李 健
(河南省电力公司,河南郑州 450002)
唐宋时期科技发展与唐宋变革
李 健
(河南省电力公司,河南郑州 450002)
唐宋时期我国社会政治、经济、军事、思想文化均发生了重大变化,因此学界有“唐宋变革说”。唐宋时期科技发展也是不争的事实,但有学者特别强调宋代的突出成果,这与事实有所出入,不完全准确。通过史料的分析和比较可以证明,宋代的科学技术是在唐代基础上循序发展进步的;唐代和宋代科学技术的特点也是基本一致的,二者没有大的区别和变化。因此可以认为,宋代的科学技术是在唐代基础上大大向前发展和进步了,而唐宋科学技术发展的差别并不是“划时代”的变化,而是同质的延续。
唐代;宋代;科学技术;唐宋变革
“唐宋变革说”自内藤湖南 1909年提出后,长期受到国际学界的关注,虽然至今已愈一个世纪,但仍不失其影响力。不少学者从政治、经济、军事和思想文化等各个层面论述唐宋间所发生的巨大变化,甚至还有学者将唐宋变革与西方的文艺复兴相提并论。但是,如果将视角转向唐宋时期的科学技术发展,我们会发现,这一领域并没有发生像政治、经济、军事和思想文化领域那样的巨大变化。这一现象颇值得我们深思。本文拟从几个方面论述这一问题。
一
学术界一般认为,宋代达到了我国古代科学技术发展的顶峰,非唐代所能比拟。之所以有这种观点,与科学史家李约瑟的论述有关,他认为:“对于科学史家说来,唐代却不如后来宋代那么有意义。这两个朝代的气氛完全不同。唐代是人文主义的,而宋代则较重于科学技术方面……每当人们在中国的文献中察考任何一种具体的科技史料时,往往会发现它的主焦点就在宋代。不管在应用科学方面或在纯粹科学方面都是如此。”①其实,李约瑟得出这样的结论并非认真比较的结果。中华文明是在一种半封闭的地理环境中发展起来的:西南是青藏高原,西北是漫漫戈壁,东南则是茫茫大海。这些天然的地理屏障,自古以来人们都难以逾越,而内部自然条件回旋余地较大,非常适合农业经济的发展,所以中华民族自古以来就是农业民族。农学及与农学关系密切的天文历法、数学、医学,是古代中国科技的主要方面。我们试将唐代和宋代的这些领域的成就进行比较。
1.天文历法。历法有确定农业季节、指导农业生产、合理安排农事的作用,预测天象又可为统治者提供改朝换代、祈祥避灾的依据。因此,天文历法历来是古代社会的官学,历代统治者对此都高度重视。唐代和宋代的天文历法成就,可从以下三个方面看:第一,唐宋都进行历法改革。唐太祖武德二年(619),采用博仁钧和崔善为创制的《戊寅历》,这是我国历史上第一部颁行全国的历法。太宗贞观年间改进《戊寅元历》,唐高宗时由于《戊寅历》误差较大,李淳风又“改撰《麟德历》奏之,术者称其精密”②。历法疏密,验在交食。李淳风“校新历成”,预报日蚀“如言而蚀,不差毫发”③。唐开元十五年(727年),一行撰成《大衍历》的初稿,一行去世后,张说和陈玄景等人将其整理成书。《大衍历》号称“唐历之冠”,为后代历法的典范。宋代是我国改历最频繁的朝代。在两宋 320年的时间里,共颁行了19个历法。④其中,最富有革新精神的历法是北宋沈括的十二气历,它实为一种阳历,与实际星象和季节相合。南宋历法则以杨忠辅制定的《统天历》为最优,该历取回归年长度为 365.2425日,是当时世界上最精密的数值。第二,唐宋时期还对计时仪器进行了改进。唐代初年吕才的漏壶,改进了张衡首创的补偿式漏壶和晋代的三级漏壶,使用四级漏壶,其中有三个补偿壶,依次比较平稳地补充下一级壶漏水的流逝,能保持万分壶水位相对稳定。宋代燕肃用恒定水位保持均匀流量的漏壶 (莲花漏),优于吕才之漏壶。苏颂与韩公廉水运仪象台,用漏壶的流水为动力,推动齿轮系统,可以演示和观测天象及计时和报时。第三,唐宋时期都重视对天象的观测。贞观七年 (633),李淳风的黄道浑天仪研制成功,使天文观测更便捷精确。唐以后所制浑天仪都仿此结构。宋代自仁宗至北宋末年,朝廷下令制造了五台大型的浑仪,每架用铜达 2万斤左右。每一新浑仪的制造,都是为了纠正前仪的不尽人意之处。从上述三个方面可见,宋代的天文历法与唐代的继承性非常明显。
