众。1517年10月31日，德国威腾堡大学的神学博士马丁·路德（Martin Luther）将自己的《九十五条论纲》（原名《关于赎罪券效能的辩论》）张贴在大学教堂门口。《论纲》表面上是批评教会滥售赎罪券，实质是挑战罗马教会对解释教义的垄断权力。其时印刷术在欧洲才被应用不久，两周后路德的思想就传遍德国，一个月后各种译文出现在欧洲西部和北部许多国家。教皇下令革除路德的教籍，后者领导的教派则不再承认教皇的权威，而以《圣经》为信仰的依据。为了区别旧的天主教，以路德为代表的基督教内部造反者被人称为“抗教宗”或“新教”（Protestantism）。另一位著名的宗教改革家加尔文（John Calvin）在日内瓦建立起自己的教派，主张虔诚的信仰与完美的德行，认为这些是将获得拯救的基督徒的义务，他们应该在世间努力工作并以自己的成功来显示上帝的荣耀。加尔文的教义受到众多工商人士的欢迎，成为新教中的主流。同时，宗教改革得到饱受压迫的德国农民和对神圣罗马帝国不满的诸侯们的支持，随后欧洲大陆爆发了德意志农民战争和三十年战争。后者彻底削弱了神圣罗马帝国的力量，促进了欧洲主权国家观念的诞生。新教的出现使基督教开始趋向世俗化和平民化，对天启与权威的信仰转为对人道和理性的崇尚，由此带来的思想解放和文化繁荣将中世纪的阴霾一扫而空。
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4．科学革命
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1543年，哥白尼（Nicolaus Copernicus）出版的《天体运行论》拉开了科学革命的序幕。该书拉丁文书名中的“运行”，本来还含有“革命”的意思。有趣的是，学者们至今还在争论：到底是科学家借用了政治词汇，还是历史学家从17世纪的科学巨变中获得灵感而使用这个词？可以确信的是，只有用“革命”才能准确刻画那样一种对社会产生全方位影响的科学中的“运动”。同样在1543年，维萨留斯（Andreas Vesalius）出版了他的《人体结构》。在科学革命的进军号中，人类对星空的认识和对自身的认识是同步前行的。如同社会革命不会在一夜间完成一样，这场科学革命从一开始就遭到了激烈的反抗。第谷·布拉赫（Tycho Brahe）、开普勒（Johannes Kepler）、伽利略（Galileo Galilei）、波义耳（Robert Boyle）、惠更斯（Christiaan Huygens）等人都是这场革命的健将，而牛顿（Isaac Newton）1687年出版的《自然哲学的数学原理》最终奏响了凯旋的号角。牛顿将物体的运动规律归结为三条基本定律和万有引力定律，使人间的“世俗”运动和天上的“神圣”运动统一在同样的数学框架中，从而建立起一个完整的经典力学体系，完成了人类认识自然历程中第一次伟大的综合。这一过程延续了将近一个半世纪，相当于中国从明代中叶到清代初年之间。正是在这一历史时期，西方近代科学诞生了，西方社会面貌也发生了整体性的变化。英国著名的历史学家巴特菲尔德说：“当科学运动发生时，其他变化也在社会中出现。也就是说，其他因素将同科学运动结合在一起，共同创造这个我们所称谓的现代世界。……这样一种性质的西方文明……是一个能够砍掉整个古希腊—罗马传统，与基督教本身决裂的文明。”〔1〕
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第二讲 中国古代科技概况
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一、几个重要的历史时期
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如果可以借助几何直观来摹画历史发展的大致脉络，我们将发现一个与常人主观想像不同的事实，那就是中国古代科学技术发展的峰谷起伏与历史教科书中揭示的朝代盛衰并不弥合。如同前面涉及参照系的那部分内容一样，这里我们也无意给出一个哪怕是十分简略的通史型的叙述，而是刻意选取历史上的一些特殊时段，即那些科学创造与文化特征最为突出的时代，对相关的内容给予适当的提示，意在说明科学技术的发展与国家政治及传统思想流变的关系，以及异质文明交汇碰撞的作用。至于那些具体的科学技术成就，将由各领域的专家分门别类地加以讲述。
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1．春秋战国（公元前770～前221年）
