青少年不可不知的世界科技史-中国古代文明
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    中国是世界上天文学发展最早的国家之一,几千年来积累了大量宝贵的天文资料,中国的天文学引起了各国天文学家的注意。中国古代的天文学和历法中国是世界上天文学发展最早的国家之一,几千年来积累了大量宝贵的天文资料,这引起了各国天文学家的注意。《春秋》中关于哈雷彗星的描述

    中国在传说中的帝尧(约公元前24世纪)的时候就已经有了专职的天文官司,从事观象授时。那时一年分为366天,分为四季,用闰月来调整月份和季节。这些都是中国历法(阴、阳历)的基本内容。

    春秋时期(公元前770~前476年),中国天文学已经处于从一般观察到数量化观察的过渡阶段。记录这一段历史的《春秋》和《左传》,都载有丰富的天文资料。从鲁隐公元年(公元前722年)到鲁哀公十四年(公元前481年)的242年中,记录了37次日衰,现已证明其中有32次是可靠的,这是世界上最早的天象记录。当时还有天琴座流星的最早记载,也有世界上关于哈雷彗星的最早记录。

    随着观测资料的积累,战国时期已有天文学的专门著作,齐国的甘公(甘德)著有《天文星占》八卷,魏国的石申著有《天文》八卷。

    和春秋时期天文学相联系的是历法,到春秋后期,采用的历法是一年为365日,19年7闰,这种历法叫古四分历。古四分历比真正的年长度每年多11分钟。欧洲古罗马人在公元前43年,即比中国晚500年的时候才知道采用古四分历。由于农业生产的需要,在春秋战国时期,还逐步形成了二十四节气的划分,平均15天设置一个节气,这是中国古代的独特创造。它告诉人们太阳移到黄道上二十四个具有季节意义的位置的日期,几千年来对中国农牧业的发展起了重要作用。

    刘徽注解《九章算术》刘徽(225~295)刘徽,中国数学家。

    中国古代的数学著作相传有10种,称为“算经十书”。其中最重要的一种是《九章算术》,全书分九章。

    刘徽在数学上的主要成就之一就是为《九章算术》做注解,于魏景元四年(公元263年)成书,名《九章算术注》,共九卷。对《九章算术》中的大部分算法一一给出理论上的论证,特别是创立割圆术来计算圆周率的方法,含有极限观念,这不仅开创了中国圆周率研究的新纪元,在世界数学史上也是一项重大成就。他正确地计算出圆内接正192边形的面积,并得出圆周率的近似值为157/50(约3.14)。在此基础上,他又进一步算出圆内接正3072边形的面积,得到圆周率的近似值为3927/1250,等于现在通常计算中所规定的π值,即3.1416。

    刘徽对数学的贡献是多方面的,他对求弧田面积、圆锥体积、球体积、十进分数、解方程等问题都有创见。巧戏贪心财主

    从前,有一位贪心的财主找到刘徽,求他帮忙,财主说:“我有一口圆形的池塘,现在我想把它租出去,能不能请您帮忙计算一下这口池塘有多大?”

    刘徽痛快地回答:“当然可以。不过,你是想让你的池塘的亩数大一些还是小一些呢?”

    《九章算术》书影财主一听还有这种好事,连忙说:“大一些好,大一些好。大了我就可以多收租金了!”

    于是刘徽告诉他,尽量把这个池塘画成多边形,边数越多,池塘的亩数就越大。

    财主迫不及待地依计行事。第二天一早,他就跑来告诉刘徽,他画出了12边形,并量出了每边的长度。刘徽马上给他算出了池塘的亩数。第三天,财主又画出了24边形,刘徽一算,果然亩数比前一天多了些,财主就更高兴了。过了几天,他又画出了96边形,刘徽算出的亩数又大了一些。

    这样,贪心的财主为了让他的池塘的面积不断扩大,就不停地量呀、画呀,忙得不亦乐乎。而事实上,这个池塘的实际面积要比财主画出的任一多边形的面积都大。

    其实,这故事讲的就是刘徽独创的割圆术。

    所谓的割圆术,就是在圆内做内接正多边形,然后通过计算多边形的面积来求得该圆的近似面积,并计算出圆周率的近似数值。

    发明“割圆术”

