由南朝宋刘骏执政时期祖冲之修订历法看中国古代的科技发展-细品《资治通鉴》之南北风云

很多人在读中国古代历史的时候，总是觉得中国古代的科学技术水平比国外要差很多。

但实际上中国古代的科技水平还是非常高的。所谓的中国和国外的科技差距其实不过是在一些细分方向上有一些差异罢了，这跟文化和思维都是有一定关系的。

在公元462年的时候，当时南朝宋的祖冲之就曾经上书建议刘骏修改历法，并指出了原来的历法问题以及自己的解决方案。刘骏也非常重视，并且组织了一些专家针对祖冲之的提案进行了论证。

我们今天就来聊一聊《资治通鉴》中记载的祖冲之上书修订历法的这段历史，也来聊一聊中国古代的科技发展和国外的差距真的很大吗？

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《资治通鉴》原文

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译文

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收获与反思

聊到中国古代的科技发展，有些人认为中国古代的科技发展始终是领先世界的。而另外一部分人认为现代的科技实际上都是源于西方，中国古代的科技对于科技的发展贡献是不大的？

这两种说法哪种对呢？

其实谈到科技的发展的问题，我们始终需要清楚什么是科技，衡量科技发展的标志是什么的问题。

什么是科技呢？其实科技是科学和技术的总称。一般我们讲科学是指人类所积累的关于自然、社会、思维的知识体系。科学要解决的问题，是发现自然界中确凿的事实与现象之间的关系，并建立理论把事实与现象联系起来；技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去。

所以从这个概念上讲，科学偏重理论研究，技术偏重应用实践。

但不管是古代还是现代，我们都不应该把两者对立起来或者剥离去谈。因为科学的研究最终还是要转化成实践和应用才能促进生产力的提升。脱离了应用的科学是没有太大意义的。

所以在古代的农业经济时代，科技的发展是以实际应用为目的的，尤其是用于农业生产，用于建造，用于生活，用于战争的技术发展才是最迫切的，也是各级政府非常重视的。也是古代的科学家要解决的问题。

就比如说祖冲之为什么要修订历法？因为古代的历法最重要的功能就是指导农时。历法有错漏，可能就会导致延误农时，会造成粮食生产的减产。

但历法是怎么来的呢？古人虽然没有现代的地球自转公转的理论，但是他们会观察日月星辰的运转规律，然后将数据汇总，进行精密的计算，来推导出一个模型，利用这个模型来指导农业生产，可以达到几十年上百年不会有偏差，这才是最迫切的需求。

所以历法是农业发展到一定程度，人们发现农业生产是有规律的，需要总结这个规律来更好的指导什么时候播种，什么时候收获。这个时候才有了历法的需求。

而中国是从上古时期就已经出现了历法了，用来指导农业生产。要知道历法的研究是并不容易的，他是在不断观测数据基础上构建模型，这个模型要能推演未来，指导未来，其实这就是最早建模的出现了。

中国最早的历法其实是伏羲历。在之前我们聊伏羲创建八卦的文章中我们就提到过，伏羲创造性的通过测量太阳日影的变化，绘制出了日影的长短规律图，就形成了太极图。在太极图上选择日影最长和最短的一天就是夏至和冬至，然后再将其等分，就划分出了四季。而将此四部分再等分，就划分出了八个区域，在这八个区域里，就有至阴和至阳的区域，也有阴阳交替变化的区域。这应该就是八卦 的最初来源。

伏羲又发现了龟甲上的裂纹具有一定的规律，于是借用了这种规律和变化，用实线和虚线的组合来表示这八个区域，这就是我们看到的现在的八卦。而有了实线和虚线的组合，就可以在其上进行组合的变化，在八卦基础上又可以叠加，就形成了六十四卦。

所以我们说古人用八卦推演，实际上就是八卦本身就是一个计算工具。而且我们看到八卦的原理本身就是用虚线和实线来构建了一个数字模型，这跟现在计算机时代的二进制原理其实是一样的，不过八卦变成了八进制和六十四进制罢了。

当然伏羲的历法完全是参照日影的变化而推演的，所以必定跟现在的差距是巨大的。而从历史上来看，伏羲的八卦也未必就是伏羲发明的，很可能是几千年来从事农业生产的劳动人民的经验积累，到了伏羲的时候把它总结出来形成了规律性的东西罢了。

当然很多人认为伏羲的历法太简陋了，不能称之为历法，所以一般公认的第一部历法是《黄帝历》。是黄帝打败蚩尤后统一天下后命人所制定的历法。这部历法就已经开始考虑日月地球之间的关系了。相传历法元年始于黄帝登基之日起算起，也就是公元前2698年。而西方历法最早可以追溯到古埃及，大概也是在公元前3000年前后（古埃及的历法实际上还是有点类似于伏羲历），虽然当时的历法是非常粗糙的，但是我们可以看出，历法实际上是农业生产发展到一定阶段的必然产物。而我们现在所熟知的二十四节气其实就是构建在历法基础上的对农时的指导规则。