2.数学。唐高宗曾令太史令李淳风与算学博士梁述、太学助教王真儒注释《周髀算经》、《九章算术》等“十部算经”。“十部算经”对后世的数学影响深远,中国、日本、朝鲜、越南等国一直沿用到近代。李约瑟博士称该书作者为“整个中国历史上最伟大的数学著作注释家”⑤。“十部算经”中的《缉古算经》是唐人王孝通的著作,该书最重要的成就是开带从立方 (即求三次方程的正根),这是我国现存最早的开带从立方算书。宋代时出现了一批著名的数学家和数学著作,如贾宪的《黄帝九章算法细草》、刘益的《议古根源》、杨辉的《详解九章算法》、秦九韶的《数书九章》等。《详解九章算法》中载“开方作法本源”图、“增乘方法求廉草”和用增乘开方法开四次方的例子。从汉代到唐代,方程理论有了相当大的发展,二次方程解法早已被人们掌握,唐代王孝通等著《辑古算经》,第一次运用高次方程解决复杂的计算问题,解决了三次方程问题。有了这样的基础,以后自然要考虑四次及更高次方程的解法。所以,增乘开方法乃至高次方程数值解法在宋代的出现是顺理成章的。
3.医学。唐代和宋代医学的成就主要是国家药典的颁布。唐高宗显庆二年 (657),修成《新修本草》54卷,全书记载药物 844种,以图为主,图文并茂,是当时最为详备的药典,也是中国历史上第一部由国家修订颁布的药典。至宋时,《新修本草》的内容已有不少错漏,再加上药物的新功用不断被发现,该书已经无法适应社会的需要。开宝六年 (973),《开宝本草》修成。嘉祐 (1056—1063年)年间,著成《嘉祐补注神农本草》21卷,收载药物达 1082种。唐代医家中,成就最大的是孙思邈,在他的两部医学著作《急备千金药方》和《千金翼方》中,特别强调医生治病应综合治疗。另外,他寻找出了治疗甲状腺肿大、夜盲症、脚气病等的药方。南宋时,宋慈(1186—1249年)著有《洗冤集录》5卷,这是世界最早的法医学著作,一直沿用了 600多年。我们从国家药典的修订看医学的发展,宋代与唐代的继承性显而易见。即使是后代评价颇高的《洗冤集录》,也是因为汉、唐积累了一定的法医学知识,至五代时,和凝、和嵘父子作出了《凝狱集》,宋代在此基础上又进一步发展,才出现了如此系统的法医学著作《洗冤集录》。⑥
除上述三个领域之外,我们还可从其他领域比较唐代和宋代科学技术发展的情况。制瓷业:唐代在原始瓷 1280℃烧成的温度上又提高了 100℃,实现了第二次高温技术的突破,烧成了白瓷。宋代则在唐代青、白釉的基础上,新创了氧化铜着色的红釉,又创器皿覆烧技术和釉里彩、两面彩施釉工艺。⑦建筑业:出现了应用模数设计工程图,工匠可以按图施工,还可预制各种建筑构件拼装施工。宋代则沿袭唐人技术,使建筑技术向标准化、定型化方向发展,《营造法式》的问世是其标志。⑧采矿业:唐代以矿柱法、分层崩落法采矿,宋代则普遍使用矿柱法采矿,并用火焰颜色检验一氧化碳等有害气体。冶炼业:唐代宿铁法普及并形成以蒸石取铁、炒生为熟、生熟相和、炼成则钢的方法,宋代沿袭唐代冶炼的核心技术,在当时木炭短缺的背景下,燃煤炼铁,出现了“燃料革命”。⑨农业:创曲辕犁,改进翻车,制作手转、足踏、牛转龙骨水车等灌溉机具并东传日本;新创水轮筒车、井车、机汲等提水灌溉机具;变水稻撒播间苗种植法为育秧移载种植法,奠定南方多熟复种耕作制的技术基础。新的种植法及曲辕犁的创制,标志着传统的南方水田耕作技术体系的初步形成。⑩宋代继承完善,并配套水田农具;改进、配套旱作农具。