    有一天,刘徽来到一个打石场散心。他看到一群石匠在加工石料。石匠们接过一块四四方方的大青石,先斫去石头的4个角,石头就变成一块八角形的石头,然后再斫掉8个角,石头变成了16角形。这样一斧一凿地敲下去,一块方石就在不知不觉中被加工成了一根光滑的圆石柱了。

    刘徽看呆了。突然间,脑子里灵光一闪,他赶紧回到家里,立刻动手在纸上画了一个大圆,然后在圆里面画了一个内接正六边形,用尺子一量,六边形的周长正好是直径的3倍。然后,他又在圆里面画出内接正12边形、24边形、48边形。他惊喜地发现,圆的内接正多边形的边数越多,它的周长就和圆的周长越接近。最后,他把这种求圆周率的办法称为“割圆术”。

    利用割圆术,刘徽算出了圆的内接正192边形的周长是直径的3.14倍,即157/50。

    157/50是人类历史上第一次所求得的比较准确的π值。后来,人们为了纪念刘徽的功绩,就把这个π值称作“徽率”。

    祖冲之与圆周率祖冲之(429~500)祖冲之,字文远,南北朝范阳人,中国数学家、天文学家。

    祖冲之的父亲对天文历法有所研究,祖冲之从小就爱好天文历法,并经常观测和记录日月星辰的运行情况,曾历任南徐州从事史、公府参军、娄县令、长水校尉等职。

    祖冲之在数学方面有很大成就,对圆周率的计算十分精确,其值在3.1415926和3.1415927之间,比现在通常计算中所规定的3.1416要精确得多。

    祖冲之把圆周率的近似值22/7称为约率,并首先提出另一个圆周率的近似值355/113,称为“密率”(日本数学家称为“祖率”),比欧洲一些数学家早提出1000多年。

    祖冲之编制了一部新历法,叫《大明历》,首次求出历法中通常称为交点月的日数为27.21223日,与近代测得交点月的日数27.21222日极为近似。

    祖冲之在机械制造方面也有贡献,曾改造过指南车,制造了水碓磨、千里船等。爱探索的祖冲之

    小时候,祖冲之最喜欢在晴朗的夜空中数星星,观察星空的变化。他常常问爷爷:“天空中的北斗星为什么一直旋转个不停呢?它怎么一会儿向东,一会儿又向南?”“怎么月亮一会儿弯弯的像镰刀,一会儿又圆圆的像银盘?”面对祖冲之永远问不完的问题,身为朝廷中掌管建筑工程官员的爷爷总是不厌其烦地解释给他听。

    有一年的8月29日,天空中出现了日食。当时人们并不了解日食是怎么回事,都争先恐后地涌到户外去观望,还有很多迷信的说法。

    虽说祖冲之还是个少年,但他已经懂得不少的天文知识。他一边观察日食,一边进行思考,日食只有在初一的时候才会出现,可今天才廿九,怎么提前了呢?会不会是历书出了差错?

    从此以后,祖冲之着手将历法推算出的节气同实际看到的天象进行对比。种种迹象表明,当时的历法并不严密,必须重新制定。

    “历法如果不准确,就要误大事的,有错就得改。”

    凭着坚定的科学信念,祖冲之开始了重修历法的艰苦劳动。

    白天,他测太阳的影子;夜晚,他观看星宿的移动。当时并没有先进的运算工具,只有一大堆被称做“算筹”的小竹签。碰到稍大一些的数字运算,那些小竹签就要摆上一大堆。但是,祖冲之没有被难倒。

    终于在他33岁那年,祖冲之编成了一部崭新的历法——《大明历》。

    为真理而斗争

    《大明历》编成以后,祖冲之上表给宋孝武帝,请求他颁布推行。宋孝武帝命令主管天文历法的宠臣戴法兴进行审查。戴法兴的思想顽固保守,他反对改革历法,极力反对《大明历》。

    戴法兴摆出一副权威的架势说:“日月星辰的运动,有时快,有时慢,是变幻莫测的。”

    祖冲之胸有成竹地说:“其实这些快慢变化并不神秘,通过观测研究,是完全可以推算出来的。”

    理屈的戴法兴却蛮横地宣称:“历法是古人制定、代代相传下来的,万世也不能更改,即使有差错,也应该永远照用!”

    “我们绝不能盲目迷信古人!”祖冲之理直气壮地反对说,“明明知道旧历法有错误,还要照用,这岂不是错上加错?!”

    面对祖冲之有理有据的争辩,戴法兴恼羞成怒了,他拍着桌子威胁说:“谁如果改动现有历法,谁就是亵渎上天,叛祖离道!”

    “请不要用空话吓人。”祖冲之义正词严地说,“你如果有事实根据,尽管拿出来,空话是吓不倒我的!”

    虽然辩论以戴法兴失败而告终,但是他有权有势,朝廷中的人谁也不敢得罪他,所以《大明历》没有被通过。直到510年,由于许多天文观测事实一再证明了《大明历》的正确,《大明历》才得到正式推行。令人遗憾的是,这时候祖冲之已经去世10年了。

    张衡与天文学张衡(78~139)张衡,字平子,东汉南阳人,中国天文学家。

    张衡曾两任主管天文的太史令,精通天文历算,对中国天文学的发展作出了巨大贡献。

    张衡第一次正确解释月食成因,认为月食是由于月球进入地影中而产生的。他指出月亮本身不发光,是受了太阳照射才反射出光来的;还根据太阳在天空运行的规律,解释冬天昼短夜长、夏天昼长夜短的道理。张衡总结了当时的天文知识和自己的研究成果,写成《灵宪》一书,记录了2500颗星,并画出中国第一张完备的星图。在该书中,他明确提出了“宇之表无极,宙之端无穷”,不但认识到宇宙无限性,而且还认识到行星运动的快慢和距离地球的远近有关。

    张衡创制世界上最早利用水力转动的“浑象”,也叫“浑天仪”,即测定天体位置的一种仪器,构造精细,所示的星图和天空实际情况一样。

    张衡创制世界上第一架观测气象的仪器,叫“相风铜鸟”,比欧洲出现类似的仪器早1000多年。

    张衡还创制了世界上第一架测定地震方向的仪器,叫“地动仪”,制成不久便测出公元138年在洛阳西方的陇西发生的、连洛阳人也未感到的一次地震。可见,它的灵敏度相当高。

    张衡对数学也有研究,他算出圆周率3.1466和3.1622两个数值,虽不够精确,但比印度、阿拉伯数学家算出同样结果约早500年。

    张衡还是一位文学家,他所写的《东京赋》、《西京赋》、《归田赋》、《四愁歌》、《同声歌》等在中国文学史上都较著名。发明浑天仪

    张衡为了更好地解释“浑天说”,同时也是为了掌管天文历法工作的需要,他决定制造一个新型的天体模型“浑天仪”,以此来显示天象的实际面貌。

    浑天仪是以一个直径约1.18米的空心铜球代表天球,上面画有二十八宿、中外星官、互成24°交角的黄道和赤道等,黄道上又标有二十四节气。紧附于天球外的有地平环和子午环等。天体半露于天平环之上,半隐于地平环之下。天轴则支架在子午环上,天球可绕天轴转动。同时,又以漏壶流出的水做动力,通过齿轮系统的转动和控制,使浑天仪每天均匀地绕天轴旋转一周,从而达到自动地、近似正确地演示天象的目的。

    此外,水运浑象还带有一个日历,能随着月亮的盈亏演示一个月中日期的推移,相当于一个机械日历。

    在一个天气晴朗的夜晚,张衡把许多对天文有兴趣的官员请到他的官邸来,参观试验他新铸成的浑天仪的运行情况。

    张衡让一部分官员到户外观察天象,同时又请另一部分人留在屋内观察浑天仪。这时,满天星斗,皓月当空。一会儿,屋里的官员高声喊着某颗星出现、某颗星在空中什么位置、某颗星不见,报告的情况竟和室外所观察到的一模一样。

    到场的官员们不由得信服地赞叹:“这浑天仪真是巧夺天工啊!”

