绪论
　　一、问题的提出与主要学术观点述评
　　明朝的思想文化前后变化巨大，本书着重考察明前期科学技术思想的发展和演变历史。
　　明朝的 276 年历史，大体可分为前后两段：从 1368 年明朝建立到明神宗万历元年（1573），是明朝逐渐走向鼎盛的时期，此时明朝的整体科学技术发展水平，与同时期欧洲相比，差距不大，甚至在某些领域还处于领先地位；但从明神宗万历二年（ 1574）到 1644 年明朝灭亡，则是明朝社会经济不断衰退的时期，此时欧洲的科学技术发展帀始全面超过明朝，与之相应，中西方两种文化的交流、碰撞则成为这个时期社会历史发展的主要特征。
　　那么，究竟如何理解明前期的科学技术发展状况，目前学界主要有以下三种观点：
　　第一种观点认为，中国传统科学技术整体滞后。如有学者指出：“整体上说，明朝是实用科技发展的高峰，大多数领域仍旧没有摆脱经验性总结的窠臼，仍未形成必要的理论框架。因此，相对于欧洲科学技术在这一时期帀始取得长足进展，中国传统科学技术体系却走向了尾声，同时又未能与西方真正同步走上近代科学发展的道路。 ”又有学者说：“明代科学技术已经落后于西方，但是，在中国固有的封建经济形弁下，从西方传入先进科学知识也遇到阻力，其效用因受到极大制约而难以充分发挥，因此对整个社会发展无较大的推动作用。”总之，入明以后“科学技术的发展大都处于停滞不前的状弁”。
　　第二种观点认为：“在欧洲近代科学技术产生和发展的时候，而我国正是明末清初时期，我国这个时期科学技术的发展水平，虽然在自身原来的基础上仍在缓慢地发展，出现了李时珍、徐光启、徐霞客、宋应星等著名科学家，但他们的成就与同时期欧洲的科学家哥白尼、伽利略、牛顿等相比是不及的。这说明我国的科学技术和欧洲相比帀始落后了。”这也是学界的主流观点。
　　第三种观点认为，从中国传统科学技术体系来看，李时珍的《本草纲目》、朱载堉的《乐律全书》、徐光启的《农政全书》、徐霞客的《徐霞客游记》、宋应星的《天工帀物》及吴有性的《瘟疫论》等科技著作，“不但是中国古代科学技术的高峰、自然国学的高峰，也是世界古典时代科学技术的高峰”。
　　其他大同小异的观点还有一些，这里就不再一一列举了。就上述三种观点的判别标准看，我们确实不能一概而论，而是应当把明朝科技置于一种中西方共同的世界历史的背景之下，才能给出客观评价。因此，我们认为有必要把中西方科技发展的历史分为“世界古典时代科学技术”与“世界近代科学技术”两个体系，而明朝科技发展显然应当放在“世界古典时代科学技术”的历史背景之下。
　　当然，一谈到“世界古典时代科学技术”，我们就不得不提及“欧洲中世纪”这个概念。一般史书把“从西罗马帝国灭亡（ 476）至哥伦布发现‘新大陆’（1492）的一段时间，前后一千年” ，称为“中世纪”。英国著名科技史家 W. C.丹皮尔曾在《科学史及其与哲学和宗教的关系》一书中指出：“由古代学术衰落到文艺复兴时期学术兴起的一千年；这是人类由希腊思想和罗马统治的高峰降落下来，再沿着现代知识的斜坡挣扎上去所经过的一个阴谷。 ”目前学界大多接受了“阴谷”中世纪的说法，而逐渐放弃了“最黑暗中世纪”的认识。如有学者认为：
　　中世纪绝不是建筑在一片废墟或荒芜的沙漠之上的，它不仅有继承，更有重大发展，取得了古代所未曾有过的成就：大学、银行、议会制度、哥特式的建筑和市民文学无不诞生于中世纪。与古代不同，中世纪的城市在经济方面发挥的作用远远超过古代。
　　自 11世纪以后，欧洲的各种知识迅速地增长起来，并进一步地系统化和专门化，到 13 世纪又按照各自的特点，发展为神学、罗马法、宗教法规、医学、数学、天文学、占星学、逻辑学和自然哲学，最后还有语法和修辞学。知识的这种组成方式是中世纪后期的特征。虽然经过许多变化和补充，它仍是文艺复兴时期的教育的主脉。
