推广先进耕作技术及创制精密仪器的历史

第四节　科技新篇章

一、农业生产科学经验的总结

元代由于各民族融合的加剧，农业生产技术得到了广泛传播和交流，有很大的进步。这一时期出现了三部重要的农书：《农桑辑要》、《农书》和《农桑衣食撮要》。

《农桑辑要》成书于元世祖至元十年（1273年），由孟祺、畅师文等人参与编纂和修订。世祖至元七年（1270年）朝廷专设司农司，管理农桑水利之事。司农司为推广当时先进的耕作技术，遍求古今农书，删其繁芜，择其切要，编成此书，颁发各地。全书共分7卷，包括典训、耕垦、播种、栽桑、养蚕、瓜菜、果实、竹木、药草、孳畜、岁用杂事等各方面，内容丰富。该书总结了13世纪前我国农业生产的经验，是一部通俗易懂的普及读物。元代曾多次刊印此书，仅文宗至顺三年（1332年）印数就有1万册，于此可见其影响和流传之广。《农桑辑要》不仅在国内流行，还远传海外。朝鲜《李朝实录》中就有推行《农桑辑要》经验的记载。

《农书》是一部从全国范围内对整个农业作系统研究的农学巨著，是农学著作中成就最突出的一部。作者王祯，字伯善，东平（今山东东平）人。曾任宣州旌德（今安徽旌德）县尹6年，于大德四年（1300年）由旌德调任信州永丰（今江西广丰）县尹。《农书》的编撰，始于任旌德县尹时，两年后完稿。皇庆二年（1313年），在作了修改和增加附记后出版刊行。全书约136000多字，插图281幅。分为三大部分：第一部分《农桑通诀》，综述我国农业发展的全貌，包括耕垦、耙劳、播种、锄治、粪壤、灌溉、收获、植树、畜牧、蚕缫等。第二部分《百谷谱》，分别叙述各种农作物、蔬菜、瓜果、树木的栽培方法。第三部分《农器图谱》，对各种农具、水利机械、手工业加工工具等均有详细的图谱，并附以文字说明其构造和使用方法。全书的主要特点：一是贯串了“天时不如地利，地利不如人事”的思想。作者认为只要注意耕作方法，“不违农时”，是可以克服天灾而夺得丰收的。二是注意总结普通百姓的生产经验，特别是改进农具的经验。三是注意推广各地的生产经验。王祯不仅是一位农学家，同时也是一位有正义感的地方官，他在书中表露出了对普通百姓的深切同情和对贪官污吏横征暴敛的义愤。除撰有《农书》外，王祯还设计过木活字和转轮排字架。他的《造活字印书法》一文，附于《农书》之末，是目前所知的系统叙述木活字印刷术的最早文献。

《农桑衣食撮要》，作者为畏兀儿族农学家鲁明善，曾担任过安丰路（今安徽寿县）肃政廉访使。他利用职务便利，走访调查，研究当地的农业情况，并结合前人的研究成果，深思熟虑，写成这部颇具分量的著作，并于延祐元年（1314年）刊行。该书是一部按月令记述我国各族人民农事活动的专著。它继承了东汉崔寔《四民月令》的传统，“分十二月令，件系条别，简明易晓，使种艺敛藏之节，开卷了然，盖以阴补《农桑辑要》所未备。亦可谓留心民事，讲求实用者矣”。（《四库全书总目提要·子部·农家类》）书中所记内容分12个月，将每月所应做和应注意的事项都予以详细阐明。该书以中原地区农事为主，兼及西北少数民族地区的农业和畜牧业经验。全书文字通俗，简明扼要，讲求实际，实用性很强，流传甚广。

二、郭守敬及其《授时历》

元代在天文学方面取得了巨大的成就，突出的表现是《授时历》的编定以及一批精密的天文仪器的创制。早在至元四年（1267年），元朝廷就任用西域人札马鲁丁修订历法，制定出“万年历”。后来认为不够准确，至元十三年（1276年），忽必烈下令成立太史局（后改为太史院）重制新历，并命郭守敬、王恂、许衡、杨恭懿等人主持其事。

郭守敬（1231～1316年），字若思，顺德邢台（今河北邢台）人。其祖父郭荣精通水利、算数，郭守敬受家学影响较大。后师从当时地理学、天文学的名家刘秉忠，因学有所精，被荐之于朝，受到忽必烈的任用，出为同知太史院事。