    发明地动仪

    公元119年,洛阳和附近42个郡发生了一场大地震,张衡亲眼看到无数的房屋倒塌、土地陷裂,百姓死伤者不计其数。惨不忍睹的情景大大刺激了张衡,他发誓道:“我一定要制成一种能够测报地震的仪器,让天下老百姓少受灾害!”

    公元132年,在他的努力下,一台能测报地震方向的仪器终于问世了。它被称作“地动仪”,是由青铜铸成,形状像个大酒坛,周围还镶着8条倒伏的龙,龙头朝着不同的方向。每条龙的嘴里都含着一颗浑圆的铜球;与龙相应位置的地上都各蹲着一只铜铸的蛤蟆,它们都抬头张嘴,似乎在等待着吞食龙嘴里吐出来的铜球。

    地动仪一旦哪个方向发生地震,地动仪中间的铜柱就朝哪个方向摆去,牵动横杆,把那个方向龙头的上部提起,龙嘴就会张开,从而铜球也就自动落到下面蛤蟆的嘴里。这样,人们就知道哪个方向发生了地震。

    公元138年的一天,张衡正在书房里看书。忽然间,“当”的一声清脆的响声惊动了张衡。他跑过去一看,原来是地动仪朝西北方向的龙嘴里吐出了铜球,铜球落进了蛤蟆嘴里。

    “西北方向发生地震了!”张衡心里很激动,这是他的仪器第一次起作用啊!可是,洛阳城里没有人感觉到地震,他们嘲笑张衡扰乱民心,说他瞎折腾,连一向信任他的皇帝这回也半信半疑了。

    没想到,过了几天,甘肃陇西官员就派人骑马赶来向皇帝报告:“陇西子4天前发生了地震,灾情严重!”

    这一下,整个京城轰动了。要知道,东汉的陇西距洛阳只有500多公里。

    张衡创制的地动仪,是世界上最早的一台会测报地震方向的科学仪器,它首开人类科学测报地震的先河。在此之后的1000多年,欧洲人才发明了类似的地震仪。

    僧一行与天文学僧一行(683~727)僧一行,中国天文学家,本名张遂,法名一行,也称僧一行,唐代巨鹿人。

    僧一行博览群书,青年时就读过十分深奥的《太玄经》,并写了读书笔记。武则天称帝时,僧一行为免遭当权者迫害而在河南嵩山出家为僧,专心致力于数学和天文学的研究。712年唐玄宗即位后,僧一行被召回长安,主持修订历法。为了观测天象,僧一行和机械制造师梁令瓒合作设计制造了两具新的天文仪器,黄道游仪及浑天铜仪。

    在僧一行的主持下,全国设立了12个观测站,重新测定了150多颗恒星位置,以证明恒星在宇宙中的位置并不是永恒不变的,这是天文学史上最早的重要发现。

    僧一行的另一重大贡献是第一次测量了子午线长度,他利用自制仪器“复矩”计算子午线长度,这是世界天文学史上的创举。

    通过细致的观测和计算,僧一行纠正了过去历法把全年均分为二十四个节气的错误。

    在总结前人历法的基础上,僧一行经过近10年的努力,终于完成一部新历书——《大衍历》。这部历书比过去的历书要精确得多,是当时世界上较先进的历法。

    郭守敬与天文水利郭守敬(1231~1316)郭守敬,字若思,元代顺德(今河北邢台)人。

    中国天文学家、水利学家。郭守敬的其祖父郭荣精于天文、数学,擅长水利技术。郭守敬自幼受祖父的培养,后又从刘秉忠、张文谦等学者学习天文、历法、数学、地理等,为后来的科学成就打下了基础。郭守敬参加了元朝政府修订历法的工作。为观测天象,他制成简仪等13种天文仪器。他所制的简仪,功用与浑仪相同,但结构简单、刻度精密,且装有滚珠轴承。清代西方传教士汤若望来华,见到这一仪器赞不绝口,认为比西方进步300年,并称赞郭守敬是“中国的第谷”。

    在郭守敬的组织下,当时全国设立了22个天文观测站。郭守敬利用各地所测得的数据,经过精密的计算,计算出一年为365.2425日,和地球公转的周期只差26秒,与目前世界上通用的格里历(即公历)的一年周期相同。《授时历》于1280年颁行,比格里历早300多年。