但我们也知道，地球绕太阳公转，地球同时自转，月球绕地球转，这里面的关系是非常复杂的，要想把他们之间的关系用数字和模型的方式确定下来是非常难的。而且现在我们知道地球绕太阳一周是地球自转一周的365倍多一点，相当于月亮绕地球一周的12次再加10.875日；月亮绕地球一周是地球自转一周的29倍多一点。它们相互间的比例都有一个除不尽的尾数，这就需要进行很复杂的计算，使年、月、日的周期能够相互配合起来，并且都能用整数进位，便于人们计算、使用。所以要想得到一部相对准确的历法，背后实际上考察的是数学水平的发展。也就是算术能力。所以在中国古代，历法的背后其实是算术的发展。

但我们知道在东汉才发明纸张，之前都是竹简，而算术都用算筹，可以流传下来证明古代算术发展的证据并不多，不过1983年底、1984年之初在湖北省荆州市江陵县张家山，出土了一批西汉初年，即吕后至文帝初年的竹简，其中有一部数学著作，据写在一支竹简背面的字迹辨认，这部竹简算书的书名叫《算数书》，这可以算是能证明古代数学发展的直接证据。

从现在来考证，《算术书》下葬大概是公元前186年左右，所以推断《算术书》成书要更早一些，收录的就是中国先秦时期的数学研究的成果，其中包括“方田”、“少广”、“金价”、“合分”、“约分”、“经分”、“分乘”、“相乘”、“增减分”、“贾盐”、“息钱”、“程未”等等。

除了新出土的《算术书》外，很多人可能听说过最早的数学书就是中国西汉时候编纂的《九章算术》。《九章算术》虽然是西汉丞相张苍编纂的，但大家都公认其来源依然是先秦时期算学的发展。

《九章算术》的体系就非常丰富了，比如第一章“方田”就讲述了平面几何图形面积的计算方法。包括长方形、等腰三角形、直角梯形、等腰梯形、圆形、扇形、弓形、圆环这八种图形面积的计算方法。另外还系统地讲述了分数的四则运算法则，以及求分子分母最大公约数等方法。由这一个章节我们也可以看出，为什么数学要发展，本质上还是因为生产的需要。比如很早就出现了度量衡，要量田地面积以确定税收，要度量农作物等等，这都要涉及到测量和计算。背后都需要相应的数学知识。没有数学知识的发展，也就无法满足农业发展的需要。

比如《九章算术》的第二章就讲“粟米，实际上就讲到了比例算法，粮食之间折算的问题。第三章“衰分就讲到了分配问题。第四章“少广”就涉及到已知面积、体积，反求其一边长和径长等；介绍了开平方、开立方的方法。第五章“商功”实际上就拓展到了工程建造，比如土石工程、体积计算；除给出了各种立体体积公式外，还有工程分配方法。所以数学是工具，如果没有数学研究的进展，中国古代的建造技术也不可能达到如此高的能力。

而只要是政府就要收税，税收的计算如何计算呢？在《九章算术》第六章“均输”：合理摊派赋税；用衰分术解决赋役的合理负担问题。今有术、衰分术及其应用方法，构成了包括今天正、反比例、比例分配、复比例、连锁比例在内的整套比例理论。西方直到15世纪末以后才形成类似的全套方法。第七章“盈不足”：即双设法问题；提出了盈不足、盈适足和不足适足、两盈和两不足三种类型的盈亏问题，以及若干可以通过两次假设化为盈不足问题的一般问题的解法。实际上也就是如果出现多人分配，如果出现不足或盈余该如何处理的问题。这也是处于世界领先地位的成果，传到西方后，影响极大。1675年，意大利的数学书中还称这方法为la regola del cataino(意为中国算法)。

第八章“方程中解决了一次方程组问题；采用分离系数的方法表示线性方程组，相当于现在的矩阵；解线性方程组时使用的直除法，与矩阵的初等变换一致。这是世界上最早的完整的线性方程组的解法。在西方，直到17世纪才由莱布尼兹提出完整的线性方程的解法法则。这一章还引进和使用了负数，并提出了正负术——正负数的加减法则，与现今代数中法则完全相同；解线性方程组时实际还施行了正负数的乘除法。这是世界数学史上一项重大的成就，第一次突破了正数的范围，扩展了数系。

