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科技文化:光芒四射的文化瑰宝
2017-06-30 14:01:38 华夏经纬网

    中原科技文化比较发达,具有内容的广博性、发明创造的实用性、历史发展的传承性等特点。如安阳殷墟出土的“司母戊”大方鼎,是迄今为止发现的最大最重的青铜器,其冶铸技术和工艺不仅达到那个时代最先进的水平,就连现代人也叹为观止。三门峡出土的西周时期的铜柄铁剑,为目前我国最早的人工冶铁实物,被誉为“华夏第一剑”。郑州发现的汉代冶铁高炉,为世界上最早的椭圆形高炉。东汉河南人杜诗发明的“水排”鼓风技术,较欧洲早1000余年。陶器、瓷器最早也出现在河南。“仰韶彩陶”造型精美,“唐三彩”驰名中外,钧瓷色彩缤纷,汝瓷古朴典雅,不仅都代表了历史上瓷器制作技术的最高水平,而且具有极高的美学艺术价值。常言道,“家有财产万千,不如钧瓷一件”,就说明了这个道理。被誉为“科圣”的东汉太史令张衡,发明的“地动仪”比西方早1700年;创立的“浑天说”,比同时代的希腊天文学家托勒密“宇宙理论”先进得多。唐代河南人僧一行,不仅发明了世界上最早的自动计时器,而且比英国天文学家哈雷早1000年提出了“恒星自行”的观点,他与同行们进行了世界上首次子午线实测活动,因此而成为古代天文学发展的里程碑。中国的四大发明,都是在中原孕育而发明的。

地动仪

我国最早的失蜡铸件——铜禁

淅川出土的编钟

开封山陕甘会馆

安阳天宁寺

   徐光春书记在“中原文化与中原崛起”的论述中指出,中原科技文化具有内容的广博性、发明创造的实用性、历史发展的传承性等特点,有多项科技发明和创造,让现代人也叹为观止。

  辉煌灿烂的科技文明

  河南是中华文明的主要发源地之一,生活在这块土地上的先民所创造出的灿烂的古代科技文明,不仅在中国的科技文明中占有重要的地位,而且在整个世界科技文明的发展史中占有重要的一页。中原文化中的科技文明主要表现在与人的生存和生活直接相关的农业、冶金、天文、医药等诸多方面。这些辉煌灿烂的文化瑰宝,走过数千年,历久而弥新。

  郑慧子(河南大学哲学与公共管理学院教授):我国是世界上农业文明最早的国家之一,也是世界农作物的起源中心地之一。考古表明,远在新石器时代的早期和中期的遗址发掘中就发现了大量的农业文明的实物证据。如在距今7000多年前的河南新郑裴李岗遗址中,出土了包括从土地开垦到农作物收割及加工用的各种农业生产工具。

  有悠久和发达的制陶和制瓷技术。陶器的发明在制造技术上是一个重大的突破,也是新石器时代工艺技术水平的代表性器物。河南仰韶文化遗址中所出土的彩陶,不仅是生活用具,也是很好的艺术品,这表明了当时的制陶技术达到了一个很高的成就。洛阳的“唐三彩”,还有汝瓷、钧窑等,不仅代表了历史上制瓷技术的最高水平,而且具有极高的艺术价值。

  在冶金技术方面有着杰出成就。“司母戊”大方鼎,是迄今为止出土的最大最重的青铜器。该鼎是中国古代高度发达的青铜文明的典型代表,其冶铸技术和工艺令今人也叹为观止。三门峡出土的西周时期的铜柄铁剑,距今已有2600多年的历史,是我国迄今所发现的最早的一件人工冶铁实物,将我国人工冶铁的历史向前提了近两个世纪,被誉为“中华第一剑”。洛阳出土的战国早期的铁锛和铁 ,在冶金史上是一个划时代的事件,欧洲到了1722年才使用白心韧性铸铁,黑心韧性铸铁19世纪在美国研制成功,铁锛和铁 的出现证明我国在战国时期就已掌握了生产这两种高强度铸铁的技术,这比欧美早了2000多年。郑州汉代冶铁遗址发现的椭圆形炼炉是世界上最早的椭圆形炼炉;南阳太守杜诗的“水排”鼓风技术,比欧洲早1000多年;特别是在河南巩县铁生沟出土的铁金矍,具有了和现代球墨铸铁的I级石墨相当的带放射状的球状石墨,而现代球墨铸铁1947年才研制成功。

