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唐朝黑科技用什么秘诀 做到人类极限?
金银铜铁8:唐朝的产业、科技
唐朝黑科技用什么秘诀 做到人类极限?
前情提要
上几集是比历史课本更精彩的「西汉、东汉、唐朝迷你通史」。
大唐帝国站在汉朝和北魏的基础上,把产业、科技发展到鼎盛。这些人间极品,已经走到人类能力的极限了。
农业政策
唐朝前半(兴盛期、太宗到玄宗)的农业政策,看起来完全是普通常识,但汉唐宋规规矩矩做到这些,中国就出现三座高峰。
秦朝、东汉、元明清杀鸡取卵,连基本游戏规则都破坏了,把百姓推进灾难。真不够意思,结果是农民起义,让帝国崩溃了,皇帝家族也随着灭亡,政权移交到别人手上。
即使最初遵守游戏规则的汉武帝、唐玄宗,也在一阵得意当中开倒车。大唐已经攀爬到世界巅峰了,又摔到半山腰,成为一个中等国家。
那唐朝前半究竟是怎么做到的呢?不过是推行「静民务农」政策罢了,把休养生息还给农民,让他们能投入生产。具体措施有这些:
1. 「劝课农桑」
政府派遣一些倡导小组,去各农村鼓励百姓耕耘田地。不接受招待或送行,主要行程是「当一日农夫」。
2. 轻徭薄役
不要用劳役、高赋税来伤害农民,他们得到基本的生存权,自然会耕耘田地来养活家庭。
3. 「不违农时」
用法律手段来提供保障-- 在春夏秋农忙季节,禁止地方官员大兴土木或征集徭役,否则比照贪赃罪判刑。
4. 大型水利工程
唐朝水利工程已经做到周全了,光是列入记载、由当局进行的大型工程,就多达160项;另外还有一票没有列入记载的小型民间工程。
5. 奖励垦荒
唐朝前半实施「均田制」,总耕地达到8亿顷,食物产量提高到「白米不值钱」的地步。农业发展到「白米不值钱」的地步,「一斗米仅值三、四钱」。杜甫作诗:「稻米流脂粟米白,公私仓廪皆丰实。」
农业技术
在当局的鼓励之下,农业生产和灌溉工具出现新突破,曲辕犁(生产工具)、水车(灌溉工具)、筒车(灌溉工具)来到人间。
天文学(农业相关科学)
高僧一行出生在一个显赫的世家,但他不在意那些,他更喜欢在安静当中进行心灵的活动。
他是「工欲善其事,必先利其器」的信徒,主张在实测的基础上编定历法。在制作大衍历之前,进行了几个摔破古今中外眼镜的准备动作:
1. 发明一票极精密的天文测量仪器-- 金属(铜铁)黄道游仪(黄道不固定,可以在赤道上移位,这个设计符合岁差现象)、水运浑天仪、复矩。
2. 主持中国史上头一次全国性大地测量。从铁勒(蒙古国喀拉和林)到交州(越南中部)之间13个地点,用复矩测量日影长度和地理纬度(北极高度),推翻了东汉末年郑玄提出的传统信念「日影一寸,地差千里」。
测量结果显示,地理纬度每差一度,日影相差两寸多,南北两地距离132公里,而南北距离就是地球子午线一度的弧长。一行成为创始「实测子午线长度」的地球人,而且是用科学方法(实际大地测量)来认识地球。
完美的准备,果然孵出人间极品:
﹡子午线长度跟前朝的测量结果差距相当大,消除了张衡、祖冲之的遗憾。他们发现当代历法欠精准,因此发明了改良版本,并且极力说服皇帝;但皇帝信任权臣,并没有采纳这些科学天才的贡献。
﹡大衍历运用二次差内插法,又创始了近似三次差的内插方式,让计算技术得到提升。
﹡副产品-- 一行在长期观测当中,发现「恒星位置移动(恒星自行)现象」,领先英国哈雷1000年。
数学(农业相关科学)
汉朝《周髀》、《九章算术》在魏晋南北朝时期得到惊人的发展。李淳风在内的唐朝数学家团队集大成,修订了前人的数学典籍,编订《算经十书》,当成唐朝国子监(大学、国家最高学府)算学馆的教科书。
唐朝很开放,科举文科测验诗词,理科的试题范围是《算经十书》。其中的数学观念领导古中国十几个世纪;分子、分母、平方、立方这些名词沿用到现在。
《算经十书》囊括了十本宝贝:
《周髀》、《九章算术》
数学牛人刘徽(三国)注释了这两本书。不要小看「注」这个动词,它代表几个动作:
1. 订正:一般人很难读懂这两本经典,但刘徽用千年难见的天才,不但彻底消化了,更订正其中的错误。
2. 证明:《九章算术》列出题目、解题步骤和答案,却没有提出解释或证明。刘徽为全书提出证实,以及自己的心得和解释,让读者能了解这些解法并且流传下去。
