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对于印刷术、指南针、火药的发明与传入欧洲，近代“科学方法论之父”弗兰西斯 · 培根（Francis Bacon）在17世纪初作了高度评价：“我们应当观察各种发明的威力、效能与后果，最显著的例子便是印刷术、火药和指南针……这三种发明都曾改变了整个世界的全部面貌和状态！第一种在知识传播的文献方面，第二种在战争上，第三种在航海上，并且随着这些发明的利用又引起了无数的变迁。由此看来，世界上没有一个帝国，没有一个教派，没有一个星宿，比这三种发明对于人类发生过更大的力量与影响了！”从培根的话中可知，印刷术的利用使知识超越了中世纪经院教士的控制而趋于普及，从此改变了教育与知识生活的面貌。火药的利用给战争提供了火器，取代了中世纪的战争方式，使中世纪统治阶级垮台，使社会结构发生根本变化。指南针的使用导致了航海技术革命，从而促成了15世纪、16世纪的地理大发现。简言之，三大发明导致欧洲结束中世纪时代而进入近代文明时代。
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三大发明之外，宋朝其他科学技术也有骄人的成就。
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在天文学方面，仁宗朝编制的崇天历，所取得的数据比较接近天文实际，至和元年（1054年）四月朔有一次日全食，用崇天历推算食甚时间在申正一刻二十分，食分为九分半弱，与当时汴京观测所得（“日蚀既，至申乃见，蚀九分之余”）相差无几。当时进行了多次较全面的恒星观测，元丰年间观测的结果，于元祐三年（1088年）绘成星图。南宋淳祐七年（1247年）把黄裳的天文图在平江府（今苏州）刻石，称为“天文图”，这件保存至今的古代天文图，对于研究天文学史有极高的价值。
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元祐年间（1086—1094年）苏颂和韩公廉等人创造了世界上第一台天文钟——水运仪象台，这是把测量仪器、表演仪器和计时仪器融为一体的划时代创造。这个天文钟分三层，高三丈，上层放浑仪，中层放浑象，下层是传动机械装置。最有创意的是报时装置——五层木阁，当时一天有十二时辰共一百刻，一夜有五更，一更有五筹，都能准时报告出来，其中关于擒纵原理的发现与运用，与近代钟表构造极为近似。它以水力转动，通过擒纵器使仪象台有节奏地按时转动，把报时、观象、测天同时表达出来。这个高约12米的庞然大物，十分精细，可以按时、刻、辰、更自动打鼓、摇铃、击钟、鸣锣，并举木牌报时；其浑象仪通过齿轮和枢轮轴相连，使之转运，与天体运动一致。这座天文钟设在11世纪末的开封，是当时世界上首屈一指的杰作：一天24小时误差小于100秒，并且有追踪观测天象的功能。500年以后，当1598年耶稣会士利玛窦（Matteo Ricci）把西洋的自鸣钟献给万历皇帝时，被视为新发明，殊不知我们的祖先早已发明了比它要复杂得多的天文钟！苏颂的“水运仪象台”完工后，写了一部《新仪象法要》，书中虽然附了许多图，但后人仍无法完全掌握其中关键。李约瑟早年尝试复原水运仪象台的关键部位枢轮，没有成功；日本筑波博览会上只复原出枢轮及报时部分。台湾的科学博物馆的专家不仅复原了水运仪象台，而且使它能在水力推动下，运转庞大的浑仪、浑象以及报时系统。
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在数学方面，北宋中叶的贾宪提出了“开方作法本源”图，即指数为正数的二项式定理系数表，从商除、平方、立方、四次方至六次方的系数列成一个图，世称贾宪三角形，比西欧相同的帕斯卡三角形早了600年。他的“增乘开方法”，是解一元多次方程求正根的一种简便方法，与西方数学家霍纳的方法大致相同，但早了700多年。南宋秦九韶在《数书九章》中发展了贾宪的增乘开方法，解一个一元十次方程式，并附有算图。算图中列算式井然有序，后人称为“秦九韶程序”。他还发明了整数论中一次同余式组的普遍解法——“大衍求一术”，成为闻名于世的中国剩余定理。方豪在《宋代的科学》一文中指出：宋代数学家中，当以秦九韶为最突出。哈佛大学的科学史专家沙顿（G. Sarton）认为：“在中国数学家中，不但是当时，就是永久，（秦九韶）也可算得是最杰出的一位。”
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水运仪象台
