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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078120]
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一 伟大的祖国，古老的文明
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我们伟大的祖国位于北半球，在亚洲的东部，太平洋的西岸。她领土辽阔广大，面积和整个欧洲几乎相等。当帕米尔高原星光闪烁，夜色正浓之时，在乌苏里江畔已是霞光满天的清晨；当黑龙江上冰封雪飘，万物憩睡时，南海诸岛上却郁郁葱葱，生意盎然。她有绮丽多姿的自然风貌，地形复杂，气候多样，各种自然资源丰富。西部的巍峨山岳以及西南部号称“世界屋脊”的青藏高原，像是天然的屏障，渤海、黄海、东海和南海环抱着东部和东南部，蒙古高原雄踞于北部，在古代交通不方便的情况下，使我们的先民较少与外界交往，造成一定的闭塞状态。因而从这块土地上生长、发展起来的古代文明，能够在较长时期内保持着自己的鲜明色彩。在祖国广阔的土地上，黄河、长江和众多的江河川渎宛若生命的纽带，两岸的肥沃土壤，使生活在这里的先民们很早就发展起农牧业生产，这是我国得以进入世界文明古国行列的基本条件之一。高原、盆地、平原和丘陵错综分布在这块土地上，温带、亚热带和热带气候自北而南差异显著，各地蕴藏着丰富多样的自然资源。所有这些，使各地区的生产面貌大不相同，也使早期文明的发展显示出很不平衡的状态。
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从远古时候起，我国各民族的先民就劳动、生息、繁衍在这块广大的土地上。他们手持简陋的工具与大自然进行着艰苦的斗争，在从事采集渔猎和原始农牧业等生产劳动过程中，不断地提高自己的劳动技能，改进生产工具，并逐步积累了关于自然界的种种知识。
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人类的历史是从制造工具开始的。根据古人类学研究的最近资料，世界上制造工具的人的出现，最早大约距今三百多万年。我国也是古人类化石很多的国家之一。到目前为止，已发现的古人类化石，最早的有约一百七十万年前的云南元谋人，此后有约八十万年前的陕西蓝田人和约四五十万年前的北京人。相当于旧石器中期的有广东马坝人、湖北长阳人、山西丁村人等，相当于旧石器晚期的有广西柳江人、四川资阳人、北京山顶洞人、内蒙古河套人、山西峙峪人等。
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元谋人使用的石器，其原料与打制方法和蓝田人、北京人很相似。元谋人已经知道选择质地坚硬的石料制造工具。北京人已能使用火和保存火种。火的使用对于人类和社会的发展意义非常重大，许多技术的产生和发展都和火的利用有关。距今约两万八千年前的峙峪人文化遗物中出现了石镞，表明这时已发明了弓箭，它的发明使狩猎生产得到迅速发展。旧石器时代经过二三百万年的缓慢发展，我们的先民大约于一万年前，开始进入了一个新的历史时期——新石器时代。
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图1－1 云南元谋人上颌前面的两个门齿
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新石器时代文明的进步和旧石器时代相比，是一个飞跃。到目前为止，在全国共发现这一时期的文化遗存约有六七千处。由于我们的先民在不同的地区，不同的自然环境中长期生活和从事生产劳动，生产工具、住房、生活用品、技术等各方面都形成了各自的特点。考古工作者一般把最初发现这些文化遗存的地名作为文化遗存的名字。著名的有河姆渡文化【1】、仰韶文化【2】、屈家岭文化【3】、大汶口文化【4】、龙山文化【5】、齐家文化【6】，等等。这些繁花似锦的不同文化，在发展过程中，一方面各自保持着自己的特色，另一方面又不断地相互交流和融合。这一时期，技术上的新突破是出现了形制准确合用和有锋利刃口的磨光石器，开始烧制陶器，产生畜牧业和农业，在其后期还开始了金属的使用。社会生产力不断向前发展，社会财富开始有了剩余，贫富的差别产生了，原始公社制度日益走向崩溃，为阶级社会的到来准备了条件。
