科普-中华学生百科全书-第542章
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将作监期间，用了 6 年时间于 1100 年编成《营造法式》一书，1103 年刊行，
全书共有 36 卷，357 篇，3，555 条。该书对历代工匠传留的经验以及当时的
建筑技术成就做了全面的系统的总结，是当时中原地区官式建筑的规范。李
诫任职将作监期间主持过十几项巨大的建筑工程，又能亲自和工匠们一起逐
项地进行比较研究。所以，《营造法式》一书的编写，对当时和后世建筑技
术的进步，都有相当大的贡献。
图文并茂是该书的一大特点。它用 6 卷的篇幅绘出详图，共有房屋仰视
平面图、横剖面图、局部构件构造图、彩画、雕饰图、施工仪器图等多种，
让使用者一目了然，便于施工的顺利进行。
该书是宋代建筑技术向标准和定型方向发展的标志，表明这时的建筑工
程更加严密、完善化了。
古代科技的缓慢发展——明清时期
郑和下西洋与造船技术
郑和率领舰队自明永乐三年至宣德八年（1405—1433 年）将近 30 年的
时间里，先后 7 次抵达了亚洲和非洲的 30 多个国家，在促进我国和亚、非人
民友好往来，通商贸易和文化交流方面都做出贡献。从航海史的角度来看，
郑和下西洋的重大意义在于他和他率领的舰队首创了我国横渡印度洋的记
录。
郑和 7 次远航的时间所到达的地区如下：
远航次别 时间（公元） 所到地方
第一次 1405—1407 年 占城、爪哇、苏门答腊、南巫里、古里等地
第二次 1407—1409 年 占城、爪哇、暹罗、苏门答腊、南巫里、古里、
柯枝、锡兰等地
第三次 1409—1411 年 占城、爪哇、满刺加、苏门答腊、锡兰、柯枝、
古里、甘巴里等地
第四次 1413—1415 年 占城、爪哇、旧港、满刺加、苏门答腊、锡兰、
柯枝、古里、溜山忽鲁谟斯等地
第五次 1417—1419 年 占城、爪哇、满刺加、苏门答腊、南巫里、古
里、彭亨、锡兰、溜山、忽鲁谟斯、阿丹等地
第六次 1421—1422 年 占城、暹罗、满刺加、苏门答腊、榜葛腊、古
里、祖法儿、阿丹、木骨都束、卜腊哇等地
第七次 1431—1433 年 占城、爪哇、旧港、满刺加、苏门答腊、锡兰、
古里、忽鲁谟斯等地，分■（即分一部分部船）从古里到默加
从上表可以看到郑和在第五次和第六次远航时都到达了非洲东海岸赤道
附近的地区。我国与非洲东海岸国家虽然早在唐宋时期已经有了来往，但在
郑和以前的来往，都是沿阿拉伯海的航路航行的。
空前的冶金生产规模
直到明末以前，我国的冶金技术，在采矿、冶铁、制钢、铸造、锻造和
锌的冶炼等方面一直处于世界先进地位。
明代冶金生产，主要是是铁、铜、锡、银、金、铅、锌等，产量和规模
大都较宋元时期有所增长。洪武末年，朱元璋取消了限制民间开采铁矿的禁
令，促进了民间炼铁业的发展。这时期炼铁的规模也是空前的，如遵化铁场
的大鉴炉高 1 丈 2 尺，一炉可容矿砂两千多斤；正德四年（1509 年）投入生
产的炼铁炉 10 座，年产生铁 49 万斤，炒钢炉 20 座，年产熟铁 21 万斤，钢
铁 6 万斤。铁场多设在矿山、林区附近。有些铁场包括开山采矿、伐木烧炭、
矿石冶炼、器具制造以及相互间的运输等，有科学合理的安排与布局，已经
初具联合企业的雏形。生产的铁制器具有铁锅和农具等。广东佛山是明代的
重要产铁地之一，这里的铁矿品位高，质量好，致有“铁莫良于广铁”之说。