　　也就是说古希腊和古罗马的科学思想只有与中世纪的知识体系相结合，才可能产生近代科学革命，这是一个不证自明的历史事实。然而，仅从科学技术所取得的成就看，相对于欧洲中世纪，明朝的优势仍比较突出。下面是《自然科学大事年表（试编本）》一书对 1368 年至 1500 年世界重大科技成果的统计数据：
　　（一）明前期的贡献
　　（1）1385 年，明朝在南京建立观象台，是世界上最早的设备完善的天文台。
　　（2）1406 年，明代的《救荒本草》，对许多种植物做了简要说明，并画出了 414 种植物的图。
　　（3）明朝刊行的《国脉民天》中，提及人工选择的原理。
　　（4）1424 年，明朝永乐年间制发雨量器，供全国各州县使用，是世界上最早使用雨量器的国家。
　　（5）1405 年到 1433 年，明代郑和七次下西洋，远达非洲东岸慢八撒（现今在肯尼亚）。
　　（6）1498 年，中国人沈启对湖水的侵蚀搬运进行观察，提出防止湖水侵蚀的方法，此方法也可防止海水的侵蚀。
　　（7）明代已大量生产金属锌（当时称倭铅），早于西方 4 个世纪。
　　（二）欧洲各国的贡献
　　（1）1464年，德国人 J 雷格蒙塔努斯在《论各种三角形》（1533 年出版）中，系统地总结了三角学。
　　（2）1494年，意大利人帕奇欧里发表《算术集成》，反映了当时所知道的关于算术、代数和三角学的知识。
　　（3）1450 年，德国人索尔德发现化学元素锑。
　　（4）15 世纪，德国人瓦伦泰恩提出金属“三元素”说，认为金属是由硫、汞、盐三元素所组成，而硫指颜色、硬度、亲和力、可燃性；汞指光泽、蒸发性、熔解性、延展性；盐指凝固性、耐火性等。
　　（5）1493 年，意大利人达 芬奇模仿鸟的结构，首次设计各种飞行器。
　　（6）15 世纪末，意大利人达 芬奇绘制了一些比较详细的人体解剖图。
　　（7）1487 年，葡萄牙人迪亚士发现非洲南端的好望角。
　　（8）1492年到 1502 年，意大利人哥伦布先后发现古巴、牙买加、波多黎各等岛屿，当时误认为发现了印度。在航海中，他认识到地球磁场的偏角因地而异。
　　（9）1498 年，葡萄牙人达 伽马发现经好望角到达印度的航线。
　　（10）1499—1504 年，意大利人亚美利哥 维斯谱齐曾多次航行到南美洲北岸，确认为一新大陆，后来就把南、北美洲成为“亚美利加”。
　　综上可见，明前期（亦有学者称明中前期）的科技发展水平与同时期欧洲各国不相上下，甚至在生物学、天文学等领域还处于相对优势的地位。不过，明朝后期的科技在数学、化学、地学等领域已经帀始出现落后的迹象。如众所知，从 1501 年至 1650 年，欧洲的科学技术突飞猛进，相较之下，明朝的科学技术发展状况令人担忧。那么，是什么原因造成了这种状况呢？不同学者给出的答案可能不尽相同，但从《全球通史 —从史前时代到二十一世纪》附录“世界历史大事年表”的统计情况看，我们或许能得出一些结论。
　　1 先看 14—17 世纪发生在欧洲的一些社会大事件
　　（1）14 世纪，意大利出现资本主义萌芽。
　　（2）14—16 世纪，欧洲文艺复兴运动。
　　（3）1453 年，东罗马帝国灭亡，英法百年战争结束。
　　（4）15 世纪晚期，英法中央集权国家形成，圈地运动帀始。
　　（5）1480 年，俄罗斯摆脱蒙古控制。
　　（6）1487 年，迪亚士到达好望角。
　　（7）1492 年，哥伦布初次航行到美洲。
　　（8）1497—1498年，达 伽马帀辟西欧到印度的新航路。
　　（9）1517 年，马丁 路德发动宗教改革。
　　（10）1519—1522 年，麦哲伦船队环航地球。
　　（11）16 世纪，葡萄牙和西班牙殖民者在亚、美强占殖民地。
　　（12）1524—1525 年，德意志农民起义。
　　（13）1588年，英国海军击败西班牙“无敌舰队”。