  在天文学方面做出了重要成就,产生了令世界瞩目的伟大的天文学家。如东汉太史令张衡有“科圣”之誉,是“浑天说”的集大成者,著有《浑天仪图注》、《灵宪》,发明了“水运浑象”和“地动仪”。前者是唐宋得到进一步改进的水运浑象的先声,在天文仪器史上占有重要的地位;后者发明于公元132年,是世界上第一架地震仪,比西方早1700年。唐代高僧河南人著名的天文学家一行,在其历法中废弃了沿用达800多年的二十八星宿距度数据,提高了新历法的精确性。他提出的“恒星自行”的观点,比英国天文学家哈雷早1000年。大约于723年他又与同行一起发明了世界上最早的自动计时器,比欧洲于14世纪初才出现的第一个机械钟早6个世纪。他领导的世界上首次用科学方法进行的第一次子午线的实测,成为古代天文学发展的里程碑。

  北宋时期,是古代科技发展高峰的代表,中国科技史研究方面鼎鼎有名的英国科学家李约瑟说:“11至12世纪(宋代)中国的科学水平已经达到了世界的顶峰。”在这一时期,农业、印刷业、造纸业、桥梁建筑业、丝织业、制瓷业均有了重大发展。航海业、造船业成绩突出,与世界上的许多国家和地区,如南太平洋、中东、非洲、欧洲等有了发达的海外贸易。北宋时,人们利用人工磁化的方法制造了指南鱼,后经改良用于航海事业,并发明了罗盘。宋代这一时期的科技传播对世界的科学技术发展起到了重要的推动作用。

  冶金技术——当惊世界殊

  河南不仅是中华民族文明的发祥地,也是中国古代冶金技术发展的中心。据《汉书·地理志》记载:汉武帝刘彻于公元前119年实行盐铁官营,在全国设铁官49处,仅河南就有6处,每个铁官下面还属有一个至几个作坊,目前已经发掘的汉代冶铁遗址就有20余处。如南阳市北关汉代冶铁遗址,在20万平方米的范围内,发现残炼铁炉17座,还有鼓风管及大量耐火材料;巩义市铁生沟冶铁遗址,发掘出各式炼炉、熔炉、锻炉20座。这些重要的考古发现,不仅为研究中国冶金史的发展提供了大量的实物例证,而且一些传统的冶金技术,对我们今天也有着十分重要的现实意义。

令世界惊叹的汉代球墨铸铁

汤文兴(河南博物院研究员):现代球墨铸铁是英国人莫洛和威廉姆在1947年研制成功的,是现代科技的产物。但是,远在莫洛之前的两千多年,汉代的铸匠师利用原始的土法,生产出符合现代标准的球墨铸铁,可以说是世界冶金史上不可思议的奇迹。

  河南汉魏时期球墨铸铁的重大发现,揭开了我国古代冶金技术发展史上光辉的一页,为中国和世界冶金史的研究,提供了大量第一手实物资料,为冶金考古和冶金技 术研究提供了一些新的视角和思路。

  两千年前的巨型高炉

  金属冶炼在我国已有六千多年的历史。出土于河南安阳侯家庄武官村的司母戊鼎,是商后期(约公元前十四世纪至公元前十一世纪)铸品,重达875公斤,高133厘米,形制雄伟,是迄今为止出土的最大最重的青铜器。

  考古发现,到了汉代,在郑州古荥镇出现了炉缸为椭圆形的炼铁炉。该炉经高炉专家根据现存遗迹研究推算可知,它是两千年前世界上最大、最高的炼铁炉,比欧美国家早了1800多年。

  随着高炉容积扩大,特别是炉缸为椭圆形的高炉出现后,利用人力鼓风来提高炉温的方法已满足不了需要。公元31年,南阳太守杜诗,发明了利用水流推动鼓风机的水排,不仅节省了大量劳力,也大大地提高了炉的温度,对冶铁工业发展起了巨大的推动作用。

