中华文明源远流长、博大精深，是中华民族独特的精神标识，是当代中国文化的根基，是维系全世界华人的精神纽带，也是中国文化创新的思想源泉。科学技术是中华文明宝藏的重要组成部分，对中华文明乃至世界文明的进步都做出了重要的贡献。科技是人类文明进步的力量，人类文明走到今天，科技起了决定性的作用。当今时代，科技已经是国家与社会的主导力量。因此，了解中国古代科学技术史的发展历程，不仅可以帮助我们深入了解中华文明，也可以帮助我们了解中华文明在世界文明中的定位，增强文化自信。
说起中国古代科技史，需要澄清几个概念。首先是“科学”。大家最容易产生的印象是：它产生于欧洲。这并没有错，近代科学确实是产生于欧洲。在中国，“科学”这个名词到19 世纪末才出现，对应于西方的“science”。即便是在欧洲，“科学”这个词也是在16 世纪以后才出现的。这个词的汉语翻译是来自19 世纪的日译，意思是“分科之学”。在欧洲，“科学”的拉丁文意思是“知识”（scientia），目前德语里的“科学”（wissenschaft）一词还保有这个词的原意。尽管“科学”一词经历多次语义变迁，但是，这并不妨碍我们谈论“古希腊的科学”“中世纪阿拉伯世界的科学”或“中国古代的科学”。因为我们讲古代科学时，指的是古代的“知识体系”，或者说是古人对于自然的解释。这些知识体系是与现代科学意趣相同的东西，包括古代的一些符合现代科学的理论和观点、对自然现象的观察和记录、探索自然的行为，以及在方法和研究对象上与现代科学相通的活动。这里要特别注意，不能因为古代对自然的解释不如现代科学的解释或者已经被证明是错误的，就说古代没有科学。古代有科学，只是没有近代科学。这个道理本应该是显而易见的，但是人们在讨论古代科学时很容易忘记这一点，因此特别澄清一下。
其次是“技术”。这个概念相对来说比较明确，就是指人类利用自然、改造自然来满足人类各种需求的种种手段，包括工具、生产技艺、生产流程以及对物质和环境的种种改造等。因此，哪里有人类活动，哪里有生产劳动，哪里就会产生技术，不分文化和地域。讲中国古代技术，所指的意思也是非常明确的。
《九章算术》中的勾股容圆图
然而，当我们把“科学”与“技术”放在一起讲“科学技术”（简称“科技”）时，又产生了新的问题。由于近代科学的兴起，科学对技术有很大的促进，甚至很多新的技术明显就是科学的应用。没有新的科学，一些新的技术是不可能产生的。因此近代科学与技术的关系变得非常密切，而且它们之间的界限也不那么清晰了，所以现在人们已经习惯于科学与技术并称。但是在古代，绝大多数技术，都是基于经验和直观，并不与科学理论直接相关，因此在讲中国古代科技时，有人就会认为中国古代有技术而没有科学。这一说法其实是有问题的。首先，古代技术与科学关系不那么密切，并不是中国古代特有的现象，古希腊或任何其他古文明都一样，把中国古代拿出来特别强调，其实是不必要的。其次，古代技术也不是与古代科学绝对没有关系，所有技术的背后，都隐含着人们对自然宇宙及其中的事物，以及它们之间的联系和相互作用的基本认识。因此严格地讲，古代也并不存在完全脱离了科学的“纯粹的”技术。比如，我们不能说古代会做车轮的“轮人”，他们脑子里完全没有圆的科学知识。
有了上面的澄清，我们就不必担心在讲中国古代“科学”或“科技”时会引起什么误解了。在本书中，“科学”和“科技”两个词我们基本不作区分，读者可以通过上下文理解其意义。
苏颂水运仪象台场景复原图