    简仪(郭守敬设计)在水利工程方面,郭守敬的贡献也很大,主要是修造了通惠河,即通州到大都(北京)的一段运河。该运河全长160多里,通航后与济州河、会通河连接,使南来船舶可直驶北京,这不但解决了运粮的问题,而且促进了南北交通,繁荣了当时的经济。中国古代四大发明火药

    火药是中国古代人民的伟大发明,有趣的是,它竟最先出现在炼丹方士的炼丹炉中。

    从战国到西汉这一时期,有些人想长生不老,有些人贪求金银财宝。于是有人就把冶金技术运用到炼制矿物药方面,梦想炼成仙丹,或炼出更多的金银。就这样,中国古代的炼丹术产生了。

    虽然长生不老没有成功,仙丹也没有炼成,但是,在炼丹的实践过程中,一件改变世界历史进程的发明渐渐地萌芽了。在炼丹过程中,人们逐步认识到硫黄的可燃性,硝石具有化金石的功能,并不断积累了有关这些原料性能的知识,为火药的发明奠定了基础。

    大约在1300多年前,著名药学家孙思邈也炼过丹,他写了一部叫《丹经》的书,书里面提到了一种“内仗硫黄法”,就是将硫黄、硝石的粉末放在锅里,然后再加入点着了火的皂角子,就会产生焰火。这是至今为止最早的一个有文字记载的火药配方。这说明我国最迟在唐朝(公元618~907年)就已经发明了火药。

    经过一次又一次的冒险实验,终于有人找到了恰当的比例,进一步把硝石、硫黄和木炭这三种东西混合在一起,配制成黑色粉末状的火药。后来,火药被引入军事,成为具有巨大威力的新型武器,并引起了战略、战术、军事科技的重大变革。

    大约在10世纪初的唐代末年,天下大乱,军阀割据,战争频繁,火药开始在战争中使用。据史书记载,唐哀帝时期(公元904~906年),有个叫郑王番的人去攻打豫章(今江西南昌)。他命令士兵“发机飞火”,把豫章的龙沙门烧了,他自己带领一些人突击登城,身上也被烧伤。

    这里面的“飞火”就是火炮。原来,古代军队打仗,距离近了用刀枪,远了用弓箭,后来还用抛石机,把大石头抛出去,打击距离较远的敌人。这抛石机就是最初的炮。

    军事家使用火药后,又利用抛石机来发射火药。郑王番用的火炮,就是用火药包装在抛石机上,用火点着向敌人抛过去的。因此,史书上称为“发机飞火”。这种火炮,可以说是最早用火药制造的燃烧性武器。使用这种武器的目的,就是燃烧。从记载中来看,其燃烧的威力非常大。

    初期的火药武器,主要是用于纵火。随着工艺的改进,火药的爆炸性能不断地增强,新型的火器也不断地出现。

    1232年,元兵攻打金人时,金兵曾使用一种叫“震天雷”的武器,爆炸力十分巨大。

    在13世纪的南宋时期,新式的管形火器也出现了。它的出现,表明人类已在更高的层次上了解了火药的性能,能够更加有效地控制和操纵烈性火药。到了宋末元初,管形火器已先后用铜或铁铸制。大型的叫火铳,小型的叫手铳,已经具备了近代枪炮的雏形。

    后来,火药及火药武器随着海上中外的交往和陆上蒙古军队的西征,渐次传入其他国家,从而加快了人类历史演变的进程。

    指南针

    中华民族很早就发明了航行的眼睛——指南针,有了它,航海、航空、勘察、探险,都迷不了路。

    指南针是用什么东西做成的呢?我们的祖先又是怎样发明它的呢?

    在知道了磁铁的特性之后,战国时代的人们发明一种叫做司南的磁铁指南仪器。“司”的意思是掌管,司南也就是专门掌管指示南方的仪器。司南的样子像一把汤匙,有一根长柄和光滑的圆底,把它放在一个特别光滑的地盘上以指示方向位置。

    这个汤匙是用磁铁制成的,它的磁性南极那一头被雕成长柄以指示方向,它的圆底是重心所在,磨得特别光滑,放在地盘上,只要把长柄轻轻一转,静止下来后长柄所指的方向便是南方。

    由于它在使用时必须配有地盘,所以也有人把它叫做罗盘。司南可以说是世界上最早出现的指南针。但由于司南是用天然的磁石磨制成的,在强烈震动和高温的情况下,磁石容易失去磁性,再加上司南在使用时还必须有平滑的地盘,这就显得很不方便。

    到了北宋后期(公元11世纪),人们发现钢铁在磁石上磨过之后也会带上磁性,而且比较稳固,于是就出现了人造磁铁。

    缕悬法指南针(模型)人造磁铁的发现,促成了“指南鱼”的出现,这把测方向仪器的水平又向前推进了一大步。指南鱼是用一块薄的磁化钢片制成,形状像一条鱼,它的鱼头是磁南极,鱼尾是磁北极,鱼的肚皮部分凹下去一些,使它可以浮在水面上。让浮在水面上的指南鱼自由转动,等到静止时,鱼头总是指着南方。指南鱼比起司南来,在携带和使用方面都方便多了。

    钢片指南鱼发明不久后,人们把钢针放在磁铁上磨,使钢针变成了磁针。这种经过人工传磁的钢针,就是一直沿用到现在的指南针了。

    沈括在他的著作《梦溪笔谈》中记述了指南针的四种装置方式,其一是“水浮法”,将磁针横贯灯芯草,让它浮在水面上;其二为“指甲旋定法”,把磁针放在手指甲面上,使它轻轻转动,由于手指甲面很光滑,磁针就和司南一样,旋转自如,静止后指南;其三是“碗唇旋定法”,把磁针放在光滑的碗口边上;其四为“缕悬法”,在磁针中部涂一些蜡,粘上一根细丝线,把细丝线挂在没有风的地方。这四种方法可以说是世界上指南针使用方法的最早记载。

    指南针的出现为航海业提供了一件有力的工具,使人们在大海上航行时不再迷失航向、偏离航线,从而避免了大量海难事故,开创了一个人类航海活动的新纪元。宋元时期中国海外交通事业的繁盛,明初郑和七次下西洋的航海壮举,都得益于指南针的帮助。指南针传入欧洲后,更促成了欧洲近代大航海时代的到来,谱写了世界历史的辉煌新篇。

    英国著名的科技史专家李约瑟博士评价说,指南针在航海中的应用,是“航海技艺方面的巨大改革”,它把“原始航海时代推进到终点,预示了计量航海时代的来临”。

    指南针,就是人类在外旅行时明亮的眼睛。

    造纸术

    东汉学者许慎在他的著作《说文解字》里曾经对“纸”字做过分析,认为纸的最早出现与丝织业有关。“纸”字的左边是“系”旁,右边是“氏”字(古时候,“氏”字是人或妇女的代名词)。这就是说,最原始的纸实际上是属于丝一类的絮,这种絮是丝织作坊的女工在水中漂絮以后得到的。

    造纸流程图后来,人们经过不断改进,制成了絮纸。之后在沤麻的过程中,同样得到了由麻纤维构成的薄片,于是又出现了植物纤维纸。

    由此可见,造纸术是中国古代劳动人民在生产劳动中发明创造出来的。但是,在改进造纸工艺方面,蔡伦的贡献的确非常卓越。

    蔡伦是东汉和帝时的太监,任尚方令,专门负责监制皇宫用的器物。那时的皇宫工场中集中一批来自全国各地的能工巧匠。其中,有一批缫丝、沤麻并具有造纸技术的能手。

    由于经常和工匠接触,劳动人民的精湛技术和创造精神对蔡伦有很大的影响。在总结前人造纸经验的基础上,他带领工匠用树皮、麻头、破布和破渔网等原料造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破渔网等原料剪碎或切断,放在水里浸渍相当时间,再捣烂成浆状(还可能经过蒸煮),然后在席子上摊成薄片,放在太阳下晒干,这样就制成了纸。

    用这种办法造出来的纸,质地轻薄,很适合书写,从而受到了人们的欢迎。再加上造纸的原料来源广泛,价钱便宜,有些还是废物利用,因此纸得以大量生产,造纸术也由此逐渐传播开来。

