天文歷法制陶冶金閃爍原始科技之光

■ 邊軍勤

(孟春三月)天氣下降，地氣上騰，天地和同，草木萌動。王命布農(nóng)事，命田舍東郊，皆修封疆，審端經(jīng)術(shù)。善相丘陵。阪險原隰，土地所宜，五谷所殖，以教導(dǎo)民，必躬親之。田事既飭，先定準(zhǔn)直，農(nóng)乃不惑。

——《禮記·月令》

原始人類在長期的社會實踐和物質(zhì)生產(chǎn)過程中，逐步熟悉了自己身邊的生活環(huán)境以及周圍的自然界，并認(rèn)識到了某些自然現(xiàn)象。例如，在狩獵和農(nóng)業(yè)勞動過程中，他們總結(jié)出了天氣的寒暑交替和動植物的生長、出沒規(guī)律，并掌握了其相互依存的特點。這種基于社會實踐和物質(zhì)生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的自然知識即是原始科學(xué)。其中最先萌芽的是天文學(xué)、醫(yī)藥數(shù)學(xué)、簡單數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是季節(jié)性很強的生產(chǎn)活動，要使勞動不成為無效勞動，就要按季節(jié)變化適時播種和收獲。人們在長期的狩獵、采集和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，為了能在不同季節(jié)取得所需要的生活資料，初步掌握了最基礎(chǔ)的天文歷法知識，如太陽的東升西落、月亮的或圓或缺等等。

在鄭州大河村出土的原始社會晚期的陶器上，發(fā)現(xiàn)了太陽紋、月亮紋、日暈紋和星座圖等與天文歷法關(guān)系密切的天象資料，其中太陽紋由圓圈和四周的長短射線組成。連云港將軍崖的巖畫，其中有一組主要畫的是日、月和其他星象，而太陽的形象與大河村的太陽紋一樣，也有很多射線。在大河村的一件復(fù)原陶缽肩部，還有12個太陽的圖案，可能是象征一年中的12個月。上述事實在一定程度上說明天文知識最遲到原始社會晚期就已經(jīng)出現(xiàn)了。

原始人類在初步掌握了一些天文、歷法等基礎(chǔ)知識外，也在與疾病、傷痛搏斗的過程中發(fā)明了一些健身的方法。

《呂氏春秋·古樂篇》載：“昔陶唐(指堯)之時，陰多滯伏而堪積，水道壅寒，不行其原，民氣郁閼而滯著，筋骨瑟縮不達(dá)，故作舞以宣導(dǎo)之?！边@類說法，反映出當(dāng)時氣候陰郁潮濕，人們多患關(guān)節(jié)炎等風(fēng)濕性疾病的實情。為了抵御病痛，人們創(chuàng)造出了健身舞蹈，以增強體質(zhì)。他們從實踐中創(chuàng)造的這種預(yù)防、治療方法，符合今天的醫(yī)學(xué)原理，是體育療法的鼻祖。在原始文化遺址中，還發(fā)現(xiàn)一些住室的墻壁和地面經(jīng)過了特殊加工。以仰韶文化為例，這一時期的房屋地面和墻壁多用火烘烤過，有的已經(jīng)半陶化。河姆渡文化的居室內(nèi)，往往用木板或蛤蜊殼鋪在地面。這種處理，不單純是為了加固，更重要的是為了減輕室內(nèi)的濕度，以防止因席地坐臥受風(fēng)寒潮濕而患關(guān)節(jié)炎和風(fēng)濕病。如今，我國某些少數(shù)民族還保留有野外露宿時花不少時間烘烤腹背再入睡的習(xí)慣，這都是最基礎(chǔ)的預(yù)防風(fēng)濕病的措施。

在預(yù)防治病的同時，原始人類也學(xué)會了運用藥物來治療疾病。因為在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，人們以采集各類果實、莖葉、根塊和籽粒為生，這些植物為他們發(fā)明藥物提供了實踐條件。最初，人們由于沒有經(jīng)驗，不能辨別有無毒素，往往饑不擇食，吞食一些有毒植物，引起腸鳴、腹瀉、嘔吐、昏迷，甚至造成死亡。后來發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)疾病時，再吞食另一類植物便可痊愈。這些現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注，進(jìn)而通過不間斷的嘗試，終于認(rèn)識到了某些植物的特殊功效。如有的植物對人體有益；有的可治療某些疾病；有的植物雖然有毒，但如果食用適量，加工得法，也能轉(zhuǎn)害為益，具有治療某些疾病的效果。古代神農(nóng)氏“遍嘗百草，一日而遇七十毒”的傳說，不但描述了農(nóng)業(yè)發(fā)明過程，也從側(cè)面反映了我國醫(yī)學(xué)起源的歷史。

