黃帝時代的中原科學技術及其特點

摘 要：黃帝肇造了輝煌燦爛的中華古代文明，是中華民族共同的“民族始祖”、“人文始祖”。黃帝時代所開創的業績幾乎涉及政治軍事、經濟、社會文化等領域的方方面面。在自然科學技術方面，黃帝時代的中原地區在天文歷法、氣象、數學、物理學、地學、醫藥衛生等領域取得了重大進步，出現了一系列具有深遠影響的創造發明。黃帝時代的中原科學技術具有中心性、融合性、輻射性、不平衡性等特點。

關鍵詞：黃帝時代；中原地區；科學技術；成就；特點

中圖分類號：I207.22文獻標識碼：A

文章編號：1003—0751(2008)06—0210—05

黃帝肇造了輝煌燦爛的中華古代文明，是中華民族共同的“民族始祖”、“人文始祖”。黃帝是代表具體人黃帝、黃帝族團和黃帝族團世襲領袖的名號，是黃帝時代的代名詞。黃帝作為世襲領袖的年代約在公元前4420—前2900年間。黃帝時代所對應的考古學文化主要是仰韶文化的中晚期。第一代黃帝出生于有熊的軒轅丘，有熊的地望在今河南新鄭市（從建制沿革來說，還包括今新密市），黃帝族的發祥地在以新鄭一帶為中心的中原地區。黃帝又在有熊建都，都城就建在有熊的軒轅丘。新鄭一帶也是黃帝的主要葬身之所，今新鄭市黃帝陵是黃帝葬身之所中一座最具代表性的紀念性陵墓。

在中華遠古史上，黃帝時代第一次統一了黃河中下游各部落，出現了具有國家職能的社會管理機構；物質、精神、制度等等方面取得了重要成就，出現了文明的曙光。黃帝開創的宏偉業績彪炳青史，形成了源遠流長的五千多年文明長河。黃帝時代所開創的業績幾乎涉及政治軍事、經濟、社會文化等領域的方方面面。清人《新鐫古今帝王統系天下分合圖》說：“黃帝有熊氏，……在位百年，年一百十一歲，制文字，制陣法，造律呂，制歷象，制醫書，制衣裳、宮室、器用、舟車、貨幣，劃野分州，立井制┠丁…”這基本上指出了黃帝時代創造發明的領域與行業。下面主要從自然科學技術角度，對以中原①為活動基地的黃帝時代的中原在天文歷法、氣象、數學、物理學、地學、醫藥衛生等領域所取得的成就及這一時期科學技術的特點作一梳理與闡釋。

一、黃帝時代中原地區在自然科學領域的進展

（一）天文歷法

黃帝時代已出現了歷法，制定了《調歷》。《竹書紀年》載：黃帝“游于洛水之上……龍圖出河，龜書作洛，赤文篆(綠)字以授軒轅”。這里提到的“河圖”、“洛書”，有學者認為就是古代的天象歷法。《史記》卷26《歷書》引太史公司馬遷的話說：“神農以前尚矣。蓋黃帝考定星歷，建立五行，起消息，正閏余，于是有天地神祇物類之官，是謂五官。各司其序，不相亂也。”《索隱》按：“《系本》及《律歷志》：‘黃帝使羲和占日，常儀占月，臾區占星氣，伶倫造律呂，大橈作甲子，隸首作算數，容成綜此六術而著

收稿日期：2008—07—30

作者簡介：陳習剛，男，河南省社會科學院歷史與考古研究所副研究員。

《調歷》也。”可見，黃帝考定星歷就是指制定《調歷》，《調歷》是當時天文、氣象、數學、紀日等領域所取得成果的體現與總結，也就是漢朝初年流傳的六種古歷之一的《黃帝歷》。《史記》卷26《歷書》說：“昔自在古，歷建正作于孟春。”《索隱》按：“古歷者，謂黃帝《調歷》，以前有《上元太初歷》等，皆以建寅為正，謂之孟春也。及顓頊、夏禹亦以建寅為正。唯黃帝及殷、周、魯并建子為正。”