佛山铁锅，驰名中外，远销南洋各地，是当时广州出口货物中的重要商品之
一。
江西德兴、铅山的铜场和云南的铜场又有很大发展，据记载“大场丁六
七万，次亦万余”。最大的汤丹铜场，产量最高年产 1，300 万斤，可见其规
模之大。
明代铸造的万钧钟（永乐年间，即 1403—1424 年间铸的大钟，现存北京
西郊大钟寺内，钟身高 5．9 米，外径 3．3 米，内径 2．9 米，重约 42 吨）和锻
造的千钧锚，不论从铸、锻技术和生产规模看，在当时世界上都是比较先进
的。
“一岁数收”农业技术和新作物的引进
“一岁数收”耕作技术的进一步发展是这一阶段农业技木的主要特点之
一。它是人们在对农作物之间的相互关系的认识基础上，综合运用各项生产
要素，通过间作、套作、混作、轮作等技术措施，合理安排种植，充分利用
天时、地利，使一年内的收获次数由一次增加到二次、三次乃至更多次。清
代，关中地区一般是二年三收，运用了套种技术后，有的地方一年可达到“三
收”。轮作倒茬，合理安排前后农作物也能提高产量，《甘薯疏》说：“若
高仰之地，平时种蓝，种豆者，易种薯，有数倍之获。”为实现“一岁数收”，
除了要重视农作物品种的选择和加强田间管理外，特别要求土地肥熟，那就
是要深耕、多耕和多施肥料。
“一岁数收”需要多施肥，这也就促进了肥料的蓄积和施肥技术的发展。
肥料的蓄积，这时除就地取材以扩充肥源外，还强调肥料的“酿造”。肥料
种类已扩大为人粪、牲畜粪、草粪、火粪、泥粪、骨蛤粪、苗粪、渣粪、黑
豆粪、皮毛粪十大类。同时，讲究提高肥效，重视因时、因地、因物制宜地
使用。由于“一岁数收”带来了较多的病虫害，这也给人们提出了除虫灭病
的新课题。
玉米、甘薯和烟草等都是起源于美洲的农作物。15 世纪末，哥伦布开辟
了欧洲和美洲之间的航路之后，这些作物很快传播到了欧洲，并逐渐遍及全
世界。我国引进这些新作物是从 16 世纪初、明代中叶开始的。
最先引进的美洲农作物是玉米。玉米在我国明代的许多地方志中已有记
载。最早见于安徽《颖州志》（正德六年，1511 年），玉米很可能是在 16
世纪初经由海路传入我国沿海和各省的。
甘薯是万历年间引进的。福建人陈振龙从事海外贸易，在吕宋学会甘薯
栽培技术，万历二十一年（1593 年）回国时设法带回薯藤，并且试种成功。
甘薯是高产作物，一般沙质土壤都宜种植，成为当时救荒的主要粮食，很受
欢迎；不久传到浙江、山东、河南等省，逐渐提高栽培技术，在华北较为寒
冷的冬季也能留种了。明、清之际，为推广甘薯而编写的著作有徐光启的《甘
薯疏》、陈世元的《甘薯传习录》和陆耀的《甘薯录》等。
烟草的原产地大概是美洲墨酉哥，后来传至菲律宾。明中叶以后，自菲
律宾传入我国时音译为“淡巴菰”。崇祯年间，已有不少人以吸烟为乐，一
些种植粮食的农田也改种烟草了。
规模宏大的宫殿建筑群和明代长城
明清两代在北京的皇宫，现在叫做故宫，是一组宏伟壮丽的建筑群，显
示着我国具有悠久历史的木构建筑技术的辉煌成就。
这组建筑群是明永乐四至十九（1406—1421）年兴建的，占地面积 72
万平米。内有房屋近 1 万间，外有高达 10 米的长方形紫禁城围绕。紫禁城的
外边是一条宽 52 米的护城河。紫禁城位于北京城正中，它的中轴线与北京城
的中轴线相合。
我国木构建筑的设计早已有了一定的规范、发展到明清时候就更加规格
化、程式化了。殿式建筑以“斗口”为基本模数，只要定了一种斗口的等级，
整个建筑的各部分用料尺度就可以确定了。斗栱功能的减弱以及木构件砍割
