关于中国与世界科技发明的观点,中国近现代对世界发明创造的贡献

丨煜捷史馆

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一、中国

中国与其他文明世界的隔离是很重要的,但它从来都不是完全的。

中世纪时期,通过海路和公元前一世纪开辟的丝绸之路,从中亚到中东,或多或少与西方有着持续的联系。

然而,也有孤立主义的时期,中国人对宗教、政府、哲学和与世界其他地区的贸易的态度经常与其他文化相背离。这可能部分是痛苦经历的结果。

由于六世纪成功的工业间谍活动,中国丝绸市场受到了打击。

在552年至554年间,蚕茧通过丝绸之路被走私到拜占庭领土,到世纪末,拜占庭有了自己繁荣的丝绸生产商。

从自然哲学的角度,浅谈中国发明的创新,以及与美国的相互区别

中国的相对孤立无疑影响了自然哲学的发展,但直到1350年这种影响是积极的还是消极的,这是一个悬而未决的问题。

在中国,数学、天文学、工程学和医学中的大多数–可能是所有–实际问题的处理至少和其他任何地方一样有效。

(作者观点)西方文明则强调个人主义,个体自由和独创性,比相互间的协调与服从更加重要。

这种区别,对中国和欧洲的当代政治地图都有影响,这是中国特色发展道路。

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二、中国发明

中国的表意文字系统被认为是普及识字的一个障碍,限制了渴望成为官员的人数。

然而,少数有资格进入中国官僚机构的人产生了大量的书面材料,这是自古以来国家最高层所要求的。

公元二世纪纸的发明为记录的保存提供了便利,这比欧洲首次制造纸早了一千年,尽管这一过程在751年塔拉斯战役后由战俘传给了阿拉伯人。

到了12世纪,使用木块印刷了植物标本的精美插图。

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火药是中国医学的副产品,或者更确切地说,是中国炼金术的副产品。

中国的医生有大量的矿物质可供他们使用,他们试图用这些矿物质来制造延年益寿的灵药。

例如,中国盛产硫磺和硝石;火药的第三种成分是碳,很容易以木炭的形式获得。在第二世纪的神圣农夫的古典药典中,硝石和硫磺被列为药物。

道教医生孙思邈在7世纪写的《口服丹药精要》中,硝石和硫磺都出现在一些药方中。从八世纪开始就有记录显示混合物中含有碳。

起初,显然没有引起爆炸的意图。但是到了10世纪中期,人们认识到这种混合物可能是危险的,并且这些药物的使用者被特别警告它们的易燃特性。

最终,在1044年完成的最重要的军事技术的收集中,硝石、硫磺和碳混合物从药物到火药的转变已经完成。

描述的不是一种而是几种混合物,每种都有特定的用途:产生烟、火或爆炸。

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在十一世纪和十二世纪初,宋朝当局和北方侵略者之间的战争中使用了火器。

起初,火药可能被添加到火箭中以增强其效力,但到了1232年,一种富含硝石的火药被用作固体燃料,为长矛提供火箭助力。

中国人和伊斯兰之间海上接触的一个结果似乎是火弹和火箭矛的传播,阿拉伯人在1280年就开始使用了。

十三世纪前,中国的国家组织形式一直延续到二十世纪初,中国的学术和技术成就远远领先于西欧,这让马可·波罗(1254-1354)感到惊讶。

然而,随后,产出的增加并不是通过人均产出的提高来实现的(就像欧洲那样),而是通过从不断增长的农民人口中挤出不断减少的劳动力增量来实现的。

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由于越来越贫穷的农民人数众多,手工产品的市场有限,尽管小精英阶层对奢侈品的需求仍然强劲。

海外贸易没有得到大力发展,部分原因是商人是一个被鄙视的阶层,被认为是社会的寄生虫。

中国发明的辉煌——铸铁、造纸,瓷器生产、印刷术、磁罗盘、火药、机械钟——逐渐传到(或复制到)西方,在那里得到更广泛的利用,而在中国,1350年后创新明显下降。

(作者观点)除了以上这些,中国古代的四大发明对世界具有很大影响,即造纸术、指南针、火药、活字印刷术。这些也是我们的文化瑰宝,可以骄傲但不应沉溺于过去。

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三、美国

城市和复杂文化的发展发生在美洲较晚,在16世纪欧洲殖民者到来之前,它们通常没有达到欧亚大陆的学术水平。

然而,确实出现的社会与“旧”世界有许多共同之处,即来自集约农业、艺术、手工艺、建筑、世袭君主统治的国家、对天文学感兴趣的宗教精英、进行国际贸易的商人、追求政治目标的战争偏好和书面记录的食物剩余。