關于“正閏余”，《集解》說：“《漢書音義》曰：‘以歲之余為閏，故曰閏余。”《正義》：“鄧平、落下閎云：‘一月之日，二十九日八十一分日之四十三。按：計其余分成閏，故云正閏余也。每一歲三百六十六日余六日，小月六日，是一歲余十二日，大計三十三月則一閏之耳。”這說明黃帝時代已有了歷法上的閏年閏月知識。如大河村仰韶文化遺址中出土了一批帶有太陽紋、日暈紋、月牙紋、星座紋的彩陶片，其中一件陶缽上的12個太陽紋，有學者認為12個太陽可能象征12個月，其星座紋有學者認為與星座紀年有關。

當時的歷法水平，從河南濮陽西水坡45號墓穴的設計上可見一斑。“西水坡45號墓的墓穴形狀選取了蓋圖中的春秋分日道、冬至日道和陽光照射界限，再加上方形大地，一幅完整的宇宙圖形便構成了。它向人們說明了天圓地方的宇宙模式、寒暑季節的變化、晝夜長短的更替、春秋分日的標準天象以及太陽周日和周年運動軌跡等一整套古老的宇宙理論”；“尤其令人驚訝的是，依照墓穴的實際尺寸，這張蓋圖所表示的分至日的晝夜關系非常合理，特別是春分日道，其晝夜關系的準確程度簡直不差毫分。這比依《周髀算經》所復原的蓋圖更符合實際天象。”②

黃帝時代設置了天文官。由古典文獻記載可知，當時已設置了分管天文歷法方面的官職。如羲和是占日的官，負責觀測太陽的運行；常儀是占月的官，負責對月亮運行的觀測；臾區又叫鬼臾區、鬼容區，負責星辰天象的記載，包括劃分星宿，根據星光的昏明、流星、隕星來推測祥瑞災異等。當時的天象觀測達到了較高水平。西水坡45號墓主人兩側擺放著蚌塑龍虎圖案，北側擺放著蚌塑三角形圖案。其中龍在墓主人東側，虎在墓主人的西側，布列的方位與東宮蒼龍、西宮白虎相一致，而北側的三角形圖案就是北斗的象征。這反映了“二宮與北斗”的天象布局，有學者認為中國的二十八星宿及四象的恒星分群理論體系即起源于此。大河村類型的仰韶文化中，有很多日、月、星紋圖案，如有繪制12個太陽的彩陶缽；洛陽王灣遺址也發現有六角星圖案的彩陶。

古文獻記載有黃帝“命容成作蓋天”，這說明當時已形成原始的宇宙觀，即蓋天說，認為天是圓的地是方的。“天圓地方”蓋天說觀念的形成，在河南濮陽西水坡45號墓葬中得到印證。西水坡45號墓穴向人們說明了天圓地方的宇宙模式。墓穴平面的南部呈圓形，北部呈方形，墓主人則是頭南足北，這象征天圓地方，是“天圓地方”蓋天說觀念的形象反映。

（二）氣象

黃帝時代的氣象知識是包括在天文歷法里面的，因為與生產生活關系密切，受到高度的重視。《世本·作篇》載有黃帝使“臾區占星氣”。《路史·疏仡紀·黃帝》也載黃帝“乃設靈臺，立五官以敘五事。命臾區占星，斗苞授規”，“命羲和占日”，“尚儀占月”，“車區占風”。“占星氣”、“占風”，都涉及到對天氣現象的觀測，包括憑經驗來判斷天氣的風雨陰晴，根據云的色彩、狀態及風的方向、緩急來預測事情的發生。《史記·五帝本紀》載：“而蚩尤最為暴，莫能伐。”《正義》引《山海經》說：“黃帝令應龍攻蚩尤。蚩尤請風伯、雨師以從，大風雨。黃帝乃下天女曰‘魃，以止雨。雨止，遂殺蚩尤。”這實際上反映出蚩尤在與黃帝的爭戰中，能充分地利用天氣狀況來決定進攻或退守。

