息壤和大禹治水 《山海经》中有一则大禹治水的传说：鲧采取堵的方法窃帝之息壤以堙洪水，虽然先发治水，但洪水依旧横流。后来鲧的儿子禹以疏导的办法让百川归海，卒布土以定九州。息壤者，乃可生长不息之神土也。 按史籍记载，鲧、禹治水，有不同的方针。禹鲧是始布土均定九州（《山海经海内经》）。滔滔洪水，无所止极，伯鲧乃以息石息壤以填洪水，治水九年不成功，帝尧即令祝融杀鲧于羽渊（羽渊，在今连云港羽山。见于《山海经》、《淮南子》、《史记夏本纪》等）；鲧自沉于羽渊，化为玄鱼，或为三足鳖，蛇之精（《拾遗记》、《述异记》）；大禹为父守孝3年后，帝尧命禹卒布土以定九州，禹治...
我国什么时候开始使用算盘 算盘是我国古代的一项伟大发明。算盘究竟何时由何人发明，现在无从考证，但它的使用应该是很早的。据东汉数学家徐岳所著的《数术记遗》记载：珠算控带四时，经纬三才。北周甄鸾注云：刻板为三分。位各五珠，上一珠与下四珠色别，其上别色之珠当五，其下四珠各当一。可见汉代即有算盘，但形制与今不同。不过，中梁以上一珠当五，中梁以下各珠当一，则与现代相同。又据徐岳说，他的老师刘洪曾问学于道家天目先生，天目即曾传授珠算之法，可见至迟在东汉已出现算盘。有些历史学家认为，算盘的名称，最早出现于元代学者刘因撰写的《静修先生文集》里。在《元曲选》无名氏《庞居全误...
“算经十书”包括哪些书 算经十书是指汉、唐1000多年间的10部著名数学著作，它们曾经是隋唐时候国子监算学科（国家所设学校的数学科）的教科书。10部算书的名字是：《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《五曹算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》、《五经算术》、《缉古算经》、《缀术》。 这10部算书中，以《周髀算经》为最早，但不知道它的作者是谁。据考证，《周髀算经》成书的年代当不晚于西汉后期（前1世纪）。《周髀算经》不仅是数学著作，更确切地说，它是讲述当时的一派天文学学说盖天说的天文著作。就其中的数学内容而言，书中记载了用勾股定理来进行的天文计算，还有比...
《墨经》中的自然科学 《墨经》指《墨子》一书中，由战国末期的后期墨家所撰写的《经上》、《经说上》、《经下》、《经说下》、《大取》、《小取》六篇的合称。在《墨经》中已经出现了最早的几何学理论的雏形。如把圆定义为圆，一中同长也。意思为：圆有且仅有一个中心，从圆心到圆周上任何一点距离相等。这与古希腊欧几里得的提法基本一致，但比欧氏要早100多年。在《墨经》中还有许多几何命题，如两条平行线之间等距、三点共一直线、同圆的半径相等、矩形四角皆为直角等。 《墨经》中还论述了物理学的内容，有力学、声学和光学等，最早提出杠杆原理、浮力原理、成像原理等。其中最精辟、最受人推崇的...
李冰父子和都江堰 都江堰是我国古代创建的一项闻名中外的伟大的水利工程，位于四川灌县城西岷江上游，为战国秦昭王时蜀郡守李冰父子率众兴建。汹涌的岷江水经都江堰化险为夷，变害为利，造福农桑，使川西平原成为千百年来旱涝保收的天府之国。 都江堰引岷江之水，浇灌川西平原十几个县的农田，使四川省的这一水旱灾害频繁的地区，成为天府之国。但是岷江原来却并不流入川西平原，而是经平原的西沿注入长江。故每年夏秋季节，岷江洪水泛滥，而它东边的平原却发生旱灾。因此，引岷江水到川西平原就成为改变这里大地面貌、为我国西南地区的发展提供条件的一项关键措施。 大约在秦昭王五十一年（前2...
