按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
十二平均律的数理理论，为现代键盘乐器（如钢琴等）的创制奠定了基础。
朱载堉的“新法密率”理论及其计算方法在他的《律历融通》、《律学新说》和《律吕精义》等书中均有阐述。“新法密率”的主要科学贡献：一是创造了以弦律为主的十二平均律；二是采用“异径管律”的方法，提出了解决管口校正的新途径。
朱载堉把八度分成十二个半音，运用等比生律，使得任何相邻两律间的频率比都相等，从而获得各律音高间隔的等程性，成功地解决了旋宫转调的问题。其用数学公式可表示为，式中表示在一个八度音程中十二个半音的任意一个音的弦长。这样新法密率实际上就是以为比例因子的十二平均律。
TTnnn ＋ 12 12= 1。05946 = 2 T 12 ；；〃 〃朱载堉在发明十二平均律的同时，还提出“异径管律”。这就是以管定律时，各律管的内径须随律管长度而异。他利用这种不同管径的特点来达到缩小空气柱与管长不一致的问题。他研究得出，在一个八度音程中按音高次序排列的十二个律管的管径构成了以为比率的等比数列。用数学公式可表示为2412422d dnn ＋= 。第三节光学传统的光学研究及记载关于针孔成像和面镜成像的问题，方以智①的研究和记述基本上与宋代沈括的研究和记述类似。
关于色散现象，李时珍①、方以智等均有观察与记述。方以智指出：“凡宝石面凸则光成一条，有数棱者则必有一面五色。如峨嵋放光石，六面也；水晶压纸，三面也；烧料三面水晶亦五色；峡日射飞泉成五色；人于回墙间向日喷水，亦成五色。故知虹■之彩、星月之晕、五色之云，皆同此理。”②他列举了数种晶体的色散及虹霓现象等，认为这些自然界的普遍现象有着相同的道理。可以说，这是对我国古代色散知识的一个总结性记录。
至于透光镜，在郎瑛的《七修类稿》中记载：“映日，则背花俱见。凡突处，其影皆空。”③方以智对此亦有研究：“世有日中见镜背盘龙，入室则隐者，。。人不解其故，以为异宝。此假作者，先以精铜少剂铸镜，凿龙或花其背，复熔倍锡之铜剂填之，磨使平，又以铅盖其面，日中照之，则龙文尽出。博物如沈存中（沈括），犹讶透光之奇。吾衍（吾丘衍）始明之。”④对于透光镜的铸造方法，方以智与元代吾丘衍的见解相似。
传入的西方光学知识明末，西方近代光学知识开始传入我国。如利玛窦曾用三棱镜表演色散现象。阳玛诺（Emmanuel Diaz， 1574—1659）在《天问略》（1615）中，最早提到光学望远镜，他说：“近世西洋精于历法一名士，务测日月星辰奥理而衰其目力尫赢，则造创一巧器以助之。”此处“精于历法一名士”实指伽利略，他于1609 年制望远镜，并用以观测月面、金星、土星、木星、星团、银河等天体。汤若望（J。Adam Schall von Bell，1592—1666）所著《远镜说》（1626）是在我国最早介绍望远镜的专著。该书首先列举了利用望远镜仰观月亮、金星、太阳、木星、土星和宿天诸星，及直视远处山川江河、树林村落、海上行舟和室中诸远物的情形，然后介绍了伽利略望远镜的结构和用法，在天文观测及战争中的功用，还介绍了眼镜、凸透镜和凹透镜的制造、使用及成像原理，光的折射现象，凸透镜与凹透镜组合使用的成像原理、造法、用法及注意事项等。总之，该书从功效、原理、结构和使用等方面介绍伽利略式望远镜，并附有光路图（尽管是错误的）及整架望远镜的外形图。估计望远镜实物当在此前后传入我国。
明末，薄钰曾成功地把“千里镜”（望远镜）应用于战争，观察敌方所① 《物理小识》卷八《器用类·阳燧倒影》。
① 《本草纲目》卷八《金石部·玉类》。
② 《物理小识》卷八《器用类·阳燧倒影》。
③ 《七修类稿》续稿卷七《奇谑类》。
④ 《物理小识》卷八《器用类·镜背纹》。