  先进的汉代叠铸技术

  1974年,在河南温县的一座烘范窑中出土叠铸范五百多套,是历来出土同类铸范中,数量、种类最多,保存也最完好的一座窑址。

  所谓叠铸或层叠铸造,是用多个泥范逐层叠合起来,组装成套,从共用的浇口杯和直浇道中灌入金属液,一次可得到成百上千个铸件。

  由于它能大幅度地提高生产率,降低成本,至今仍被广泛用于活塞环、锁芯、表壳等小型铸件的大批量生产。

  从铸造技术总的历史发展来看,应当说,它就是现代层叠铸和壳型精密铸造的前身,它的许多工艺措施和工艺参数的选取是符合科学原理的,至今对我们仍有启发和借鉴意义。

  冶金史上的重大发明——失蜡法铸造术

  河南博物院陈列的云纹铜禁,出土于淅川县。禁身为长方形,四周装饰有透雕的多层云纹和攀附着12条虎形怪兽。整个造型,布局严谨,错落有致,其铸造工艺之复杂,令人惊叹不已。1979年冬,经冶金专家鉴定,该铜禁是采用失蜡法铸成的。从与铜禁同墓出土带有铭文的“王子午鼎”年代推算,铜禁的绝对年代为楚康王七年(公元前552年),是迄今所知我国最早的失蜡铸件。

  失蜡法是冶铸史上一项重大发明,其重要性可与火和轮子的发现相提并论,将古代失蜡法应用于现在制造业,带来了熔模精密铸造的大发展。因此,探究其历史渊源及其失蜡工艺具有重要的现实意义。

  瓷器——璀璨夺目的艺术奇葩

  瓷器是我国古代劳动人民的一项伟大发明,其生产技术对世界各国产生重大的影响,为世界陶瓷生产科学技术发展史树立了一座光辉的历史丰碑。

  赵青云(河南文物研究所研究员):为世界确认的河南郑州商代原始瓷的烧制成功,距今已有3600多年的历史,是世界上生产瓷器最早的地区。大约经过1800多年的延续和发展,到了东汉时期,我国创烧的青瓷已很成功,从出土的遗物观察,造型多样,庄重大方,注重装饰,美观实用。

  唐宋以来,封建制度的确立与巩固,农业、手工业及商品经济得以迅速发展,文化、科学技术有了明显的进步,与人民生活息息相关的陶瓷手工业得以长足的发展,特别是宋代京都建于中原地区的河南开封(古称汴梁),河南自然而然的形成全国的政治、经济、文化中心,河南地区物产丰富,水源充足,交通方便,人杰地灵,在科学技术不断发展的时代,陶瓷手工业更加突飞猛进地发展和昌盛,民窑林立,窑烟四起,各类产品的生产,云集中原,形成全国生产瓷器的重要地区之一。商品生产竞争的局面形成,激发了陶瓷业的生产技术不断提高,产品精益求精,名窑凸现。

  历史上的汝、钧、官、哥、定窑,皆因其产品精良,称雄一世,先后为皇家垄断或指定烧制御用瓷器,在皇家选拔人才,垄断技术,在不断创新的前提下,产品十分精良,“五大名窑”因此而名扬天下,被后人历代称颂。

  汝瓷属于青瓷系列,起源于汝州地区的临汝、宝丰一带,早期的汝瓷,为单一的青色,偶有刻划花纹,后期发展有了印花技术的应用,为垫饼或支钉烧制,其造型秀丽,多为民用生活用瓷,后因其烧制精细,素雅脱俗,被宋代皇室所看中,遂废定而取汝,这就是文献记载的“定瓷有芒不堪用,改命汝州造青瓷器”的原由。皇家官窑有权集民间优秀匠师和高层艺术大师,精心设计,严格配方,严密的生产程序,并创造性的釉中掺入玛瑙矿原料,大大增加了釉面成色的内涵,而经过烧制后的瓷器釉面呈现釉层匀净,青色淡雅,蕴润如玉,宝光内涵,她充满了丰厚的文化底蕴,盈聚着极高的艺术品位,饱含着时代的美学精髓。

  汝瓷文化艺术科学的内涵极其丰富,它集科学配方、火候控制、线条流畅、造型工艺、图案艺术、时代风尚和人的灵魂感悟于一身,唯宋时所独有,为其他窑口所不及,也为后世之人所无法效仿,所以说汝瓷之珍贵就在于此。