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原始社会阶段，科学还存在于技术之中，或只能说仅仅是萌芽。如在选择石料，打制和使用石器中，就蕴含有力学和矿物学、地质学知识的萌芽；在采集狩猎和原始农牧业中，包含着动植物学的初始知识；在火的使用、制陶和原始冶铜技术中，则有一些化学知识的萌芽；而农牧业发展的需要则促成了物候、天文和数学知识的早期积累。
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科学从技术中开始分化出来，那是进入阶级社会以后的事。这种分化出现之后，对人类历史的影响是极其巨大的。在长期实践经验的积累中出现的科学萌芽，促进了各种生产技术的发展，从而也促进了社会生产力的发展。当然，总的说来，在人类历史的早期，科学技术的发展是很缓慢的，但越到后来其发展速度越快，社会的发展也随之加速。旧石器时代在人类历史上经历了将近三百万年才发展到新石器时代，而新石器时代只经过五六千年就发展到了阶级社会。
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原始社会时期，我们的先民在和自然界作斗争时，是结成群体进行的。四五十万年前的北京人，工具落后，生产技术水平十分低下，组织能力也很薄弱，经常几十人结成一伙，靠采集和渔猎以维持生活。由于生活极端艰苦，当时大多数人都早年夭亡。有人曾就北京人洞穴内发掘所得的材料进行过统计：在可统计的22人中，死于14岁以下的就有15人，占68.2％。到新石器时代就不一样了。生产工具较为进步，以血缘为纽带的氏族公社制度高度发展，使人们有了比较牢固的结合，集团之间也有了较密切的联系，这就能保证持续不断的生产活动和劳动经验的世代传承，为生活的改善和提高以及生产技术的发展创造了有利条件。
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原始社会时期，是人类历史上十分遥远的过去。在写它的科学技术发展史时，只能凭借古人类学、考古学和民族学以及神话学、语言学提供的资料。这些资料比较零散，科学性有时也存在一些问题，只能作间接的旁证之用。更主要的是我们对原始社会的科学技术史研究得很不够。因此，这一章所述内容只能说是在这方面做的一个初步尝试而已。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078121]
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二 劳动工具的制造和火的使用
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石器的制造
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人和动物都面对着与自然界进行斗争以求得生存的问题。动物只能靠自己机体和器官的缓慢改变来适应自然界的变化，当这种改变不能适应自然界的较大变化的时候，动物就会大批灭绝。人则不然，人能制造和使用工具，而工具正是人手和牙齿等器官的延长与增强。制造和使用工具是人所特有的活动。它意味着人对自然的改造，意味着生产。简言之，人类的文明史，首先就是制造和使用工具的历史。
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据推测，人类形成的过程中，在长期使用天然木棒和石块来获取食物和防卫时，偶尔发现用砾石摔破后产生的锐缘来砍砸和切割东西较省力，从而受到启示，便开始打击石头，使之破碎，以制造出合用的工具。就世界范围来看，人类开始制造工具大约是在三百万年前。最早的工具大概没有什么标准的形式，一物可以有多种用途。坦桑尼亚奥杜韦峡谷发现的最早石制工具，大约距今二百万年，其典型的石器是用砾石打制的砍砸器。我国元谋人也已使用打制粗糙的石器，与其化石同地层出土的七件石器均为刮削器。
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据对出土石器的考察，制作石器的工艺过程，在旧石器时代，最原始的办法，是把一块石头加以敲击或碰击使之形成刃口，即成石器。打制切割用的带有薄刃的石器，则有一定的方法和步骤：先从石块（石核）上打下所需要的石片，再把打下的石片加以修整而成石器。初期，石器是用石锤敲击修整的，边缘不太平齐。到了中期，使用木棒或骨棒修整，边缘比较平整了。及至后期，修整技术进一步提高，创造了压制法，压制的工具主要是骨、角或硬木。用压制法修整出来的石器已经比较精细。我国旧石器时代的石器主要是用石片加工而成，而且以单面加工为主。器形根据用途不同，有砍砸器，可砍树木，做木棒等工具；有刮削器和尖状器，是加工猎物和挖掘用的工具。此外，还有狩猎用的石球、石矛、石镞等。旧石器晚期山顶洞人的文化遗物中，有磨制精致的骨针和磨光的鹿角，还有钻孔的石珠、砾石、牙齿、海蚶壳、鱼骨等。磨制骨器技术的产生，为磨光石器的出现提供了技术前提。在骨针和砾石上钻孔，表明人们应用了新的加工技术；并说明人们不仅给自己准备了一套工具，还用工具来制造工具，如使用燧石锥子洞穿骨头和鹿角等。