我们研究古代科技史时，免不了从现代科技的立场，以现代科技的标尺去考量古代的科技知识。我们会倾向于认为，科技是经过自古至今的一步一步的积累才达到我们现在所处的高峰，我们好像是站在高山之巅，回顾科技从历史走向今天的道路，科技史就是把历史上一项一项的科技发明或发现整理出来的编年史。我们在讲述某一个文明的科技史时，就是看这个文明中产生了多少用现代科技标准来看是科学的早期成果，我们甚至探讨不同文明在向现代科学迈进的道路上谁领先、谁落后的问题。这样书写的科技史当然是有价值和意义的，看人类从蒙昧时代一步一步走向现代科技的高峰，确实是激动人心的事情。但是这样的“辉格式”的科技史会出现很多问题和不足。首先，它会只看到古代文明中与现代科技相符的理论、观点、发明或发现，把那些不符合的就简单地斥之为“迷信”或“伪科学”，而看不到这些陈旧过时的理论或信念曾经在人类对自然的认识中发挥的作用。其次，为了凸显古代知识的科学价值，它可能把古代的一些理论和知识，硬是牵强附会地解读为现代科技的东西，这样就歪曲了古人的意思。最后，它很容易把古代的科技与当时的世界观和思想整体以及社会、文化背景割裂开来，从而变成孤零零的所谓的“科学事实”。因此，尽管“辉格史”的倾向不可能完全避免，把科技史做成味道十足的“辉格史”，显然是不可取的。
那么，我们应该怎样来看中国古代的科技呢？本书中我们主要强调的是从文明的视角。
打通史前和历史时期的科技
世界上所有伟大的文明，都为科技的发展做出了重要的贡献。世界上与中国同样建立了古老文明的地域有埃及、中东两河流域、印度河流域等，然而这三个中国之外的古文明早在两千多年前就灭亡了。没有一个能像中国的文明一样，从它起源开始就一直绵延传承到现在。古代埃及的文明，到波斯人进入埃及之后就已经逐渐衰落，到了希腊化时期基本上就消亡了。古埃及文明被重新了解和认识，是在19 世纪初欧洲学者解读了遗存下来的古埃及文字之后，由此建立了包括前王国时期、古王国时期、中王国时期、新王国时期的古代埃及史等。两河流域的古代美索不达米亚文明也早已衰亡，也只是经过解读考古发现的楔形文字泥版书才对其古老复杂的历史有所了解。公元前三千年前后在古印度兴起的文明，在希腊化时期印欧民族进入印度之后，也就消失了。只有我们中国的文明，带着它光辉的历史，流传下来。中国的“一万年文化史”和“五千年文明史”，是有确确实实的考古学和历史学证据来支持的。中国的史前文明，虽然还没有文字记载，但从考古发现的实物资料来看，史前就有丰富的使用科技的经验，陶器的制作、纺织的发明、农业的发明及动物的驯化等，这些新石器时期的发明使人类走向了文明的进程。中华文明也是从一万多年前的新石器时代走来，在中国这片大地上，创造了灿烂的科技文明。我们讲的文明视角的科技史，首先就是要打通史前与历史时期，把中华科技发展的历史追溯到史前时代。
《天工开物》中关于火器的记载
打破“欧洲中心论”
近代科学在西方发生，发生了科学革命，引起了工业革命，西方文明突飞猛进，其他文明突然远远落在后面。这使得历史学界产生了一种误解，好像近代科学是西方文明的专利。写一部世界科技史可以没有中国和印度。写世界历史、世界哲学史也是一样。19 世纪初，德国古典哲学家黑格尔（1770 — 1831 年）心目中的世界历史，就是理念的辩证演进史，是从古希腊开始，经过罗马、中世纪到文艺复兴、启蒙运动到科学革命的进步的历史。在这样的世界史中，中国与印度、非洲、西伯利亚一样，其具有的文明，都是那么零乱、不具备他所认定的历史发展的逻辑，都不配被写进世界历史。1837 年，英国哲学家惠威尔（William Whewell，1794 —1866 年）所著的《归纳科学的历史》是最早的科学史著作。他的科学史与黑格尔的世界史秉持着同样的思想，那就是“欧洲中心论”，中国古代的科学在其中自然没有位置。这种“欧洲中心论”从19 世纪到20 世纪中叶在西方科学界和科学史界有着普遍的影响。像爱因斯坦这样著名的科学家，谈到中国古代科学时也是抱着不屑一顾的态度，认为近代科学的两个支柱是数学的逻辑和实验的观察，因为这两样在西方被发现了，所以才在西方产生近代科学。中国古代没有这些，不产生近代科学就不足为奇了。还有科学史家如美国的吉利斯皮（Charles C.Gillispie）对中国文化更是抱有偏见，认为中国的文化和制度不配拥有原创性的科学，在他看来，如果东方的中国哪一天学会了西方科学，就会对西方世界造成威胁。