一般认为,中国古代的四大发明,有三大发明出现在宋代,所以,宋代科技发达似乎是不争的事实。事实上,三大发明与前朝的继承关系也是非常明显的,如火药武器,在唐中期已经有了用硝石、硫磺、木炭制成火药的方法,至唐末用于军事,到宋代渐趋成熟,出现了“铁火炮”、突火枪等管形武器。指南针也同样如此,战国时已有司南,后来人们用磁针指南,制成了指南针,北宋用于航海,所谓“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。在印刷术方面,毕昇就是在唐代雕版印刷日臻成熟的基础上发明了活字印刷术的。
从上述比较可见,宋代的科学技术是在唐代的基础上大大向前发展和进步了。但是,这种发展和进步只是一种同质的延续,实在算不上是所谓“划时代”的变化。
二
上面我们分析了唐代和宋代各个领域科学技术的发展脉络,下面我们分析唐代与宋代在科技发展上的几个共同特点。
1.科学与人文交织在一起。这是中国古代科学技术的一个突出特点,特别在宋代发展到了极致。这个问题主要体现在两方面。一是整体性思维。这种思维宏观上强调天人关系的和谐,即“天人合一”思想。地理环境对于早期文明的影响很大,如希腊半岛位于地中海东部中央,是一个多山地、多丘陵,既狭小又比较贫瘠的地区,所以,希腊人往往站在大自然的对立面去认识世界,将对世界的认识分为主体和客体。前已述及,中华文明发源地的地理环境虽然相对封闭,而内部回旋余地较大,非常适合农业经济的发展。所以,中华民族视世界为一个整体,在天地之中认识世界,形成了“天地人合一”的哲学思想。《易传·系辞》云:“伏羲仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽之文与地之宜,近取诸身,远取诸物,于是始作八卦,以通神明之德,以类万物之情可见,中华文明之始的“八卦”就有了“天人合一”的涵义。“天人合一”思想将人文与自然纠结在了一起。汉代董仲舒的“天人感应”说以人与天比附,尽管带有神秘主义色彩,但它蕴含着自然与人统一的思想。南宋理学集大成者朱熹说:“未有天地之先,毕竟也只是理。有此理便有此天地,若无此理,便亦无天地,无人无物,都无该载了他认为“理”是宇宙万物的本原,这里明确了天理的本体论地位,确立了“理在事先”的基本原则。他的理学思想以高度的抽象和思辨水平的精致,将“天人合一”思想发挥到了极致。最终将自然对象社会化、伦理化。“天人合一”作为中国古代科学的基石,影响了当时科学技术的各个层面。如医学方面:成书于战国托名黄帝的《黄帝内经》是古代医学的基础,它把人的身体看成一个整体,重视人体内部的经络、奇经八脉。在宋以后具备了比较严格的思维逻辑,医学理论也趋于系统化。著名医家朱丹溪受“格物穷理”思想的影响,援儒入医,以太极之理阐发医理。用太极阴阳、形气动静、五行之配、天地君臣作演绎类比,推理出人身之“火”,创立了相火论。由于哲学思想与中医之间具有这样的联系,所以许多传统文化素养较深的人,往往兼通中医,而高明的中医,又往往对中国文化有深入的理解和研究。此外,颇负盛名的科学著作《梦溪笔谈》,从分类看,分为 17门,依次为“故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、机智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议”,计 609条,有学者逐条进行了统计,自然科学只有 189条,占全书的三分之一弱。