手法的简化等，也是这一时期木结构的明显变化。
拼合梁柱结件技术是明清木结构技术的一项重要成果。由于掌握了木材
易于拼合的性能，使小块木料经过并合、斗接、包镶之后仍能发挥大料的作
用，达到节省用料的要求。
自秦始皇把战国时期秦、赵、燕各诸侯国修筑的长城连接起来，成为一
条长达万里的城防之后，只有明代在原来的的基础上重新修筑长城的规模能
与之相比，而且在工程技术上有了很大改进。
明朝统治者非常重视北部城防。从明初开始，用了 100 多年的时间才完
成西起嘉峪关，东至山海关的全长 12，700 多里的修筑工程。现我们看到的
万里长城就是明代新修扩建的。当时曾经分段设立了 9 个重镇（辽东镇、蓟
镇、宣府镇、大同镇、山西镇、延绥镇、宁夏镇、固原镇、甘肃镇）进行防
守。
明代修筑的长城，大都非常牢固，特别是东半部（山西以东至山海关称
东半部，山西以西称西半部）都是用砖砌（局部地段用石条），石灰浆勾缝。
城墙的砌法，在坡度较小时，砖石随地势平行砌筑；坡度较大时，采用水平
跌落砌筑，砖墙砌得十分平整坚固，使砖构建筑技术进入一个新的发展阶段。
长城选线的水平也很高。在山西以东，城墙大部蜿蜒在崇山峻岭之间，
有的利用山脊修筑，形势极为雄伟险要。东半部城墙外面用砖砌，里面是夯
土。一般墙高约 8 米，下部墙基宽约 6 米，墙顶宽 5 米左右。墙顶外部设垛
口，约高 2 米，内部砌女墙，高约 1 米。墙身每隔 70 米左右修碉楼一座，墙
身内部每隔约 200 米有石阶梯，可登城巡视。山西以西的长城，虽然是夯土
版筑的，但也很坚实，墙高约 5 米多，墙身下部宽 4 米左右，上部宽约 2 米。
作为传报军情用的烽火台，设在长城内侧或内侧的山顶上，大部用砖石砌成，
平面呈方形，每面约 8 米，高 12 米左右。
珠算的广泛应用
我国数学计算方法，随着商业的发展和算法本身由繁到简发展条件的成
熟，到了明代，珠算普遍得到推广，逐渐取代了筹算。
珠算术是用珠算盘演算，比筹算术用算筹演算方便得多，因此，在商业
发展需要的条件下，珠算盘作为数学计算的一种简便工具，很受人们的重视
和欢迎。
珠算术至迟在元末已经产生。1366 年在陶宗仪所著《南村辍耕录》中，
有关于珠算盘的明确记载。
珠算发明之后，珠算术的四则方法逐渐代替了筹算的加减乘除运算方
法。珠算术的加、减法口诀相当重要。在明代的珠算术中称加法口诀为“上
法诀”，称减法口诀为“退法决”，很是简便。
明代的珠算术著作，现在流传下来的已经不多，其中比较重要而影响又
较大的是程大位所著《算法统宗》。程大位（1533 年生）字汝思，号宾渠，
安徽休宁人，少年时代就很喜爱数学，后来一面经商，一面从事数学研究，
1592 年写成《算法统宗》17 卷。这是一部流传极广的数学著作，明清两代不
断翻刻、改编，“风行宇内”，凡学习计算的人，“莫不家藏一编”，影响
之大，在中国数学史上是少有的。
我国珠算术还曾传到日本、朝鲜等东亚各国，并被延续使用到今日。在
我国，直到现在珠算也仍然是被广泛使用的、较为方便的计算工具。
建筑上的声学知识
北京天坛是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于明嘉靖九年（1530 年），
原名泰神殿，1535 年改名为今。天坛的部分建筑具有较高的声学效果，使这
一不寻常的“祭天”的场所，更增添了神秘的色彩。
天坛建筑物中最具声学效应的是：回音壁、三音石和圜丘。
回音壁是�
