五 自然科学知识的萌芽

自然科学是人们关于自然现象和规律的知识。它主要来源于人类的生产实践，当生产实践的感性认识积累到一定的程度，经过飞跃上升到理性认识阶段才成为科学。这在原始社会是不可能实现的。在原始社会阶段，科学只是以萌芽状态存在于生产技术之中。工具的制造、火的使用、采集和渔猎、畜牧和农业以及生活日用品的制造等，无一不是科学知识萌发的土壤。同时，它们自身又在积累了科学知识的基础上得以进一步发展。由于原始社会时期的科学知识直接依人们生产活动的性质和生产经验为转移，只能知其然而不知其所以然，人们对自然的认识和原始宗教、神话又是交织在一起的，因此它虽然具有丰富的内容，但也有很大的局限性。

天文学知识的萌芽

我国是天文学发展最早的国家之一。我们的祖先在以采集和渔猎为生的旧石器时代，就已经对寒来暑往的变化、月亮的圆缺、动物活动的规律、植物生长和成熟的时间，逐渐有了一定的认识。新石器时代，社会经济逐渐进入以农牧生产为主的阶段，人们更加需要掌握季节，以便不误农时。我国古代的天文历法知识就是在生产实践的迫切需要中产生出来的。根据考古学和古文献资料，确切可知新石器时代中期，我们祖先已开始观测天象，并用以定方位、定时间、定季节了。

方位的确定，对于人们的生产、生活有着重要的意义，所以人们很早就使用了一定的方法。裴李岗、半坡及其他许多文化遗址中，房屋都有一定方向；在氏族墓地上，墓穴和人骨架的头部也都朝着一定的方向，或朝南，或向西北。江苏邳县大墩子墓地堆积有五层墓葬，晚期的重叠在早期的之上，但方向仍然大体一致。可见，当时人们已经有了一定的确定方位的方法。最早大概很简单地以日出处为东，日没处为西。进一步的观测使人们发现，一年内日出与日没处因时间而异，且有较大的变化，但每天日影最短时太阳的方位则是不变的，于是就把这时太阳的方位作为定南北方向的依据。其后则有观测一天内太阳的出没方向，先定出东西，再定出南北方向的方法的发明。

在农牧业发生的初期，人们是根据物候现象来掌握农牧的时节的。中华人民共和国成立前，我国若干处于原始社会状态的少数民族，就是根据物候来安排农活的，如云南省的拉祜族以蒿子花开作为翻地时间的标志。随着农业生产的发展，对农时的准确性提出了新的要求。人们发现天象的周期变化与物候之间存在着一定的联系，于是对天象的观测与研究渐为人们所重视，这就推进了天文学知识的发展。我们的祖先最早大约很重视对红色亮星“大火”（心宿二）的观测。传说早在颛顼时代就有了“火正”的官，专门负责观测“大火”并根据其出没来指导农业生产。后来曾有一段时间，由于氏族混战，观测中止，结果造成了很大的混乱。到帝尧时设立羲和之官，恢复了火正的职责，因而风调雨顺，国泰民安。据推算，约在公元前2400年，黄昏在东方地平线见到“大火”时，正是春分前后，即正是春播的时节，所以关于“火正”的传说当是可信的。像这样以观测天象来确定四时季节的方法叫“观象授时”。

古史还相传黄帝时代已有了历法。不过，近年有人认为，获得考古资料印证的，还是关于帝尧时已有历法的传说。《尚书·尧典》中说，帝尧曾组织了一批天文官到东、南、西、北四个地方去观测天象，以编制历法，向人们预报季节。其中的羲仲，被派到东方叫嵎夷旸谷的地方，观测仲春季节的星象，祭祀日出。1960年，在山东龙口陵阳河出土了四件形体较大的陶尊，每件尊的相同部位都刻了一个图案。两件刻的是斧和锄的象形字，另两件刻的是和两个图形。这两个图形描绘的应是太阳、云气和山冈。有人认为，这是一个复体的“旦”字。这些陶器可能是用来祭祀日出、祈保丰收的祭器。这些陶尊的年代距今约4500年，和帝尧的时代相近。山东是古代东夷所居之地，也是和古代日出故事很有关系的地方。

