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铁官皆置吏卒徒，攻山取铜铁，一岁功十万人以上”，这是冶铁采矿业规模
之大的一个说明。再从已发掘的冶铁遗址看，每一铁官下属的作坊，或以铸
铁为主，或冶铸兼备，作坊面积达数万平方米，甚至数十万平方米，有的拥
有炼炉十余座，表明了冶铁业的空前发展。
天文学成就和张衡
张衡（78—139 年），字平子，河南南阳人。他的《浑天仪图注》便是
浑天说代表作。浑天说是一种以地球为中心的宇宙理论，因在当时历史条件
下，它能比较近似的说明天体的运行，所以对后世产生了很大的影响。
张衡不但倡导浑天说，而且还在前人的基础上，着手制造了用于演示浑
天思想的的仪器——水运浑象，这对浑天说得到社会的广泛承认起了重要的
作用。张衡所制浑象仪是以一个直径约 5 尺的空心铜球表示天球，上画二十
八宿，中外星官及互成 24 度交角的黄、赤道等。紧附在球外的有地平圈和子
午圈，天球半露于地平圈之下，天轴则支架在子午圈上，天球可绕天轴转动。
水运浑象形象地表达了浑天思想，并解释了若干天文现象。张衡利用当时已
得到发展的机械方面的技术，巧妙地把计量时间用的漏壶与浑象联系起来，
即以漏水为原动力，利用漏壶的等时性，通过齿轮系的传动，使浑象每日均
匀地绕轴旋转一周，这样浑象也就自动地、近似正确地把天象演示出来。张
衡的这项创造是唐宋时代得以进一步改进水运浑象的先声，在天文仪器史上
占有重要的地位。
张衡于公元 132 年首创了世界上第一架地震仪——地动仪。“地动仪以
精铜制成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊”，里面有精巧结构，主要是中
间的“都柱”（相当于一种倒立型的震摆）和它周围的“八道”（装置在摆
的周围的八组机械装置）。尊外相应地设置 8 条口含小铜珠的龙，每个龙头
下面都有一只蟾蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”因震动失去平
衡而触动“八道”中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，
观测者便可知道地震发生的方向。据史载，地动仪成功地记录了公元 138 年
在甘肃发生的一次强震，证明了张衡所制仪器的准确性和可靠性。
张衡的成就还不限于这些方面。他研究过地理学，曾绘制了一幅地形图，
流传了好几百年；在数学方面，对圆周率作过研究，取用过π= 10 =3。162值；
他是当时有名的文学家，有不少文学著作，其中以《二京赋》最为出名，在
东汉文学史上有一定的地位；他还是个画家，曾被人列为东汉 6 大名画家之
一。
《九章算术》与数学
在春秋战国数学发展的基础上，秦汉时期出现了我国古代最早的一批数
学专著，如《许商算术》（26 卷）、《杜忠算术》（16 卷）和《九章算术》
等。前 2 部书早已失传，《九章算术》一直流传至今，是我国现有传本的古
算书中最古老的数学著作。《九章算术》对后世历代数学的发展，影响很大。
它的出现，标志着我国古代以算筹为计算工具、具有自己独特风格的数学体
系的形成。
经过春秋战国到西汉中期数百年间政治、经济和文化的发展，《九章算
术》比较系统地总结和概括了这段时期人们在社会实践中积累的数学成果。
这一时期的社会变革和生产发展，给数学提出了不少急需解决的测量和计算
的问题：实行按田亩多寡“履亩而税”的政策，就需要测量和计算各种形状
的土地面积；合理地摊派税收就需要进行各种按比例分配和摊派的计算；大
规模的水利工程、土木工程需要计算各种形状的体积以及如何合理地使用人
力、物力；商业、贸易的发展，需要解决各种按比例核算的问题；愈加准确
的天文历法工作，就愈是需要提高计算的精确程度等等。《九章算术》正是
从各类问题中选出了 246 个例题，纂集而成的，并按解题的方法和应用的范
