千年科技之光敦煌科技史印迹
《新修本草》（局部）——世界上第一部药典
壁画《农作图》
莫高窟出土的回鹘文木活字（部分）
莫高窟外景
本报特约撰稿人李并成
博大精深的敦煌文化中不仅蕴含着大量历史、艺术等方面的内容，还珍藏着十分丰富的科技史料，弥足珍贵。这些史料包括天文学、历法、数学、医学、印刷、酿造、农作、建筑、冶炼、交通、纺织、兵器、饲养、园艺、保健、护肤、颜料、工艺等，反映了我国古代科学技术多方面的成就，闪烁着中华千年的科技文明之光，它们对于我国古代科技史的研究有着特殊的贡献。
1 天文学
天文学的基础是星象观测，天空中闪烁的群星对于古人来说是那样的神秘。我国古代的天象观测及天文学发展颇有成就。早在战国时期就形成了甘德、石申、巫咸三家天文学体系，然而他们的原著后来都失传了。
幸运的是我们在敦煌文书中找到了一件唐代武德四年（621年）抄写的《星占书》残卷，其中记录了甘德、石申、巫咸三家著作中的内外官星283座、1464颗星，与唐初编纂的《晋书·天文志》《隋书·天文志》所载星数完全吻合。三家星经前，卷中还有《二十八宿次位经》，对于二十八宿各自的位置、所占度数、范围大小、拥有的主要恒星等数据均有记载，反映了我国古代天文观测的高度成就。此外，该残卷中还录有五言《玄象诗》，凡263句，用通俗的语言描述星躔方位，浅显易懂，适于背诵，便于人们认星、辨星，反映了当时天文知识的普及情况。
与上述《星占书》相应的是唐初绘制的一幅《全天星图》，图中依据甘德、石申、巫咸三家著作等资料，绘制了1359颗星，囊括了北半球肉眼所能见到的大部分恒星，绘制时间约在公元705年-719年间，为世界上现存记载星数最多、绘制方法最科学的一幅中古时代的星图。
其绘制方法是，把北天极附近（紫微垣）的星画在以北天极为中心的圆形平面投影图上，类似于现代平面解析几何中的“极坐标”的绘制方法；把赤道及附近一带（太微垣、天市垣）的星用类似于近代所用的圆柱投影法绘出。
李约瑟博士在比较该图与欧洲各国星图后说：“欧洲在文艺复兴以前可以和中国天图制图传统相提并论的东西可以说很少，甚至简直就没有。”
另外，敦煌市博物馆还藏有另一幅《紫微垣星图》残卷，画有两个同心圆，上面写着紫微宫，图中的星点用红、黑两种不同颜色表示，绘有围绕北天极的138颗星。
2 历日
历日就是历书，根据日月运行、岁时节气的规律，以一定的方法编制而成，用以指导人们的日常生活和农业生产。
敦煌所存历日，有来自于中原的和本地所编的两类。其中《北魏历日》来自于中原，为敦煌所见历日最早者，也是现知我国唯一留存的北魏历书实物。《乾符四年丁酉岁（877年）具注历日》，是敦煌历书中内容最丰富的一件，也是我国现存最早的印本历日。所谓“具注历”，即内容有吉凶注记的历书。敦煌地方编写的具注历近50种，除记全年各月大小、节气、物候等外，还记有几十种年神方位、各种宜吉日的选择和凶日避忌、昼夜时刻等，科学与迷信的内容都集于一书。它们既是研究古代历法编制与天文学的史料，也是探讨当时民间信仰和民间节日的好素材。值得注意的是，基督教的星期制度在敦煌历日中也出现了。
3 数学
敦煌文书中的数学文献留存约20件，有《算经》《九九乘法歌》《算表》《田积表》等。其中一部《算经》的背面杂录学童识字课本《千字文》的内容，另一部《算经》背面留有学生练写的生字，表明它们均为学校教学用书。敦煌《算经》主要内容有：数字认读，度量衡换算，进位制，加减乘除四则混合运算及其应用题，矩形、圆形、三角形、梯形、环形面积的计算，堑坑、棱柱、棱台等的求积，以及一些不规则形体的近似计算，还有民食、军需的宏观统计，军事编制和防御设施的有关计算等。
其中筹式记数法是目前所知我国最早应用算筹记数的记录。《算经一卷并序》记载十进位制和万万进位制两种进位制。度量衡换算方面对面积、容量、重量等单位的规定及进位都有详细明确的表述。如长度单位：“度之所起起于忽，从蚕口中吐丝为忽。”忽以上单位分别为丝、毫、厘、分、寸、尺、丈，皆十进位。
