两宋科技何以取得“前所未有”成就？中国国家历史

两宋科学技术之所以能取得辉煌的成就，朝廷政策当计首功。宋太祖实行文治政策，知识人注重经义与治事，通过科举迈向入仕之路。与唐代广为吸收外来文明不同，宋代更有许多独创的研究和发明。

从晚唐开始，中国发生了很大的变化。贵族政治的衰落、商业的发达、都市的繁荣、手工业的进步、科举制的兴盛等等，标志着社会迈向新的阶段，在宋代表现得尤为明显。内藤湖南将唐末以降作为近世的开端，宫崎市定进而将北宋称作文艺复兴的时代。儒学和文学复归古代，以宋学为名的新儒学诞生，宋代是中国文化史上的辉煌时代。

宋代在科学技术方面也有很大进步，出现了一些重要的人物、着作和发明创造，被誉为中国古代科学的高峰。李约瑟说“每当人们研究中国文献中科学史或技术史的任何特定问题时，总会发现宋代是关键所在。不管在应用科学方面或在纯粹科学方面都是如此”。他还认为宋代帝国尽管受到周边民族的包围和压迫，在文化和科学方面却“达到了前所未有的高峰”。

两宋科学技术之所以能取得辉煌的成就，朝廷政策当计首功。宋太祖实行文治政策，知识人注重经义与治事，通过科举迈向入仕之路。他们对自然知识和历算、兵法、医学、水利等实学抱有广泛的兴趣，重视经验与观测，体现了宋代的科学精神。与唐代广为吸收外来文明不同，宋代更有许多独创的研究和发明。

宋代科技的兴盛与官方机构的设立有关

天文历法历来受到政府的重视，北宋建国后，在乾德二年（964）即颁布了应天历，之后颁布乾元、仪天、崇天、明天、奉元、观天、占天、纪元等历法，颁历频繁，历议也十分活跃。北宋时期，太宗、仁宗、神宗、哲宗朝多次铸造浑天仪，沉括、苏颂、韩公廉分别指导了仪器的制作，水运仪象台是古代机械技术的最高峰，包括浑仪、浑象和计时等部分，被誉为天文钟的祖先，具有与现代钟表相同的擒纵器，设计精巧、结构完整，并附图样，独步世界。

宋代天文学多有创新，不仅包括仪器的制造和使用，还有天象的观测和星图的绘制。大型浑仪的制作以及计算技术的改良，为提高恒星测量精度创造了条件，促成了新的重要观测成果。

北宋进行了七次恒星观测，特别是景祐（杨惟德）、皇祐（周琮）的观测，有详细的测定值，记录流传至今。《新仪象法要》和苏州淳祐石刻天文图留存了元丰年间的观测。还有至和元年（1054）的超新星观测，治平三年（1066）对哈雷彗星的观测，都有详细的记录。宋代频繁观测恒星位置，涌现高水平天文数据，并通过历法改革，造就了“天文学体系的高峰”。此外，还有燕肃莲花漏的发明，标志中国漏刻发展史上首次采用漫流系统。

苏州石刻天文图留存了北宋元丰年间（1078至1085）的观测，星图由南宋黄裳绘制，淳祐七年（1247）王致远据此镌刻成《天文图》石碑，上部为星图，下部为释文。

宋代科技的兴盛与官方机构的设立有关，翰林天文院和司天监扮演了重要作用。北宋“置天文院于禁中，设漏刻、观天台、铜浑仪皆如司天监，与司天监互相检察”。而皇家丰富的馆阁藏书，更成就了沉括博学的一生。他曾任馆阁校勘之职，还提举司天监，参与历法改革，奠定了学术成就的基础。沉括上《浑仪》《浮漏》《景表》三议，体现了传统天文仪器理论与技术的新进展，朝廷采用其说。《宋史・沉括传》说他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算，无所不通，皆有所论着”。李约瑟则称沉括为“中国历史上最伟大的科学思想人物之一”，竺可桢也提到：“自来我国学子之能谈科学者，稀如凤毛麟角，而在当时之世能以近世科学精神治科学者，则更少。……正当欧洲学术堕落时代，而我国乃有沉括其人，潜心研究科学，亦足为中国学术史增光。”

宋代国家对书籍刊印的重视和投入，与前代相比更是十分突出。元丰七年（1084），设置算学，秘书省刊刻《算经十书》。鲍澣之知汀州时，重刊《算经十书》（嘉定年间），至今仍有流传，意义非凡。《崇文总目》《宋史·艺文志》《通志·艺文略》着录算书数十种，包括南宋着名数学家秦九韶及其所着《数书九章》，李冶及其《测圆海镜》《益古演段》，杨辉及其《详解九章算法》《日用算法》《杨辉算法》，现只有秦九韶、杨辉、李冶的着作存世，南宋刻本《算经十书》也只存五部半。

