第十二章：科普
1、自然科学在国学中的地位
向来讲国学的是把自然科学除外的，如清末士大夫主张“中学为体，西学为用”,即认为自然科学是西学，而中学则不过是经学、史学、理学、词章之学罢了，章太炎也说国学只包含经学、哲学、史学、文学，并不包含自然科学，这表现了我国自然科学在学术地位上的低微。其实我国并不是完全没有自然科学，不过是自然科学没有形成理论的体系，也没有分门别类地独立地发展，换句话说，即没有发展成为近代欧洲那样的自然科学罢了。在我国文化猛进的周秦时期，自然科学的发展相当快，但经过汉至清的两千年文化停滞时期，过去的科学传统已经衰微，近数百年欧洲科学发达的时期，又因为中西交通的隔绝而不能随时接受欧洲的影响，所以直到清末西洋科学输入以前，我国学术界没有给自然科学以重视。但在过去魄力较大的学者，对于自然现象的研究，也曾于研经习史的余暇加以注意，特别是与“敬授民时”有关的天文学，与制礼作乐有关的音乐理论(律吕学),以及与天文有关的数学，颇有人当作经学或史学范围内的专门之学来研究。所以中国社会如果有进一步的发展(指西学输入以前),自然科学就可能从经学、史学里面分化出来，而取得独立的地位。我们现在研究我国固有的自然科学，主要的意义是把它当作文化史的一部分来考察，而不是要在这里面寻求现代科学所没有的东西。这正和我们研究中国文学一样，不是要学习作旧诗、填词、作曲，而是要研究中国文学的发展史。自然，我们在祖先的学术遗产中，仍然可以接受若干宝贵的经验，如文学上的表现手法等，而自然科学，虽则贫乏，也未必没有这种附带的收获的可能，例如医药学中的特殊疗治方法，也许可以补充现代医药学的缺陷。
2、天文学与历法
中国天文学的研究开始得很早。《尚书·尧典》上有“三百有六旬有六日，以闰月定四时，成岁”的话，证明在春秋战国时期以前(《尧典》大约是战国时人所作),我国人已经知道太阳历的一年，即三百六十六日弱，而对于依朔望计算日期之太阴历，采用闰月的补充，使其符合季节的变化。
我国古时决定季节的变化，是用夜间观察星辰的方法，所认为标准的星辰，有“参”“大火”“北斗”等。到周初以至春秋中期，则采用“二十八宿法”。这个方法，是将黄赤道附近一周天，按照月球的运动行程，以显著的星象为目标，区分成二十八个不等部分，称为二十八宿，然后由观测新月以后月的位置之变化，依照它的比例，从新月的位置倒数二日行程，而决定这个二十八宿的回溯点，为日月合朔时之月的位置，亦即太阳的位置。从这样认出的太阳的位置而知道一年间的季节，比较以前的观察是精确多了。在春秋中期又采用了“周髀”(髀者股也，直角三角形底边为股)的日影观测法。这就是直立一棒而观察日午时的影长，而以最长、最短的距离为日至(冬至与夏至)。由这种观测而决定的节气，比以前的方法更精确。并且根据它而以冬至为一年之始，采用了冬至为正月的历法。到春秋后期，十九年
七闰法成立，历法的时代正式开始。战国时代，计算闰月，又采取了七十六年法。战国中期，开始用岁星纪年。五星运行的观测，恒星天的测定，星经的编纂，五行学说的倡导，都在
战国时代。前汉末年，天文家有“盖天”“浑天”的理论争执。盖天说者认为天在上，地在下；浑天说者认为天包于外，地居于中。前汉扬雄主张浑天说，后汉王充是一个盖天说者，而张衡是浑天说者。张衡曾创制浑天仪，又创地动仪以测地震。