但是，西方学术界也不是铁板一块。20 世纪40 年代，英国科学家李约瑟（1900 — 1995 年）因到中国接触了中国的文明，对中国古代的科技产生了浓厚的兴趣，于是他决定用毕生的精力来从事中国古代科技史的研究。从1959 年开始，李约瑟和合作者们编著出版了一部鸿篇巨制的《中国科技史》，包括7 卷20 多册，对中国古代科技进行了系统的研究。李约瑟的研究表明，中国古代不但有科学，而且在科学的许多方面都做出了重要的贡献，有许多技术都是中国首先发明的。从公元前1 世纪到13 世纪，中国科技在多个方面，特别是把科技知识运用于国计民生方面，远远领先于西方。李约瑟的工作，改变了西方科学史界对中国古代科技的看法，世界科技史再也不能忽略中国科技的贡献。
然而，李约瑟的思想还是带着“欧洲中心论”的烙印。他认为中国古代科学，更多是经验性的和技术性的，理论方面比较欠缺，因此在中国还是不可能产生近代科学。于是他提出了著名的“李约瑟问题”：为什么近代科学没有在中国产生。提出这个问题的背后逻辑，就是近代科学必然要产生，在西方产生了是正常的历史发展，在其他文明没有产生就是不正常的。李约瑟问题非常类似德国社会学家韦伯（Max Weber）在社会学研究中提出关于现代资本主义的产生的问题。韦伯认为，西方文明中有一些其他文明所没有的特质，使西方产生了资本主义。李约瑟问题是韦伯问题在科技史领域的表述。
事实上，近代科学是东西方文明交流融合产生的结果。西方固然在文艺复兴运动中重新发现了古希腊传统，但也在与东方世界的交流中，汲取了新的技术和思想，为近代科学的发生提供了激发性的因素。大家熟悉的中国“四大发明”，就为世界近代科技文明的兴起发挥了重要的作用。中国自明清以来，即便是在西方科学传入中国的过程中，中国也不是完全被动的接受者，而是在接受的过程中有所发明、有所创新。中国事实上因此也成为世界近代科学的参与者。因此，我们在书写中国科技史时，必须要打破“欧洲中心论”，要从全球文明的视角来进行考察。
徐光启与利玛窦翻译的《几何原本》
超越“李约瑟问题”
李约瑟对中国科技史研究的贡献是巨大的，但是当我们从文明的视角来考察中国古代科技史时，还是要超越李约瑟问题。李约瑟问题有两种表述，一种是“负问题”表述：为什么近代科学没有在中国发生。从历史学的角度来看，这样的“负问题”是很难回答的，但是它具有启发性，启发我们从社会、政治、经济、文化等方面去考察中国古代科技。这样也就使我们必然要关注李约瑟问题的“正问题”表述，即为什么中国古代在把关于自然的知识运用于国计民生方面会取得如此大的成就。李约瑟把现代科学比作汪洋大海，各个文明都对科学有所贡献，如涓涓细流，“朝宗于海”。于是他采用化学滴定实验比喻，对文明进行“大滴定”的研究，研究各个文明中究竟含有多少近现代科学所认定的科学成分。这固然是一个很好的方法，但这样做时，就会把古代的科技知识与古代的文化割裂开来，而事实上这两者在古代往往是难以分割的。比如古代的天文学与古代宗教祭祀及占星术就是密切地结合在一起的。我们硬是把古代的科技从古代社会文化实践中剥离出来，就免不了牵强附会，将古人的思想观点现代化，甚至任意加以拔高。一个时代的科学，必然是基于那个时代的传统，包括其自身的方法、价值和积累的知识体系。我们对其中的科技知识“生吞活剥”时，其实就已经大大限制了我们的视角，从而难以对古代科技有全面而中肯的分析和评价。