3. 加入其它的补充。
4. 加入大量的创新。
刘徽《海岛算经》
从第一题「今有望海岛」得名。利用标竿进行两次、三次和四次测量,为将来的先进地图学奠基。
刘徽站在张衡和其它科学家的肩膀上,发明了世界数学史上最精彩的割圆术,不但最严谨完备,同时也最简洁。美国数学家弗兰克·斯委特兹认为,刘徽让中国数学测量术登峰造极,大约超越西方一千年:
1. 托勒密、阿尔卡西、赵友欣跟日本关孝和的割圆术,通通属于单向迫近类别,不够严谨。
2. 阿基米得割圆术跟刘徽一样使用双向迫近,因而同样严谨完备,但简洁度远远落后。
3. 刘徽割圆术富有程序性,能继续分割下去,得到更精确的圆周率。南朝数学家祖冲之用刘徽割圆术计算11次,分割圆形成12288边形,得到圆周率3.1415926,为其后一千年带来世界上最准确的圆周率。
4. 刘徽首创把极限概念应用在数学问题,比阿基米得的双归谬推证法先进。
祖冲之、祖暅(读「宣」)(南朝)
祖冲之父子重视数学思维和数学推理,他们站在刘徽的肩膀上撰写《缀经》,把传统数学再往前推进一步。
1. 《缀经》虽然失传了,史书还是留下一小段记录-- 祖冲之把圆周率精准计算到小数点后七位,超前阿拉伯数学家阿尔卡西1000年。从古到今的学者真崇拜这位神级科学家啊,把圆周率称为「祖律」,月球背面有一座「祖冲之环形山」,小行星1880称为「祖冲之小行星」。
(日本人崇强,对祖冲之特别痴迷。「崇强文化」源自等级制和武士道观念,日本人坚持丛林法则--「胜劣汰、弱肉强食,实力决定一切」。相对的,中国价值观主张以德服人,维护正义,尊重弱小民族,坚持国家不论大小强弱,一律平等。)
2. 根据史料记载,祖氏父子也推算出「祖暅(读「宣」)原理」(卡瓦列利原理),建立了刘徽不能解决的球体积公式。祖暅原理领先意大利数学家卡瓦列利1200年,为建立微积分铺路。
3. 他们也发展了二次、三次方程式解法。
另外几本也提出一些具有世界意义的突破
﹡《孙子算经》提出「物不知数」问题(孙子问题、韩信点兵、中国剩余定理)。
﹡《张丘建算经》提出「百鸡(不定方程式)问题」。
﹡《缉古算经》提出三次方程解法,包括用几何方法列出三次方程。
指南针、地理学
随着指南针和造船技术突破,在南北、中外和海陆的交会、碰撞中,唐朝人张开好奇的眼睛,探索国内外各国各地。他们编辑的地理志不是冷冰冰的例行公事,用类似上帝的、关怀的视角面对一个个城镇,不但观察地理(山川、道路、政区、城镇、物产、各民族和他们的风俗、社会组织),也观察历史沿革。
﹡大型地理志书《括地志》内容非常丰富。
﹡地方志《元和郡县图志》是现存最早的总地志。
﹡《海内华夷图》绘图介绍几百个邻国的史地概况。
﹡《蛮书》(《云南志》)介绍云南南诏国。
一带一路(国际贸易产业)
汉朝打开正式的丝路,沿线设置驿站并派遣使者,维护丝路的畅通。
唐朝船舶技术突破,陆上丝路扩充成「一带一路」,尤其中期「安史之乱」让国力衰落下来,造成西北部沦陷,疆域缩水,结果是北道丝路断绝了。因此唐朝努力发展南道丝路和海上版(一路)。
这时神州的地缘经济「北升南降」(北半部升,南半部降)-- 华北烽火延烧,苏杭、成都成为国际性大都会,交广泉福杨州成为国际领导性港口;国际贸易额太庞大了,特地在广州设置市舶司来管理。
唐朝进入海洋文明时代,华中华南面对来自各地的冲击,思想、文化出现旺盛的生机。
建筑
国内产业、科技和对外贸易旺盛,唐朝GDP全球占比至少50%。看看长安城就知道这推测是靠谱的,当时地球上再也找不到这种规模、格局和繁华程度了,人口大约百万,棋盘式的城市规划,街道宽阔而整齐。
宫殿区、宗庙、中央政府、宗教寺院和公卿官员府第,这些木结构建筑群从结构、造型、线条到色调都简洁明快-- 通常屋瓦青黑色,建筑红白或黑白两色,门窗简单,斗拱宽阔,屋檐高挑,让舒展的屋顶显得更舒展。唐朝建筑像唐朝人,在朴素当中显得大方、豪迈而富有活力。
唐朝的大体量建筑,不需要再像汉朝那样倚靠夯土高台。因为设计和施工管理水平都出现进步,各种构件、用料都已经规格化,施工流程也定型化了。根据画在墙上的工程图施工,速度随之提高。
长安城完工之后,不仅规模在全世界领先,更成为城市规划的样板。周边国家首都(日本平安京、新罗金城、高句丽平壤、渤海国上京)立刻开始模仿。