郭守敬认为，要制定新历，首先必须创制精密仪器，进行天文测量，获得准确数据。因此，在三年的时间里，郭守敬、王恂等人创造了简仪、仰仪、圭表、景符、窥几、正方案、候极仪、立运仪、证理仪、定时仪、日月食仪、悬正仪、座正仪等数十种精密的天文仪器。《元史·天文志》称这些仪器“皆臻于精妙，卓见绝识，盖有古人所未及者”。比如简仪，在元以前浑仪的基础上改制而成，专用于天体坐标的测量。它精简了浑仪的黄道坐标，并把地平坐标与赤道坐标分为两个独立的装置，既方便了观测，也提高了精密度。为便于赤道圈旋转，简仪还应用了滚珠轴承的装置，使之灵活转动。简仪的发明，比欧洲16世纪末丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546～1601年）发明的同样仪器早300多年。又如圭表，是我国古代一种观测日中影长变化以决定春分、秋分、夏至、冬至时刻的天文仪器。“圭”与“表”是其中的两个部件。郭守敬改制的圭表将宋代8尺长的表增加到36尺，表上再以二条铜龙抬着一根细长的横梁，使梁心到圭面达40尺，由此提高了仪器的精确度。圭的刻度十分精细，可读到毫的单位。

至元十六年（1279年），郭守敬在朝廷的支持下，组织了一次规模空前的天文实测活动。这次实测共设立了27所观测台、站，设专职检测人员“监侯官”14人前往各地具体指导操作，实测范围“东至高丽，西极滇池，南逾朱崖，北尽铁勒”。其最北的北海测景所，据推算已在北极圈附近，而最南的南海测景所则在占城（今越南南方）。今河南登封县东南15公里的告成镇（即古阳城）仍有当年阳城测景所的遗址。这次天文实测获得了一批珍贵的精确数据。

依靠这些精密的仪器和精确的数据，郭守敬等人经过精密计算和综合研究，在宋代《统天历》的基础上，于至元十七年（1280年）完成了历法的改造。命名新历为《授时历》，取“敬授民时”之意。《授时历》是我国古代最卓越的一部历法。它以365.2425日为1年，和地球绕太阳的实际周期相比只差26秒，同现在世界上公用的阳历（格里哥莱历）一岁周期相同。但《授时历》比后者早了300年。此外，《授时历》推算的黄赤交角同理论值相比，仅差1分多，精密程度远超前代各朝的历法。《授时历》颁布后，施行了364年，是我国古代使用最久的历法。

三、地理学

元朝统一中国后，空前广阔的版图和畅达的交通，为元代地理学的发展提供了有利的条件。这一时期出现了一批著名的地理学著作，包括朱思本的《舆地图》、官修《大元一统志》、周达观的《真腊风土记》和汪大渊的《岛夷志略》等。

朱思本的《舆地图》是元代地理学上的一项重大成就，是同时期地理学著作中的集大成之作。朱思本（1273～1333年），字本初，号贞一，临川（今江西抚州）人。他是道教正一教派中心信州龙虎山的道士。大德三年（1299年）曾奉命至大都，协助玄教大宗师张留孙、吴全节处理道教事务。元武宗、仁宗时，朱思本多次奉命代天子祭祀五岳四渎等名山大川，因而得以旅行各地，实地考察地理状况。据载，朱思本在将近20年的时间里，足迹遍及今华北、华东、中南地区，“跋涉数千里间”。他总结了前人的经验，利用当时保存的图籍，更依据自己实际调查研究，前后花费了10年的时间，绘制了一幅《舆地图》。该图长宽7尺，图幅很大，详细注明了元代地理的风貌。尽管朱思本仍采用了计里开方的绘法，但该图的精确度远远超过了以前的地图。他工作认真细致，凡是不熟悉的地方，概不轻易画在图上。《舆地图》因篇幅过大，不便保存，现已佚。明代罗洪先据《舆地图》增广以成《广舆图》，现从罗图中尚可见朱图之大概。在绘制《舆地图》之前，朱思本还编写过一部80卷本的《九域志》，已佚。

《大元一统志》是一部全国性的地理著作，大德七年（1303年）由孛兰奚、岳铉等人奉命纂修。该书对后世地理著作的编撰，影响巨大。明修一统志，其体例就依照此志，书名亦沿用不变。原书已佚，仅《永乐大典》中有些许佚文保留，可略窥其体制。

《真腊风土记》，作者周达观，永嘉（浙江温州）人。元贞元年（1295年）随元朝外交使节到真腊（柬埔寨）访问，第二年回国后，写成此书。该书1卷，记载了真腊风土人情以及元朝与之交往的情况。《元史·外国列传》无“真腊”条，周达观此书可补其阙。

