觀古人成就，要奮起直追－－中國古代科技發明特展

為了讓國人具體瞭解中國古代的科技發明，從中得到信心與啟示，以增進發明與創造的能力，位於台北市南海路的國立科學教育館，經過兩年半的籌備，從三月十五日起，以實物、模型、標本、和圖表，展示出許多古代科技發明，使得這些中國的科學結晶從古書中復活，具體的呈現在今人面前。

指南車用齒輪傳動的原理來辨別方向，是機械工程的重大成就，相傳是黃帝首創。

看古人發明，確信中國人的智慧與優秀

從展示的各項物品中，可以深切體會到我們的老祖先具有驚人的科學頭腦，他們的發明有的比西方早幾百年、甚至幾千年，有的則傳到歐洲，產生重要的影響。

「科學不是西方挾著船堅砲利帶來的東西，古代中國的科學發明也曾向西方傳播。」科學館館長陳石貝說：「如果國人能充分了解這一情形，應能產生信心與決心，急起直追，發揚中國固有的科學精神。」

在二、三十項的展示品中，「指南車」是我腔最早的重要科技發明。它是利用齒輪傳動原理來辨別方向，構思精巧，相傳是黃帝首創。

近代汽車和各種機械，幾乎都採用齒輪傳動原理。而我國早在四、五千年前，就能利用齒輪，做出如此精確的傳動工具，是機械工程上的重大成就。科學館這次以小型電動指南車的模型，說明它的構造和原理，具體而清楚。

與指南車原理不同，但同樣用來辨別方向的指南針，也是中國的一大發明，它利用磁性測定方位，雖然發明的年代無法確定，但早在北宋末期就已用於航海。當時海上交通很盛，商船穿梭於南海與阿拉伯海一帶。阿拉伯人從中國商船學到了指南針的製造技術，並將它傳到歐洲，間接促使歐人發現新航路和新大陸。

煉丹是古代道士用來尋求長生不老仙藥的方法，它的目的雖然沒有達到，卻開了中國化學的先河，也引發了火藥的發明。這是古代煉丹爐的模型。

紙發明後，加速了文化思想的傳播

紙是中國的另一重要發明。西元一○五年，當歐洲還在用羊皮內層寫字的時候，東漢的蔡倫，就用竹子、樹皮、草根等物質造紙。十二世紀時，紙亦經過阿拉伯傳至歐洲。西元一一五○年，西班牙設立歐洲第一個造紙廠，比我國晚了一千多年。

紙的發明傳到歐洲後，加速了文化、思想的傳播，促進了歐洲的文藝復興。

科學館此次不僅展出造紙的發明與演進，而且以明代造紙的過程，由斬竹、漂塘，到貼紙、焙乾等步驟，用實體模型電動操作，生動的表現出來。

現代的造紙技術，制紙漿方面仍延用上述的方法。台灣造紙業承襲了古代造紙的優良傳統，並利用現代的自動化機器，已能大量生產各種高級紙張，促使文化和出版事業的蓬勃發展。

在展出物品中，有兩個造型怪異的火爐，一大一小。爐上各放有一圓形的容器，並有一管相通，這就是中國以前的煉丹爐。

煉丹，在中國含有濃郁的神秘性，它原是為了尋求長生不老藥而發明的。雖然長生不老藥沒有煉成，有人甚至誤服丹藥而提早離開了世間，卻意外的開了化學的先河。

早在西元前二二一年，秦始皇統一六國，即派人四出尋求長生不老藥。

漏壺是機械鐘錶發明以前，最精確的計時儀器，它最初是單壺式，逐漸演變為多壺式，除注水壺與受水壺外，兩壺之間最少有一調節壺以調節水流的速度。

失之桑榆，收之東隅

在這尋求仙藥的道士隊伍中，有一派人認為不必跋山涉水的找，只要常服食丹藥就可以了。於是他們開始煉丹，所用的藥物有：汞、硫磺、鉛、金、砒霜等。

中國煉丹術，到後漢末年已經很發達，當時有六百篇的爐火術書，和託名黃帝所寫的「龍虎經」（也是一本討論煉丹的書）。煉丹大師魏伯陽還定出煉丹鼎的大小尺寸，他更注意到物質變化時屬性的重要，屬性不同的，不能相互作用。