中国古代的三大铸造技术 中国古代的三大铸造技术是泥范铸造、铁范铸造和熔模铸造。 泥范铸造 我国自新石器晚期，就进入铜石并用时代。从河北唐山等地出土的早期铜器看，有锻打成形的，也有熔铸成形的，说明范铸技术在我国源远流长，很早就发展起来了。 夏代已经能熔铸青铜。最初的铸型是使用石范。由于石料不容易加工，又不耐高温，在制陶术发达的基础上，很快就改用泥范，并且在长达3000多年的时间里，砂型铸造以前，它一直是最主要的铸造方法。 商代早期以河南偃师二里头遗址作为标志，已经用泥范铸造铜锛、铜凿等小型生产工具和铜铃、铜爵等日用器具。稍后，以郑州二里岗作为标志，青铜冶铸业开始发达...
我国古代物理学的成就 中国古代自然科学与自然哲学经历了几个时期：春秋战国时期（前770～前221）为形成时期；从秦、汉经三国、晋、南北朝到隋、唐、五代（前221～960）是发展时期；宋、元至明初（960年至15世纪）是鼎盛时期。在漫长的2000多年中，中国古代物理学在世界上一直处于领先的地位，只是到了明、清时期，由于欧洲近代物理学的兴起，它才显得落后了，可以称为衰落时期。从五四新文化运动开始，中国物理学汇合于世界物理学，呈现出不同于古代物理学的新面目。 先秦时期的伟大哲学家墨翟（约前468～前376）及其墨家学派（4世纪～前3世纪），在他们的论著《墨经》中记述了大量的物理知识，这是春秋战国时...
中国古代铜镜的制作 铜镜是中国古代的一种生活日用品，用以照面。在铜镜未流行前，人们用铜鉴盛水照面，故镜又称鉴。铜镜的正面平滑有光泽，背面一般都铸有各种题材的花纹或字铭，是研究古代装饰图案的重要资料。不同时期的铜镜有不同的艺术特点，它的发展演变在中国历史上曾出现过几次较兴盛的时期，最突出的是战国、汉代和唐代。过去研究铜镜的资料多为盗掘出土，并且多出于淮河一带。1976年在河南安阳殷墟妇好墓的发掘，出土了几面商代的铜镜，把过去认为铜镜产生于春秋时期或战国时期的历史，又向前推进了几百年，但其制作仍以战国、汉代和唐代最为精美。铜镜的合金成分主要是铜、锡、铅，其中铜...
天坛回音壁的声学原理 明代建成的天坛中有一处建筑名叫回音壁，围括皇穹宇和东西配殿的高大的圆形围墙，周长193.2米，直径61.5米，墙高3.72米，厚0.9米，如果两个人分别站在院内东西配殿后的墙下，均面部朝北对墙低声说话，可像打电话一样互相对话，极其奇妙有趣，这就是回音壁得名的由来。 天坛的回音壁是利用声波反射原理，具有独特声学效果的建筑物，成为中国利用声学原理设计的四大奇妙的回音建筑之一。为什么会有这种奇妙的现象呢？原来，这是声学原理在建筑上的巧妙运用。因为围墙是圆形的，且又磨砖对缝，墙面十分光洁，再加上围墙顶部盖有檐瓦，声波不易散失，便可沿着圆墙连续反射传递而产生回音...
指南针和宋、明时期的中国航海 宋代以后，中国四大发明之一的指南针一般用于航海，朱彧的《萍州可谈》中，即有夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针的记载。 在南宋理宗宝庆元年（1225），即有中国海船使用罗盘定向导航的记载。这一年赵汝适写了记载海外各国地理情况的著作《诸蕃志》，书中谈到他从泉州去海南岛乘的是海船：舟舶往来，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣。可知那时指南针在航海中指示方向的作用已经更加重要。比起11世纪时只在阴雨天才用指南针，仅仅作为指示方向的辅助仪器的情况是更进一步了。《诸蕃志》中所说的已不是指南针而是罗盘了。若无罗盘上的指向分度便不可能做到守视惟...
太上老君的炼丹炉与中国古代的化学 丹即丹砂，是中国古代方士的术语，也是道教的道术之一。原指将朱砂放于炉火中烧炼，以制长生不死丹药（即金丹）。后有内丹、外丹之分。将人体拟作炉鼎，以静功和心法修炼精、气、神的，叫做内丹；用炉火烧炼药石的，叫做外丹。晋代葛洪的《抱朴子金丹》对还丹的化学反应有一个概括：丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。丹砂就是硫化汞。对丹砂进行烧炼，其中所含的硫变成二氧化碳，游离出水银，再使水银与硫黄化合，便生成硫化汞。这不但开了我国古代化学之先河，而且也是现代化学之先声。 虽然炼丹术不能得到长生不老的灵丹仙药，但是伴随着迷信炼丹术的是化学科学的起源，使古代...