在和炮弹落点①。明代已有关于眼镜传入我国的记载，见于郎瑛的《七修类稿》卷六《事物类》及张宁的《方洲杂录》。它们主要是远视眼镜，由陆路经甘肃、陕西，或海路从广东输入，因稀少而昂贵，被视为珍品。
① 参阅《吴县志》卷七五下《列传·艺术二》。
第四节电和磁指南针和罗盘广泛应用于航海明代的造船航海技术是较先进的。十五世纪初，郑和率领船队七次航海下西洋。航海罗盘的使用是远航成功的重要技术保证之一。随同郑和远航的巩珍曾记载当时航海“皆斫木为盘，书刻干支，浮针于水，指向行舟”①。可见当时普遍使用罗盘指示航行。“至嘉靖间，遇倭夷之乱，始传倭中法，以针入盘中，贴纸方位其上，不拘何方，子午必向南北，谓之旱罗经”②。“近年吴、越、闽、广屡遭倭变，倭船尾率用旱针盘，以辨海道。获之仿其制，天下人始多旱针盘。但其针用磁石煮制，气过不灵，不若水针盘之细密也”③。说明自明中叶开始，从日本传入有支轴指南针的旱罗经，应用于航海。在张燮的《东西洋考》卷九“西洋针路篇”和“东洋针路篇”中，就分别叙述了从南中国海至南洋和从澎湖至菲律宾、婆罗洲及台湾等地所应采取的针位方向。
摩擦起电现象张居正曾记载他亲身经历的现象：“凡貂裘及绮丽之服皆有光。余每于冬月盛寒时，衣上常有火光，振之进炸有声，如花火之状。人以为皮裘丽服温暖，外为寒气所逼，故搏击而有光，理或当尔。”①冬季空气干燥，皮毛丝绸容易摩擦产生静电。与张居正几乎同时，都邛也记载了：“吴绫为裳，暗室中力持曳，以手摩之，良久火星星出。”②但是，在那个时代对电的本质尚无了解。
① 《西洋番国志》自序。
② 李豫亨：《青鸟绪言》。
③ 李豫亨：《推篷寤语》。
① 《张文忠公全集》文集第十一。
② 《三余赘笔》“吴绫出火”。
第五十八章化学第一节《道藏》中的炼丹术著作中国古代炼丹家在长期的和大量的炼丹实践中，取得了许多重要的化学成就。他们的工作多记录在历代的炼丹著作里，并辑入《道藏》以传世。可惜的是自唐开元《三洞琼纲》到宋、金、元三代递修本《道藏》，在元代几乎毁损无遗。永乐四年（1406），明成祖朱棣命第四十三代天师张宇初纂修《道藏》，但未能刊刻。直到明英宗正统九年（1444）方始刻板印行，并诏邵以正督校，重加订正，增所未备。《正统道藏》共5305 卷，按三洞四辅十二类分编，以《千字文》为函目，从“天”字至“英”字，分装四百八十函。万历三十五年（1607），明神宗朱翊钧又命第五十代天师张国祥续刻道藏。《续道藏》共一百八十卷，从“杜”字至“缨”字，分装三十二函。据统计，正续《道藏》共收道书一千四百七十六种，其中与炼丹术有关的著作有一百多种。这些著作，如《抱朴子》内外篇、《云笈七签》、《黄帝九鼎神丹经诀》、《太清丹经要诀》、《三十六水法》、《诸家神品丹法》、《真元妙道要略》、《庚道集》、《铅汞甲庚至宝集成》、《太清石壁记》、《丹房须知》、《金石簿五九数诀》等，都保存了大量的炼丹史料，是研究中国古代化学的宝贵文献。这些书大多隐晦难懂，研究难度很大，虽然陈国符《道藏源流考》及其他一些学者的论著做了不少开创性的工作，但未获解决的问题比比皆是。著名化学家卢嘉锡曾指出：“李博士（指英国著名科学史家李约瑟博士）用四册书的篇幅阐述中国炼丹术发展史，从古代丹药一直讲到合成胰岛素，并与阿拉伯、拜占庭和欧洲的炼金术作了对比，内容相当精彩。他的工作展示了中国古代炼丹术在早期化学和早期生物化学方面的成就，同时也表明，这个课题疑蕴尚多，仍然是值得化学史家深入发掘的‘富矿’。”①正续《道藏》所收绝大多数都是明代以前的炼丹术著作。实际上，就化学史而言，明代的一些炼丹术著作，如陈竹泉《黄白直指》、《铅汞奥旨》、《琴火重光》，李文炳《黄白镜》等，也都有一定的研究价值。但总的来说，由于炼丹术本身的局限性，并随着所谓“仙丹”、“灵药”对人体健康的危害及江湖术士点化金银的骗术为更广泛的人们所认识，中国古代炼丹术经过一千余年的发展，到了明代已接近尾声，它作为原始形式的化学的使命，也即将在人们的批判和嘲讽声中终结了。