所以“《梦溪笔谈》是一部自然科学著作,更是一部人文科学著作。二是唐宋时期的科学家首先是文人,然后才是科学家。中国古代的知识分子“以做官为出路,进入仕途之后以治国为己任。为了达到这一目标,特别是汉代独尊儒术之后,只有熟读经典方能做官和治国,因此知识分子大多把精力耗费在皓首穷经之上,去修习所谓的‘内圣外王’之功……所以,中国古代的知识分子,包括科学家、技术家在内,大都以经学作为进身的阶梯,身兼多种职能,注意力主要集中在现实的人世,关心的是治国平天下的政业,而很少是以自然界作为研究对象,以科学技术作为终身事业的隋唐时期出现、宋代进一步完善的科举制,使这一方面更加强化。
2.皇权在唐宋时期的科技发展中起决定性作用。无论唐代还是宋代,科学技术比较发达的领域,都是获得统治者支持的领域。或者说,凡与国家治理有关的科学领域和技术部门,都受到官府的直接控制。天文学、数学发展的持久动力便是官方的支持。如贞观初年,李淳风“通群书,明步天历算”,博得太宗赏识,授将仕郎,入太史局。之后,他向太宗建议改制原黄道浑天仪,太宗诏命即行研制,于贞观七年研制成功“十部算经”也是太史令李淳风与算学博士梁述奉唐高宗之诏注释的。唐人王孝通在他上奏的《上缉古算经表》中说:“臣闻九畴载叙,纪法著于彝伦,六艺成功,数术参与造化。夫为君上者,司牧黔首,有初道而设教,采能事而经纶,尽性穷源莫重于算。从这里可以认识到,统治者的重视,对数学发展很有影响。宋代皇帝曾多次下诏令组织官员著书立说,形成了前所未有的学术高潮。像今天我们知道的《开宝新详定本草》、《开宝重定本草》、《太平圣惠方》、《景德农田敕》以及《铜人腧穴针灸图经》等科学著作,都是奉诏完成的。
3.唐宋时期的科技都具有很强的实用性倾向。以数学为例,其实用性主要体现在两个方面:一是随着天文学的发展而发展。因为古代中国是一个农业大国,农业生产的需要,推动了天文历法发展,天文历法的发展,又带动了数学的发展。宋、元时代在世界数学史上占有重要地位的“大衍总数术”(即一次同余式的一般解法)和“高次内插法”,就是在历法的推动下产生的;二是社会的实际需要,如数学名著《九章算术》,其内容主要是计算土地面积谷仓容积、堤坝和河渠的修建、税收、兑换率等实际问题。后世许多著名数学家都对《九章算术》进行了诠释,直到南宋时,代表中国古代数学发展较高水平的秦九韶的《数书九章》,探讨的仍然是这些实际应用问题,区别只是深度不同。
4.唐宋时期的科技还有一个突出的特点就是经验型。人们将从生产和生活中获得的知识、经验直接进行类比和推论。农业技术往往掌握在农民手中,手工业技术往往掌握在匠人手里,他们虽然缺乏科学理论知识,但是有经验技术。而读书人则视读书做官为正道。即使知识分子从事科技方面的工作,一般也不过是汇集农民和匠人的经验,现在我们津津乐道的当时的那些农书,就是在这样的情况下写成的。由此可见,中国古代因重实用、轻理论,使得科学技术没有较大提升,而是一直处在经验水平上。经验则是以往的实际感受,经验思维就是将这些经验感汇总起来,并直接运用于实践。经验和理论相比是较低的层次,它还没有经过分析、抽象而提升到理论阶段。
5.唐代和宋代的科技还有一个特点就是技术性突出。关于中国古代是否存在科学的问题,学界虽然存在分歧,但有一点我们可以肯定,就是科学技术中的技术倾向较为突出。前面提及沈括的《梦溪笔谈》一书,其中掌故见闻等 420条,属于自然科学的是 189条,这 189条基本上都属于技术。宋、元以后,数学重视实践、崇尚实用的观念日益突出,如珠算的盛行,使数学的技巧和算法在日常生活中被广泛使用,因此,有关数学理论的研究则被忽视了。一般认为,中国古代的四大发明中有三大发明出现在宋代。但值得我们注意的是,无论是四大发明还是三大发明,这都属于技术性的发明,而不是科学理论的创新。