纺织
在这个时代、这些建筑群里的人,会穿什么衣服呢?考古学家在法门寺塔的地宫里,发现历代皇后供奉的七百多件纺织品,每一件都是顶级品质的瑰宝:
﹡绫(细薄,一部份成品是素色的)
﹡绮(读「起」、素地织纹起花)
﹡罗(柔软轻薄通风、经纬线分明)
﹡锦(彩色经纬线交织成图案或花纹)、繝(读「见」、跟锦差不多)
其中有一些上品-- 提花罗、红锦、厚度和平滑度像纸张的缭绫。
中产阶级也能获得这些中等质量项目:
纱(轻细的绢)、绸、缎、绢(读「倦」)。
唐朝纺织产业的纺织(把原料纺成纱线)、织造(把纱线织成布)、刺绣和印染技术已经发挥到人类能力的极限了。生产项目达到二十几种,品种结构非常完整。
图案文饰(刺绣和印染技巧)也进入鼎盛期;某些成品接受西域的影响,具有波斯风格。例如缂(读「课」)丝用本色生丝为经、彩丝为纬,纹饰不像普通纺织品,已经接近艺术品等级了。
陶瓷产业
唐三彩(多彩陶器,釉色以黄绿褐蓝为主)展示唐代陶瓷产业,更展示唐朝人的个性。不过是陪葬品罢了,神情却那样生动,而且色彩多斑烂啊,让观众的心情跟着飞扬。它的制作过程是这样的:
1. 高温烧胎:
白色黏土用高温(摄氏1100度或稍低)烧出素胚。
2. 冷却、绘图:
在素胚上用几种金属氧化物(铅釉,包括透明釉、褐釉、蓝釉)绘图。
3. 低温烧釉:
用「低温」(摄氏900度或稍低)烘制出成品。
铅釉具有流动性,在烘制过程出现化学反应,互相渗化,形成斑驳、浓淡参差的色调,塑造出形形色色的人物(文官、武士、贵妇、男侍、女仆、演艺人员、胡人...)和动物(战马、骆驼、牛羊狮虎、神兽...),组成一个热闹的地下世界。
造纸技术
除了硬件(产业、科技、生活)的富强之外,大国更需要软件(内涵),这一点得仰赖造纸工业。
1. 麻纸:
唐朝麻纸制造技术登峰造极,已经能利用野生麻类纤维,生产质量优良、长度随客户指定、0.15毫米厚度的薄纸了。
2. 竹纸:
唐朝更发展出一项黑科技--用整根竹子造纸,原料不限于树皮,因此不再担心短缺了。唐朝成为一个文明高度发展的国度,纸张生产数量和速度都很惊人。
到处是一片片竹林,前人哪会忽视这种造纸材料呢?问题是竹茎杆纤维又硬又脆,容易折断,看得到用不起啊!没问题,唐朝造纸技术超出普通人的想象,克服了这个瓶颈,让纸张的质量、品种大突破,成为一般市民的生活必需品。书籍开始大量印刷,把知识普及到社会大众。
「造纸狂魔」没有特别的秘诀,唯一的突破技巧是尝试再尝试:
1. 原料加强沤泡。
2. 用碱水蒸煮,清除胶质。
3. 竹子原料加入汞、胶来提高韧性。
4. 最后锲而不舍地臼捣,提高原料的分散程度;再加上长时间搅拌,让纤维紧密而均匀地交结。经过这些努力,再硬再脆的原料也只能接受驯服,成为质地精细的纸张。
传统医学
软硬件先进的国家行有余力,对身体健康和医学高度重视。唐朝医学分科细,名医辈出,实践并记录了齐全的先进知识:
﹡医学家、药物学家「药王」孙思邈撰写了人类史上第一本医药学的集大成著作《千金方》(前后两本的总称),解释八百多种药物(一部份列出采集法、煎煮法)、诊治技术、针灸法、养生术。
﹡《新修本草》,世界第一本药典,而且是国家官修版。
﹡外科手术高水平,除了最普及的项目刀剑创伤之外,甚至能移除白内障、割除体表肿瘤。
﹡太医署(国立医学专科大学)设置医科、针科、按摩科(包含伤科)、咒禁术(驱除病魔)。
火药
在唐哀帝期间,黑色火药来到人间,命名「飞火」,在箭杆上系一个火药团,点燃引信后发射。地方割据势力在互相攻伐中,曾经使用这飞翔的火力,烧毁一扇叫「龙沙门」的城门。
这项发明超前欧洲四个世纪,带领人类结束冷兵器时代,走进火器时代。
但唐朝封建势力在富强当中开始腐化;走到末代皇帝,飞火已经帮不上忙,大厦仍然倾颓了。
将来进入宋朝,火药的性能会从燃烧跃进到爆破,在北方游牧民族虎视耽耽之下,发出震撼、创造奇迹,让那个放弃武力的国度生存了三个世纪。
考虑到当时的软硬件背景,宋朝科技已经超越人类极限、进入化境了。
未完待续
下几集讲讲「高琼」、「狄青」的故事,带你走进大宋。
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