数学知识的萌芽

远古时代，我们的先民和世界其他地区的人类一样，从文明发展的最初阶段起，就不断积累着关于事物的数量和形状等萌芽时期的数学知识。人们认识“数”是从“有”开始的。起初略知一、二，以后在社会生产和社会实践中不断积累，知道的数目才逐渐增多。调查材料表明，中华人民共和国成立前，我国有的文化发展比较缓慢的少数民族最多还只能数到“3”或“10”,3或10以上的数就数不清，而统称为“多”了。这大致反映了各民族文明发展初期大都必须经历的一般情况。据统计，在仰韶文化及年代稍晚的马家窑文化等遗址中出土的彩陶缽口沿上，发现有各种各样的刻画符号五十来种，可能为代表不同意义的记事符号。我国古代也有“结绳记事”和“契木为文”的传说。因此，这些刻划符号既可能是我国古代文字的起源，也可能是数字的起源。如“|”、“||”、“|||”、“||||”、“”、“十”等符号与甲骨文、金文中的数字写法很相似。陶文中还有符号“”，可能为一个较大的数字。

人们对形的认识也很早。在制造出了背厚刃薄的石斧、尖的骨针、圆的石球、弯的弓等形状各不相同的工具时，我们的祖先对各种几何图形就已经有了一定的认识。新石器时代开始出现的竹篾编织物和丝麻织品，可能使人们对形和数之间的关系有了进一步的认识，因为织出的花纹和所包含的经纬线数目之间存在着一定的关系。陶器的器形和纹饰，也反映了新石器时期人们具有一定的几何图形概念，如有圆形、椭圆、方形、菱形、弧形、三角形、五边形、六边形和等边三角形等多种几何图形，并已注意到几何图形的对称、圆弧的等分等问题。湖北江陵毛家山和四川大溪新石器晚期遗址中出土的陶制空心球，球面上布满用三股一组的篾纹或刻画纹彼此相交构成的六个对称的“米”字纹。这种空心球体的制造和纹饰的绘制，都说明当时对几何图形的认识已经达到一定的水平。

原始社会晚期，人们不仅识别了各种不同的形，而且为了使制作器物达到方、圆、平、直的要求，可能还创造了画方、圆和直线的简单工具与方法。如半坡等遗址的圆形屋、环形装饰品和陶器上圆半径非常匀称的同心圆纹饰等，必须有一定的方法，并借助于简单的工具，可能就是最早的规矩，才能做得那样规整。

其他科学知识的萌芽

石器的制造和利用本身就是力学知识的运用，而制造和使用工具的实践，又使人们逐渐增加了对许多自然产物的物理和机械性能的知识。如人们把石斧、石铲、石、石凿磨制得背厚刃薄，这就符合尖劈越尖，机械效益越大，越省力的道理。打猎用的投掷武器石矛和流星索，必须使其在空间运动时暗合颇为复杂的动力学和空气力学的原理才能奏效。仰韶文化遗址中出土的一种小口尖底瓶，是专门用来提水的容器，由于巧妙地利用力的平衡原理，把器形制成为尖底，使空瓶盛水后重心不断变化，但仍能保持瓶口不断进水，从而解决了用平底罐提水时遇到的麻烦。

正如生产工具的出现要比理论上力学原理的诞生早得多一样，乐器的出现也要比声学理论早得多。在原始社会晚期的遗址中已出土有属打击乐器的土鼓、石磬、陶钟以及吹奏乐器，如芦苇编制的苇籥、陶制埙等。可能由弓弦震动发声而受到启示，弦乐器的起源也是很早的，《世本》说“舜作五弦之琴”。根据对几个出土陶埙的发音研究推断，原始社会后期人们可能已萌发了音阶的观念。

