近代科學技術——清末民初時期

西方科技的傳入

耶穌會士來華是從16世紀下半葉，即明中葉以後開始的。他們知道，在一個文化悠久、經濟力量也還不弱的東方大國，要達到通過宗教以左右中國的目的，不能不用近代的科學技術作為敲門磚。這在耶穌會士寫的各種傳教記述中就有很明確的自白。當時，在我國傳教比較著名並掌握有一科學知識的耶穌會士有利瑪竇(意大利人，1582年來華，任會長)、湯若望(德國人，1622年來華)等，他們都與在朝做官的士大天如徐光後、李之藻等人有來往，也頗得自萬曆至乾隆時一定些皇帝的賞識。在他們實現傳教目的的過程中，傳人的科技知識主要有天文、數學、地學、物理、火器等。

在天文學方麵，首先是利瑪竇介紹了有關日月蝕的原理，七曜與地球體積的比較、西方所測知的恒星以及天文儀器的製造等，他還著有《渾蓋通憲圖說》、《經天該》和《乾坤體義》等(多為李之藻筆述)。1605年，利瑪竇在對我國情況有所了解之後，向羅馬教會獻策，請派天文學者來中國從事曆法改革這件大事，以便進一步開展他們的傳教工作。此後，來中國的果然有不少是懂天文的耶穌會士。

明代曆法，一直使用大統曆(實即元代的授時曆)和回回曆，因時間已久，誤差大。萬曆三十八年十一月(1610年12月)的一次日蝕，欽天監又未測準，於是有人提出組織翻譯，介紹西法。當時雖然已有改曆要求，但未實現。崇禎二年五月(1629年6月)，欽天監所報日蝕再一次失驗，而徐光啟用西法預測日蝕卻相當準確。這樣，徐光啟才被委任主持修改曆法工作。徐光啟聘請龍華民(1559—1654年，意大利人，1597年來華)等耶穌會士編譯天文學書籍，其工作成果體現在《崇禎曆書》的完成上。 《崇禎曆書》完成後，由於守舊派的反對和明室的衰亡，新曆法實際上並沒有實行。

西方數學的傳入主要有歐幾裏得幾何學、算術筆算法、對數和三角學等。利瑪竇口譯、徐光啟筆述的《幾何原本》，是傳教士來中國翻譯的第一部科學著作，底本用的是利瑪竇的老師、德國數學家克拉維斯的注解本，全書共15卷。利瑪竇譯完前6卷時，認為已達到他們用數學來籠絡人心的目的，因此沒有答應徐光啟希望全部譯完的要求。關於耶穌會士講授科學的用意，這裏又一次做了很好的回答。雖然如此， 《幾何原本》傳人後，對我國數學界產生了一定影響。介紹西方筆算的著作《同文算指》，是由利瑪竇和李之藻合作編譯的，對我國算術的發展有較大影響，清代學者很重視該書內容並加以改進，筆算的應用遂即日漸普遍起來。此外，還有《圓容較義》和《測量法義》等，前者是一部比較圖形關係的幾何學，後者是關於陸地測量方麵的著作。

至於計算工具，傳人我國的主要有耐普爾的算籌和伽利略的比例規。

世界地圖是利瑪竇進入我國傳教時傳人的。他從澳門到肇慶後，就根據繪有五大洲的西文世界地圖製成一幅較原圖還大、用漢文注釋的世界地圖，該圖由嶺南西按察司副使王泮刊印，贈送要人。該圖以後在南昌、南京和北京又重繪和修訂過多次，經刻版或上石的至少有8種，形狀或為一橢圓形圖，或分東西兩半球圖。其中以1602年刊行的《坤輿萬國全圖》最為完善。為了迎合中國人的心理，在這幅橢圓形的世界地圖中，特意把南北美洲繪在亞洲的東麵，這樣中國的位置就在地圖中部了。利瑪竇精於數理，在我國已注意各地經緯度的測量。他測得北京、南京、杭州、廣州、西安等地的經緯度相當精確，因此能順利地編製新圖。他在改繪世界地圖時，把西方的經緯度製圖法，有關五大洲(亞細亞、歐羅巴、利未亞——即非洲、南北亞墨利加、墨瓦蠟尼加——指南極的地方)的知識，地球說和五帶‘(熱帶、南北溫帶、南北寒帶)的劃分等傳人中國。這在士大夫階層中引起很大的震動，但完全能接受的人不多。圖中譯名如亞洲、歐洲、大西洋、地中海、羅馬、古巴、加拿大以及地球、南北極、南北極圈和赤道等一直沿用至今。