《算经》还记载了对于一些物品的习惯丈量方法。如绢布类“三丈为段，四丈为匹，五丈为常，十丈为引。”虽然段、匹、常、引等名称并非规范的进制换算单位，但在日常社会生活中使用率较高。另外《算经》中对体积、面积的计算和换算还附有一些例题，其中粮草食用和军队布防编制方面的计算实例，内容很具实际性，可以说是当时社会现实在教材中的反映。
《田积表》有15大格1250小格，可用于田土面积计算，为历代算书所仅有。根据此表可迅速查出边长10步到60步的任何矩形田地的面积。
敦煌《算经》作为教学用书，在内容上注重少而精和学以致用的原则，选题精当，适用性强，能够解决日常工作、生产及行政管理等方面的许多计算问题。在教法上多从实例引入，既形象直观，联系实际，又易懂易记，充分反映了我国数学教育的优良传统。敦煌《算经》的发现表明，唐宋时代地方学校中不仅开授算学，而且还将数学教育放在了一个重要的地位，形成了一套成熟、符合学生特点、切合实际、学以致用、进步的教育思想和教学方法。
4 医学
敦煌医书写卷约有60多件，尚不包括佛经等卷中散见的医学内容。可分为医经、本草、针灸、医方、养生等。
医经类写卷有10余卷，主要包括以腑脏学说为中心的五脏论类著作，以及医经、诊法著作，有《内经》《伤寒论》《玄感脉经》《明堂五脏论》《脉经》，张仲景《五藏论》《五脏论》《平略脉经》等，它们大都为初唐五代时期的写本。
本草类属于药物学著作。我国最早的本草著作传为神农所作《神农本草经》，成书于汉晋间，收药草365种，以合一年的天数。南朝萧梁时期陶弘景《本草集注》又增补365种，收药730种。以上二书后来均佚。有幸的是，敦煌发现了近乎完整的《本草集注》，这是目前所知最早的本草著作，是当时本草的总集，被医家奉为圭臬，具有本草正典之称，直到初唐仍然为“名医继轨，更相祖述，罕能厘正”之医典，在医学史上具有十分重要的价值。
唐高宗显庆四年（659年）李绩、苏敬编写的《新修本草》20卷，收药9类844种，图文并茂，为我国第一部官颁药典，也是世界上最早的国家药典。药典就是记载药品标准的典籍，一般由政府组织编纂、颁布、施行，作为药品采集生产、检验供应、使用和管理的依据。国外最早的药典是1542年颁布的《纽伦堡药典》，比敦煌药典晚了880多年。
唐孟诜等著《食疗本草》残卷，收药270种。食疗是利用食物来治疗疾病的方法，而不是单靠药物治病，这是很先进的医学理念。这件文书记载了动植物的营养和药用价值，反映了我国食疗方面的突出成就。
针灸类残卷主要有：《灸法图》，是世界上现存最早的一部灸疗图谱。《灸疗图》，是一部绘有人体穴位的灸疗图谱，能辨析者有18图，为现存最早的针灸实物记录。还有《敦煌古藏医灸法残卷》、藏文《火灸疗法》，反映了藏医学水平。又有于阗文《医理精华》和《耆婆书》，为印度医药学的代表。
敦煌文献中的医方残卷有30余卷，共录有医方1100余首。其中有的题有书名，有的为唐人选录著名医家的医方。一些古医方多为六朝隋唐医学家经过验证的经效医方，另有不少单方。许多医方不仅具有重要的医学史研究价值，而且在今天仍有重要的借鉴意义。
据检索统计，敦煌遗书中所见的药物除大量来自中原的外，还有不少西域、印度等地输入的药材，如诃梨勒、高莨姜、荜拨、安息香、乳香、苏合、阿魏、阿摩罗、旃檀香、青木香、零陵香、毗梨勒、婆律膏、艾纳、胡椒、白附子、龙脑香、龙涎香、胡粉等60余种。
敦煌医学生动地反映了古丝绸路上中医学与藏医学、于阗医学、粟特医学、回鹘医学、龟兹医学、古印度医学、波斯医学等医药学文化的交流交融。
5 造纸和印刷术
造纸是我国古代四大发明之一，四大发明改变了整个世界的历史进程。纸是何时发明的，以前我们知道东汉时蔡伦发明了造纸术，其实早在西汉时期纸就出现了。
1979年在敦煌西北的马圈湾汉代烽燧中出土西汉麻纸5片，金塔县、额济纳旗也曾出土过西汉纸。1990年在敦煌悬泉置出土了24张留有书写墨迹的麻纸，为公元前1世纪的西汉纸，把中国造纸史提早了170多年。敦煌文书的书写，从公元4世纪直到元代连续不断，本身就构成了一部完整的世所罕见的长达千余年的纸谱。