唐宋时代曾出现过几次新的历法，但天文学没有可注意的发展。直到元代郭守敬的《授时历》,测验才有些进步，据说是受了阿拉伯的影响。明万历至清康熙之间，欧洲教士利玛窦、熊三拔、汤若望、南怀仁等输入欧洲天文学(仍是地球中心说),才引起我国天文学的大进步，明天启、崇祯间，于是有徐光启所主持的大统历改革，清康熙帝因之撰《律历渊源》,梅文鼎又著《历算全书》。
3、数学
数学是随着天文学与测量术而发展的，它在中国科学中是最完全独立发展的部门。大概在春秋战国时期就产生了数学，如别墨派遗留在《墨经》上的记载，就包含了若干几何学的定义和定理，如(一)平面的定义，(二)等长
线段的求法，(三)圆的中心在于距圆周同长的点上，(四)圆至其中心同长，(五)不平行的二直线必相交，(六)正方形四边相等，四角相等等。又别墨派及公孙龙言论中都说过“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的话，可以看出表示无限等比级数的概念。
清修《四库全书》时，戴东原所校订的“算经十书”,是现存的最古算书，这十种书是：
一、《周髀算经》是前汉末至后汉初出现的，相传是周朝的书。
二、《九章算术》是后汉时代出世的，相传为周公所作，其中载有分数、最大公约数的求法、百分法、开平方、开立方的算法，一次联立方程式
的解法。
三、《海岛算经》是测量术的书籍，著者是魏时的刘徵。刘徵对《九章算术》也作了注解，注解中包含根据几何学而解二次方程的方法，开平方立
方之小数计算，圆面积并圆周的算法，角锥体的体积算法等。
四、《孙子算经》三国末期出现。
五、《五曹算经》亦三国末期的书。
六、《夏侯阳算经》南北朝末期的书。
七、《张邱算经》南北朝末期的书。
八、《五经算术》北周甄鸾著。
九、《数术记遗》题名汉徐岳撰，疑是甄鸾伪记。
十、《辑古算经》相传为唐人王孝通作。
我国圆周率发明很早，前汉末年刘歆即使用过，经过后汉的张衡，魏的刘徵，到南齐祖冲之，乃定圆径比圆周为一一三比三五五，圆周率在三点一四一五九二七与三点一四一五九二六之间，这是五世纪时世界最精密的圆周率。
唐宋间算学没有什么进步。宋元间则有秦九韶的《数学九章》,李治的《测圆海镜》《益古演段》,朱世杰的《算学启蒙》《四元玉鉴》等书。我国很早发明的算木计算法，一直沿用到元代。李治的“天元术”(一元高次方程),朱世杰的“四元术”(四元方程)均用算木代表未知数。这种器械的代数学，到明代已不能再发展，于是算盘代替了算木的地位而普及起来。“九九歌诀”也随着出现。
欧洲人利玛窦等，及我国科学开创者徐光启等将欧洲的《几何原本》《八线表》等介绍到中国来，当时并没有为我国算学家所直接采用，到清初，才因这种影响而有符号的代数学之产生，而有梅氏兄弟的历法与算学的专著出现(梅文鼎著书八十余种，包含代数及三角等，开始用笔算演算),清圣祖御制的《律历渊源》和《数理精蕴》,也包含欧洲的历学与数学。
4、物理学及化学
物理学在周秦时代或者曾经一度产生，现存《墨经》中就有讲光学的，包含(一)光必直行，光入密室，经小孔，则下影在高处，高影在下处；(二)光的复射，使影模糊，木斜则影短大，木正则影长小；(三)镜上有端与光，则聚于“影库”(焦点)；(四)凸球面镜生虚像；(五)凹球面镜的影必倒立；(六)凹镜像之大小及正倒，因物件远近而异，鉴者近中(在球心焦点间或焦点内),则所鉴大，影亦大，远中(球心以外)则所鉴小，影亦小；鉴立影，一小而倒(球心外者),一大而正(焦点内者)诸点(详陈文涛《先秦自然科学概论》)。秦汉以后，此学中绝。