人类科学技术简史（将持续更新）_风闻

人类科学技术简史

①十进制→代数→三角函数→几何

②放大镜→眼镜→望远镜、显微镜

③汉浑天说→唐朝观测北极星高度（纬度）→元朝观测各地月食时差（经度）→证明大地是个球

④明朝郑和下西洋→欧洲大航海

⑤秦汉至宋元明观测记录五星迟疾周期规律→明清望远镜观测五星→日心说

⑥秦汉水力机械→唐水运浑天仪→宋水运仪象台→明清时钟

⑦蒸馏酒（金属管）→蒸馏金属锌（工业黄铜）→蒸汽机（黄铜齿轮）

⑧夯土→三合土→混凝土

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详细说明如下：

①峪峙人骨刻横划数目距今4.5万年→商朝甲骨文十进制乘法数目字→荆州楚简九九术+里耶秦简九九乘法表→纸张簿册账目表格十进制排列法数目字（空格为零）→十进制排位法数目字（发明零0字符）

先秦算筹→汉活珠算盘→唐？宋串珠算盘

商周甲骨文→商周秦汉金文→秦小篆

先秦麻布帛书→秦汉大一统大量文人集中到中央，大量麻布书写满了洗洗再写，洗烂了补补再写，泡糟烂了粘粘晒干再写，彻底烂了干脆捣碎稀烂混合米浆捞出晒干再写（发明造纸术）→西汉麻纸隶书→东汉蔡伦改进造纸术（藤蔓纸、树皮纸）→魏晋竹纸楷书→木浆纸

甲骨文竹简刀笔→硬笔→布帛纸张毛笔→竹纸硬笔小字

历代律历志（代数）→三角函数→几何

竹纸+眼镜+硬笔小字+十进制排位法数目字→近代科学计算

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②放大镜→眼镜→望远镜、显微镜

五千年前水晶珠（有放大镜效果）→商周甲骨文微雕（使用放大镜的可能性很大）→东汉金圈嵌水晶放大镜（明确是放大镜用途）→魏墓放大镜（六个）→北宋洗冤集录宋慈用放大镜查案（明确记录用途）→南宋的作家赵希鹄在《洞天清录》中这样记载：“叆叇，老人不辨细书，以此掩目则明。”这里说的“叆叇”指的就是老花镜。赵希鹄生活在1170年至1242年之间。→明朝眼镜（有图画为证）仇英《南都繁会图》→明末佛像出开元占经记录有小赤星在木星侧（木星卫星）明万历四十四年（1616）→教科书说1609年欧洲发明望远镜，邓玉函1619年、汤若望1626年之前就急吼吼来中国教中国人如何用望远镜（所谓1626年汤若望和李祖白率先翻译了《远镜说》一书，介绍了望远镜的使用、原理、构造和制作方法）→李约瑟说欧洲人发明望远镜之前，至少有六个人摆弄过类似的东西。

因此怀疑明末中国人自己发明了望远镜。

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③汉浑天说→唐朝观测北极星高度（纬度）→元朝观测各地月食时差（经度）→证明大地是个球

日影一寸，地差千里→刘宋何承天在交州观测发现错误→唐721年张遂（僧一行）主持观测发现今天河南上蔡武津馆到河南滑县，相距526里270步，北极高度相差1.5度（即351里80步极差一度526.9/1.5=351.266667里，相当于给出地球子午线长度）

270/300=0.9里，80/300=0.266667里，证明此处采用秦汉制度以三百步为一里，秦汉六尺为一步，一尺23.1厘米，即300×6×0.231=415.8米

351.266667×0.4158=146.05668千米

146.05668×360=52580.4048千米

146.05568×365.25=53346.83712千米，误差不小，但这是人类第一次观测北极星高度差与地理距离对应关系，进而可以算出地球子午线长度。

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唐721年张遂主持观测发现林邑与铁勒的北极星高度差为30多度（发现纬度）→元朝郭守敬主持观测发现南海与北海的北极星高度相差50°

元朝计时器摆脱了天文仪器的结构形式，测时更准确，所以元朝能在开封与西域寻斯干城同时观测天文，得出“寻斯干城的月食比开封的早了约1更半”的结论，其实就是揭开了地球的经度问题。

天然时钟：月亮。

月球公转周期（一个恒星月）约27.322日，平均日行360/27.322=13.176195度，一个时辰行进约13.1762/12=1.098017度，精确观测月亮及二十八星宿相对位置变化，即可确定锚定地时辰与当地时差，进而确定当地经度。

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南朝刘宋的何承天，曾在交州（今越南河内一带）有过测算，发现寸影千里之说可能存在错误。除此之外，当时发现观测地点不同，日食发生的时间和表现的食象均不同，各个节气的日影长度和漏刻昼夜分也不相同。简而言之，不同地点的天象不同，同一天文现象在不同地点的表现不同，而中国疆域广袤，经常遇到此类问题，因此就需要大范围实测。隋朝天算家刘焯提出南北大范围实测去验证。

于是，一行组织了十三路人马奔赴各地，其中北到北纬51度左右的铁勒回纥部（今蒙古乌兰巴托西南），南到约北纬18度的林邑（今越南的中部），超出了现在中国南北的陆地疆界，在世界科学史上史无前例。各路人马实测数据，“测候日影，回日奏闻”，一行则“以南北日影较量，用勾股法算之”，因此一行不仅领导实测，还要分析计算数据。