使用火是人们利用自然能源的开始。燃烧使燃料所具有的化学能以热能的形式释放出来为人们服务。有了火，烧制陶器，进行冶炼，酿酒，染色，鞣皮等技术才能相继出现。火的使用说明人们已掌握了一些物质变化的知识。从对半坡等遗址出土的陶器研究中得知，当时对制造陶器的原料性能已有一定认识。制陶器的黏土一般都经过选择，制造炊器时，甚至有意识地掺进一些沙粒，以便改变陶土的成型性能和成品的耐热急变性能，使烧成的器物不至于在冷热剧变时破裂。特别值得一提的是龙山文化中的黑陶，系利用窑中不完全燃烧而产生的炭黑掺入陶器制成的。这说明人们已从经验中掌握了在适当地控制窑温的情况下使碳还原这一过程。龙山文化遗址中出土的大量陶制酒器，说明那时已有了酒。酿酒过程中的关键是发酵。人们最初可能是从自然发酵现象而得到启发的。因酵母菌的作用，浆果等堆积一起在一定温度下可以变出一部分酒精来；但用粮食酿酒只有在农业生产有了一定发展后才可能实现。

人们生活在大地上，原始人类首先要熟悉自己活动的地区和周围的自然界，地理知识也就从此开始产生了。原始社会人们对自己本部落，甚至离本部落较远的地区的山水草木，每一地方的特点，和它们的方向、位置都是很熟悉的。从采集和开采石料，打制石器中，人们还认识了矿物和岩石。如蓝田人和北京人所使用石器的原料有脉石英、石英岩、石英砂岩和燧石等。这些矿物和岩石的化学成分都是二氧化硅（SiO2），在物理性能上具有较大的硬度和容易出现贝壳状断口，既符合石器质料必须坚硬的要求，又易于打制。

原始社会较早时期，人们还在过着采集和狩猎生活时，动物和植物的生活史就已成了他们关心观察的对象。河姆渡、半坡等遗址出土的陶器与骨器上往往绘或刻有鸟、蛙、龟、鱼、蜥蜴、鹿等动物以及植物的图案，形态生动逼真。半山和马家窑式的彩陶上常绘有植物叶子、豆荚和种子的纹饰。山西万荣荆村出土的一件完整彩陶，上面绘有一株植物，根、茎、叶、花齐全，说明新石器时代人们已具有一定的动植物形态知识。人们还从宰割动物而获得解剖学知识。原始农业和畜牧业的出现，则是人们按照自己的需要，应用了对于生物界的生殖规律知识来控制生物界的一个成果。

原始的医和药

我国医药知识起源很早。火的使用在人类保健史上具有重要意义。蓝田人和北京人已知道熟食，改善了摄食条件，使身体能得到较好的发育。火还可以防寒、防潮湿，为身体的健康提供了必要的条件。此外，人们在生活实践中已知道“筋骨瑟缩”不适，就“为舞以宣导之”，这是最初的体育疗法。通过烤火取暖，人们又知道把烧热的石头或砂土用植物茎、叶或动物的毛皮等包裹后放在身体某些部位，能消除或减轻某些因受风寒而引起的腹痛和因冷湿而造成的关节痛，这就是最早的“热熨法”。经过反复实践和改进，懂得将干草点燃，进行局部固定的温热刺激，能医治更多的疾病。这就是灸法的开始。此后，人们又逐渐掌握了运用一些简单工具治病的经验。最早的医疗器具有砭石，“砭，以石刺病也”，还有荆棘刺、骨针、竹针等，均可以挑破脓肿和刺激人体的某些部位，这种治疗方法，是针术的发端。古代有“庖牺制九针”以治病的传说。所以，至今仍使用的针灸疗法，追其渊源是很早的。

我们祖先在采集野果、植物种子和根、茎的过程中，逐步辨认了某些植物吃了对人体有益，能治病；某些吃了则对人体有害，会引起吐泻、昏迷，甚至死亡。古代传说的所谓神农尝百草，“一日而遇七十毒”。虽然把人们经过长期积累的知识归于神农一人是不符合实际的，但其中包含着合理的因素，即反映了人们在长期采集过程中积累了一些关于植物药的知识。通过渔猎、畜牧和制造工具等生产实践，人们还积累了不少动物药和矿物药的知识。

原始社会时期，医和巫是不分的。当时医药水平很低下，许多疾病不能医治，也无法理解病因。进行原始宗教活动的“巫”兼给人们治病。他们治病除用祈祷、祭祀等办法外，也兼用药物。这就给原始朴素的医疗活动披上了神秘的外衣。