① 卢嘉锡：《李约瑟〈中国科学技术史〉中译本序》，见《中国科学技术史》第一卷，科学出版社、上海古籍出版社1990 年版。
第二节本草学中的化学知识明代，炼丹术虽已彻底衰落了，但炼丹术的制药化学成就和实验技术仍为医药学家继承和发扬，进一步丰富了中国古代医药学和医药化学的宝库。刘文泰等编纂的《本草品汇精要》和李时珍《本草纲目》是明代本草学的杰出代表，尤其是后者，它不仅是中国古代的一部医药学巨著，同时又是一部包括各门自然科学的内容丰富的博物学全书，其中也包括大量的化学知识。如《本草纲目》所载二百七十六种无机药物，绝大部分载于金石部，其中有非金属元素、金属单质、合金和多种矿物及无机化合物。而无机化合物中则有氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物、硼酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硝酸盐和硫酸盐等。
《本草纲目》对药物的来源、性质和鉴别方法大多有明白的记述。从现代化学知识来看，其中多数是相当确切的。例如，关于金的来源和纯度的鉴别，书中指出：“金有山金、沙金二种。其色七青、八黄、九紫、十赤，以赤为足色也”，“［金］和银者性柔，试石则色青；和铜者性硬，试石则有声”。并在此基础上进一步提出了什么是伪金、伪银：“水银金、丹砂金、雄黄金。。并药点成者。。皆假金也”，“水银银、草砂银、雄黄银。。皆以药制成者，皆假银也。”值得指出的是，这种根据在试金石上的擦痕颜色与标准样品颜色相比较而估量金的纯度（成色）和真假的方法，在地质矿物鉴定中至今仍在沿用。关于各种矾类的鉴别，《本草纲目》中也载有十分简便的方法。如石胆“涂于铁及铜上，烧之红者，真也”，“其状如赤石脂有金星者，为铁矾”，绿矾“色绿、味酸，烧之则赤”等等。
《本草纲目》还记载了许多重要无机药物的合成方法。如关于水银霜（轻粉，Hg2Cl2）的制备，其中写道：“用水银一两，白矾二两，食盐一两，同研不见星，铺于铁器内，以小乌盆覆之。筛灶灰、盐水和、封固盆口，以炭打二柱香，取开，则粉升于盆上矣。其白为雪，轻盈可爱。一两汞可升粉八钱。”这里所述不但有工艺过程，而且有反应物的定量关系，所制得物质的纯度也很高，显然这是一种比《本草品汇精要》所载更为简明可行的水银霜制作方法。现代有人依法进行模拟试验，获得很好的结果。
又如铅粉［碱式碳酸铅，Pb（OH）2·2PbCO3］，书中也记有详细的制作工艺：“每铅百斤，熔化，削成薄片，卷作筒，安木甑内。甑下甑中各安醋一瓶，外以盐泥固济，纸封甑缝。风炉安火四周，养一七，便扫入水缸内。依旧封养，次次如此，铅尽为度。”这一反应的实质是铅与空气中的氧和醋酸蒸气作用而生成碱式醋酸铅，进一步在空气、水汽、二氧化碳的作用下生成白色的铅粉。这种制铅粉法的原理和步骤与欧洲的荷兰法几乎完全相同，但要早近一百年。
《本草纲目》在叙述药物的制作过程中，还提到了水浴加热、蒸馏、冷凝、蒸发、干燥、升华、重结晶、沉淀、洗涤、过滤、灼烧等一系列化学实验操作技术。这些方法至今仍在化学实验中沿用。追本溯源，中国古代医药学无疑对近代化学发展作出了不可磨灭的重要贡献。
第三节西方化学知识的传入明中叶万历以后，欧洲耶稣会士利玛窦、邓玉函、汤若望等陆续来华。
这些传教士传入了一些西方科学技术知识，其中也包括化学知识。但当时传入的化学知识在数量上要比数学、天文历法、地理、机械和火器等要少得多，并且由于近代化学在西方尚未建立起来，所以传入的内容也只是属于古典化学的范围。