觀測天象，望云占雨，以掌握季節、不違農時，成了那個時候的重要職掌，并衍變成官名，如春官青云氏、夏官縉云氏、秋官白云氏、冬官黑云氏、中官黃云氏。《周禮》上說：“以五云之物辨吉兇、水旱，降豐荒之祲象。”《史記》卷26《歷書》載黃帝時“有天地神祇物類之官，是謂五官。各司其序，不相亂也”。《正義》：“應劭云：‘黃帝受命有云瑞，故以云紀官。春官為青云，夏官為縉云，秋官為白云，冬官為黑云，中官為黃云。按：黃帝置五官，各以物類名其職掌也。”

（三）數學

黃帝時代農業、手工業、天文學和聲學的發展，推動了數學的不斷進步。《世本》載黃帝使“隸首作算數”；《路史·疏仡紀·黃帝》載黃帝時“隸首定數”。隸首是黃帝的史官，也是一位古算學家。當時中原先民已掌握一定的數量運算知識。如大河村彩陶缽上繪有12個太陽，安陽后崗出土有由8條斜線組成的圖案的彩陶缽，廟底溝出土有由9條與12條斜線交叉組成的網紋圖案的彩陶器等。

當時幾何知識也有所發展。從出土陶器的器形和圖案看，已有三角形、等邊三角形、方形、菱形、五邊形、六邊形、弧形、圓形、橢圓形、圓錐形等各種幾何圖形，并已注意到幾何圖形的對稱、圓弧的等分等問題。如有的彩陶圖案對分為兩組圖案，有的等分為三組圖案。

對形和數之間的關系也有一定的認識。如竹篾編織物和絲麻織品圖案與其包含的經緯線數目之間存在著一定的比例關系。黃帝時出現了度、量、衡等數量概念，數與音律密不可分，它們由樂律推衍而來。

黃帝時代已具有初步的測量知識和簡單的測量工具。《世本·作篇》載：黃帝時“垂作規矩,作準繩”。考古發現，當時的房屋、墓穴、陶窯、窖穴、壕溝、城墻及陶器等，方圓平直，規整劃一，表明繪制方、圓和直線等簡單工具和方法已出現，原始的規矩已被使用。從一些墓葬相當一致的方向來看，當時人們已有較強的方向概念和定位知識。

（四）物理學

黃帝時代物理學的進步主要體現在聲學方面。當時已有音律的定位，開始區分音調，并制定音調區分的標準。黃帝時伶倫取谷之竹以作簫管，定五音十二律。《呂氏春秋·古樂》載：“昔黃帝令伶倫作為律，伶倫自大夏之西，乃之阮腧之陰，取竹于嶰谿之谷，以生空竅原鈞者、斷兩節同、其長三寸九分而吹之，以為黃鐘之宮，吹曰‘舍少。次制十二筒，以之阮腧之下，聽鳳凰之鳴，以別十二律。……黃帝又命伶倫與榮將鑄十二鐘，以和五音。”《路史·后紀五》羅注引《晉志》：“黃帝作律，以玉為琯，長尺六寸，為十二月。”伶倫是黃帝的大臣，他奉命作律。律指十二律，即音樂的12個音調。