印刷术起源于拓碑，将碑上的文字拓下来其实就是印刷。因而印刷术应从捶拓法开始，发展到整版开雕，再到活字印刷。敦煌出土的唐咸通九年（868年）刻本《金刚经》，为迄今所见世界上第一件标有确切年份的雕版印刷品。这件印刷品由7个印张粘连在一起，扉页的版画为佛说法图，图中人物众多，雕刻精美，刀法娴熟，线条精细有力，墨色浓厚匀称，清晰鲜明，说明当时印刷技术已经达到高度熟练的程度，其起源无疑更早。此外，敦煌藏经洞里还保存有晚唐、五代、宋初刻印的佛经、佛像、陀罗尼、押座文等。
活字印刷术为北宋毕昇于11世纪中叶发明的。敦煌莫高窟曾先后4次发现了回鹘文木活字实物，合计1152枚，因每枚木活字表面均有墨迹，说明曾经使用它们印刷过书籍。这些木活字的时代大约在公元12世纪末到13世纪上半叶之间，说明活字印刷这项技术发明后不久即传到了敦煌，而且少数民族文字印刷也使用木活字。这是迄今所知世界上现存最古老的用于印刷的木活字实物，为我国活字印刷术的西传又增添了确凿的实物证据，因而具有极高的学术价值。
6 敦煌科技史壁画
除文献记载外，敦煌石窟艺术中亦蕴含着中国古代一批十分重要的科技成果，包括洞窟开凿、彩塑彩绘、化学化工、建筑、纺织、军事兵器、交通工具、水利灌溉、服饰、玻璃制品、印刷技术、农林牧业生产、食品酿造、医疗卫生、体育健身等，不一而足。
例如，敦煌壁画中约有80多幅农作图，涉及北朝至西夏近1000年间的各个时代。有犁耕、牵牛、播种、耙地、耱地、扬粪土、锄草、收割、捆田、人工挑运、打场、扬场、粮食装袋、牛车拉运、归仓、舂谷、脱粒等。画面中出现了数十种生产工具，如耕犁（单辕直辕犁、双辕直辕犁、曲辕犁）、三角耧、铁铧、牛衡、籽种篮、耱、耙、锄、镢、铁锹、木锨、镰、杈、扁担、石磨、手摇磨、足踏碓、簸箕、连枷、秤、斛、木斗、升子、粮袋、牛车等。还有畜牧养殖、花草树木种植与栽培等场景。这些形象资料全面而真实地反映和记录了我国古代特别是北方地区农业生产活动的情况，是我们了解古代农业生产客观而珍贵的资料。
壁画中的建筑图景包括帝王宫殿、王侯将相府第、官府衙门、仓厫、民众宅院、街头小店酒肆以及佛教寺院、佛塔、山崖禅穴等。豪华者金碧辉煌、琼楼玉宇，简陋者诸如秋风所破之茅屋。而一些建筑结构和部件，是建筑史上不可多得的资料。另外，还有许许多多的家具，诸如各种类型的床、榻、凳、椅、桌、几、案、柜、箱、橱、坐墩、胡床、绳床、衣架、屏风等，不胜枚举。
莫高窟西魏第285窟、北周第296窟均绘有佛教因缘故事画“五百强盗成佛图”，描绘了五百强盗在佛祖的点化教导下，放下屠刀，立地成佛的故事。画面中围剿五百强盗的官军、战马上均披着护铠，即具装铠，为我们提供了当时骑兵的典型形象资料。他们一个个头戴兜鍪，身披两当铠，骑着披有具装铠的战马，手拿长矛，腰间悬挂着弓袋和箭囊。
李约瑟博士的《中国科学技术史》军事分册中，对于敦煌壁画中的军事科技资料给予高度评价，他首先注意并提出了敦煌壁画中战争场面中的重装骑兵——甲骑具装的图像，认为骑兵用来保护战马的马铠——具装铠的产生和发展，也是中国古代为世界文明做出的一大贡献。
除过洞窟中的壁画外，藏经洞中还出土了数百幅绢幡绘画品，即画在丝绢或麻布上的艺术品，主要供室外作法事活动时张挂。伯希和劫去的现藏法国巴黎吉美博物馆的“降魔变”绢画，约绘于10世纪，描绘了释迦得道前夕施展佛法大破魔王波旬的壮阔场面。画面中心释迦结跏趺坐于山石上，作佛装，面相庄严，两旁有侍者和天王，四面围着150多个奇形怪状的魔鬼，手持各种兵器，向释迦猖狂进攻，但均以失败而告终。其中画面右侧上方向释迦进攻的众魔中，有一个头顶上长着三条毒蛇头的恶魔，腰间只系一条犊鼻裈，双手拿着一种形态奇特的喷火兵器，器体圆筒状，前端作展口形，筒体束有几道箍，铜后装有较细的柄，从筒口中喷出熊熊烈火，射向释迦。李约瑟博士考证这即是世界上最初的火枪，中国是火药的故乡，现代枪械的前身——古代管形射击火器出现于战争舞台，也发生在中国。敦煌绢画将火枪发明的时间比以前的说法提前了200多年。
敦煌作为一座文化宝库，对于探讨我国中古时期科学技术的发展可以提供多方面有重要价值的史料，在这里我们几乎可以找到与当时人们生产和生活相关的各种科技资料。从这个意义上可以说，敦煌石窟亦是一座中国古代科技史的画廊。
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