明代西洋教士东来以后，西洋物理学颇有一二种著作介绍，如汤若望的《远镜说》,述远镜的用法、制法及原理；熊三拔的《泰西水法》,述取水、蓄水各种机械；王徵从邓玉函译成《奇器图说》四卷，第一卷讲重心、比重，第二卷讲杠杆、滑车、轮轴、斜面，第三卷讲应用原理以起重、引重、转重、取水及用水力代人力诸器械；邓玉函又著有同类的书。但此项介绍，竟没有引起中国学者的研究兴趣，形成像天文、数学一样的继续的发展。由晋至唐时期，道教的炼丹术，有一种是用水银炼制长生不老的药物，唐太宗、高宗等许多皇帝都曾服过这种药，因中毒而死，这种炼丹术和西洋的点金术相类似，可视为化学的先驱，但西洋点金术变成化学，而中国炼丹术竟没有进一步的蜕变。物理及化学毫无发展，是中国自然科学幼稚的一大特征。
5、医学
医学是我国人至今还有些自夸为国粹之一的。相传神农尝百草，黄帝咨于岐伯而作《内经》,都不足信。春秋时的扁鹊是一个名医，但流传下来的《难经》是不是真系他的著作，也是问题。现在国医所崇奉的古典著作，除《素问》《灵枢》《难经》《神农本草经》外，以东汉张仲景的《伤寒论》及《金匮要略》为最重要，《金匮》与黄帝《素问》,扁鹊《难经》,称为医学“三典”。《素问》大半是讲五行和运动的，《灵枢》是讲针灸的，都是《内经》的一部分，《难经》讲脉诀的，是《内经》的一部分撮要。东汉又有蔡邕著《本草》,涪翁著《箴经》。其后西晋时王叔和著《脉经》,亦为名著。唐代有孙思邈著《千金要方》,于志宁与李勤修订《本草》,甄权撰《脉经》《针方》《明堂人形图》各一卷，其弟立言撰《本草音义》七卷、《古今录验方》五十卷。宋代医学的编著很多，印行尤普遍，当时《本草》所载药物计九百八十三种。金之刘完素也有医学著作。金元之际，有李杲(东垣)著《内外伤辨惑论》《脾胃论》,颇有名。元有朱震亨著《格致余论》《局方发挥》《金匮钩玄》等书，当时医术研究乃渐盛，有人说是受了阿拉伯及欧洲医术的影响。明代名医很多，著述亦繁，其中有王履，整理仲景《伤寒论》而作《医经溯洄集》二十一篇，又著《百病钩玄》二十卷，《医韵统》一百卷。李时珍编著《本草纲目》五十二卷，增药三七四种，尤为名著。清代医学重要书籍，则有乾隆帝敕编的《医宗金鉴》。总之中国医学，进展到汉晋时为止，以后进步很少。明代西学输入时，西洋医学似乎没有被介绍。到清嘉庆时，种痘法输入，然后西洋医学才逐渐传来。目前国医亦仿西医设校传习，似乎有将私人秘传改为公开研究的趨势，但对于人体解剖，细菌检验，药物分析诸事，仍然不加以注意，实在无法走上现代学术的道路。今后对于中国药物与固有疗治方术的探讨和整理，应由新旧医界共负其责，才有办法。
6、应用技术
中国为农业及手工业相当发达的国家，但对农工技术的研究，很少专家。从《汉书·艺文志》的书目上看，周秦时期还有人注意，以后就没有了。现存关于应用技术的书，除医书外，寥寥可数。最著者是《墨子》的第十四、十五卷，讲兵器，《考工记》讲一般工艺，北齐贾思勰的《齐民要术》,讲农业，以及明代徐光启的《农政全书》,宋长庚的《天工开物》,清代包世臣的《齐民四术》。《农政全书》六十卷，为我国讲农田水利、农器制造最完备的书，很受西法的影响。此外便只有西教士所著关于炮术与上述水力器械的几种书。但在世界文化史上，有若干重要发明都是中国人在先或完全是中国人的功绩，如陶瓷制造、养蚕缫丝、拱形建筑、火药、罗盘、纸、活字印刷等。中国隋唐五代时期，已有雕版印刷，到宋仁宗庆历中，平民毕异发明活版，其时在十一世纪，但欧洲活字印刷的发明在十五世纪，比中国落后四百余年。总之，宋元以前，中国还走在欧洲前面，明清时代，逐渐落后，而最近两三百年，便愈隔愈远了。