这个厉害的小发明让马跑得更快、出力更大！它是什么？ 马力得到充分的利用，这主要得益于科学、巧妙的胸带挽具的发明。早在春秋时期，人们已经使用了可靠的马挽具。这时候的马挽具是脖子上方的一个硬轭（），硬轭上穿有与车辕相连接的绳子，人们又增加了一根套在胸部的皮带，使马的负重由胸骨和锁骨来承担，马怎样出力都不会影响到马力的发挥。这样的挽具显然比项前肚带挽具先进多了。后来，人们去掉了硬轭，完全以马胸前的皮带为牵引，这种挽具更符合马的生理特点，使马行的走、用力更加方便了。 肩套挽具也叫颈圈挽具，这是我国古代利用马匹的最优良的发明。通常认为，颈圈挽具出现在我国西汉时期，就是把一只颈圈套在马颈下部，完...
锯和刨据说诞生于一场“意外”，究竟是怎么回事？ 春秋末期到战国初期的工匠鲁班，出身于世代工匠的家庭。他从小就跟随家人参加过许多土木建筑的劳动，逐渐掌握了生产劳动的技能，积累了丰富的经验。 据说有一次，鲁班到山里伐木，走着走着，忽然觉得手被什么东西划了一下，一看，手被划出一道血口子。鲁班仔细地在周围观察，发现是丝茅草划的，这种草的边缘长着许多细齿，所以非常锋利。 鲁班灵机一动，用毛竹做了一条竹片，上面刻了很多像丝茅草叶那样的锯齿。用它去锯树，只几下树皮就破了，再一用力，树干出了一道深沟。鲁班灵机一动：如果把铁条做成锯齿状，那锯树不是会很轻松吗？鲁班马上请铁匠做了许多带锯齿的铁条，用...
有些青铜器的体积如此巨大，古人是如何把它铸造出来的？ 青铜器的铸造方法有两种，一种是整体一次铸造成型，一种是分体多次铸造、铸接成型。整体一次铸造成型的方法叫作块范法。所谓块范法，就是先通过铸造外范和内范来确定青铜器的模型，然后在范中添加青铜溶液，一次铸造成型的铸造方法。它一般用来制作体型巨大、结构简单的青铜器件。外范一般选用陶或木、竹、骨、石等各种质料作为底坯。底坯表面的形状、花纹和即将铸造出来的青铜器物完全一致。底坯做好后，外层用特制的泥土敷上，等到半干，再用刀划成若干块范，然后揭下来一一做好标记。内范的制作方法和外范基本一致，它塑造的是器物的内部，内范外壁要和器物内部的大小、尺寸...
古人也能3D演示天体运行情况？他们用了什么样的神器？ 早在宋代，人们就用仪器来模拟天象了。这种仪器叫作水运仪象台，能形象、立体地演示天象的变化，类似现在的3D展示。水运仪象台的设计者叫苏颂，他被称为宰相科学家，苏颂精通天文和医学，同时还是一位发明家。1088年，苏颂在京城汴梁制成了水运仪象台，在当时引起了轰动。 这台仪器广泛吸收了在此之前各种天文仪器的精华，并灵活运用了民间机械设备―水车、桔槔（jigāo，俗称吊杵，是一种原始的井上汲水工具）、凸轮和天平等，融浑仪、浑象和报时为一体，简直就是一个自动化的天文台。 从外观上看，水运仪象台是底座为正方形，下部宽、上部略窄的木质建筑。它高约12米，底宽约7米，...