最终，通过大规模实测，一行取得了很多发现，其中发现今天河南上蔡武津馆到河南滑县，相距526里270步，北极高度相差1.5度，从而得出大约351里80步，北极高度相差一度的结论，这实际上给出了地球子午线一度的长度，同时推翻了“日影一寸，地差千里”的认知。

同时，实测发现林邑与铁勒的北极星高度差为30多度，其实就揭示了地球存在维度。元朝郭守敬奉命制定《授时历》时，再次验证这一点，发现南海与北海的北极星高度相差50°。

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另外，一行在推算《大衍历》时，发明了求任何地方每日影长和去极度的计算方法（称做“九服晷影”），和二次不等间距插值法（比今天常用的牛顿插值公式更简洁），制作了世界数学史上最早的一张正切函数表等。

其次，唐元在各地测算北极星高度，元朝又发现时差问题。于是，元朝赵友钦终于充分完满地论证了地圆说，即“测北极出地高下（纬度），及东西各方月食之时刻早晚（经度），皆地体浑圆，地度上应天度之证。”

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④明朝郑和下西洋→欧洲大航海

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⑤秦汉至宋元明观测记录五星迟疾周期规律→明清望远镜观测五星→日心说

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⑥秦汉水力机械（木质齿轮摩擦力较大）→东汉张衡浑天仪→唐721年张遂水运浑天仪→北宋1092年苏颂水运仪象台（青铜齿轮容易磨损）→元计时器→欧洲1370年威克钟→明清便携式自动机械时钟（黄铜齿轮更耐磨）

东汉张衡浑天仪→唐张遂（僧一行，曾祖是凌烟阁二十四功臣之一的郯国公张公谨，后为避开武则天侄子的纠缠而剃度为僧）（约公元721至72？年）主持修编新历（大衍历）期间，水运浑天仪“注水激轮，令其自转，昼夜一周”，除了表现星宿的运动以外，还能表现日升月落，测定朔望、报告时辰。此外还设计两个木人，用齿轮带动，一个木人每刻（古代把一昼夜分为一百刻）自动击鼓，一个木人每辰自动撞钟，可以自动报时，犹如后世西方的自鸣钟。李约瑟《中国科学技术史》：“一行和梁令瓒所发明的平行联动装置，实质上就是最早的机械时钟，是一切擒纵器的祖先。”

→北宋1092年苏颂主持建造的水运仪象台，其核心“天衡”系统通过枢轮擒纵机构实现机械等时运动，每日误差不超过20秒，被李约瑟称为 “欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。其擒纵机构图纸与欧洲早期机械钟结构高度相似。更绝的是，考古发现的北宋青铜齿轮残片（如开封龙亭湖畔司天监遗址出土物），其齿距误差不超过0.1毫米，精度与19世纪瑞士制表车床相当。

→元，计时器摆脱了天文仪器的结构形式，测时更准确。在开封与西域寻斯干城同时观测天文，得出“寻斯干城的月食比开封的早了约1更半”的结论，其实就是揭开了地球的经度问题。

→欧洲1370年威克钟→明清便携式自鸣钟

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⑦秦汉至宋元蒸馏酒（金属管）→明朝蒸馏金属锌（工业黄铜）→蒸汽机（黄铜齿轮）→欧洲改进蒸汽机

⑧宋元明火铳→铁管→吹制玻璃（或用铜管？骨管？陶管？）→化学器皿（蒸馏金属锌是一种典型化学反应案例）

⑨夯土→三合土→混凝土

战国泥草土浆：干草、黄泥。搅拌成粘稠的泥浆，用于砌墙。这种材料易得且坚固，但主要用于民间建筑。

秦石灰砂浆：石灰、砂石搅拌而成。为了增强硬度，工匠们还会在石灰砂浆中掺入黄黏土。这种砂浆比泥草土浆更为坚固，但硬度仍不足。

糯米石灰浆：公元6世纪南北朝时期发明的重大突破，将糯米煮烂后与石灰砂浆混合，形成强度极高的复合砂浆。这种材料用于修建的建筑历经数百年仍屹立不倒，甚至堪比现代水泥。

三合土：公元5世纪出现的建筑材料，由黏土、石灰、粗砂或炉渣等材料混合而成，经过夯实后具有较高的强度。南宋以前的城墙大多使用三合土修建。

明代三合土：石灰、陶粉和碎石

清代三合土：石灰、炉渣和砂子

三合土发展历史特点就是高温烧制的碎砖、陶粉、炉渣之类一个个使用、试用、实验，优中选优，最后发明了水泥（也是高温烧制的东西）。

（1）通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

（2）特种水泥：具有特殊性能或用途的水泥，如G级油井水泥、快硬硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。

水泥按其主要水硬性物质名称分为：

（1）硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥（Portland cement）；

（2）铝酸盐水泥；

（3）硫铝酸盐水泥；

（4）铁铝酸盐水泥；

（5）氟铝酸盐水泥；

（6）磷酸盐水泥；

（7） 以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。