7、艺术
我国艺术现在已赶不上西洋，但在古代，则尽可与他们抗衡。我们的古代大建筑物亦多，可惜没有像古罗马建筑物一样好好保存到现代，令人瞻仰。例如秦之阿房，汉之未央、建章，隋之迷楼，这些有名的宫殿，六朝的浮屠等，现在徒然剩着史书的记载了。但如万里长城的伟大，及清代圆明园、颐和园建筑的壮丽，也曾令世人景仰。除建筑物外，现存的商周铜器——钟鼎彝器，秦汉的石刻，汉晋的铜镜及符，六朝的佛像——凿石窟造像，如敦煌莫高窟千佛岩，大同及龙门的石佛，都很有名，六朝尤其唐宋以来的书画，五代以来的瓷器，宋明以下的木刻，明以来的漆器，篆刻及器物雕刻，织物刺绣等，其中都有举世赞美的艺术品。可是过去我们的艺术品，大半专为帝王贵族或富家巨室所享有，或供士大夫的清玩，还没有十分民众化。而且除琴棋书画篆刻为士大夫消闲游艺外，其余如建筑、造像、雕刻等，都是委之工匠们之手的。这些传统的态度，今后都必须改变，艺术不应作为消闲之物而应用以表现大众的情感和时代思潮，艺术家必须有充分的现代知识和高尚的人格修养，这才能够促成伟大作品的产生。
8、绘画及书法篆刻
绘画在我国艺术中是造诣较高的一部门，书法篆刻则是由我国文字的特殊性而产生的特殊艺术。绘画的历史开始于上古无文字时代，在文字记载上亦开始于周秦，但古代作品遗传至今日者，最早仅有战国时的漆器彩绘(近年长沙古墓中发现)及汉代的石刻(山东武梁祠及孝堂山),卷轴画最早的为晋代顾恺之的《女史箴图卷》。汉代石刻画风与埃及石刻、希腊瓶绘相近。佛教东来后，中国画颇受印度影响，在题材上有佛教人物故事的选取，且引起道教画的产生，在画法上也有如张僧繇采用印度阴影法的一类表现(僧繇与顾恺之、陆探微为六朝三大画家，同时批评家则有谢赫)。唐代为绘画史最重要的时期，融化中国与印度的画风，技巧与理论均具有规模，人物、山水、花鸟各种画法，也确立基础。至宋代而更加完美。但元代以后，画家一味模仿古人，没有创新精神，就赶不上唐宋了。唐代画家，初期有阎立德、阎立本、尉迟乙僧等。乙僧为于阗国人，善作凹凸花，继张僧繇而提倡印度晕染的画法。当时画风仍承袭六朝细致刻画的传统，不甚流利活泼，题材仍以人物及道释两教为主。盛唐时期，画风变为雄健活泼，已参合西域画法与中土传统而形成了新形式，其时著名画家，画道释人物(壁画)的有吴道子，青绿山水则有李思训，明董其昌所谓北派之祖也。水墨山水则有
王维，董其昌所谓南派之祖也。画马的则有韩幹。他们各立一派，分庭抗礼，可说是中国画史的全盛期。山水画自王维创水墨派后，张璨、王洽更进而创水墨写意一派，开辟了后世文人画的大路。晚唐画风进于纯美术化，花鸟人物，各有大家。五代时南唐西蜀，为绘艺中心，仍继晚唐作风。宋代继西蜀南唐，设立画院，网罗画家。当时山水画，李成、范宽、董源，称北宋三大家，其后有米芾父子，而郭忠恕则以界画(楼台亭阁)自成一派。又有李公麟，长于人物素描，黄居案、徐崇嗣长于花鸟。北宋画家，院内、院外都有，作风也差不多，到南宋则院体画派形成，有刘(松年)、李(唐)、马(远)、夏(珪)四大家，作风偏重富丽精细，而缺少活泼天趣。理论方面，唐以前著作真本失传，多系后人伪托，宋人著作都是真的，最著名的有郭思《林泉高致集》,韩拙《山水纯全集》,饶自然《山水家法》等，大致都主张注重气韵，不但要画得像，而且要传神，又极重文人业余之作，对于画匠，乃至画院中专门作画的文人，都瞧不起。