第九章“勾股”：利用勾股定理求解的各种问题。其中的绝大多数内容是与当时的社会生活密切相关的。提出了勾股数问题的通解公式：若a、b、c分别是勾股形的勾、股、弦，则a²+b²=c²。在西方，毕达哥拉斯、欧几里得等仅得到了这个公式的几种特殊情况，直到3世纪的丢番图才取得相近的结果，这已比《九章算术》晚约3个世纪了。勾股章还有些内容，在西方却还是近代的事。例如勾股章最后一题给出的一组公式，在国外到19世纪末才由美国的数论学家迪克森得出。

很多人质疑中国古代数学的发展。其实数学一定是和农业生产和生产力发展以及经济发展相匹配的，中国在春秋战国时期农业，商业，建筑业等都能达到极高的水平，背后一定是数学作为基础来支撑的，毕竟这涉及到了大量的度量衡，统计，计算包括税收等工作，也涉及到大量建筑，水利工程的设计，计算的问题。当年我们能建造阿旁宫，建造现在依然没有打开的秦皇陵，建造郑国渠，建造都江堰，没有大量数学研究作为支撑是不可想象的。

所以在中国古代的科学成就中，虽然因为某些考古的原因，我们的证据可能还不足，但是从古代中国的实际应用来看，我们的科学研究水平并不比古希腊等差，甚至从应用领域来看，要比西方还要更先进，只不过历史上因为种种原因，我们的很多科学技术的专著并没有流传下来，所以很多人才认为西方的科技发展要比中国更早一些罢了。

具体到祖冲之，为什么祖冲之能成为世界历史上计算圆周率到第七位的第一人呢？

其实祖冲之是出身于工科家庭，他祖父祖昌任刘宋朝大匠卿，是朝廷管理土木工程的官吏，想一想做土木工程，哪里能离得开计算啊。所以他祖父本身数学知识就非常好。所以从小祖冲之就被他祖父启蒙了科学知识，历史上记载他对自然科学和文学、哲学，特别是天文学产生了浓厚的兴趣。很小的时候起便“专功数术，搜烁古今”。他把从上古时起直至他生活的时代止的各种文献、记录、资料，几乎全都搜罗来进行考察。同时，主张决不“虚推古人”，决不把自己束缚在古人陈腐的错误结论之中，并且亲自进行精密的测量和仔细的推算。像他自己所说的那样，每每“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”。

所以后来祖冲之被南朝宋孝武帝刘骏派至当时朝廷的学术研究机关华林学省做研究工作，后来又到总明观任职。当时的总明观是全国最高的科研学术机构，相当于古代的中国科学院。总明观内分设文、史、儒、道、阴阳5门学科，实行分科教授制度，请来各地有名望的学者任教，祖冲之就是其一。在这里，祖冲之接触了大量国家藏书，包括天文、历法、术算方面的书籍，具备了借鉴与拓展的先决条件。所以说我们古代并不是没有科学研究和科学研究机构，而是因为自古官场更重文轻理，工科出身的人都是属于在朝堂内部默默干活的人，不像那些儒家经学家一样，出将入相，在历史上名声显赫罢了。

但我们想一想我们之前读过的历史，比如当时拓跋焘喜欢道教，就到处建高楼，北魏永宁寺塔高度约为147米，相当于40层楼高，如果没有基础的数学知识，工程知识，根本就不可能完成如此高楼。

不仅建筑如此，在冶金，机械建造等方面，在当时都达到了非常高的成就，比如我们之前读三国诸葛亮发明的连弩，机构就非常的精巧，还有用于农业灌溉的水车，各种工具等等，这个时候都是非常成书的。而我们之前读南北朝大战，比如盱眙城防守，进攻方用了各种进攻的工具，比如非常高的楼台，比如用冲车配铁钩来破坏城墙等等，实际上都体现了当时的技术在军事方面的应用。

此外我们看不管是三国还是后来的南朝，很多战争都是在水面进行，当时能建造非常高大的战舰，也证明造船工艺是非常先进的。而当时孙恩叛乱占据舟山群岛，就制造了大量的舰船，走海陆攻击沿海的各个城市，所以当时的制船业是达到了非常先进的水平的。而据历史记载，祖冲之就非常擅长机械制造，重造出了用铜制机件传动的指南车，发明了一天能走百里的“千里船”和“木牛流马”、水碓磨（利用水力加工粮食的工具），还设计制造过漏壶（古代计时器）和巧妙的欹器。对于一个数学水平到达一定层次的科学家，其实把这些原理应用在技术研究方面，就很容易了。