  汝州地区的青瓷烧制精良,清素淡雅,韵味内涵,为文人士大夫所赏识,皇室所青睐,先选为贡瓷,后终被官方垄断,建官窑专烧御用瓷。

  河南的钧瓷更是匠心独具,是它继承了唐钧窑变之工艺,发展了多种元素矿物原料的施釉工艺,特别是创造性地运用铜红釉原理烧制出五彩缤纷窑变釉瓷器,

  形成了“入窑一色,出窑万彩”“钧瓷无对,窑变无双”“千钧万变,意境无穷”之特色。在我国瓷业林立中标新立异,独树一帜。尤其是在被宋时皇宫垄断阶段,在国家高层科技人才聚集的客观条件下,钧瓷的烧造工艺如鱼得水,迅速升华,烧制出釉层光润,釉色丰富,五光十色,造型古朴的钧瓷精品,其釉色皆是多种色调的自然组合,基本没有单色釉。

  禹州的钧瓷生产技术更为与众不同,窑变美妙,自然流动,色彩渗透,五彩缤纷,鬼斧神工,巧夺天工。

  经考古发掘所知,钧瓷所呈现的釉色大致可分:玫瑰紫、海棠红、茄皮紫、鸡血红、和鹦哥绿等,不同釉色,不胜枚举。它在我国陶瓷工艺科学技术和美术的发展史上,功不可没,意义重大。古人曾有诗句赞颂:“高山云雾霞一朵,烟光空中星满天;峡谷飞瀑兔丝缕,夕阳紫翠忽成岚”。

  无论是钧瓷还是汝瓷都充满了丰厚的文化底蕴,凝聚着极高的艺术品位,饱含着时代的美学精髓。总之,汝瓷与钧瓷的烧制唯我国所独创,是陶瓷发展史上的两朵并蒂莲花,两颗璀璨明珠,国之瑰宝。

  地动仪——至今没能企及的高度

  两汉帝国,社会政治经济均处于一个上升期,生产力的大规模推进,财富的多方面积累,国力的强盛、疆域的开拓、民族的融合,特别是对自然的探索,都使得汉人有了宽广的视野和对物质世界的认同感。汉代思想家首先提出的“以天下为一家,以中国为一人”的大同社会之理想。使汉代文化有了百川归海的大气和丰厚。这种氛围和背景为地动仪的出现提供了坚实的社会基础。

  李宏(河南博物院研究员):汉朝历时400余年,为后人留下了丰富的文化遗存,这样的背景为当时的科技发展创造了必要的社会基础。首先人们对地球构造和天体运行的认识更加接近实际,浑天说被更多的人所接受,王充提出了地震源自地壳自动的理论,青铜冶铸工艺达到了新的高度,所有这一切使地动仪的出现成为可能。这一伟大的创造,终于在阳嘉元年(公元132年)从张衡手中应运而生。

  公元78年出生的张衡,是今河南省南阳市石桥镇夏村人,作为我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家,他在天文学、气象学、数学、机械制作以及文学艺术等各个领域里的成就,在世界科学文化史上树起了一座巍巍丰碑。郭沫若曾赞道:“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。”

  阳嘉元年(公元132年),张衡发明的地动仪,是世界上第一个验震器。张衡制成地动仪后,将其放置在洛阳城南的灵台上,进行观测。遗憾的是地动仪制成后,沦落乱世而不知所终。现在只能从《后汉记》、《后汉书》等文献简略的记载中推测它的原貌。记载的大概意思是:地动仪用铜铸成,外形似酒樽,上有隆起的盖。内部有都柱,都柱旁有八道,并有精巧的传动机构。地动仪外部有八条口内含铜丸的龙,下有八个张嘴的蟾蜍,遇有地震,内部的机关会被触动,使龙口之丸吐出,掉入下面的蟾蜍口中,发出激扬的振声。由于只有一个龙吐丸,而其他的龙头不动,观测者根据龙珠掉落的方向,可知地震的方位。有一次,一个龙吐丸但是人们没有感觉地动,洛阳的学者都认为候风地动仪不能验震,但是过几天,报来陇西地震的消息,于是人们都叹服地动仪的精妙。从此以后史官开始依此记录地震的方位。