是的，中华文明是一条文明的大河。确实如李约瑟证明的那样，为世界近代科学的汪洋大海贡献了大量的科学思想和成就。但是看到这一点还远远不够，我们要走近大河，看中华文明大河的“河岸风光”，即探讨古代文明中科技知识是如何被创造出来，其中的思维方式有怎样的特点。我们既要看到科学的原理和事实真理是普遍的、无国界的，是人类文明共同的成果和财富，它跨越各种文化的界限，将为越来越多的人所共有。同时也要看到每个国家都有独特的文化传统、价值观、思想和行为方式，这些构成了其科学文化的独特方面。这使人想到法国人类学家列维- 斯特劳斯（Claude Lévi-Strauss）在其《野性的思维》中所讲的“具体性的科学”。他从人类学的视角，考察和分析“原始人类”的知识体系和思维特点，指出人类在认识世界的过程中，不仅有科学的方法，还有巫术和神话的方式，还有整体的、直觉的、审美的“诗性”的方式。中国古代文化当然不是人类学意义上的“原始文化”，但在科学方面毕竟不完全等同于近代科学，还有巫术和宗教神话的因素，因此从人类学的角度是有助于我们从文明的角度去考察中国古代科技的。
近代科学的历史毕竟很短，在近代科学发生之前，是漫长的古代科技发展的历程，这个过程一直可以追溯到新石器时代。列维- 斯特劳斯提出了所谓的“新石器时代之谜”（Neolithic Paradox），即新石器时代一些主要的发明，如农业、动物的驯化、制陶、纺织，把人类科技文明提升到了一个古代文明的高台，但是为什么这个高台维持了数千年，直到17 世纪的西方科学革命，才再上一个台阶。中华文明恰恰是在古代文明的高台上表现突出的。因此，我们完全可以借着“列维- 斯特劳斯之问”把对中国古代科技文明的研究向前拓展到史前时代，把中国史前文明中的科技经验与历史时期的科技发展联系起来。这样就可以从文明的视角对“李约瑟问题”有所超越：中华文明为什么能够经久不衰；科技在其中究竟发挥了什么样的作用。英国历史学家汤因比研究世界历史，列举了世界自古至今的21 个文明，大多数要么早已消亡，要么已经衰落。但是中华文明却历数千年而不衰，这其中的关键因素就是中华文明善于利用环境，把关于自然的知识用于满足人的需求。这一点在新石器时代的遗存中就表现出来。到了历史时代，中华文明则更加重视国家治理，把科技为国家所用，经世致用，以人为本，所以才能兴盛不衰。中国古代在农、医、天、算方面的成就，都是这种把科技与治国理政紧密结合所取得的成果。因此我们要研究中国古代科技知识是如何被运用于国计民生之中，探讨科技发展与治国理政的关系。
王振铎设计制作的都柱式地动仪复原模型
东西方的科学
文明的视角，就要关注文明之间的交流。中华文明虽然是原生态的文明，但是与外部文明的交流是由来已久的。早在新石器时代晚期，小麦就从西亚传入中国，成为中国北方旱作农业的主要作物。家羊大概也在同时期传入中国。青铜技术起源于6000 多年前的巴尔干半岛和伊朗高原。中国最早的青铜器物可能源于与西亚的贸易，后来中国掌握了青铜技术，在夏商周时期把青铜文明推向了高峰。汉唐时期，随着佛教传入中国，带来了印度的数学、天文学、医学等知识，在中国产生了极大的影响。宋元时期，中国与阿拉伯世界的交流频繁，阿拉伯的天文仪器和科学典籍传入中国，中国的天文历法也传入阿拉伯。到了明清时期，中国与西方的科技交流由于欧洲科技的传入而进入新的阶段，从此以后，中国科学走过了中西会通的近代化历程。
文明的视角，还要关注文明之间的比较。近代科学革命发生以前，中国与西方的科学实际上是非常类似的。就科学思想的发端而言，中国的春秋战国及秦汉时期和古希腊及希腊化时期是极为相像的。这一时期古希腊出现了泰勒斯、苏格拉底、毕达哥拉斯、柏拉图、亚里士多德、阿基米德、托勒密等哲学家和科学家，而在中国也出现了管子、孔子、墨子、老子、庄子、孟子、荀子、刘歆、张衡等思想家和科学家。东西方在科学思想和理论上的发展水平是旗鼓相当的。而在技术运用方面，中国古代则由于强大的国家统治和社会组织能力，走在世界的前列。比如就天文学而言，为推算日月五星的运动，古希腊建立了本轮- 均轮的几何学模型，中国则构建了历法的数值模型，两者都是相当成功的数学模型，在推测日月五星运动精度方面也不相上下。但是在中国，天文历法被看作是国家政治的一部分，于是引起了极大的重视，得到国家持续的支持，各朝都设有天文机构，因此在天文观测、天文历法制定、天文仪器制作等方面，总体上是超越西方的。这个情况只是到了西方近代天文学革命之后才发生了逆转。