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在宋朝科学家群体中，沈括是最为耀眼的一颗明星。李约瑟认为，沈括“或许是全部中国科学史上最有趣味的人物”，他的代表作《梦溪笔谈》是“中国科学史上的一个里程碑”。沈括（1031—1095年），字存中，浙江钱塘（今杭州）人。嘉祐八年（1063年）进士，曾参与王安石变法，后任延州（今陕西延安）知州。晚年移居润州（今江苏镇江）梦溪园，撰写《梦溪笔谈》，涉猎天文、地理、物理、化学、生物、数学、医学等。他提出了十二气历的编制方法（以立春为元旦，按节气定月份，大月31天，小月30天，大小月相间），虽然没有实行，但在历法史上无疑是一项卓越成就，对农事安排十分有利，比英国类似的历法早800多年。他对1064年陨星的观测，留下了翔实的记录，并在历史上第一次提出陨星为陨铁的解释。他是最早使用“石油”这一名称，并意识到石油用途与价值的科学家。他发现陕北自古就有“石油”流出，当地人称为“脂水”，用来烧烟制墨，他预言“此物后必大行于世”，因为“石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭”。北宋时期许多科学发明，例如活字印刷、指南针应用等，都借助他的著作记载而得以流传，彪炳于史册。为了纪念这位举世闻名的科学家，1979年7月1日，中国科学院紫金山天文台把该台于1964年发现的一颗小行星（编号2027）命名为“沈括”。
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沈括像
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国史概要（第四版） [:1707043350]
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国史概要（第四版） 63．“商业革命”面面观
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宋朝经济发展的水平在世界上处于领先地位，达到了前所未有的高峰。西方汉学家把宋朝的转折点称为一次“复兴”或一次“商业革命”，是毫不为过的，特别是与同时代的欧洲相比，更显现出开风气之先的独特风采。费正清、赖肖尔的《中国：传统与变革》第六章第四节的标题就是“商业革命”四个字。他们指出，宋代经济的大发展，特别是商业方面的发展，或许可以恰当地称之为中国的“商业革命”。这一迅速发展使中国的经济发展水平显然高于以前，并产生出直至19世纪在许多方面保持不变的经济和社会模式。斯塔夫里阿诺斯的《全球通史》在“宋朝的黄金时代”的标题下写道：除了文化上的成就外，宋朝时期值得注意的是，发生了一场名副其实的商业革命，对整个欧亚大陆有重大意义。
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北宋的首都东京（开封）与唐的首都长安在都城结构上有很多不同，根本的一点在于：不再有先前那种坊、市之间的严格区分。日本的中国经济史专家加藤繁在几十年前就指出了这一变化，他在《宋代都市的发展》中指出：“坊的制度——就是用墙把坊围起来，除了特定的高官等以外，不许向街路开门的制度——到了北宋末年已经完全崩溃，庶人也可以任意面街造屋开门了。”杨宽在《中国古代都城制度史研究》中进一步补充道：“我们认为五代末年后周扩建东京外城的新规划，已经承认沿街居民可以任意当街开门，如同坊中沿巷居民可以任意向巷开门一样。”因此可以断定，五代至宋初，随着东京的逐渐繁盛，不再有坊市之间的严格区分。这种变化在社会与经济的发展中有着巨大的意义，它适应了商品经济的趋势，把商业活动从封闭的坊中解放出来，扩散到了大街小巷的沿线，形成了近代都市商业街的雏形，为都市商业拓展了新空间。于是出现了前所未有的商业新景观：乾德三年（965年）宣布不禁夜市，商业活动不再有时间限制，开封城内十字大街有所谓“鬼市”——五更点灯营业至天明；马行街北至新封丘门大街，夜市营业至三更，到五更时分又再开张，至于“耍弄去处”（娱乐场所），营业“通宵不绝”。
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北宋东京示意图
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这是一个了不起的变革。从汉代到唐代，政府在城市中指定集市贸易地点，商人们集聚到那里做生意。依照惯例，集市贸易要到中午才开始，傍晚之前就结束。杨联陞在《中国制度史研究》中说：“唐朝时，集市在中午以200下鼓声而告开张，在日落前七刻钟以300下铜锣声而告结束。这个规矩从9世纪逐渐松弛下来了，到12世纪时，大城市的商业活动从一大清早持续到夜是很常见的，商人们在时间和地点上都不再受到限制。”从一个侧面展示了唐宋之间的社会变革。