    纸张的大量出现,引起了全国乃至全世界范围内的书写材料的变革,这是人类文化史上的一件大事。随着中外经济、政治、文化、宗教的交流,造纸术先后传到朝鲜、日本、越南、印度、阿拉伯、埃及乃至欧洲。纸逐渐取代了埃及的纸草、印度的贝叶、欧洲的羊皮等成为了最重要的文明载体,从而大大加速了人类文明进步的步伐。

    印刷术

    毕昇生活的时代是历史上的北宋时期。当时,雕版印刷已有300多年的历史了。

    雕版印刷就是根据稿本,把文字抄写在半透明的纸上,再把纸反过来贴在比较坚实的木板(通常是枣木或梨木)上面,雕刻出凸起的反字,成了所谓的“阳文”,这种雕刻而成的木板就成“雕版”;接着把墨涂在它的线条上,然后铺上纸,用刷子在纸上轻匀地揩拭。这样,便可以印出白底黑字的印刷品来了。

    但是,雕版印刷术存在许多致命的弱点。首先是雕刻一套版,要花上几年甚至更长的时间,耗费的精力太大、损毁的木材太多,而且一本书印完后那些版也就没用了。比如,宋太祖开宝四年(公元971年),有个名叫张徒信的人在成都雕印全部《大藏经》,竟花了12年的时间,雕了13万块木板,几间屋子还装不下,后来不再重印,这些木板也就不起作用了。可见,雕版印刷既费工又费料。更可惜的是,如果雕刻的印版上有了错别字,就得作废,还得重新雕刻整块木板。

    毕昇是当时一位熟练的雕版印刷工匠,在多年的实践中,他十分清楚这种印刷的缺点,因此就着手对它加以改进。他在不断总结前人经验的基础上,经过了反复的实践,终于创造出泥活字印刷术。

    所谓“活版”,就是将字分别刻在一块块小小的木头上(而不是刻在整版上),再拼成一整块去印刷,印好后把它卸下来以后再用。

    可是,怎么使整个活版在印刷时不会松动,印刷后又可将活字拆卸下来呢?毕昇想了个办法,他把木活字放在一块四周有方格的铁框板上,里面填上些松香之类的黏合物,然后搁在炉子上烘烤,于是松香慢慢地熔化成薄薄的一层。趁松香受热变软的时候,他把木活字依次放在铁柜板上。等排满字后,再把铁框板从炉子上取下来,并且迅速用一块平整的木板在上面轻轻一压。等松香冷却凝固后,铁框板上的木活字也就整齐而平整地黏在一起了。等到印刷完后,再把铁框板搁在炉子上烘烤,把木活字取下以后再用。

    但是,毕昇很快就发现了一个新问题,由于木活字墨蘸多了容易发生膨胀,而且木头的纹理疏密不一,印多了木活字就会变形,有的模糊不清,而且,它也很容易和黏合物相连,取下来不方便。

    毕昇活字版又经过一番探索,终于在北宋庆历年间(1041~1048年),毕昇首创了泥活字,并且成功地进行了活字印刷。他用黏土刻字,每字一印,制成大小不一的薄字印,然后用火烧烤使它陶化,即成坚硬的泥活字。

    为了加快印刷的速度,毕昇准备好两块铁板。一块在印刷,另一块就在排字。这样交替使用,印刷起来既快又方便。

    在刻字的时候,每个单字都刻几个印,对于像“之”、“也”等这些常用字,则刻多达20多个重复的字。如在排版时遇到生僻的字,可以现刻、现烧、现补。

    为了查找方便,毕昇巧妙地利用韵目给活字分门别类,把它们有序地储放在木架上,下次要用的时候,很快就能找到。

    这样,毕昇发明的活字印刷术,完成了印刷发展史上一次伟大的革命。现代印刷术的三个步骤:制造活字、排版、印刷,都源于此。毕昇的伟大发明启发了后人不断地改善印刷术,世界历史上出现了铜活字、铅活字、锡活字、合金活字以及电脑排版,它使人类文化的记录、保存、传播以及交流进入了一个新的纪元。

    正因为如此,有人把这一人类文明史上具有划时代意义的创造称作是“文明之母”。

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