第三章 中国传统科学技术的形成

(秦汉—南北朝时期，公元前221—公元581年)

公元前221年，秦始皇统一了六国自，结束了春秋战国时期诸侯割据的局面，建立了统一的大帝国。接着汉代兴起，中国大地上一统天下的局面持续了400多年。在这400多年中，中央集权型的政治体制，以农为本的经济结构，以儒学独尊的统制型思想和文化，都已确立，并影响干后世。

三国两晋南北朝时期，除西晋短暂的统一 外，一直呈现着分裂的局面。但各分立的政权都继承了汉代的政治、经济、文化体制和结构，并加以充实和完善。

这时期，科学技术也在前代的基础上继续 得到发展和完善，形成了具有鲜明特色的科学 技术传统。这一传统科学技术的标志，体现在天文学、历法、数学、地理学、制图学、农学、医药学等领域的基本理论的建立。这些基本理论及其应用方式，都有别于世界其他的古文文化区域，而且带有浓厚的经验性和实用性。同时，传统科学技术较为发达的领域都是与治理国家的政务息息相关，受到中央政权的重视，甚至在中央政府中建立了相应的管理机构。一些官员也由于治国的需要而从事科学工作，成为杰出的科学家。由此，又产生了中国古代科学技术中的一个特有现象，即知名的科学家，或者说能著书立说的人，大都是官员，或做过官的，有些甚至是尚书、宰相一类的大官。而一般的工匠则往往由于文化水平较低，只停留在言传身教的工艺技术传统状态，对技术中的科学原理，无力进行思考和总结。中国传统科学技术的这些特点，一直沿续到近代。

第一节 千锤百炼 百炼成钢

春秋晚期，我国就有钢制品问世。1976年，在湖南长沙出土有一口当时的钢剑，是含碳量0.5%～0.6%的中碳钢，经反复锻打而成，表明当时已有炼钢工艺。早期的炼钢工艺，是把海绵铁直接放在炽热的木炭中加热，使其表面渗碳，再经锻打而成渗碳钢。炼钢技术的出现，提供了更加牢固、锋利的工具和制品，是冶炼技术的一项重大成就。

但是，早期的炼钢工艺只能制造小件物品，而且费时费力，产量低，质量也没有保证，难以满足社会对于钢制品的需求。面对大量生产出来的生铁，如何提高它的品质，成了冶炼匠师们关注的问题。终于在西汉中晚期时，取得了重大的技术突破，发明了炼钢的新工艺——“炒钢”。所谓“炒钢”(也有称“炒铁”)，就是把生铁放在炒钢炉中加热，使其熔化或基本熔化，并不断搅拌，增加氧气与生铁的接触面，使生铁中的碳氧化，而脱碳成钢或成熟铁。这就把生铁冶炼与炼钢(或熟铁)两大过程沟通起来并结合在一起，组成了一个有机的冶炼系统，可以连续地并大规模进行生产，从而大大提高了生产效率，降低了成本，使钢铁制品易于推广普及。因此，它的出现改变了整个钢铁生产的面貌，是冶金史上具有划时代意义的重大事件。

炒钢法的发明，促进了百炼钢技术的发展和成熟。东汉至南北朝时期，最精良的钢就称为百炼精钢或百炼钢。它以炒钢作原料，经过数十次以至上百次的反复加热和折叠锻打，而成为组织致密、成分均匀的优质钢材。用百炼钢制成的刀剑锋利异常，被视为宝刀、宝剑。东汉建安年间(公元196—220年)，曹操曾令工匠造宝刀五把，三年才造成。他自己留下两把，三个儿子各分一把。曹植为此特地写了一篇《宝刀赋》，称其“陆斩犀革，水断龙舟”，锋利程度超过著名的宝剑巨阙、太阿。

炼钢技术的另一重大成就是灌钢技术的发明。它大约起源于东汉末，至南北朝时期已基本成熟。其工艺过程大致为，将熔化的生铁与熟铁块合炼，生铁中的碳分会向熟铁中扩散，并趋于均匀分布，且可去除部分杂质，而成钢材。北齐时的冶炼专家綦〔qi其〕母怀文就是用这种方法制造“宿铁刀”，其锋利可以“斩甲过三十札”(《北史·綦母怀文传》)。在坩埚〔ganguo甘锅〕炼钢法发明之前，灌钢法是一种最先进的炼钢技术。

生铁冶铸连同这些先进的炼钢技术，一直为后世所承袭。中国之所以能在历史上长期居于世界钢铁生产的领先地位，是与它们所提供的技术保证分不开的。