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东京开封街巷的格局，源于后周，宋初进一步作了规划，四条大街作为御街，与南面的南薰门、西面的新郑门（即顺天门）、东面的新宋门（即朝阳门）、北面的新封丘门（即永泰门）相连接；此外还有东西向的横街，如潘楼街、牛行街、踊路街、梁门大街，以及南北向的直街，如浚仪桥街、相国寺东门大街等。这些街都与巷连通，构成有规则的街巷网络，把商业区与居民区打成一片，在许多交通便利的街巷中，都有繁华的“街市”，其中尤以东南西北四条御街最为热闹，由新兴的行市、酒楼、茶坊、食店、瓦子以及日用品商店组成一个个摩肩接踵、昼夜喧闹的商业中心。最为繁华的是北面御街的街市，从宫城南门（宣德门）东去，有东西向的潘楼街，从宫城东南角的东角楼向东，直到十字街头，叫土市子，南有界身巷，是金银綵帛的交易所，“屋宇雄壮，门面广阔，望之森然。每一交易，动即千万，骇人闻见”，是适应商业新发展而兴起的货币金融交易中心。潘楼街既有集市性质的潘楼酒店，又有金银行所在的界身巷，以及瓦子中最大的桑家瓦子。马行街既有马市和庄楼、杨楼、任店等酒楼，又有大小货行所在的东西两巷，以及医行、药行。新封丘门大街有州北瓦子和茶坊、酒肆、饮食店。
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张择端画于1126年的《清明上河图》，形象地再现了东京鼎盛时期的街市繁华景象。这幅长5.25米、宽0.255米的长卷，描绘清明时节前往汴河一带游览的情景。明朝弘治、正德年间内阁大学士李东阳所写《清明上河图》跋文，是研究此画的心得。他说：“上河云者，盖其时俗所尚，若今之上塚然，故其盛如此也。图高不满尺，长二丈有奇，人形不能寸，小者才一二分……人物则官、士、农、贾、医、卜、僧道、胥隶、篙师、缆夫、妇女，臧获之行者、坐者、授者、受者、问者、答者、呼者、应者，骑而驰者，负而戴者，抱而携者，导而前呵者，执斧锯者，操畚锸者，持杯罂者，袒而风者，困而睡者，倦而欠伸者，乘轿而搴帘以窥者，又有以板为舆，无轮箱而陆曳者……店肆所鬻，则若酒若馔，若香若药，若杂货百物，皆有题匾名氏，字画纤细，几至不可辨识。”画卷由东水门外虹桥以东的田园起始，接着描绘汴河上的市桥及周围街市，再描绘城门口的街市、十字街头的街市，画了各色人物七百七十多人、房屋楼阁一百多间、大小船舶二十多艘，蔚为壮观，令人目不暇接。画面上一座华丽高大的城门以内，有一队满载货物的骆驼队正从此门向东出城；城门内西面不远处，有一座三层建筑物——孙家正店，门前有彩楼欢门，十分富丽堂皇；街市上随处可见商店的幌子，如“王家罗锦匹帛铺”、“刘家上色沉檀栋香”、“刘三叔精装字画”、“孙羊店”之类丝绸店、香药店、裱画店、饮食店，以及豪华的招商旅馆——“久住王员外家”。值得注意的是，东京的大酒楼号称正店，有七十二家之多，它们兼具商品交易的功能，有些就是商人同业组织开设的，如马行开设的庄楼、牛行开设的牛楼、小货行开设的时楼、矾行开设的白矾楼，作为同业商人看验商品质量、商定价格、签订契约的场所，具有后世同业公所及交易所的性质。东京的酒楼、茶坊适应商业大潮，它们与娱乐场所——瓦子，都通宵营业，有“应招女郎”——“浓妆妓女数百，聚于主廊檐面上，以待酒客呼唤”；有“陪酒女郎”——“为酒客换酒斟酒”的，叫做“焌糟”；有“卖唱女郎”——叫做“扎客”或“打酒坐”。凡此种种，无不显示东京开封迥然有别于昔日长安的新潮特色。
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清明上河图（局部，北宋 · 张择端）
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当时东京以经商为业的有两万多户，其中六百四十家资本雄厚的商户，分属一百六十行，经营米、茶、盐等商品贸易。各种商业中以金银綵帛的交易额最大，而数量最多的是酒楼，除了上述号称“正店”的七十二家大酒楼，还有三千家左右称号“脚店”的小酒楼，而更小规模的脚店则“不能遍数”。东京不但有数量众多的商店、摊贩，还有集中的贸易市场，以相国寺庙市最为著名，据《燕翼诒谋录》说：“东京相国寺，乃瓦市也。僧房散处，而中庭两庑可容万人。凡商旅交易，皆萃其中。四方趋京师，以货物求售，转售他物者，必由于此。”这个市场每月开放五次，即初一、初八、十五、十八、二十八，大抵是由庙会发展而成的。大山门内卖飞禽走兽，第二座山门内卖“动用杂物”；广场上设彩幕、露屋、义铺，出售家用器物如蒲盒、簟席、屏帏、洗漱器皿、鞍辔、弓剑、时果、腊脯等。近大殿（弥勒殿）处，出售老字号名牌产品：王道人蜜饯、赵文秀笔、潘谷墨。两廊出售绣作、领抹、花朵、珠翠首饰、幞头帽子等。大殿后、资圣阁前，出售书籍、古玩、图画、土产、香药之类。每逢庙市日子，万商云集，算命卜卦、杂技女乐也来此献艺，相国寺成了一个大型百货商场和游乐场。此外，还有遍布于全城的酒楼、茶坊集市（夜市）、城门口街头和桥头集市（早市）、瓦子集市等。
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