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这是一个社会大变革的时代，也是学术空前繁荣的时代。以“诸子百家”为代表的先秦思想家们，不但为中国两千年来的伦理纲常奠定了基础，也开创了对自然、社会和政治问题进行理性探索的优良传统。如同“轴心时代”的希腊哲人、犹太先知、印度佛陀一样，先秦诸子们对人性的启蒙和思想意识的觉醒做出了不朽的贡献。所谓“百家”，只是说思想流派不拘一格而已，司马谈《论六家要旨》提到阴阳、儒、墨、名、法、道德，这是泛指六个主要的思想流派；刘向、刘歆父子有“九流十家”之说，班固则明确十家为“儒、道、阴阳、法、名、墨、纵横、杂、农、小说”，这是糅杂了思想流派和学术传统的笼统说法。以上每一名目下又可细分，比如儒家，自孔子殁后就有子张、子思、颜氏、孟氏等八家；又如杂家，“兼儒墨合名法”，“于百家之道无不贯通”。此外，还有兵、历、医、方技、术数等，有时也被单列为家。
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先秦诸子中，儒、墨两家曾并称显学。
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孔子所创儒家学说，主要关注社会秩序和相应的人伦规范，它借上古传说宣传一种贵族民主制的政治乌托邦。儒家的自然观则强调事物的变化和宇宙的和谐，被尊为六经之首的《周易》，实际上是一个由阴、阳两爻构成的符号系统，其要旨是与这些符号变化相应的政治和哲学解说。儒家经典《周礼》中详细陈述了周代国家机构的职能，其中涉及许多科学与技术部门，例如冯相氏掌历法，保章氏掌观天星占，医师掌医药，草人、稻人掌农耕，大行人掌标准量器，职方氏掌地图，土方氏掌测地。被用来取代《周礼·冬官》佚文的《考工记》更包括门类齐全的国家技术部门职守和各种工艺规范。孔子又是一个大教育家，《史记·孔子世家》称孔门弟子“盖三千焉，身通六艺者，七十有二人”；这“六艺”即五礼、六乐、五射、五御、六书和九数，学者认为“九数”就是《九章算术》的源头。
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墨子批评儒者崇礼之烦琐与贵族生活之奢侈，因而“背周道而称夏政”，声言“非禹之道也，不足为墨”，其学“以绳墨自矫”，“又善守御”（孙诒让《墨子间诂》）。在墨者的眼中，大禹就是那个为了百姓疾苦三过家门而不入，劳累得连腿上汗毛都掉光了的古代圣贤，而他手中的规矩准绳则暗示了数学和纪律。《墨经》中含有丰富的科学内容和逻辑知识。《经上》、《经下》、《经说上》、《经说下》、《大取》、《小取》六篇，一般认为是墨家后学所作，是他们与惠施、公孙龙等名家相互辩难的记录。《小取》是一篇关于逻辑学的完整论文，内中提出墨家逻辑的三个手段：“以名举实，以辞抒意，以说出故”；“名”是概念，“辞”是判断，“说”是推理，很类似演绎数学中的定义、定理和证明。同篇又提到效、譬、侔、援、推等五种推理方法；研究者认为“效”就是墨家后学的演绎法，“推”是他们的归纳法，“譬”和“侔”是比喻，“援”是类推。《经上》篇由92条定义组成，《经说上》则进一步解说这些定义。墨家后学对几何学和几何光学非常感兴趣，论述涉及许多抽象的几何定义，以及关于光的直线传播、小孔成像、球面镜与平面镜成像原理等。
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后来墨学式微，儒、法融合成为中国古代政治哲学的主流，儒、道合流铸成士大夫人生哲学的基本型范。佛教传入后其中的一些思想成分也被吸收，最终形成一种儒、道互补的主流意识形态，所谓“达则兼济天下穷则独善其身”，“少求功名老来遁世”，影响中国知识分子的思维和行动两千余年之久。
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2．两汉之交（公元1世纪初）
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在西汉与东汉之间，有一个由王莽建立的名为新的短暂王朝。在史书上与民间传说中，王莽被说成是篡汉的阴谋家而背负着种种恶名；但是从文化建设与学术史的角度来看，新莽王朝及其前后的西汉末年与东汉初年，正是中国文化自“轴心时代”以来的又一个高峰。如果说中国传统文化的基本型范在春秋战国被铸成的话，两汉之交则是对先秦以来的各种知识进行大综合的时代。许多学科中集大成的传世版本，如天文学中的《周髀》、数学中的《九章算术》、医学中的《黄帝内经》，大约都被整理编定于这一时代。