综上可见,唐代和宋代科学技术的特点是基本一致的,唐宋之间并没有大的区别和变化。换言之,唐代与宋代的科学技术所体现的特点是共性而不是个性。从这个角度看,唐宋科技的差别也不是什么“划时代”的变化,而是同质的延续。
三
下面我们讨论几个与唐宋变革和唐宋科学技术相关的问题。
唐宋科学技术发展情况和唐宋变革似乎不合拍。从上述分析可见,唐代和宋代科学技术的各个领域的发展情况和科学技术的特点,都没有出现划时代的变化,这和学界通常认为的政治、经济、文化各个领域的变革不够契合,或是有矛盾的。自“唐宋变革说”问世以来,学者们尽管有不同认识,但都承认在唐宋之间,社会确实发生了重要变化。其表现是:政治上,由贵族政治转变为独裁政治,法上大夫,礼下庶人;经济上,由国有土地制度转变为地主私有的土地制度,部曲制变为佃户制,“田制不立”、“不抑兼并”;文化上,由贵族文化向庶民文化转变,词、曲等一贯被视作低俗的“下里巴人”的东西相继登上大雅之堂,成为了时尚,小说的地位也随之提高;思想上,追求理想、讲究仁义的孔孟儒学,演变为讲究实际、崇尚道德的理学;在社会风俗上,等级界限被突破,求新、求变成为社会潮流内藤湖南甚至明确指出:唐代是中国中世纪的结束,宋代则是中国近代的开始日本学者的分期,是从世界史角度沿用欧洲史的概念认识中国的。他们所谓的“古代”,即大陆一般所说的“奴隶制时代”;所谓的“中世 ”,乃指“封建时代 ”;所谓的“近世 ”,则指资本主义时期。基于这种认识,日本学者宇野哲人的《中国近世儒学史》就是从北宋开始的。在国内学界,20世纪 30年代贾丰臻先生所著《中国理学史》一书中,其第四编《近世理学史》的起点是北宋的周敦颐,近年陈来的《中国近世思想史研究》一书,其“近世”的起点也是北宋,这些著述显然是受到内腾湖南观点的直接影响。如前所述,笔者认为,从唐代到宋代科学技术的发展,并没有发生质的变化和革命性的飞跃。也就是说,这一时期的科技领域并没有进入所谓的“近世”,难道这一时期的科学技术和整个社会脱节了吗?客观的解释应该是:唐宋的科学技术是连续发展的,既不存在断层,也没有质的飞跃。换言之,唐代和宋代的科学技术是同质的延续,不属于异质的变革。由此延展,唐宋之间在政治、经济、文化各个方面的变化,也只是中国古代社会的阶段性变化,是中国封建社会由前期向后期的循序发展和转变,而不是什么“近世”的变革。
接下来,我们需要思考农业文化与唐宋变革的关系问题。从前面两个大问题的讨论中我们会发现,唐宋时期科学技术存在的所有的特点,都和农业文化密切相关。如对天文历法的重视、经验型、技术性特点。包括中央集权对科技的影响和干预也是和农业文化有关,并从中派生出来的。从唐代到宋代,农业文化基础没有发生重大变革,而且小农经济与家庭手工业的结合更是加强了。所以我们说,唐宋时期并不存在发生质变的经济基础。就这一问题,可能有学者会以宋代商品经济的高度发展来反驳。接下来,我们对这一问题试做分析。中唐以来,土地买卖日渐频繁,以致宋代有“千年田换八百主”之说。这样,田制再也难以实行,“田制不立”代之而起,使商品经济达到了一个前所未有的高度。不少学者称之为中国古代商品经济发展的第二个高峰漆侠先生认为:中唐以来经学、文学及艺术的自由开放,应是商品经济开放性的一种反映,重经世致用,无疑与商品经济的求利性有关。至于平民文化和市井文化的兴盛,则更是商品经济发展的结果有学者进一步论证:“商品经济是与自然经济相对立的一种经济形式。自然经济具有很强的封闭性和稳定性。与此不同,商品经济则是一种面向市场的商品生产和交换经济,其经济条件的全部或绝大部分都必须仰赖于外部市场。