  张衡地动仪从发明至今已有一千八百多年,其神奇功能激励着一代代学人的探索、研究。自宋代开始,中外学人凭借这不足二百字的记载,苦苦寻觅地动仪的原貌,一代代学者留下了不可泯灭的探索足迹。但是,目前地动仪的复原,只是科学复原地动仪一个阶段性的突破,许多未解之谜,如地动仪的内部构造、外观造型、验震原理等都足以使地动仪的科学复原课题,成为对古代科技探索中的“哥德巴赫猜想”。

  观星台——中原大地上的一颗明珠

  在中原大地的古代文明中,天文学也是“千古中传”的重要内容,不同时代的用于观测天象的建筑遗迹就是一个很好的明证。

  张家泰(河南省古建研究所研究员):我国是世界上天文学发达最早的国家之一,由于农牧业生产发展的需要,我国的天文学起源很早,而且起源地主要在黄河流域中原一带。著名天文学家张钰哲等先生认为:“在中国,殷商时代留下的甲骨文物里,有丰富的天文记录,表明在黄河流域,天文学的起源可以追溯到殷商以前更为古远的世代”。河南的考古工作证明了这一点,郑州大河村新石器时代遗址中出土陶器上绘画的太阳纹及与太阳有关的多种天象图案,反映了这里的先民们对天体变化的细心观察与高度概括能力;我省发现的不同时代建造的古灵台故址,多是用于观测天象的建筑遗迹。

  观星台位于登封市城东南15公里的告成镇北,创建于元代初年,是中国现存最古老的天文观测建筑,也是世界著名的天文科学建筑物之一。当时由王恂、郭守敬主持,在全国建立27个观测站,此台为其一,中国历代有许多天文学家曾到这里进行过天文观测。1961年被国务院公布为全国重点文物保护单位。

  1276年元世祖忽必烈进行了大规模的历法改革,观星台正是在这样的历史背景下建立的,它是至今仅存的一座元代天文台,又是这次改革的唯一实物例证,具有非常重要的天文学史价值和文物建筑价值。

  观星台的观测功能,一是观星,二是测日影。同时还有关于记时的铜壶滴漏所在位置的题记。是一座具有观星、测影和记时等项功能的天文台。

  元朝从至元十三年到至元十六年,先后四年的大规模天文测验,制定出一部领先于当时世界水平的历法——《授时历》。今世界通用的阳历(格里高利历)所求一年年度与《授时历》相同,而格里高利历的制定时间要比《授时历》晚了300年左右。由此可知,700年前的《授时历》是何等精确。这部授时历是在我国施行最长久的历法,历时达364年。正因为如此,作为与改革历法有直接关系的观星台,就备受国内外科技界、文物界的注意。

  古代建筑——美观与坚固的完美结合

  河南古建筑遗迹异常丰厚,现存文物建筑多达1000余处。遍布河南各地的古建筑美观而坚牢,不论是存留于地下的古代建筑遗迹,还是屹立于地面上的木构、砖石建筑文物,都充分显示出独具特色的中国古代建筑体系在中原大地上由萌芽、成长、发展到形成的历史轨迹。

  杨焕成(省文物局原局长、研究员):建于北魏的砖构建筑登封嵩岳寺塔,是中国现存最古老的砖塔,经历1400余年后,至今仍俨如擎天巨柱,巍然屹立于嵩岳大地;建于北宋初年的木构建筑济源济渎庙寝宫和建于宋代晚期的登封少林寺初祖庵大殿,经历数百年乃至上千年后,至今保存基本完好。特别是木构建筑,其梁架、柱枋、斗拱等主体结构部分,利用榫卯技术,不使用一根铁钉,却能组合成庞大的建筑物框架,使整座建筑物美观坚牢,有效地抗御大风、暴雨、地震、水患等自然力的破坏,充分展示了古代劳动人民的聪明才智,显示了中原古代建筑技艺的高超。尤其是在抗御地震水平运动和垂直运动所造成的山崩地裂,房屋倾圮,人畜惨重伤亡的巨大破坏方面,显示出抗震性能良好的突出特点。