围分为 9 大类，每一大类作为一章。它所提供的数学解法，为生产和科学技
术的进一步发展，以及为封建政府计算赋税、摊派徭役等，提供了方便。
《九章算术》不是一时一人之作，而是经由很多人的修改和补充，才逐
渐发展完备起来的。三国时代的刘徽曾为《九章算术》做过有名的注释工作。
《神农本草经》与《伤寒杂病论》
到西汉时，药物学的研究不但在官府有专门的机构，在民间也有十分广
泛的基础，而且药物学的专著已出现不少。《神农本草经》成书于汉代，是
我国现存最早的药物学专著。它是战国、秦汉以来药物知识的总结，而不是
出于一时一人之手的著作，对后世药物学的发展有很大的影响。
《神农本草经》共收载药物 365 种，其中以植物药最多，计 252 种，动
物药 67 种，矿物药 46 种。根据其性能和使用目的的不同，这些药物分为上、
中、下 3 品。上品 120 种，一般是毒性小或无毒的，大都是“主养命以应天”
的补养药物；中品 120 种，有的有毒，有的无毒，多是既攻治疾病又能滋补
虚弱的药物；下品 125 种，多是有毒而专用于攻治疾病的药物。这是我国药
物学最早的分类法，它明显地受到方士服食的影响，如书中所载上品药物，
屡言“长生不老”“不老神仙”等就是最好的证明。该书对每味药的记述较
详细，其中包括有药物的主治、性味、产地、采集时间、入药部分、异名等。
书中提到主治疾病的名称达 170 余种，包括内科、外科、妇科以及眼、喉、
耳、齿等方面的疾病。根据长期临床实践和现代科学研究证明，书中所载药
效，绝大部分是正确的。如利用水银治疥疮、麻黄治喘、常山截疟、黄连止
痢、大黄泻下、莨菪治癫、海藻疗瘿瘤（甲状腺肥大）等，已为现代科学研
究所证实，至今仍具有一定的实用价值。
《神农本草经》在其序录中，概括地记述了当时药物学的基本理论。如
关于医方中的主药与辅助药之间的“君、臣、佐、使”的理论，阐明了药物
配伍的原则；关于“药物有酸、威、甘、苦、辛五味，又有寒、热、温、凉
四气”的“四气五味”说；根据药物的性能不同而采用不同的剂型等等。这
些理论反映了当时的药物学已经达到一定的水平。
张仲景（约 150—219 年）于 3 世纪初写成了《伤寒杂病论》一书，确立
了理、法、方药（即有关辨证的理论、治疗法则、处方和用药）具备的辨证
论治的医疗原则，使祖国医学的基础理论更加切合临床应用，从而奠定了中
医治疗学的基础。
《伤寒杂病论》被后人整理成《伤寒论》和《金匮要略》二书。《伤寒
论》专门论述伤寒类急性传染病，《金匮要略》则以论述内科、外科、妇科
等杂病为主要内容。
造纸术与蔡伦
在造纸术没有发明以前，我国古代曾先后使用龟甲、兽骨、金石、竹简
本牍、缣帛等材料记事。直到两汉时期，简牍、缣帛依然是十分重要的书写
材料。但随着社会经济、文化的发展，简牍笨重、缣帛昂贵的缺点日益突出。
于是，寻求廉价、方便易得的新型书写材料，逐渐成了社会的迫切要求。经
过长期的实践和探索，人们终于发明了用麻绳头、破布、旧鱼网等废旧麻料
制成植物纤维纸的方法，引起了书写材料的一场革命。正是在造纸术发展的
历史进程中，于 2 世纪初年，出现了蔡伦这一著名的纸的改革家。
蔡伦，字敬仲，桂阳（今湖南省耒阳县）人，是汉和帝时的太监，曾负
责监制御用器物。他总结了西汉以来造纸的经验，进行了大胆的试验和革新。
在原料上，除采用破布、旧鱼网等废旧麻类材料外，同时还采用了树皮，从
而开拓了一个崭新的原料领域。在技术工艺上，也较前完备和精细。除淘洗、
碎切、泡沤原料之外，还可能已经开始用石灰进行碱液烹煮。这是一项重要
的工艺革新，它既加快了纤维的离解速度，又使植物纤维分解得更细更散，
从而大大提高了生产效率和纸张的质量，为纸的推广和普及开辟了广阔的道
路。公元 105 年，蔡伦把他用树皮、麻头和破布、旧鱼网制成的纸献给汉和
帝，很受欢迎，“天下咸称‘蔡氏侯纸’”。蔡侯纸的出现，在造纸术的发
展史上是一件大事，它标志着纸张开始取代竹帛的关键性的转变。
建筑与