所谓唐宋变革所以出现,是与自然经济对立的商品经济发展的结果。一般来说,商品经济是指直接以交换为目的的经济形式,包括商品生产和商品交换。商品经济的产生和发展,不仅由社会生产力发展水平所决定,而且具有推动社会生产力发展的历史进步作用。在西方历史上,它打破了自然经济和地区封锁,发展了社会分工,建立了国内市场,促进了生产社会化的发展和社会生产力的进步。从表面看起来,宋代的商品经济的确是大大发展了,城市坊市制崩溃,草市镇兴起,货币流通不断进步,并出现了世界上最早的纸币,商人再度崛起,商品经济步入继春秋战国之后的第二个发展的高峰。但是,宋代的佃农由于有比较多的人身自由,从理论上讲,农民具有“较大的活动余地,去获得时间从事自由劳动。事实上,统治者的重农意识比前朝更强,“先王之欲厚生民,莫先于积谷而务农,盐铁榷酤斯为末矣,小农与家庭手工业的结合更加牢固。中央集权的宋代强化“重农抑商”政策,改变赋税结构,使商税高于农税,同时在商品生产和流通领域进行垄断,兴办官方舶务,严格限制地方海外贸易,宋代的海外贸易主要是官方的垄断贸易也就是说,宋代的商品经济呈现出以官营为主导,私营为补充,相互牵制,共存一体的态势。所以,在宋代空前强大的中央集权统治下的商品经济,不是也不能成长为封建经济的否定因素,更不可能瓦解自然经济而取得主导地位,从而引起生产方式的革命。恰恰相反,宋代的商品经济是封建经济的补充。因此,这样的所谓商品经济也不能使社会产生质变。
儒学发展为理学,也是唐宋变革大背景下思想文化方面的一大变化。理学与科学到底是什么关系?是促进还是阻碍了科学技术的发展?这是思想史与科技史研究的重大问题,学界存在着严重分歧。分歧的焦点是理学对科技思想发展是否有积极作用。否定派以大陆学者杜石然为代表,肯定派则以台湾学者沈清松为代表,双方各执一词,似乎都有道理。前已论及,由于所处特殊的地理环境,决定了中国自古以来就是一个农业社会。农业社会最需要的是经验,最重视的是实用,所以古代的科学技术具有实用性,大多是服务于农业和手工业,服务于强化大一统的君权。科技研究方式也大多是对生产经验的直接记载或对自然现象的直观描述。儒家文化从先秦到宋代经过不断改造,都仅仅是紧紧围绕传统农业,这是社会的根本特征,宋代的理学思想和实用的、经验的科技自然是相辅相成的。这关键取决于“科学”一词的界定。“科学”一词在中国大概是近代才出现,它一开始就是指近代科学,即以系统的观察实验方法为基础,具有严密的数学和逻辑推演的自然知识体系。这种意义上的科学产生于近代西方,中国古代农业文化的土壤没有也不可能产生这样的科学,当然也不存在理学阻碍其发展的问题。
综上所述,唐代和宋代的科学技术的确存在差别,宋代的科学技术在唐朝的基础上向前发展了。不过,我们也应看到,历史总是向前进步的,中国古代的不同朝代,都在继承前朝文化的基础上继续向前发展、进步。唐宋之间的变化之所以引起许多学者的关注,就是因为变化的幅度比较大,变化的层面比较多,但这些变化和差别都不是质的变化而只是量的差别。严格地说,这种变化只是中国古代社会的阶段性变化,是中国古代社会由前期向后期的转变,而不是什么“近世”的变革。由此延展,唐宋之间政治、经济、文化各个方面的变化,也应是同质的变化,而不是异质的变革。
注释
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责任编辑:王 轲
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1003—0751(2010)06—0175—06
2010—10—05
李健,男,河南省电力公司工程师。