而历史上能记载这样大规模的技术应用，其背后的技术积累是不容怀疑的。没有基础科学方面的研究，在应用层面就不可能取得如此高的成就。

我们再回到祖冲之的《大明历》。祖冲之为什么要研发《大明历》呢？其实原因就是之前的历法误差比较大。尤其是出现了“岁差”的现象。

什么叫岁差呢？“岁差”就是由于地球在运行过程中受到其他天体的吸引作用，地球自转轴的方向发生缓慢而微小的变化。因此从这一年的冬至到下一年的冬至，从地球上看，太阳并没有回到原来的位置，而是岁岁后移，这也就引起了24节气位置的变动。祖冲之可能并不清楚造成岁差的具体原因，但是他通过历史数据的分析和计算，确定每45年11月会有1°偏差。所以祖冲之提出了在391年插入144个闰月的新闰周。根据新的闰周和朔望月长度，可以求出《大明历》的回归年长度是365.24281481日，与现代测得回归年长度仅差万分之六日左右，也就是说一年只差50多秒，这是非常精确的资料。而这种精确都源于祖冲之大量的数据分析和计算的基础上，从而提出了自己的数据模型来减少偏差。

当时刘骏还是很重视祖冲之的这个研究的，所以刘骏就组织了一批专家进行论证，结果这些专家都没有驳倒祖冲之。这也从侧面看出，中国古代正是因为对历法的重视，所以对于数学也是非常重视的，并不像很多人谈到的中国古代没有科学。

由这些历史也可以看出，古代中国对于世界科技发展的影响，其实不仅仅是四大发明这样简单，中国的很多科学研究在相当长的一段时间内都是领先世界，并传播到了世界，促进了欧洲科技的发展。

其实判断一个国家的科技水平也很简单，就是看一个国家农业，商业，制造业的发展，看一个国家的军事实力在世界的水平。因为这些领域如果能领先世界，背后一定是有强大的科技支撑才能达到。中国一直到唐，宋等朝代，在农业，商业，制造业，造船业等都是领先全球的，这也侧面证明了中国的科学水平在相当一段时间内是领先全球的。

但中国的科技水平在近代落后也是现实。为什么会出现这种情况呢？从中国的角度来讲一方面其实这源于罢黜百家独尊儒术这种现实。也就是古代的中国是重文轻理的，要想做官重要的还是要学文科这些知识，而理工科虽然也能进政府，但只能默默干活不可能名留青史。所以在这种考核的指挥棒的作用下，那么大家肯定都是去学文科，这就造成了理工科不被重视，从历史典籍中都很少能有专门的去记载科学发展其实就已经能体现了这一点了。

而西方科学技术的发展一方面是文艺复兴之后的科学大发展以及大航海时代，工业革命的爆发带来的生产力的快速提升倒逼科技的发展，使得欧洲的制造业快速发展，进入了工业社会。而当时中国反而闭关锁国，越来越封闭，而农业社会的相对成熟的技术不会对新技术有太迫切的需要。所以整体的科技进步就停滞了。尤其是大航海时代的来临，让西方看到了除了本土之外的庞大的市场的潜力，于是集中资源发展制造业，然后向全球倾销就成为西方快速发展的根本原因。市场的发展促进本国制造业规模的提升，而制造业规模的提升就倒逼科技的进步进一步提升生产力，使得西方的科技发展进入了快车道。

第一次工业革命给西方带来的科技爆发式发展极大的拉开了中国和西方的差距。而之后又有了第二次工业革命和信息化革命的促进，使得我们之间的差距进一步拉大。

但如果我们能熟读历史，我们就会清楚科学技术的发展靠的不是凭空的想象，而是要靠需求来倒逼。而建国之后，中国融入了全球的生产体系，我们自己有庞大的内部市场，同时我们又提出一带一路，开拓全球市场。随着市场份额的进一步提升，实际上就倒逼了我们的技术的进步，目前在新能源，智能制造等相关领域，我们的技术都获得了突破，成为了全球的领先者，这个趋势是不可逆转的。

所以只要有市场，就会促进技术的研发，就会促进基础科学的研发，中国在古代之所以能领先欧洲，就是因为我们有先进的生产和庞大的市场，所以才有需求和能力研发。而大航海时代新市场的开拓引发的工业革命而我们闭关锁国才造成差距的拉大。而现在随着我们一带一路的推进，我们成为全球经济新秩序的推动者和最大的工业制造国，这就意味着我们拥有了最大的全球市场份额。只要市场份额在，就有研发的需求和实力，就有科技的快速突破，这就是我们坚信未来的中国在科学方面一定会领先全球的根本原因。

科学能否得到快速发展的根源根本不是所谓的意识形态，其根源就是你能不能占据最大的市场，只要你有市场，就能反过来倒逼生产的改革，用技术提升效率，就有能力和需求快速研发，而应用技术的发展就能倒逼基础研究的发展，就能成为科技强国，所以千万不要迷信有些西方的宣传也不要妄自菲薄，只要我们继续推进中国制造，继续占据更多的市场份额，中国的科学也必将站到世界的顶峰，这是几千年中国的历史已经告诉我们的真理。