古人竟然能将潮汐运动计算得接近现代潮汐学研究成果！他们是如何做到的？ 潮汐是沿海地区的一种自然现象。在太阳和月亮的引力作用下，海洋的水面会出现周期性的涨落，白天称为潮，夜间称为汐，总称潮汐。早在三国时代，我国就出现了论述潮汐的作品。吴国大臣严畯写了一篇《潮水论》，可惜文章早已失传。到了唐代，窦叔蒙的《海涛志》问世，这是世界上现存最早的潮汐学专著。 《海涛志》共分为总论、论涛数、论涛时、论涛期、论朔望体象、论春秋仲涛解六大部分，分析了潮汐生成、运动以及周期变化。总论当中，窦叔蒙论述了潮汐形成的原因，他认为潮汐现象和月亮之间存在着某种必然联系，而且还有一定的规律。论涛数当中，窦叔蒙进一步说明，海水每天有两...
没有现代化的仪器，古代天文学家是如何观察日月星辰的？ 古代的天文学家观察日月星辰，除了依靠肉眼，也有一种专门的仪器浑仪。 浑仪得名于古人的一种宇宙观浑天说。浑天说认为，天包裹在地的周围，日月星辰围绕着大地，像车轮一样旋转运行。根据这种理论，要确定日月星辰的坐标，就要以人站立的大地为中心。所以浑仪从外形上看是一个由许多同心圆环组成的球形，一个同心圆环对应一种天体的运行轨道。用于支撑这些同心圆环的叫作极轴。早期的浑仪比较简单，只有两个同心圆和一根金属轴。一个同心圆垂直于地面，叫作赤经环；一个同心圆平行于地面，叫作赤道环。圆环上面都标有刻度。金属轴与赤经环相交于两点，形成北天极与南天极。金属...
史书上记载的神秘“客星”来自何方？它真的是不祥的征兆吗？ 古代史书中对客星的记录非常多，人们认为它是吉祥或不祥的征兆，预示着战争或灾荒。客星到底是什么星呢？古人的记录准确吗？ 古代的客星，在现代天文学上被称为新星和超新星。亮度一下子增加几千甚至上百万倍，随后慢慢变暗的这类恒星叫新星。亮度增强几千万倍甚至几亿倍的恒星就是超新星，超新星的爆发意味着一颗大恒星的暴死，是大多数恒星最后的生命归宿。新星和超新星都是爆发型变星。所谓变星，就是亮度不断变化的恒星。变星在天空中忽然变得非常明亮，然后又逐渐变暗，甚至消失，好像在天空中做客一般，因此古人把它们叫作客星。此外，由于彗星在天空中突然出现，更像是神...
望远镜发明之前两千多年，中国人是如何观察到木星卫星的？ 天文学是我国古代最为发达的自然学科之一，它最初是数术的一种，主要用来推测吉凶。古人把日月星辰奉为神明，占星家通过天象的变化来占卜人间的吉凶祸福。 石申夫是战国时魏国的星象家，他每天要通过观测星象的变化预测天意，当时没有精密的观测仪器，石申夫只能靠肉眼对天空中的恒星进行长期细致的观测。一天晚上，石申夫正盯着璀璨神秘的夜空，忽然意识到行星的运动是有一定规律的，比如木星运动有快有慢，经常偏离黄道向南北移动，火星甚至还会逆行！ 惊喜的石申夫继续观察下去，推算出木星的回合周期为400天整，只比现在准确数值398.88天差1.12天；还推算出水星的回合周期是136日...
为什么古人用预测日月食来检验历法是否准确？背后有什么玄机？ 历法是人们为了生产实践的需要而创立的纪时系统。阴阳合历是我国古历的特色，它既包含了太阳运动与气候变化之间的内在联系，又包含了月亮的运动、月相变化和人们的生产活动的关系。人们还创立了大小月和闰月，把太阳与月亮的运动周期和运动规律巧妙地结合在了一起。正因为这个原因，推算日月食成了历法计算中要求最严格的一项，一部历法是否严密，通常都用预测日食与月食发生时间是否准确来检验。 因为对日月食发生时间近乎痴狂的关注，古人很早就在历法中给出了计算和预测日月食的具体方法。西汉时期，天文学家落下闳（hng）根据历代积累的观测数据，在《太初历》中测算出了13...