黃帝時代聲學的進步還體現在曲譜和樂器的制作上。當時已編有曲譜，如《楓鼓之曲》十章、《咸池》、《英韶》、《清角》等。黃帝作了一部《咸池》樂，很有名。《莊子·天下》說：“黃帝有《咸池》。”《呂氏春秋·古樂》說：“黃帝又命伶倫與榮將鑄十二鐘，以和五音，以施《英韶》，以仲春之月，乙卯之日，日在奎，始奏之，命曰《咸池》。”《史記》卷24《樂書》載：“《咸池》，備也。”《集解》：“鄭玄曰：‘黃帝所作樂名，堯增修而用之。咸，皆也。池之言施也，言德之無不施也。王肅曰：‘包容浸潤行化皆然，故曰備也。”唐人徐堅《初學記》卷9引《歸藏·啟筮》說：黃帝殺蚩尤于青丘之后，“作《楓鼓之曲》十章。”《清角》是一種很高尚的音樂。《韓非子·十過》載：“昔黃帝合鬼神于(西)泰山之上，駕象車而六蛟┝，……大合鬼神，作為《清角》。”《路史·疏仡紀·黃帝》則載黃帝“命大容作《承云》之樂，是為云門，大卷著之椌楬”。黃帝時還有軍樂。如“岐伯作鼓吹鐃角”；又如《古今注》載：“短簫鐃歌，軍樂也，黃帝使岐伯所作也，所以建武揚德，風勸戰士也”。

黃帝時的樂器有鼓、瑟、簫、鐃、角、鉦、磬等。《世本》說“夷作鼓”，夷即黃帝之子夷鼓。黃帝時已有很響的鼓。《山海經·大荒東經》載：“東海之中有流波山，……其上有獸，……其名曰夔。黃帝得之，以皮為鼓，橛以雷獸之骨，聲聞五百里，以威天下。”清人馬骕《繹史》卷5引《黃帝內傳》說：“黃帝伐蚩尤，玄女為帝制夔牛鼓八十面，一震五百里，連震三千八百里。”又引《廣成子傳》說：“蚩尤銅頭啖石，飛空走險，以馗牛皮為鼓，九擊止之，尤不能飛走，遂殺之。”《路史·疏仡紀·黃帝》亦載黃帝時“岐伯作鼓”。鼓首先用于戰爭，是一種軍鼓。《世本》又說：“黃帝使素女鼓瑟，哀不自勝，乃破為二十五弦，異二均聲。”

黃帝時已有簫、鐃。《黃帝內傳》也載有鉗鐃：玄女“請帝鑄鉗鐃以凝雹之聲”。角、鉦、磬也是黃帝時的樂器。《黃帝內傳》載：“玄女請帝制角二十四以警眾”；“玄女請帝鑄鉦統以擬雹擊之聲，今銅鑼，其遺事也”。《通纂》：“黃帝使伶倫造磐。”

黃帝時代中原在力學方面的知識突出表現在對輪軸離心力原理的認識上。如制陶，大河村仰韶文化區已普遍使用快輪修整技術。這一技術反映人們對輪軸離心力原理的認知與利用。當時，人們已能燒制出大小不等、輕重不同的陶紡輪，這表明他們在實踐中也認識到紡輪重量和拉力強弱的關系。

黃帝時指南車的制造，反映出人們對磁石指南原理的認識與利用。指南車，據《晉書·輿服志》的記載，“刻木為仙人，衣羽衣，立車上，車雖回運，而手掌指南”。

（五）地學

黃帝時代出現了區劃地理的意識和行為。《漢書》卷28上《地理志》載：“昔在黃帝，作舟車以濟不通，旁行天下，方制萬里，畫野分州，得百里之國萬區。是故《易》稱‘先王以建萬國，親諸侯，《書》云‘協和萬國，此之謂也。”唐顏師古注：“方制，制為方域也。畫謂為之界也。”《路史·疏仡紀·黃帝》載：黃帝“乃立四輔……地典州絡，七輔得而天地治，神明至”。“方制萬里，畫野分州”，“地典州絡”，說明黃帝時開始有了區域的初步劃分。這從黃帝時在洛陽地區出現的河圖洛書上也能得到證明。《春秋命歷序》云：“河圖，帝王之階圖。載江河山川州界之分野。”這里的河圖，是記載帝王次序之圖，又是記載山水名稱及行政區劃的地理圖，類似于今天的歷史地圖。地理意義上的測量技術也出現了。《古今事物考》說：“黃帝游幸天下，而有計里之車。繹道路之紀以里堠，起軒轅氏也。”《路史·疏仡┘汀お黃帝》也說黃帝“命豎亥通道路，正里候；命風后方割萬里，畫土分疆”。