《岛夷志略》，作者汪大渊，字焕章，江西南昌人。自幼好游，至元初年以前，年方20岁，就曾随我国商船两度运航，到过东南亚、波斯湾、阿拉伯半岛等数十国，归国后写成《岛夷志略》1卷。该书记载了所历各国的地理状况及风土人情，是一部极有价值的中西交通史资料书。

元代还成功地实现了对黄河源头的探索。元朝以前，因边塞交通的阻塞，对黄河发源地的探索，都没有获得圆满的结果。元朝一统中国后，对边区的管理大大加强，沿途设有驿站，交通十分便利，为探索河源创造了有利条件。元世祖希望找到黄河的源头，利用黄河将西藏与大都联系起来，便利货物的中转，同时加强中原与边疆的联系，但苦于一直没有合适的人选。至元十七年（1280年），元世祖发现了女真人蒲察都实，他既懂多种语言，又精通地理，是很合适的人选。于是元世祖派遣都实佩金符西行勘察河源。都实曾三次到达吐蕃，成为我国历史上少数民族的杰出旅行家之一。他西行的路线由现在宁夏回族自治州启行，向南经甘南藏族自治州，再到青海果洛藏族自治州，历时4个多月，终于发现了黄河的源头“火敦脑儿”，即星宿海。都实的考察，后经同行的阔阔出（都实之弟）口述，由翰林学士潘昂霄撰成了一部《河源志》。该书对河源地区的地形、水系、植被、动物、人口及聚落分布作了简明扼要的描述和介绍，是我国现存有关河源勘察的最早报告。(www.xing528.com)

四、水利工程和水利著作

元代兴修的水利工程中规模最大、成就最高的是对大运河的开凿和对黄河的治理。

元代修凿完成的大运河，全长3000余里，北起大都，南至杭州，沟通了海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五条大河。大运河由通惠河、会通河、济州河、扬州河、江南河等河段组成。元代开凿的运河，主要是济州河、会通河、通惠河三段。在开凿会通、通惠二段河道时，修凿者采用了不少新技术。尤其是为解决会通河河道越岭和通惠河水位落差问题，在宋代复式船闸技术基础上，工程采用了梯极船闸，最终解决了通航的困难。据记载，元代开凿的会通河共长250里，其间设有船闸13座。通惠河设有船闸10座，由著名天文学家、水利专家郭守敬设计制造。这些船闸修建后，通过闸的启闭，调整两闸之间的部分水位，保证了该段运河的基本通航。这在中国水利史上是一个创举。元大运河的疏通，促进了南北经济文化的交流和贸易的发展，影响深远，意义重大。

元代河患严重，决口频繁，总计200余次。黄河之灾，成为元朝的心腹之患。至正四年（1344年），黄河又一次决口北徙，顺帝甚为忧虑，命令贾鲁治理黄河，杜绝水患。时任都水监的贾鲁顺着河道考察地形，往返数千里，在掌握了大量资料，向朝廷提出两条建议：一是修筑北堤，制止黄河水横溢，其用功省；二是“疏塞并举，挽河东行，使复故道，其功数倍”。（《元史·贾鲁传》）至正九年（1349年）脱脱为相，任用贾鲁为工部尚书、总治河防使，采纳其第二策，发汴梁、大名十三路民工15万、庐州戍军2万治河。贾鲁采取疏、浚、塞并举的方法，自4月22日开工，在170天的时间里，先后动用人力近20万，疏浚河道280多里，堵塞大小决口107处，修筑堤防770里，终于使黄河故道复通，取得了治河的成功。贾鲁治理黄河，是中国水利史上罕见的巨大工程。

随着水利工程技术的进步，这一时期出现了许多水利工程学著作。

王祯所著《农书》，不仅是一部农学著作，也是一部水利著作。他认为，我国水利资源十分丰富，合理利用对农业、对国家都极为有利。王祯还总结了江南农田水利的灌溉方式有两大类：一类是自流灌溉，一般水源高于耕地，以修陂塘蓄水为主；一类是机械灌溉，一般水源低于耕地，用翻车、筒轮、戽斗、水车等机械或用打井的方法予以解决。此外，《农书》对圩田、围田等也有介绍。

瞻思，字得之，回回人，祖先来自中亚，数迁之后定居真定（今河北正定）。瞻思自幼博览群书，经学、文史、水利、天文、地理、算数无所不通。在水利方面的最大贡献是将宋人沈立的《河防通议》、南宋周俊所著《河事集》和金朝都水监的《河防通议》，合而为一，削去冗长，考订舛讹，重编体例，改编为《重订河防通议》2卷。既便观览，又资实用。至正年间黄河决堤，瞻思曾应诏参加讨论治河方案。