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正如我们所料,由于缺乏(虽然可能不是完全没有)与其他人类群体的交流,也存在差异。

(作者观点)数学美国迄今为止存在了两百余年,对世界影响深远。

大多数人对美国的第一印象就是自由之都,可实际上自由也需要受到约束。

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四、欧洲自然哲学的创新

到1350年,以前落后的西欧人已经获得了与其他先进文化相同的知识和繁荣。

诚然,欧洲现在有了大学,但它们提供的是经院哲学——从去世已久的学者的著作中恢复过来的学问。

从原则上讲,这与拜占庭帝国或伊斯兰教的情况没有什么不同,在那里可以获得实质上相同的知识,或者实际上,在中国,公务员考试的候选人接受古代孔子哲学的教育。

所有先进的文化都有广泛的、但停滞不前的知识体系,这些体系来自古代。

欧洲人最终是如何在此基础上建立现代科学的?

他们开始制作微小但意义重大的创新。

同样重要的是,领先的欧洲思想家(他们也是领先的神学家)利用明显有价值的希腊阿拉伯遗产的愿望,但同时坚持他们的基督教信仰,导致了神学与自然哲学的脱离。

尽管早期承诺亚里士多德逻辑可以解决所有的学术争端,但信仰的文章被发现超出了自然哲学的力量来证明或反驳。

神学和哲学因此能够承认他们的应用领域是不同的,尽管有一些有限的重叠。

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在伊斯兰教中,这种调和更加困难,如果不是不可能的话。

创造是试图调和圣经和自然哲学的主要挑战之一。

罗伯特·格罗斯泰斯特(约1168-1253)是牛津大学的第一任校长,也是数学艺术方面的专家,他提出了一种与自然哲学相一致的机制,通过这种机制,上帝可能创造了宇宙。

根据格罗斯泰斯特的说法,上帝首先创造了一个无量纲的物质点,它的形式是一个光点。

在一个与现代“大爆炸”理论有着奇怪呼应的过程中,光瞬间扩散到一个巨大的球体中,带走了物质;随后物质凝结成地球和天球,产生了可观测的宇宙。

格罗斯泰斯特的理论基于他所知道的光的性质:光会瞬间以直线向四面八方传播而不会损失任何物质。

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当寻求自然过程的解释时,学者们普遍认为“奥卡姆剃刀”适用,也被称为“简单性原则”,它是由奥卡姆的威廉为“用很少的人能做的事,用很多人却是徒劳的”。

也就是说,在选择一种解释时,尽可能使用最简单的,不要引入不必要的复杂性。

亚里士多德宇宙的基本真理之一是地球是静止的,这一点在中世纪的拉丁美洲被普遍接受。这意味着比地球大得多、复杂得多的天空每天都在高速旋转。

这肯定违反了简单的原则吗?

如果天空保持静止,而地球转动,这不是更简单吗?