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图1－2 北京人使用的石器——尖状器
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在人类早期的生产工具中，弓箭的发明具有重大意义。我国山西朔县峙峪两万八千多年前的旧石器晚期遗址中就已发现有石镞。镞的一端具有锋利的尖头，与尖端相对的底端两侧经过加工，稍窄一些，形成镞座，以便与箭杆捆在一起。只有当人们具有制造工具的丰富经验和较高技能时才可能发明弓箭。弓箭不是一般的工具，已具有马克思所分析的机器的三个要素【7】：动力，人做的功（拉弦）转化为势能（拉开了的弦），起了动力和发动机的作用；传动，拉开的弦收回，势能转化为动能，将箭弹出去，射到一定距离，起了传动的作用；工具，箭镞起了工具的作用，射到动物身上，等于人用石制工具打击动物。使用弓箭，人就可以从较远距离，安全有效地打击野兽，因而大大促进了狩猎的发达，从而扩大了人们的衣食之源。在火器发明以前，弓箭一直是人们使用的重要武器之一。正如恩格斯所说的“弓箭对于蒙昧时代，正如铁剑对于野蛮时代和火器对于文明时代一样，乃是决定性的武器”【8】。进入新石器时代，箭镞的制作更精细进步了，石镞、骨镞都是磨制的。形式也多种多样，有的尾部带铤（凸出可安杆的部分），有的具有双翼和倒钩。至今虽没有发现新石器时代弓的实物遗存，但遗留下的许多箭镞可以说明这时的弓箭已有较远的射程和较大的杀伤力了。
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新石器时代，因为农业和其他生产发展的需要，石器制造技术有很大的进步。首先，对石料的选择、切割、磨制、钻孔、雕刻等工序已有一定的要求。石料选定后，先打制成石器的雏形，然后把刃部或整个表面放在砺石上加水和沙子磨光。这就成了磨制石器。与打制的石器相比，磨制石器具备了上下左右部分的比例更加准确合理的形制，使用途趋向专一；增强了石器刃部的锋度；减少了使用时的阻力，使工具能发挥更大的作用。穿孔技术的发明是石器制作技术上的又一项重要成就，它基本上可分为钻穿、管穿和琢穿三种。钻穿是用一端削尖的坚硬木棒，或在木棒一端装上石制的钻头，在要穿孔的地方先加些潮湿的沙子，再用手掌或弓子的弦来转动木棒进行钻孔。管穿是用削尖了边缘的细竹管来穿孔，具体方法与钻穿相同。琢穿，即用敲琢器在大件石器上直接琢成大孔。穿孔的目的在于制成复合工具，使石制的工具能够比较牢固地捆缚在木柄上，便于使用和携带，以提高劳动效率。这时，石器的种类比旧石器时代大大增多，而且类型分明，用途专一。早期遗址中大量出现的农业、手工业和渔猎工具有斧、、铲、凿、镞、矛头、磨盘、磨棒、网坠、纺轮等。稍后又增加了犁、刀、锄、耘田器和镰。广东曲江石峡墓葬中出土了大小成套达七种型式的圆刃凹口锛和凿，刃口如同近现代木工用的圆口凿，可以凿出圆孔、圆槽。【9】
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旧石器时代，人们一般是从河滩湖滨和河床里拾取砾石，或从地面上选取母岩风化后留下的坚硬脉岩和结核来制作石器；到新石器时代，人们逐渐掌握了从地层里开采石料的技术。山西怀仁鹅毛口的石器制作场遗址，说明新石器时代早期，人们已开始在这里从河谷谷坡上开采裸露的三叠纪凝灰岩、煌斑岩夹层来制作石器。【10】广东南海西樵山也发现了这一时期的采石场和加工场。从洞穴内保存的大量灰烬、炭屑、脉岩鳞片、烧石以及洞壁上保存的火烧与剥离痕迹来看，人们是利用岩石热胀冷缩的特性，先用火烧，然后泼冷水使之骤冷，加剧岩石崩裂，再用工具沿裂缝一一撬下石块来的。【11】
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原始社会时期生产工具的不断改进，提高了社会生产力，加强了人们向自然界作斗争的能力，社会生产和生活的天地变得日益广阔起来。但总的来说，原始工具的改进提高是缓慢的，因为当时人们所能支配的物质只不过是石、木、骨、角和利用天然纤维简单加工而成的绳索等，这就限制了工具的创造和发展。