中国人每年都要过的春节是谁定下来的？ 春节是中华民族的传统节日，它的日期是谁定下来的呢？那就是西汉时的天文学家落下闳。 从小生活在乡间的落下闳一直醉心于天象观察，读书识字后，他偶尔看到了一部天文方面的书，爱不释手，这本书解答了他的好多疑问，给他开了另外一个世界的大门。 落下闳从此认真钻研起天文学来，经过一段时间，积累的知识越来越多，他用天文学知识也帮助了不少人。 西汉建立初始，仍沿用秦代历法，即颛顼（zhuānxū）历。到了汉武帝元封年间已经有一百多年了，误差积累已很明显，所以汉武帝决定改历法，于是从全国各地找来了有才能的民间天文学家，和官方的天文学家一起合作。 落下闳的名气在家乡...
古人用什么来划分广袤天空？这个创造在天文学中影响深远！ 早在先秦时期，我国就开始对天空区域进行划分了，只不过那时候还比较原始，由于人们对恒星认识不足，并没有以它作为参照物来划分天空，而是按照四象等方位来划分。这四象就是四个方向，即东方青龙、北方玄武、西方白虎、南方朱雀。因为四象过于宽泛，这种做法还不能称为真正意义上的星座说，也不利于古人对星象的观察与记录。 最迟在战国时期，我国古代先民创造出了有中国特色的星区划分体系，那时古人发现的恒星已经有几百颗了，为了更好地认识它们和观测天象，人们开始对天上的恒星进行分组，一共分有二十八个组，被称为二十八星宿。二十八星宿的提出是中国古代天文学的重大创...
原来司马迁不光会写历史，还是位天文学“大伽”，他有哪些天文学成就？ 说到司马迁，我们第一反应就是他编撰了《史记》，很少有人知道他还是一位当之无愧的天文学家，他写了《历书》和《天官书》，开创了中国史书系统记述天文学资料的优良传统。 自古以来，人们认为日食和月食是不可预测的天变现象。在惊惧之下，人们认为这是上天的示警，但是司马迁分析了历代的月食记录，他打破月食不可预测的成见，总结出月食现象的发生存在一种周期性的规律。 在司马迁之前，人们虽然早已观测到五大行星有逆行，但认为除了火星和金星的逆行之外，其他都是一种反常的变异；司马迁分析了汉兴百余年来的史官行星观测记录，并结合他自己的观测验证，他发现，在五个行...
坎儿井有防御功能吗？为什么被称为“地下长城”？ 坎儿井是我国西北干旱地区的一种古老的灌溉系统，被称为地下的万里长城，但它并不是用作军事防御的。在干旱荒漠地区，人们巧妙地通过地下渠道，把地下水引导至地面，用来灌溉田园、供应生活，这种地下渠道就是坎儿井。 从整体构造来看，坎儿井主要由竖井、暗渠、地面渠道和涝坝（即蓄水池）四部分组成。竖井不仅是通向地面的通道，同时也是井内的送气通风口。一条坎儿井有十多个到上百个竖井，竖井与竖井之间的距离一般为20至70米，井深因地势和地下水位高低而有深有浅，最深可达90米，井口则有圆有方。暗渠是坎儿井的主体，一般高2米，宽1米，最长可达25公里。挖掘暗渠是一项艰苦...
龙骨水车是用龙骨做成的吗？看完大跌眼镜！ 龙骨水车又叫翻车。它的发明者是东汉末年的宫廷发明家毕岗。三国时期，发明家马钧改良了龙骨水车，使它变成了灌溉设备，广泛地运用到了农业生产当中。 龙骨水车主要由水槽、叶板链条、叶板、轮轴等部件组成。装好叶板的链条安置在矩形的水槽当中，水槽的上下两端各装有一只轮轴，上端是一只大轮轴，下端则是一只小轮轴。使用水车时，把水槽的一部分和小轮轴没入水中。转动大轮轴时，叶板链条带动底部的小轮轴也开始旋转，同时叶板不停地把水刮上来，从水槽的上端将水送出。这种装置构造简单，运转稳定，可以有效地把河流、湖泊中的水汲入农田。龙骨水车是纯粹的木质结构，因为叶...