數(shù)學(xué)知識和其他科學(xué)知識一樣，也是從人類的需要中產(chǎn)生的。《路史》卷一有“隸首作數(shù)”的記載。原始人類為了統(tǒng)計狩獵成果，必然要計算數(shù)字。仰韶文化中的陶器上有三角、四角和八角等形狀，也應(yīng)該是在能運用數(shù)字的基礎(chǔ)上繪制的。在半坡彩陶盆口沿上，都有四方位和八方位的標(biāo)志，說明當(dāng)時記錄方位也應(yīng)用了數(shù)字。此外，在屈家?guī)X文化遺址中出土了不少球狀陶器，陶器上繪有各種圖案，有的是劃一線，將球體分為兩半；有的以等腰三角形劃分球體，可見當(dāng)時人類也掌握了不少三角知識。

在數(shù)字知識的基礎(chǔ)上，其他科學(xué)知識也被陸續(xù)應(yīng)用到實踐中。摩擦生熱的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在鉆木取火的發(fā)明上。鉆木取火是通過鉆頭急速旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)化為熱能而產(chǎn)生的火花加以引燃，從而達(dá)到取火的目的。重心原理在遠(yuǎn)古人們的實際生活中，也是早就被接觸到的。最能反映我國原始社會人們對重心原理認(rèn)識水平的實例，是仰韶文化遺址出土的尖底瓶。這種尖底瓶的形狀是口小、底尖、短頸、粗腹，腹中部附有相稱的一對系繩用的環(huán)耳，是一種汲水工具。經(jīng)過實驗，這種尖底瓶的造型設(shè)計，很符合重心原理。汲水時用繩子把空瓶系好投放到水中，這時重心在瓶子的中上部，瓶子很容易就倒置到水中；當(dāng)瓶內(nèi)裝滿水后，重心就移到瓶子的中下部，瓶子就自然垂直。小口尖底瓶的結(jié)構(gòu)有力地說明，“遠(yuǎn)古居民在實踐中很早就知道利用重心和定傾中心相對位置跟浮體穩(wěn)定性的關(guān)系”。

輪軸的原理應(yīng)用較晚，突出表現(xiàn)在仰韶文化晚期開始出現(xiàn)輪制陶器的陶輪上。制陶的陶輪，大致是由輪盤和輪軸組成的。制陶時，把揉合的陶土放置到輪盤上，以手推動輪盤旋轉(zhuǎn)，人們借助陶輪急速旋轉(zhuǎn)形成的離心力，用雙手把放置在輪盤上的陶土，塑成所需的器形。陶輪的發(fā)明，是我國利用輪軸原理的實例，也為機械學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

我國原始先民對于化學(xué)方面的知識的應(yīng)用，也有許多實例，如制陶、釀酒、石灰的使用和金屬冶煉等。陶器是陶土經(jīng)一定的高溫處理以后，改變了原來的分子結(jié)構(gòu)而形成的一種新的質(zhì)地堅硬、滲水性弱的固體物質(zhì)，其物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的變化，就是由于化學(xué)作用而引起的。釀酒是以野生植物的果實或塊根，或者以糧食為原料，經(jīng)過發(fā)酵處理，使原來的物質(zhì)發(fā)生變化，從而變成酒。物質(zhì)發(fā)生變化的過程，就是化學(xué)作用的過程。我國龍山文化遺址中，大量出現(xiàn)了酒器，說明當(dāng)時釀酒的化學(xué)知識已普遍為人們所掌握。石灰的使用在龍山文化時期出現(xiàn)，當(dāng)時的房基地面普遍發(fā)現(xiàn)涂抹有一層或數(shù)層白灰面。經(jīng)過鑒定，這種白灰就是用石灰?guī)r經(jīng)過高溫?zé)贫傻氖摇Ａ硗?，在姜寨遺址出土的1萬多件遺物中，最珍貴的是一塊銅片，經(jīng)化驗得知，其中銅占65%，鋅占25%，其余為少量的錫、鉛、硫、鐵等，屬于銅鋅合金、雜質(zhì)較多的黃銅。由這件遺物可知，我國的冶金史可提早到6000年以前。