西方光學知識的傳人是從湯若望《遠鏡說》開始的。書中介紹了望遠鏡的用法、製法和原理。對於光在水中的折射現象、光經凸透鏡以放大物像等都有解釋。

關於西方製造火器的技術，當時有一部帶有保密性的書叫做《火攻奇器圖說》，此書來曆已不清楚了。明末清初，由於軍事上的需要，湯若望和南懷仁都奉命設計鑄造過銃炮。明末鑄造有1，200斤重和幾百斤重的火炮，但數量都不多。崇禎十六年(1643年)完成的著作有湯若望口授、焦勖筆錄的《火攻揭要》，內容包括各式火炮的鑄造法、運用法、安置以及子彈和地雷的製造等。清初南懷仁編譯的《神武圖說》，敘述了銃炮的原理並有附圖。此後，我國沒有在這方麵進行認真地研究和提高。

火器傳人後的情況是這樣，西方科技知識傳入後總的特點也是這樣。其中隻有天文和數學發展的情況與此不同。究其原因，主要是由於明朝政權很快衰亡，封建統治者對科技作用認識有局限，社會發展緩慢，不具備科學技術大踏步前進所需要的條件。具體到各學科，當然還有自己的問題。例如地學，在當時明清戰爭的政治環境和閉關自守、抑製工商的政策下，地理視野很難開闊，地學的實踐積累極少，地學知識離開了廣泛與深入的實地考察與研究，是難以得到發展的。

耶穌會傳教士來華，一方麵傳入了西方的科學與文化，另一方麵也把中國的科學介紹到西方。傳教士寫回去的報告、書信、專著，以及他們帶回的許多中國典籍，對西方社會和科學的發展起了一定的推動作用。我國的哲學思想對於18世紀法國和德國的資產階級革命起過作用。在科學技術方麵，例如我國的園林建築技術，於18世紀中葉傳到歐洲後，對英、法、德、荷蘭等國的園林建築都發生一定的影響。研究中國園林的專著有英國的園藝專家錢伯斯的《東方園林論》和德國人翁則爾的《中國園林論》。又如我國天文學中的宣夜說傳人歐洲，促進了西方水晶球說的崩潰。

著名數學家李善蘭和近代數學知識

中國古代數學，正如本書以前各章所述，曾經取得過不少傑出成果。到了近代，西方數學由於對數、解析幾何學和微積分的產生，中國數學已顯得落後許多。但是在中國近代，仍然有一些數學取得了某些成果。這些成果雖然比西方先進的數學水平低得多，時間也晚得多，但這些成果卻大都是他們自己獨立地取得的。在這些數學家中，較著名的有：項名達(1789—1850年)、戴煦(1805—1860年)、李善蘭(1811—1882)等人。

這一時期最著名的數學家是李善蘭。

李善蘭，字壬叔，號秋紉，浙江海寧人，從小喜愛數學，“方年十齡，讀書家塾，架上有古九章，竊取閱之，以為可不學而能，從此遂好算”，“三十後，所造漸深”。1852年到上海參加西方數學：天文學等科學著作的翻譯工作，8年間譯書80多卷。1860年以後在徐有壬、曾國藩手下充任幕僚。1868年到北京任同文館天文學算館總教習，直至病故。李善蘭的數學研究成果集中地體現在他自己編輯刊刻的《則古昔齋算學》之中，裏麵包括有他的數學著作13種。其中《方圓闡幽》、《弧矢啟秘》、《對數深源》3種，是關於冪級數展開式方麵的研究。李善蘭創造了一種“尖錐術”，即用尖錐的麵積來表示Xn'’，用求諸尖錐之和的方法來解決各種數學問題。雖然他在創造“尖錐術”的時候還沒有接觸微積分，但已經實際上得出了有關定積分公式。李善蘭還曾把“尖錐術”用於對數函數的冪級數展開。

李善蘭上述的工作說明，即使沒有西方傳人的微積分，中國數學也將會通過自己特殊的途徑，運用獨特的思想方式達到微積分，從而完成由初等數學到高等數學的轉變。實際上在西方，牛頓和萊布尼茲也是通過各自不同的途徑，幾乎同時達到微積分的思想的。

李善蘭在數論方麵還證明了著名的費爾瑪定理。這一結果發表在《考數根法》(數根即指素數，考數根法即判定素數的方法)之中，這是他在北京同文館時期做出的工作。

鴉片戰爭之後的中國近代數學的另一個方麵，也可以說主要的方麵，乃是進一步介紹西方先進的數學知識來中國。

從50年代開始，李善蘭與偉烈亞力合作所翻譯的《幾何原本》後9卷、 《代數學》、《代微積拾級》等書，使明末清初傳人我國前6卷的古希臘數學名著《幾何原本》有了較為完整的中文譯文，並且使西方近代的符號代數學以及解析幾何和徽積分第一次傳入我國。

李善蘭還創造了不少的數學名詞和術語，例如“代數”、“微分”、“積分”等等都一直被沿用到今天，而且也傳到日本被沿用到現在。他還直接引用了西方的不少數學符號，例如=、÷、 ()、、