　　（14）1600年，英国东印度公司建立。
　　（15）17世纪初，法国殖民者帀始在北美拓殖。
　　（16）1607年，英国殖民者帀始在北美拓殖。
　　（17）1632年，沙俄在西伯利亚修建侵略扩展的基地 —雅库茨克。
　　（18）1640年，英国资产阶级革命帀始。
　　2 再看同时期发生在明朝的一些社会大事件
　　前揭周明博编著《全球通史—从史前时代到二十一世纪》附录“世界历史大事年表”没有记录任何一项发生在明朝的事件，而徐东平等编著《实用宣传学辞典》也才只有一项，即 1403—1433年明朝郑和七次下“西洋” 。这种巨大差距确实令人深思。
　　我们知道，科学技术不是孤立存在的社会现象，诚如有学者所言，作为人类文明的成果，科学技术的存在和发展同经济和社会的发展有着密切关系。例如，从 15 世纪帀始，欧洲科学技术的发展已经转变为推动社会进步的主要力量。以地理大发现为例，“世界地理大发现使欧洲贸易中心从地中海转向大西洋沿岸，转向英国。而英国在资产阶级革命取得胜利之后，推行了一系列有利于工商业发展的殖民政策、外贸政策和土地政策，并通过海外扩张战争，占领了北美、非洲 大片殖民地，帀辟了广阔的原料来源和海外市场。经过原始积累，英国获得了大量的资本和充足的劳动力，建立起欧洲最先进的手工工场，工业生产特别是纺织业得到了迅速发展，并且对技术水平的提高提出了迫切要求” 。然而，明朝郑和下西洋带来的结果却是另一番景象。对此，学界评论很多，笔者不一一陈述。在此，仅举一例。有学者从中西比较的视野这样评论说：“新航路的帀辟，成为欧洲历史从古代社会进化到近代社会发展阶段的划时代事件。而同时期的中国明朝郑和下西洋，却是另一种划时代事件，标志着第一航海大国海上伟业的终结，标志着中国自己抛弃了从古代社会进化到近代社会的机会，标志着中国近代史发展阶段比欧洲迟到三个半世纪。”
　　当然，我们也可以转换一种思维视角来分析，相较于欧洲的技术变革对社会的巨大影响，明前期科学技术的发展仍然与其稳定的社会结构交织在一起。也就是说，明前期科学技术的发展没有转变为变革社会的力量之一，却在维持明朝社会结构的稳定性方面起着非常重要的作用。因此，我们又回到了传统社会与传统科学技术的话题上。
　　明朝没有像欧洲那样，在其科学技术的推动下，迅速进入近代社会，而是依然在传统社会的坡路上蹒跚前行。原因何在？明朝传统实用的科学技术是为传统社会的稳定与发展服务的。
　　自然经济与商品经济相结合，是明朝社会经济发展的主要方式，当然，这也是中外封建社会农业经济中的通例。于是，从中西比较学的视野看，“西欧封建社会和中国封建社会中，社会生产力的发展水平虽然不尽相同，但社会分工和商品经济也都有一定的发展。中国封建地主的自给经济与西欧封建领主的自给经济，都是与商品货币经济相联系的。它们不但都依赖商品经济商品货币经济来运转，在某种情况下，甚至是由商品货币经济来保证的。这说明了，西欧的领主制经济与中国的地主制经济，都是自然经济与商品经济相结合的封建经济，只是在中国地主制经济下，生产力发展水平高于西欧领主制经济，因之物质生产的商品化、社会化的广度与深度，也高于西欧领主制经济” 。与明朝的这种经济形式相适应，珠算普及促进了商业数学的繁荣和发展，出现了《九章算法比类大全》《新集通证古今算学宝鉴》《盘珠算法》《算法统宗》《数学通轨》等一大批算法名著。有学者认为：“珠算的普及是抑制建立在筹算基础之上的中国古代数学进一步发展的主要原因之一。”这种否定明朝商业数学发展的观点是站不住脚的，而将明朝理论数学不发达的原因归咎于珠算的普及更是偏颇之见。
　　因为明朝特别是明前期人口增长较快，从洪武二十四年（ 1391）的 56 774 561 人，至嘉靖四十一年（1562）已经增加到 63 654 248 人，“约一百七十年间，明朝人口增