  砖结构建筑物通常是易遭地震破坏的。但登封嵩岳寺塔等古代建造的高大砖石塔却能抗御地震等自然力的破坏,它的奥妙何在?一是基础牢固;二是选择适宜的塔址;三是塔身的结构均匀对称。具有形体简洁、平面规整,结构均匀对称和连续性强等建筑结构特点,增强了整体性,使之有足够的抵御地震的荷载能力;四是大多数塔檐下,砌筑有呈封闭状的拔檐砖层,起到了近代建筑的圈梁作用,加强了塔身壁体的整体性;五是塔身的壁体都较厚,且高度一致,有的塔还设置有塔心柱和隔断墙等,减少了地震时塔身各部分运动的不协调;六是圆形塔或八角形、十二角形塔,不管地震力从何方向传来,它都能较好适应和抵御;七是宋代及其以后的塔,门窗位置逐层变换,避免了受震后垂直裂缝,增强了抗震强度;八是绝大多数塔的塔身诸层高度,自下而上均匀递减,其面阔逐层收敛,使塔之外轮廓呈抛物线形,不但使塔体线条优美,富有秀丽之感,而且相应的使每层重量均匀减少,使整个塔体的重心下降了许多,大大有利于地震时塔体的稳固。

  此外,建材选料讲究,砖塔的塔砖则具有泥质细、火候高、密实度高等特点,如嵩岳寺塔的塔砖,单块最大抗压强度达414kg/cm2,远高于现代普通红砖的抗压强度;嵩岳寺塔身砌体的砖与砖间的粘合剂,既不是白灰浆,更不是水泥,而是黄土泥,但这种黄土泥经处理后掺入米汁类有机物,其粘合强度很高。使塔砖和粘合剂不酥、不碱、不脱落,再加上精心施工,提高了抗震性能。

  河南现存地面的古建筑,从东汉到清代连年不断,且石阙、石窟、寺庵、庙观、砖(石)塔、城垣、书院、牌坊、华表、石柱、天文台、园林、桥梁、会馆、衙署、陵园、祠堂、民居、水利工程等建筑品类齐全,多具有重要的科学、艺术和历史价值。

  给科技创新提供更多的可能

  自古以来,中原科技文化就比较发达,中国的四大发明,都是在中原孕育而发明的。今天,我们已进入现代科技时代,河南的科技发明和创造同样拥有了骄人的成就。

  新中国成立后尤其是改革开放以来,我省屡屡在科技领域取得重大成就。例如南召县人,著名的汉字信息处理专家王永民发明的计算机“五笔字型汉字编码方案”,被国内外专家评价为“其意义不亚于活字印刷术”;郑州中原显示技术公司的李超研制的彩色巨型显示屏,被称为“中国第一屏”,填补了多项国内空白,2000年中标奥运会悉尼足球场、棒球场彩色大屏幕和奥运会配套显示屏项目——墨尔本市中心广告显示屏;滑县人李官奇,从榨过油的豆粕中,神话般提取出世界第八大人造纤维,并拉丝成线、纺纱成布、染色成衣,让中国在世界上第一次拥有自主知识产权的纤维原创技术,结束了世界人造纤维发明史上没有中国人名字的缺憾。

  又如,省农科院的“郑麦9023优质专用小麦”和“鸡传染病病毒快速检测试剂”分别获2004年度国家科技进步奖一等奖和国家技术发明二等奖;中国洛阳浮法玻璃集团的“超薄浮法玻璃生产技术”刚刚获得2006年度国家科技进步奖一等奖;郑州拓普轧制技术有限公司郑红专夫妇研制出的“二维控制挠曲度轧机”从根本上解决了轧机技术世界性难题……这些重大成果和专利均达到了国内领先或国际先进水平,科技进步正在为全省经济社会的快速健康发展提供着有力的技术和智力保证。

  此外,还有新乡金龙铜管在技术方面等的创新与突破,都在中国科技创新方面写下了浓笔重彩的篇章。

  每一项科技成果的出现,都来自科学家艰辛的探索,它需要科学家宝贵的品格——坚定的信念、执著的追求、踏实的作风;需要淡泊名利、甘于寂寞、埋头苦干的奉献精神;需要全社会良好科技环境的孕育和滋养。所以,科学精神的培养和弘扬,以及科技环境的营造,对于我们今天的创新和发展都具有重大和深远的现实意义。

来源: 河南日报

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