（六）醫藥衛生

黃帝時代，醫學有了進步。當時的名醫有岐伯、巫彭、桐君、雷公、俞跗等。《呂氏春秋·勿躬》說：“巫彭作醫。”《帝王世紀》載：“黃帝使歧伯嘗味草木，典醫療疾，今經方本草之書咸出矣。”《路史·疏仡紀·黃帝》也載：黃帝“命巫彭、桐君處方，蠱餌湔浣刺治而人得以盡年”。就是說，黃帝時出現了醫藥方面的專家，他們使時人能夠延年益壽。如巫彭、桐君能據病人病情開出處方，通過藥物及湔浣刺治等手段，使病人能夠盡其天年。俞跗就是當時有名的外科醫生，擅長剖割洗滌等外科手術。最古的醫書《黃帝內經》包括《素問》和《靈樞》，就假托始于黃帝和岐伯、雷公等關于病理討論的問答。《帝王世紀》又說：“岐伯論經脈旁道，問難八十為《難經》，教制九針，著內外術經十八卷。”《難經》與《黃帝內經》一樣，也系漢儒所托，但它們在一定程度上反映出黃帝時代原始醫藥已有相當發展。

當時已有砭石技術的應用。考古發現，砭石及與砭石有相同功用的石針、骨針、石刀、骨刀等，在中原仰韶文化中隨處可見，而砭石是最早的醫療工具，是原始的外科工具，可以用來刺破膿腫。砭石技術是我國針刺術的萌芽。還出現了外科正骨手術。如淅川下王崗仰韶文化一、二期墓葬中，發現有人骨骨折后又愈合的現象。據研究，當時對古病認識差，不能妥善處理，畸形愈合現象多，這反映出當時僅僅出現初步的接骨技術。

當時醫藥方面的進步還表現在飲食、衛生等方面。黃帝發明了火食，當時已吃熟食。《管子·輕重戊》說：“黃帝作，鉆燧生火，以熟葷臊。民食之，無茲胃之病，而天下化之。”如前所述，當時已有舂掉五谷如稻、高粱殼子的杵臼。《古史考》就說：“黃帝始蒸谷為飯，烹谷為粥。”肉食及五谷方面的熟食，顯然減少了疾病，增強了先民的體質。

當時出現了一些預防潮濕、保持清潔、改善環境的措施，如采用整塑整燒建筑技術建成地面房子，用白灰鋪地粉墻，用料礓砂石混合土鋪地或夯砸居住面等。這些措施有益于防止關節炎、風濕病等疾病的發生，或延緩病情的發展。另外，如《世本》所說，黃帝發明了井，解決了水的問題。井的發明，改善了先民的用水條件和衛生。《拾遺記·軒轅黃帝》說：“詔使百辟群臣受德教者，先列硅玉于蘭蒲席上，燃沉榆之香。”沉榆之香具有消毒功用，香的使用，一定程度上有益于居住環境的改善。

二、黃帝時代中原科學技術的特點

黃帝時代的中原科學技術具有中心性、融合性、輻射性、不平衡性等特點。

（一）黃帝時代中原科學技術的中心性

黃帝出生于今河南新鄭市，黃帝族的發祥地在以新鄭一帶為中心的中原地區，黃帝又在新鄭建都。可以說，黃帝都城所在的中原地區，是黃帝創造發明等系列科技成就產生和推進的基地和中心。這也決定了黃帝時代中原科學技術的中心性。

出土文物如“大河村的釜形鼎、淺腹盆缽、器座、某些小口尖底瓶和不少彩陶花紋，與豫西廟底溝類型相同或相近；另一小口尖底瓶與陜西半坡類型相似；紅頂碗和缽，在豫北后崗類型中大量出土；還有一些彩陶花紋，在豫北、冀南的大司空類型中也常見；不少器物與大汶口文化也相似。這說明大河村類型吸收了上述仰韶文化早期各種類型的文化因素，并且還受到大汶口文化的一定影響”③。這均說明黃帝都城所在的鄭州地區當時已成為各種科學技術的交融地、匯聚地、中心地。