既不用人力，更没有电力，筒车怎样把水抽上来呢？ 古人用自动筒车浇灌菜园，省时省力，既不用人力，更没有电力，筒车就能不停地旋转，水就会不停地被提上来倒进菜地。这是怎么回事呢？ 筒车的主体是一个竖立的大转轮，可以非常灵活地转动。转轮的边缘有许多片竹制或木制的轮叶，轮叶之间装着许多只竹制或木制的小筒。小筒的安装非常精巧，随着转轮的旋转，上升方向的小筒筒口总是略微朝上，下降方向的小筒筒口总是略微朝下，在转轮的底部和顶部，小筒则保持着水平方向。筒车的侧旁，安装着一只倾斜的水槽，小筒的筒口正好对着水槽中间，小筒中的水正好经由水槽流入庄稼当中。筒车只能在水流较急的河流边上安装使用，要保证大转轮...
古人有了这种“高科技”工具就可以“日种一顷”，这个发明背后有什么秘密？ 西汉的时候，出现了可以规模化播种的农具耧（lu）车。 耧车又称耧犁，根据造型分为两脚耧犁和三角耧犁。它的发明者叫赵过，是西汉著名的农业专家。耧车由耧架、耧斗和耧铲组成。几根木条搭成一个斜面和一个平面，就是耧架。耧架上放着耧斗，耧斗里放着种子，耧斗下方有很小的开口，正对着开口的位置装着耧铲。播种时，牛或马在前面牵引着耧车，耧铲刨开前面的土地，人在后面控制着方向，边走边轻轻摇动耧车，种子就从耧斗的开口滑下，掉进耧铲挖开的土沟中，撒种完毕，再覆上土。有耧车的帮助，一个人日种一顷并不是什么难事。后来，耧车又得到了改进，人们使用耧车能一次性完成...
古代人是怎样“科学种田”的？来看看这位农学家的巧思妙想！ 现在我们去乡下，偶尔还会见到农民种田时会在种子上粘上一层粪壳作为种肥，这种方法是西汉末年一位叫氾（fn）胜之的农业学家发明的，叫作溲（sōu）种法。 氾胜之出生在一个农民家庭，自幼对农作物的生长和栽培很感兴趣，喜欢研究农业技术，注意搜集、总结家乡农民的生产经验，积累了丰富的农业知识。后来，他做了朝廷命官，也时时想着农业丰收，惦记着百姓的温饱。 瓠（h）子是当时西安地区的一种重要的经济作物，但它既不耐旱又不耐涝，产量一直较低而且不稳定。氾胜之听说有一位农民是种瓠子的行家里手，就亲自登门拜访。 氾胜之脱下官服，换上粗布衣和草鞋，住在老农家里，每天...
古人用的这款自动化“收割”神器，堪比现代的手推收割机？ 从西汉到近代，镰刀一直是农人手中最重要的农具之一，但镰刀工作面小，收割速度慢。于是，人们开始尝试发明一种收割范围大、效率高的镰刀，宋元时期，出现了自动化的推镰。 推镰为木头所制，柄大约七尺长，方便手握，接触地面的一端分为两个叉，叉中嵌着镰刀，两叉中间用横木贯通，横木两端各有一只小轮。使用时，农人手握木柄，推着推镰，推动庄稼地里的稻、麦。随着木轮的滚动，麦秆和稻秆纷纷被切断，省时又省力。推镰的工作方法，类似于现代的手推割麦机。《农书》中强调说，推镰推拥捷胜轮走坡，也就是说，这种工具在不平坦的田地上也可以轻松运转，很好操作。推镰可以说是...
怎样挑选一匹好马？中国古代相马术有什么秘决？ 《齐民要术》里，贾思勰总结了前代以来的相马经验，在马的外形鉴定上，提出了一套较为科学的方法，极大地发展了中国古代的相马术。 首先是外形鉴定法。《齐民要术》记载着先要淘汰劣马，而劣马的特征是三羸（li）五驽（n），就是各种羸弱无力、身体瘦弱的马和迟钝少力、走不快的马。 除去劣马后，然后再去考察其他方面。鉴定一匹马，首先要观察头、目、脊、腹、四肢等部位。《齐民要术》指出：马：头为王，欲得方；目为丞相，欲得光；脊为将军，欲得强；腹胁为城郭，欲得张；四下为令，欲得长。意思是马头的重要性好比国王，要长得昂扬有威势；马眼要如丞相，要目光明亮、清澈；...