从自然哲学的角度,浅谈中国发明的创新,以及与美国的相互区别

约翰·布里丹是巴黎的艺术大师,也是巴黎大学的两任校长,他对这个问题提出了一个巧妙的答案。

地球是沉重的,“不适合运动”,而天球是由完美的精髓,自然运动,没有摩擦。

在此基础上,实际上更简单的是,天空移动,地球保持静止。

正是布里丹对射弹的“动力学”问题(即射弹运动的原因)做出了有影响力的贡献。亚里士多德的著作含糊不清。

布里丹用“动力”这个词来解释这个运动。通过投掷的动作,石头获得了推动力,但这种推动力逐渐被空气对石头运动的阻力所消耗。

当动力耗尽时,剧烈的运动(由投掷赋予的)停止了,石头的自然运动(向地心下落)开始了。

从自然哲学的角度,浅谈中国发明的创新,以及与美国的相互区别

推动力的概念并不是一个全新的想法,但布里丹以有趣的新方式应用了它。

首先,他坚持认为石头的运动是一个连续的曲线,而不是自然运动之后的暴力序列。

曲线的形状是由推动力、空气阻力和重力共同决定的石头的“重力”(在现代术语中是重量)。

(如果我们用投掷者施加在石头上的力来代替推动力,这与现代的解释是一致的)。

其次,布里丹考虑了天体的运动。如果上帝给了天球足够的动力,他们会无限期地继续下去,因为精髓提供没有阻力。

在这样说的时候,布里丹是在暗示同样的运动定律也适用于地球和天空——这与亚里士多德的物理学完全不同。

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尼科尔·奥雷斯姆(约1320-1382)是布里丹在巴黎的年轻同事。

他还考虑了地球是否旋转,但得出结论,我们在地球上没有办法区分一方面是旋转的地球和静止的天堂,另一方面是静止的地球和旋转的天堂。

(这在原则上类似于阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初提出的“相对论”论点,即观察者相对于彼此匀速运动)。

对Oresme来说,这证实了在信仰问题上理性的争论是多么的不可靠。

Oresme第一个用图形表示运动物体的速度。这是对运动物体的“运动学”的理论研究,也就是说,它的运动性质,它的位置或速度如何随时间变化。

早在14世纪,牛津大学默顿学院的理查德·斯温斯黑德(佛罗里达州)就已经在运动学方面取得了重大进展。

他们把匀速定义为物体在相等的时间间隔内运动相等的距离,把匀加速定义为在相等的时间增量内速度以相等的增量增加。

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1335年前后,Swineshead的同事William Heytesbury表达了默顿人得出的被称为默顿规则的结论,内容如下:

运动的物体[匀速加速] …将[在给定的时间内]移动的距离,正好等于它以平均[速度]匀速运动时在相同时间内所移动的距离。

用现代的说法,如果一个物体从静止开始,以匀加速a运动,我们说,经过一段距离s,时间t,它的速度是v。

根据默顿法则,如果不是从静止开始,物体以匀速度v(它的平均速度)运动,它将在相同的时间t内经过相同的距离s。

使用符号,我们可以写出两个方程:

默顿法则:s = vt

根据匀加速的定义:v = at

将等式2代入等式1:

s = at2。

最后一个等式表明,在匀加速情况下,所经过的距离与所用时间的平方成正比。

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重要的是要认识到默顿人对运动学的研究是纯理论的,正如哲学家和数学家所期望的那样。

他们没有(事实上他们不能,以有意义的准确度)确定一个物体是否在给定的距离内匀速加速。

在巴黎大学,Oresme很快就注意到默顿学院在运动学方面的工作。

大约在1350年,他在他的《运动质量的构型》一书中提出了默顿法则的几何证明,并且他将默顿的分析扩展到了其他形式的运动,他也用几何来表示这些运动。

在Oresme的几何图形中,每种情况下的面积代表物体所经过的距离。

他用这种结构证明,在随时间t匀加速的情况下,运动前半段(直到时间t/2)所走的距离是后半段所走距离的三分之一。

正如在牛津大学默顿学院一样,这些研究都是理论性的。它们的意义是双重的。

从自然哲学的角度,浅谈中国发明的创新,以及与美国的相互区别

首先,他们再次表明,中世纪的自然哲学家认为,可以找到规则来描述变化,在这种情况下是运动;上帝创造了一个理性有序的世界。

第二,因为大约350年后,伽利略·伽利雷(1564-1642)运用他的聪明才智,通过实验证明了一个自由落体在其自身重量下以匀加速运动。

由此可以得出结论,14世纪对匀加速运动的描述可以适用于自落体。

这个讨论说明了中世纪欧洲的刻意努力,不仅是为了吸收亚里士多德的自然哲学,也是为了在此基础上有所发展;

用理性的论证来描述自然界中可观察到的变化;用数学来量化变化。

这种趋势在黑死病之后的文艺复兴时期获得了相当大的势头。

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(作者观点)数学谈到欧洲哲学一定绕不开亚里士多德,但不一定全是他。

在他之后有许多能人追随他的脚步踏上了哲学之路并走到了更远的地方,这无疑是件好事。

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参考文献:

《中国发明》

《美国的历史》

《自由落体与哲学》

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