沉括创用隙积术（即堆垛术，高阶等差级数求和）、会圆术，影响了杨辉的研究。秦九韶《数书九章》的大衍求一术，即历法中由推算上元积年推广为求联立一次同余式解法，杨辉《详解九章算法》着录的贾宪开方作法本源图（二项式定理系数表）、增乘开方法（解高次方程），以及高阶等差级数，奠定了中国古代在世界数学史的重要地位。

宋代在医学领域同样经历了巨大的变革。唐末以来的战乱导致许多重要的医学典籍散佚。对这些医书的校订与刊行，成为北宋政府的重要任务。其开端便是《新修本草》的修订与增注，即开宝六年（973）刊行的《开宝新详定本草》。着名的还有《嘉祐本草》《大观本草》《政和本草》，以及苏颂的《图经本草》和寇宗奭的《本草衍义》，丰富了药物学知识。太平兴国三年（978），编有《太平圣惠方》一百卷，收录了一万六千多个处方。北宋初所编的《铜人腧穴针灸图经》三卷，成为后世学习针灸的参考书。仁宗嘉祐二年（1057）还设立了校正医书局。南宋时期医学略显停滞，但仍出现了世界最早的法医学着作，宋慈的《洗冤集录》。

北宋谱录之学兴盛，且花卉园艺发达，存有牡丹、芍药、梅、菊、兰、竹等谱录四十余种。欧阳修《洛阳牡丹记》、王观《芍药谱》、刘蒙《菊谱》，都有关于生物变异的论述。北宋的谱录之学也促进了南宋博物学的繁荣。《洛阳牡丹记》和蔡襄《荔枝谱》，对韩彦直《橘录》有影响。南宋有陈翥《桐谱》和陈旉《农书》。占城稻因有耐旱、适应性强的优点，被引入后提高了水稻的产量。岳珂《桯史》记载金鱼的品种与鲤鱼、鲫鱼的饲养技术，以及新的金鱼品种的培养。

指南针是宋代最重要的发明，宋人利用磁石的指极性，明确记载磁化制作指南针的方法。罗盘的产生与堪舆有关，仁宗庆历元年（1041），杨惟德《茔原总录》就已谈到定四正的方向，最早发现磁偏角。沉括在元祐初年提到方家用磁石磨针锋，针能指南，常稍微偏东，也提到了磁偏角的问题。指南针北宋时已应用于航海，推动了对外贸易的进步。曾公亮《武经总要》（1047）记载了指南鱼的做法，《梦溪笔谈》记载了磁针的四种支挂方法。朱彧《萍洲可谈》、徐兢《宣和奉使高丽图经》都提到阴晦天气舟师利用指南针导航。对外贸易的兴盛，促进了造船业的发达和技术的进步（如船尾舵、水密舱的使用）。

宋与辽金元间的战争，为新式武器提供了试验场，出现了燃烧性、爆炸性火器，及管形喷火器与射击火器。《武经总要》记载了现存最古老的三种“火药”配方，开列焰硝、硫磺、木炭、桐油等配料用量。北宋时期的火药武器主要是弓弩发射的“火箭”，即火药燃烧箭，以及投石机发射的“火球”（又称“火砲”），即火药燃烧弹。绍兴二年（1132），南宋陈规制造“火枪”保卫德安城，这是一种在长竹管内装填火药的喷火器，也是最早的管形火器。开庆元年（1259），南宋寿春府造“突火枪”，以巨竹为筒，引燃管内火药，发射硬质物。“突火枪”是管形射击火器的始祖，具有划时代的意义。

宋代在手工业和技术方面，如制瓷、矿冶、纺织、染色，都有显着的进步。北宋有水法冶金（胆铜法），绍圣年间（1094—1098）张潜撰有《浸铜要略》。南宋的冶金与采矿技术也有很大发展，冶铁主要用于铸造兵器和农具，利用石碳，并采用木风箱等鼓风设备。两浙和四川丝织业最为发达，有大型提花机（楼璹《耕织图》），和精湛的缂丝技术。瓷器制造，着名的有官窑、汝窑、钧窑和定窑。北宋官窑继承汝窑的工艺技术，南宋继承越窑的技术体系。瓷器、丝织品、铁器成为海外贸易的重要产品，南海一号出土的沉船，就包括了浙江（龙泉）、江西（景德镇）、福建（德化等）各窑口的瓷器。

《耕织图》是南宋时期楼璹以诗配画的方式介绍耕织技术的着作。此《耕织图》两卷传为元代程棨摹绘宋代楼璹本，现藏弗瑞尔·赛克勒美术馆。