東晉初年，煉丹大師葛洪，所著「抱朴子」內的「金丹篇」，提及「丹砂換元成水銀，積變又還成丹砂」。丹砂就是碳化汞，此句描述的，就是一種可逆化學反應。

煉丹於唐宋時傳到回教國家，以後再傳到了歐洲。

一千六百多年前，當煉丹道士在鑽研長生不老的藥時，煉丹爐曾有一面忽然爆開，火舌猝不及防地撲上道士的臉和手，煉丹發生了意外，也使中國發明了：火藥。

火藥是在晉朝時被煉丹術士偶然發現的，他們由經驗得知，某些藥物化合，就會引起燃燒爆炸。但一直到宋朝，火藥才運用到軍事上。

北宋仁宗時「武經總要」一書，敘述「火砲」、「火球」、「毒藥煙毬」等各種火器，並載明火藥配方與使用方法。這是世界上有關火藥最早的詳細記載。

火藥發明後，戰爭較前激烈

歷史上所記載最早的爆炸性火藥戰爭，是南宋高宗時的采石磯之戰。虞允文用「霹靂砲」，打敗完顏亮率領的金兵。砲彈是用紙包著石灰和硫磺，擊落河面時，石灰與水反應，產生大量的熱，易燃物硫磺因此著火燃燒。據說當時火舌從水中躍出，聲大如雷，石灰散為煙霧，蒙蔽人馬的視線。

火藥器的使用，到了元朝，金屬銃砲器發明後，又邁進了一大步。元文宗時造的青銅砲筒，大概就是世上現存最古老的銅砲了。

現代的「地雷」，利用火藥原理，明朝時也已略具雛形。

火藥的製造，是我國古代重要的國防成就，它後來傳到歐洲，促進封建制度的崩潰和民族國家的建立。近代國防工業更是包羅萬象，為了保障國家的主權、領土的完整與人民的安全，中華民國有許多軍方與民間的學術研究機構，從事國防工業的研究與發展，許多國防設施或配備都已能自製。

中國氣象學在古代也很進步，有多種測量儀器。這是宋朝的雨量器。

看農具的演變，知農業的進步

我國自古以農立國，所以農具的發明也頗有成就。最早的農具，是西元前五千年就出現的「骨耜」，是用動物的骨骼做成。這種「耜」，是用來把土翻鬆的工具，後來逐漸進步為鐵製的「犁」，並用牛代替人力。

犁，經過長時間的演變，隋唐時代已大致定形，可以或深或淺的翻出土塊。它的使用一直延續幾千年。

水車，是中國水利灌溉中，一種極重要的設備。它利用流水的衝力，將低處的水盛入一個個竹筒中，竹筒旋轉到高處，順勢把水傾入容器中，因而把低處的水引接到高處。

現在台灣農田水利發達，灌溉便利，並以電動馬達抽水，水車已成為陳跡。而政府也重視農具的改良，並推動機械化耕作，農業輔導機構設有專款，免息貸給農民購買耕耘機，農具都走向了現代化，犁也成為令人發思古幽情的古董了。

農業在我國人民生活中，佔著重要的地位，與農業息息相關的天文和曆算，也因而很早就有特殊的成就。

這是應用數千年的中國水車，它轉動時，竹筒會將低處的水引到高處的容器中。

天文學上，成績斐然

從展示的資料和圖表中可知，堯帝時，就命天文官測日出的早晚，日影的長短，得知一年有三百六十五又四分之一天，又置閏月。這套曆法，根據太陽運行週期定「年」，根據月亮運行周期定「月」，看星星的流轉定「季」，相當的科學化。它逐漸演變完備，一直延用到四千多年後今天中國人仍習用的「陰曆」。

至於中國在天文上的觀察，更有許多創舉，包括：

「尚書」中有關「日蝕」的記載，約在西元前二一七三年，是世界上日蝕最早的記載。

甲骨文「卜辭」中有關「新星」的記載，約於西元前一三○○年，是觀察、尋找新星的最古老記錄。

魯莊公七年農曆四月時，夜中星落如雨，是流星雨的最早記錄。

魯文公十四年七月，有星孛入於北斗，是有關哈雷彗星最早的記錄。

戰國時楚人甘德著「天文星佔」八卷，有世界最早的恆星記錄。

刻於我國大陸江蘇吳縣孔子廟石碑上的古星座圖，是南宋淳祐七年（西元一二四七年）所製，也是世界上最完整的古星座圖，原拓現存在台北圓山天文台。

我國古代天文學非常進步，有一些重要的天文觀測儀器，像晷儀、渾天儀等。其中東漢張衡做的渾天儀，據估計約有今日半個圓山天文台大小。

在人類向太空發展的今日，天文學愈來愈受到重視，國內的圓山天文台是主要的天文學研究機構，堶惘釵U種精密的觀察和研究機器，除了星象研究人員在這裏工作以外，它也開放給對天文學有興趣的人利用。