（二）黃帝時代中原科學技術的融合性

這種融合性既有同種文化不同類型的融合，也有不同種文化的融合。如對大汶口文化的吸收。大汶口文化是一種主要分布在黃河下游山東和蘇北一帶的新石器時代晚期文化。大汶口文化的中期與河南仰韶文化晚期共存。河南鄭州市、許昌市、洛陽市、周口市、駐馬店市和信陽市共有近20處發現大汶口文化的遺存。這反映了黃河中游和下游新石器時代晚期文化之間的相互交流、相互影響，也反映了中原科學技術的融合性。

（三）黃帝時代中原科學技術的輻射性和不平衡性

如上所述，黃帝時代洛陽地區出現的“河圖洛書”，是當時歷法出現的反映，而在安徽含山縣凌家灘也發現了黃帝時代（距今五千多年前）的玉板龜書八卦圖。天文史專家認為，這有可能是古代的洛書和八卦，也是較早的歷法之一。這表明黃帝時代中原科學技術向周鄰地區的傳播。

因地域的不同和時間的先后，河南新石器時代文化不僅包括多種不同的文化面貌，而且在同一種文化內又有多種不同的類型。如河南仰韶文化遺址三門峽以西接近陜西的“半坡類型”、三門峽以東鄭州的“廟底溝類型”、豫北的“后崗類型”和“大司空類型”、豫西南的“下王崗類型”等。這也體現出黃帝時代中原地域內科學技術發展的不平衡性。

這種不平衡性還體現在不同地域科學技術的先導性上。如前所述，因中原的特殊地位，中原科學技術在很多領域有著先導性。但不可否認，同一時期中原以外的地域在不少領域也有著先導性。河北出現了陶瓷。河北省正定縣南楊莊發掘一處仰韶文化遺址，其中發現青瓷3片，經鑒定，瓷片燒成的溫度高960℃—1100℃，表面涂有原始形態的釉，釉下并有用彩料繪成的幾何形黑紅彩裝飾。甘肅的建筑技術很發達，出現了混凝土地面、四阿重屋等。秦安大地灣房屋建筑，屋內大多采用白灰面地坪，有的下面還鋪上一層料礓砂石混合土作防潮層；房屋居住面、墻壁、用草拌泥包裹的木柱和扶墻柱、灶臺等用白灰粉飾。秦安大地灣F405和F901房屋的堅硬光滑的混凝土地面，就是由原始水泥和人造黏土陶粒輕骨料結合而成。這種原始水泥的性能和成分都接近羅馬水泥，而羅馬水泥發明于18世紀末，到19世紀中期才在土木建筑工程中得到普遍應用，可見其發明與使用要晚于大地灣4800年左右。大地灣人造輕骨料約占混凝土重量的64%，這種比例，達到了現代常用的一種混凝土材料的構成比例。當時建筑技術的發展還體現在四阿重屋、左右對稱、坐北朝南、前堂前有附屬建筑和寬闊的場地等布局及多重門、散水、檐廊、立柱架梁、石柱礎等構筑方式上。再如冶鑄技術，不少地區也發現有銅的冶鑄。如河北武安趙窯遺址中出土有仰韶中晚期的銅煉渣，甘肅東鄉林家馬家窯文化遺址中出土一件銅刀，經鑒定為錫青銅。④

注釋

①這里的中原是狹義的概念，指以黃帝都城所在的新鄭一帶為中心的河南地區。

②馮時：《河南濮陽西水坡45號墓的天文學研究》，《文物》1990年第3期，第52—60頁。

③楊育彬：《河南考古》，中州古籍出版社，1985年，第344頁。

④關于半坡青銅片、姜寨黃銅片、榆次源渦鎮銅煉渣等的時代，有學者認為與仰韶文化無關。參見安志敏《中國早期銅器的幾個問題》，《考古學報》1981年第3期，第269—285頁。

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責任編輯：行 健