在明代传入的西方化学知识中，最重要的是关于无机酸（硝酸、盐酸和硫酸）的认识和制作方法。中国古代炼丹家和医药学家早已熟悉并实际应用了制造无机酸所需要的基本原料，如硝石（硝酸钾，KNO3）、绿矾（硫酸亚铁，FeSO4·7H2O）和食盐（氯化钠， NaCl）等，也具有相应的设备和技术手段，因此，他们在实践活动中完全有可能自觉或不自觉地制得无机酸，但遗憾的是迄今尚未在丹书、本草书或其他著作中找到有关无机酸的明确记载。从现有资料来看，中国最早记述无机酸的是徐光启的一篇手稿《造强水法》①。据研究，《造强水法》即制硝酸的方法，其原文如下：“绿矾五斤（多少任意），硝五斤。将矾炒去，约折五分之一。将二味同研细，听用。次用铁作锅，约乘（盛）药外，尚有空。锅口稍敛，以承过筒。另用内外有油（釉）大坛一具，约乘（盛）四五十斤者则不裂。以玻璃或瓷器为过筒，一端合于锅口，一端合于坛口。铁锅置炭炉上。坛中加水如损绿矾之数，如矾折一斤则加水一斤也。次以过筒接锅坛二口，各用盐泥固济。锅下起火，初四刻用文火，渐加武火，满二十四刻灭火，取起冷定，开坛则药化为水，而锅亦坏矣。用水入五金皆成水，惟黄金不化水中，加盐则化。化过它金之水，加盐则复为砂，沉于底，惟黄金不能成砂必以酒靛（点）之。。。强水用过无力，或有它物杂之，仍用前之器制，则复为水，滓留于锅矣。盛水坛下宜置一缸，恐一时迸破，水犹在缸也。”②“强水”一词是意译的名词，其拉丁文原文指的就是硝酸。徐光启在这里记述了硝酸的性质、制备方法和操作时应注意的事项。这是中国化学史上关于硝酸的最早记载。从当时的背景看，这种方法无疑是西方传教士介绍过来的。
方以智《物理小识》提到：“有■水者，剪银块投之，则旋而为水。倾之孟中，随形而定。复取硇水归瓶。其取硇水法，以玻璃窑烧一长管，以炼砂，取其气。道未公为予言之。”①道未是汤若望的字，因此这是汤若望向方以智介绍的一种制取无机酸的方法。“■”就是硇砂（氯化铵，■NH4Cl）。但这段记载过于简略，难于借以判断硇水（或■水）是什么物质。有学者认为，如将硇砂加入较浓硝酸（强水），则可得到王水，因此才能对贵金属（金、银）起溶解作用。也有学者认为，如将硇砂加入绿矾蒸馏，则可得到盐酸②。究竟何者为是，尚有待进一步研究。方以智《物理小识》还提到：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，栽木不茂。”这里所说的“青矾厂气”，当指煅烧① 张子高：《中国化学史稿（古代之部）》，科学出版社1964 年版，第190 页。② 徐光启：《造强水法》，载《徐光启手迹》，中华书局1962 年影印本。① 方以智：《物理小识》卷七《金石》。
② 张子高：《中国化学史稿（古代之部）》，科学出版社1964 年版，第191 页；潘吉星：《我国明清时期关于无机酸的记载》，载《大自然探索》1983 年第3 期。
硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）后产生的三氧化硫和二氧化硫。这类气体遇水或湿空气，会生成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性的酸雾，说明当时对于硫酸也有了一定的接触和认识。
此外，在李天经主持下，汤若望、杨之华、黄宏宪等翻译出《坤舆格致》一书，共四卷。《坤舆格致》的原著是德国学者阿格里科拉（G。Agricola，1494…1555）的《矿冶全书》。《矿冶全书》共十二卷，是欧洲矿冶技术的一部经典著作，书中介绍了各种金属的分离、制取和提纯方法，也详细介绍了各种无机酸的制法，包含有许多重要的化学知识。崇祯十六年（1643）十二月，朱由检在户部尚书倪元璐《请停开采疏》上批示户部将《坤舆格致》分发各地，“着地方官相酌地形，便宜采取，仍据实奏报”，并命汤若望“赴蓟督军前传习采法并火器、水利等项”。由于次年三月明朝灭亡，因而这项有利于传播西方化学知识和矿冶技术的措施未能实现。
第五十九章地理学明代地理学的发展明显地可以分为前后两期。前期由于封建经济有较大发展，国力强盛，出现了郑和七下西洋的壮举。在这个背景下，域外地理、军事地理、地图学、地志等均取得了较大成就。在后期，特别是万历以后，中国出现了资