任仁发，松江（今上海松江）人。针对吴淞江淤塞原因及浙西治水方法，任仁发曾向朝廷上奏所著《浙西水利议答录》。文中大胆批评了朝廷治河不力，提出“浚河港必深阔，筑围岸必高厚，置闸窦必多广”的治水之法。

元代其他的和水利工程有关的著作还有：欧阳玄的《至正河防记》、周文英的《论三吴水利》、王喜的《治河图略》等。《至正河防记》是一部总结元末贾鲁治河经验和记载其治河经过的水利著作。书中积极肯定了贾鲁用的疏、浚、塞三种治河的方法。

五、金、元医学

金元时期的医学较之前代有很大的发展。首先体现在医学分科更加系统和完整，金代医学的分科在传统分科的基础上，达到了10科，元代分科更细，共有13科：大方脉科、杂医科、小方脉科、风科、产科兼妇人杂病科、眼科、口齿兼咽喉科、正骨兼金镞科、疮肿科、针灸科和祝由科。其次是新的医学理论的提出，其中最著名的是金元四大医学流派的形成。这四大流派的创始人物分别为：刘完素、张从正、李杲、朱震享，这四人被中医界推为张机以后的四大名医，即所谓“金元四大家”。

刘完素（1120～1200年），字守真，金代河北河间人。他认为人的寿命固然与自身的运动有关，但死也是自然规律，“人既有形，不能无病，有生不能无死”。他主张治病应用良药，认为六气皆由火化，治病根源要在抑火，益肾水。著有《素问玄机原病式》、《素问病机气宜保命集》、《素问药证》等书。后人称之为“寒凉派”。

张从正（1156～1228年），字子和，金代河南考城人。师从刘完素，用药多寒凉，但其方多取医书。认为治病应主去邪，临床着重用“汗、下、吐法”，“不当汗者，汗之则死；不当下者；下之则死，不当吐者，吐之则死，各有经络脉理”。著有《儒门事亲》十五卷。后人称之为“攻下派”。

李杲（1180～1251年），字明之，号东垣，金代河北真定人。长于医治伤寒、痈疽、眼目病。他以《内经》为理论依据，认为正常人生病是因为体内的元气受到了损伤，只有补好脾胃，才能药到病除，恢复元气，因此被后人称之为“温补派”。著有《脾胃论》、《伤寒会要》等。

朱震享（1281～1358年），字彦修，号丹溪，元代浙江义乌人，曾跟刘完素门徒罗知悌学医，对医学理论颇有研究，创立了“阳常有余，阴常不足”的理论，自成一派。治病主张以养阴为主，精于伤寒科、肺痨科、妇科等。著有《格致余论》、《局方发挥》、《伤寒辨疑》等书。后人称之为“滋阴派”或“养阴派”。

除金元四大家之外，这一时期的名医还有：危亦林（1277～1347年），字达斋，江西南丰人。他集五代祖传医方，写成《世医得效方》19卷，于1345年刊行。其中关于麻醉药物的使用纪录，是世界上最早的全身麻醉记载。书中所记治疗骨折、脱臼，特别是脊椎骨折的方法，达到了很高水平。危氏的悬吊复位法，与现代外科的整复手术基本原理一致。在针灸学方面，成就最大的学者是滑寿。滑寿，字伯仁，号樱宁生，先世襄城（今河南襄城）人，徙江苏仪真，后又迁浙江余姚。所著《十四经发挥》3卷，发展了太祖忽必烈的《金兰循经》（已佚）理论，对十四经穴循行部位、所主病症和奇经八脉均作了专题论述，是一部对后世有较大影响的针灸学专著。在营养学方面有突出贡献的名医是忽思慧。忽思慧，回回人，延祐中曾任饮膳太医，天历三年（1330年）编成《饮膳正要》一书，对养生、避忌、妊娠、食忌、营养疗法、食物卫生等有详细论述，记录了我国各民族在烹调方面的宝贵经验。这是我国古代最著名的营养学专著之一。

此外，因元代与欧亚交通的发达，阿拉伯医学也在这一时期传入了中国，新型医疗机构“广惠司”的设置，就是阿拉伯式医院组织的移植。1292年，大都和上都设立了回回药物院，并译了《回回药方》等医书，使民族间的医药经验得以交流。同时，中国的医药也传入阿拉伯及亚非地区，这些交流大大丰富了中国传统医学。