以上這些古代天文學上的成就，科學館以文字、圖表、照片與圖畫方式展出。

宋代的「水衡水臬」，用來測量地平，和今日高度經緯儀的原理相似。

古人很有數學頭腦

在天文曆算旁邊，以文字、圖表、演算方程式等，展出古代傑出的數學家和有關的數學發明，古代數學的重要成就包括：

元代傑出數學家朱世傑，在他的著作「四元玉鑑」中，提出高階等差級數的求和公式，較著名科學家牛頓的「招差公式」早約四百年。

北宋時代，賈憲結合了「開方作法本源」圖，發明了「增乘開方法」，用以進行任意高次幕的開方。然後再經劉益、秦九韶的研究，把這種方法推廣為求解一般高次方程式的解法。在歐洲，這種解法直到西元一八○四年、一八一九年才分別由義大利數學家魯菲尼、英國數學家霍納提出，比我國晚了大約八百年。

大衍求一術，是用來解聯立一次同餘式問題的一種方法，它在三、四世紀「孫子算經」中已有解法，南宋秦九韶將它系統化，記載於古籍「九章算術」中。由於這種方法是中國人最早發明的，所以在一般代數書籍中，有關這一類問題及解法，被稱作「中國餘數定理」。

南北朝時，祖沖之估計圓周率介於三．一四一五九二六與三．一四一五九二七之間，準確到小數點後的第六位。這項記錄，一直到西元十五世紀時，才被伊斯蘭數學家打破。

計時發明很多，蓮花漏最精確

在機械鐘錶發明以前，中國人有很多計時的方法，其中設置簡便、計算準確、且流傳久遠的，便是漏壺。它是讓一個水壺的水，流進另一個水壺內，看後者盛水到多滿，就是時間過了多久。

起初，漏壺只有兩個水壺，中間以銅管相通，一個放水一個收水。後來逐漸演變為多壺式，除了注水壺和受水壺以外，兩壺間至少有一個壺，多則三個，用來調節水的流速，使它以等速流出，否則，等水將流盡時，水面降低，壓力縮小，流速變慢，計時就不準確了。

歷代漏壺越演變越完善，到了宋朝，禮部侍郎燕肅做出有名的蓮花漏。

所謂「蓮花」，是因為水壺上標示時間刻度的箭，有蓮花形的裝飾。這根箭浮在水中，水愈滿箭愈浮，隨時標示時間的推移。

中國人傳統上將一年分為廿四節氣，如冬至、大寒、立春等。這廿四節氣的分野，也造成日夜長短的不同，所以古人把每一節氣用兩根箭計時，晝夜各一，共四十八根箭。

除了漏壺以外，唐玄宗時已有「擒縱機構」，靠水力推移。現代化機械鐘錶亦延襲它的部分原理，它的發明要比西方早六百年。

電子鐘錶產量多、品質好，古今成就相輝映

現今漏壺已沒有人用，而台灣在發展精密工業的努力下，所生產的現代化鐘錶——電子錶，卻聞名全世界，大量銷往世界各國；而到台灣來觀光的旅客，也都喜歡買一只電子鐘或電子錶帶回去，可謂古今相輝映。

科學教育館這次展出的，還有古代的各種樂器、鄭和下西洋的航海圖、醫學、藥學、針灸等各方面的成就，看起來琳琅滿目。

該館特將所有的發明展示物複製二十套，準備分送各縣市文化中心。並製作了各種展示品幻燈片，為作巡迴放映和國際交換，並將出版專刊，讓有興趣深入研究的人參考。

這些展品只是古代科技發明的一部分，科學館正準備再邀請專家，研究擬製出更多古代科學發明的模型來。即使這第一期的展示，已足以令人訝異我國古代科技文明竟有如此之盛，亦難免產生一種「今不如昔」的感慨，然而，徒事感慨又有何益，不如大家發揮「知恥近乎勇」的精神，奮起直追，迎頭趕上，不要只讓古人專美於前。這也就是科學館舉辦這次展出最重要的意義。