这时期，宗教画已衰落了。而文人画中还有一种小品，如水墨画梅兰竹菊(从南宋起称四君子)的一种或数种，宋末郑思肖即以画兰著名。元赵孟頫是仿古的画派。从他起，便形成了元明清三代的摹古画风。元代山水画四大家，为黄公望、王蒙、吴镇、倪瓒(倪迂)。李桁(息斋)则以写意画竹子著名，著有《竹谱》为最佳的画法书。当时谈画理的，则大致都主张师古，要有古意。明代设有翰林图画院，造成一种院画风格，这种画是模仿南宋的。但有一个林良，创立花鸟的写意画。临摹最广博的有戴进，为浙派的创始人，这派还有吴伟、蓝瑛。明代后期为文人画时期，以吴派为中枢，画家有沈周、文徵明、董其昌等。沈、文与院派之唐寅(伯虎)、仇英(十洲)称为明代四大家。他们都是临摹古画的。明代画家临摹古人，不限一派，到清代临摹以黄公望、董其昌为正宗，画风愈不振，始终不过是软媚枯淡的吴派，代表者有所谓四王，即王时敏、王鉴、王犟(石谷)、王原祁，后两王更有力，后来学他们的形成虞山、娄东两派。此外还有恽格、吴历两人，也有名。清康乾间编印的绘画出版物有《佩文斋书画谱》及《佩文斋题画诗钞》两大部书，搜罗历代绘画史料，绘画理论，极为完全。其余论画著作还有百数十种，晚近流行的《芥子园画谱》,编制由浅入深，尤合于科学方法，颇便初学参考。
书法艺术化，开始于魏晋时期，魏之钟繇，晋之王羲之，是早期的书法大家。继之者南北朝有谢灵运等，隋朝有赵孝逸等，而唐代尤为名家辈出，最著名的是虞世南、欧阳询、褚遂良、张旭、颜真卿、柳公权等。宋代书法家也多，以蔡襄、米芾、苏轼、黄庭坚等为最著。米、苏两人都以画家而兼长书法。元代的赵孟也兼工书画，为一代宗主。明清画家也多兼长书法。最著者为董其昌。所以元明清有题画的风气，和唐宋画人将名字暗藏画中的习惯不同。明代专以写字著名的有祝允明、王维登、王世祯、邢侗等。清代著名书法家有刘墉、翁方纲、钱大昕、阮元、吴荣光、何绍基等。篆刻一艺，自元末王元章开始，为文人爱赏。明穆宗时，顾汝珍作《印数》,集各种古印形式，流行于世。清代镌印，初期有两名家，乾嘉间有七家，另有西泠六家，分为种种流派，近人乃作《印人传》,详加分析。
从前的人说书画是雕虫小技，以现代眼光看来，书法篆刻，的确是小技，但绘画则是民众可以共同享有的艺术，它具有伟大的价值和无限发展的前途。今天西洋绘画已经输入，各种新型的画具和技巧，特別是关于透视、阴影、色彩诸端的科学原理，可以供国画家参考和汲取，可以补充过去国画的缺陷。我们的国画家大可以一扫元明清三代的仿古积习，恢复唐宋时代创造与写生的作风，融合中西画法的优点，写现代生动的题材，以创造新形式的国画，不必以“古意”和西画对立了。
9、音乐
我国音乐尚不如绘画的进步，当然比现代的西洋音乐落后很多。可是我们古时的音乐水准，并不在西洋之下。西洋古希腊发明十二律的时候，我国也从五音、六律、七律而达到十二律的发明。五音即宫、商、角、徵、羽，代表×こさ丨山五个由低而高的声音，是歌唱时的音阶。六律是六支长短不同的竹管，可以吹奏六个高低不同的音，大约就是五音以外再加一个变宫。后来又加一个变徵，就是七律。这七个音的次序如果是从徵开始，即徵、羽、变宫、宫、商、角、变徵，则与风琴上CDEFGAB七音相同，半音都在第三、四音及第七、八音之间。不过我国古代是以宫为第一音的。十二律则系在此七音之间再插入五个音，好像风琴上七个白键之间插入五个黑键一样。