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王莽是中国历史上唯一一位书生皇帝（不算那些自幼在宫廷受过良好教育而具一定学养的统治者如宋徽宗赵佶、清圣祖玄烨等），而在他登基前后，身边总是围绕着一些优秀的学者，包括刘歆、杨雄、桓谭、平晏、马宫等。他们组成的儒家精英集团主导了两汉之交的政治改革与文化建设。正如论者指出，王莽“以一个学者建立一个庞大的帝国，中国历史上仅此一次。他夺取政权的目的与刘邦不同，刘邦之类只是为了当帝当王，满足私欲。王莽则有他的政治抱负，他要获得更大权力，使他能够在政治上将儒家学说一一实践，缔造一个理想的快乐世界”。（柏杨《中国人史纲》）。这一改革虽然失败了，但其中的一些设计，如行井田、废奴婢、抑豪强、摒外戚、兴学校、盐铁官营、山川国有，实行某种形式的计划经济，在那个时代还是具有一定进步意义的。
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两汉之交在中国学术史上的一个突出贡献是图书典籍的整理，这一工作主要是由刘向、刘歆父子领导完成的，他们撰写的《别录》和《七略》，不但奠定了中国版本学、目录学的基础，而且开启了中国古代知识分类的先河。刘歆所撰《三统历》，常被人批为宣扬董仲舒唯心主义历史循环论之作，然而细致的研究发现：这部作品不但系统阐述了造历原理，而且结合阴阳、五行、易数等当时的知识，对历法、音律、度量衡、算筹形制中的一些基本数据，以及节气、朔望、交食、恒星距离及五星运动都给出了“合理”的解释；概言之，它力图以数学化的方法来阐述整个自然界甚至人类社会的构成规律。这在中国古代思想史上是绝无仅有的，在整个古代世界也只有毕达哥拉斯和柏拉图等人具有类似的思想，但希腊哲人们似乎没有机会将自己的理念付诸社会实践。杨雄所著《太玄》则是附会“三统说”的一部理论著作，内中将《周易》的阴阳二元符号系统推广成天地人三元，把六十四卦推广成八十一首，又与《三统历》所袭用的八十一分法联系起来，构成一个不同于《周易》的天人宇宙论的数学图解，而其中采用的三元符号系统，对应着一种三进制的数字生成原则。
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王莽推行的度量衡改革，其动机与秦始皇为统一中国而采取的政治举措不同，而是出于一种对宇宙和人类社会具有统一性与内在和谐性的强烈信念，实现统一的手段就是“三统说”所阐释的数字生成方法和当时的数学知识。传世的多种王莽量器（如律嘉量）和计量工具（如莽新卡尺）等，都是最好的物证；律嘉量上的铭文清楚地记载了造器的原则和数学依据。
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3．魏晋南北朝（220～580年）
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这是中国历史上的一个乱世，先后经历了三国鼎立、八王之乱、十六国兴亡、南北朝分治等变故，异族入侵、军阀割据与豪强兼并代替了两汉王朝那种大一统的局面，功名、财富甚至生命个体在风云变幻的政治与残酷的权力斗争面前显得微不足道，一般读书人对讲求修齐治平的儒家学说已丧失兴趣，而佛教顺时应变的中国化促成了儒、道、释的合流，混杂了老、庄、易、佛思想的玄学开始成为思想界的主流。
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这一思想上的流变对知识分子的心理人格带来了很大的影响，所谓魏晋风貌实际上是对秦汉以来形成的礼法制度与道德规范的反叛，应运而生的思想解放为中国学术带来一个繁荣的时代。这一时期的学术呈现出新的风气：礼法失控导致更多的个体自觉，实用不再成为主导的价值判断标准，谈玄刺激了辩论的艺术与抽象思维的发展，某些领域出现了追求纯学术的端倪，叛逆、怀疑与创新成为时尚，许多学者表现出建构理论体系的兴趣。曹操之于军事，陆机之于文学，王弼之于易学，顾恺之之于绘画，王羲之之于书法，葛洪之于炼丹，陶弘景之于本草，华佗之于外科，王叔和之于脉学，裴秀之于制图，郦道元之于地理，何承天、张子信之于天文，刘徽、祖冲之之于数学，就都是以纯学术的追求与自我完善的热情在专业领域建树理论体系的例子。
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这一时期也是佛教在中国本土化的重要阶段，魏晋玄学中含有许多佛教思想的成分。在天文学与数学中，则可发现一些中国与印度交流的线索。例如，梁武帝萧衍召开御前会议讨论中国本土和印度的宇宙模型，多种冠以“婆罗门”的天文、数学书籍出现在史志书目中。另一个有趣的例子是《术数记遗》一书所辑“容成知方术”，与印度《绳法经》中介绍的天文定向方法完全相同，但故事人物和地点都是中国的。这一时期，讲究辨胜艺术的墨家学说在一定程度上也有所复苏，墨家对逻辑与几何问题的重视，在刘徽的数学工作中有明显的体现。
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4．宋元（960～1368年）
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