从东西方的科技发展及其相互交流来看，我们叙述中国古代的科技，不能把中华文明完全孤立起来看待，而是要带着与其他文明比较的视野和意识。我们不能受狭隘的文明优越论的干扰，只关注那些所谓的最早的或最先进的科技发明，甚至要特别防止因此而产生的过度解读和牵强附会。人类文明既有同一性，又有多元性，文明之间是不断相互交流、相互学习、相互借鉴的，同样的科学技术发明，在不同的文明中有不同的形式、不同的应用和不同社会功效。了解这些，有利于我们从科技史的角度，阐述人类命运共同体的意义。在东西方文明的交流史上，科技始终是连接的力量。
中国古代科学的现代启示
从文明的视角看中国古代科技，就不仅仅是讲古代科技的成就，还要讲科技发展的历史和文化背景，讲科学的思维、科学的传统。中国古代科技成就的取得，与中华科学文化所具有的独特的传统、认识论、方法论和价值取向是分不开的。对这些进行梳理，并加以现代科学和文化的解释，对于当代科技的发展具有重要的启迪和借鉴意义。
中国古代有没有科学？以李约瑟为代表的研究者，已经证明了中国古代有科学。但还是有人会认为，中国古代那些发明虽然令人惊叹，但不过是技术，不是真正的科学，“科学是舶来品，科学的故乡在西方”。这种以现代科学的定义去衡量中国古代的科技的看法，实际上还是以比较狭隘的。事实上，中国古代有自己的一套认识自然和解释自然的体系，其发达程度，直到16 世纪都并不次于西方。18 世纪欧洲启蒙运动思想家们如莱布尼茨、孟德斯鸠、伏尔泰、狄德罗等都注意到了中国科技的独特传统。近代的机械的科学观，实际上是有局限性的。英国哲学家怀特海提出，近代科学有必要超越机械论，发展为有机的、整体的科学。中国传统科技文化中的有机自然观，必然会在未来的科学中发挥积极作用。未来的自然观，必将是西方和东方两种传统的结合。中国传统文化中同样包含了科学，科学就在我们的文化中，关键看我们怎样去挖掘、整理和认识。我们从文明的视角看中国古代科技，首先要摆正认识科技文明的态度。我们不能妄自尊大，像清代康熙时代那样去讲“西学中源”，硬说西方近代的科学是源于中国，但也不能搞民族虚无主义，说中华文明中没有科学。其实文明是共生的，也是相互影响的。各种文明有时互相成为对方想象中的世界，各自文明中激发创造力。而有时各文明之间更是直接交流和碰撞。在全球化的时代，文明是人类共同的文明，中国在其中自然也要有担当和自信。而这种自信就来自我们自己文明的根基和积淀。
历史蕴含着精神。中华民族自立于世界民族之林，必定要求中国传统文化精神的现代化。在自然与技术文明的转换中，需要一种“未来哲学”。《中庸》说：“万物并育而不相害，道并行而不相悖。”《易·系辞》说：“天下同归而殊途，一致而百虑。”未来的科学也不一定总是沿着17 世纪确定下来的路线前进。美国学者雷斯蒂沃（Sal Restivo）在1979 年就预言说：“从21 世纪开始认识的新科学可能出现在中国，而不是美国或其他地方。”杨振宁也说：“到了21 世纪中叶，中国极可能成为一个世界级的科技强国。”这个新科学当然不只是新成就，更是方法上要有所创新。中国传统文化中的科学精神，值得我们认真对待并大书特书。
本书的结构
本书是一本介绍中国古代科技与文明的普及读本，既不是科学通史，也不是科学分科史。中国古代的科技成就当然是本书所要重点介绍的，但不是简单的罗列，更不是通过古代科技发明而评判文明的优劣，而是从思想史、社会史、人类文明史等多元的视角，来看中国古代的科技，从知识的创造和知识的运用两个方面进行介绍，以彰显中国古代的创造性思维，以及利用知识为人的需求服务的人本思想，突出中国古代独特的科学探索精神。
本书传递了这样的信息：中国古代不仅有科学，而且在科学思维方面有鲜明的特点，具有创造的灵动活力；中国自古以来就与域外文明有广泛的接触和交流，始终抱有容纳吸收外来科技文明的胸怀；中华文明几千年走来，积聚了深厚的底蕴，有信心面向未来。
本文摘自：中国科学技术出版社《文明的积淀：中国古代科技》