十二律的名称和次序，是黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟。这十二律是十二个固定的音，还可以加上长度加倍的一组(倍律)为低音部，长度折半的(半律)为高音部。战国时发明十二律旋相为宫，那宫、商等七音便成了哆来咪发似的唱音，可以从任何律开始，以形成高低不同的调式。据《管子》《吕氏春秋》《史记》等书记载，这十二律管的长度有一定比率，如四比三或三比二是，因之就有所谓“三分损益”的理论。三分损益包含减三分之一及增三分之一的两种关系，如以黄钟为基本律，依黄钟那根竹管的长度减三分之一，而成较短的林钟，就叫作黄钟下生林钟。再以林钟的长度作标准，增加三分之一，而做成稍长的太簇律管，就叫作林钟上生太簇。照这个样子，太簇又下生南吕，南吕又上生姑洗，姑洗下生应钟，应钟上生蕤宾，蕤宾又上生大吕，大吕下生夷则，夷则上生夹钟，夹钟下生无射，无射上生仲吕，仲吕下生半律黄钟。古希腊十二律也是根据三分损益的原则制定的，但系用弦定音，不用竹管。我国至西汉末年，京房也发明用弦定音。这种由三分损益原则而规定的十二律，包含大、小两种半音，半律黄钟也太高了，并不是纯八度音程，很不便于旋相为宫。所以到了南北朝宋元嘉中，何承天发明十二平均律，使每个半音相等，而高音黄钟恰好比黄钟高八度。但他还没有计算到十分精密。到明代朱载墒，便将何氏理想完全实现，西洋人至一六九一年方才发明十二平均律，比何氏迟了一千二百年，比朱氏也迟了一百年。
我国雅乐中最重要的乐器，包括钟、鼓等敲击乐器，笙、箫等管乐器，琴、瑟等弦乐器三类。而最重要的是七弦琴。但七弦琴音过低，不便于在大庭广众中演奏。现在雅乐已不流行，仅文庙祭祀时采用它，并与古舞相配合，因为雅乐的传统在南北朝时已经中绝，唐宋以后，只知机械地师古而不能改进它，因此就不足重视了。南北朝时，因为阿拉伯琵琶经龟兹传入中国，我国音乐于是开始胡乐化，同时雅乐俗乐化。唐宋时代，音乐重心已不是雅乐而是燕乐。唐代燕乐即梨园乐，是伴奏歌舞及简单戏剧的，以琵琶为主乐。宋代燕乐，以翳巢为主乐，翳巢也是从龟兹传来的，是管乐器。元明以来，歌剧发达，伴奏音乐足以代表当时的国乐，而主要乐器也无不是外来的。元曲伴奏以三弦为主，南曲伴奏以笛为主，昆曲盛行后，无论南北曲，均用小工笛伴奏。皮黄戏之主乐为京胡，梆子戏之主乐为胡呼。笛系汉代西域传来的“横吹”,三弦胡琴来自蒙古。近代昆曲与皮黄的盛衰，和音乐颇有关系。昆曲以乐曲迁就字音，违背了歌唱艺术的主要原则，所以失去了它的地位。皮黄代兴，牺牲字音以迁就乐调，颇有流畅自然之美，但乐曲只有几个固定的，变化太少。而昆曲与皮黄两种东西，都不能像西洋音乐一样，以音乐描写词句的意义，使人于未听词句以前，一闻音乐，就已大受感动。
这尤其是我国音乐落后的表现。我国器乐单奏，在周代即有俞伯牙《高山流水》的名曲，晋代亦有嵇康的《广陵散》。复音音乐也发生很早，《周礼》所称“奏黄钟，歌大吕”,即是短二阶的歌奏和声。西洋复音音乐产生于十世纪，在《周礼》出世后八九百年。然而在今天，西洋音乐大进步，而我国国乐水准还和数千年或数百年前一样，甚至退化了。我们在输入西洋音乐之余，是不是可以借助于西洋现代音乐，而改造国乐乐器与乐曲等，以成新型的国乐呢？这就是新音乐家与国乐家的共同责任了。(国乐书籍有宋沈括《梦溪笔谈》,明朱载墒《乐律新书》,清陈澧《声律通考》等。)
（全书完）