沈括在曆法上主張拋棄前人的舊說，以節氣定月，不管月亮的朔望，把閏月完全去掉，實行陽曆。沈括提出：「今為術莫若用十二月氣為一年，直以立春之日為孟春之一日，驚蟄為仲春之一日，大盡三十日，歲歲齊盡，永無閏餘，十二月常一大一小相同，縱有兩小相併，一歲不過一次。如此則四時之氣常正。」沈括提出的曆法，較諸當時行用的曆法更適合農民的需要，可惜在當時因受到排斥未被採用。即使清代阮元在編「疇人傳」時仍以「與羲和制閏之舊，顯相違戾，不合經義。」而反對。然而廿世紀三十年代，英國氣象局統計農業氣候與生產所採用的「蕭納伯農曆」，和沈括所制定的曆法是相同的。沈括曾說：「予今此曆論，尤當取怪怒攻罵，然異時必有用予之說者。」他的預言實現了，但卻是九百年後在英國大行其道，或許是沈括始料未及的。
生產知識方面的貢獻
沈括也常將他在科技方面的才能應用到服務民眾，以實現他的政治理想。前文曾提到，當他在龍圖閣待制出知延州之時，發現了石油的出產與用途，「夢溪筆談」記載：「鄜延境內有石油，舊說高奴縣出脂水，即此也。生於水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出，土人以雉尾挹之，乃採入缶中，頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所霑幄幕皆黑。予疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及也，遂大為之。其識文為延州石液是也。此物後必大行於世，自予始為之。蓋石油至多，生於地中無窮，不若松木有時而竭，今齊魯間松林盡矣，漸至太行、京西，江南松山太半皆童矣。造煤人蓋未知石煙之利也。石炭煙亦大，墨人衣。予戲為延州詩云：二郎下雪紛紛，旋卓穹盧學塞人，化盡素衣冬未老，石煙多似洛陽塵。」從這段記載不難看出，他對石油的重要性已有極為深入的了解。「石油」這一名詞也是由他開始用的，正由於他的重視記載，石油才逐漸引起人們的注意，他那「此物後必大行於也」的預言也實現了。
沈括對於礦冶煉鋼也很注意，「夢溪筆談」上載著：「世間鍛鐵所謂鋼鐵，用柔鐵屈盤之。乃以生鐵陷其間。泥封煉之。鍛令相入，謂之團鋼，亦謂之灌鋼。此乃偽鋼耳。暫生鐵以為堅，二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵。然而天下莫以為非者，蓋未識真鋼耳。予出使至磁州鍛坊，觀煉鐵，方識真鋼。凡鐵之有鋼者，如麵中有筋，濯盡柔麵，則麵筋乃見。煉鋼亦然，但取精鐵鍛之百餘火，每鍛稱之。一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減。則純鋼也，雖百煉不耗矣。此乃鐵之精純者，其色清明，磨瑩之，則黯黯然青而且黑，與常鐵迥異。亦有煉之至盡而全無鋼者，皆繫地之所產。」由此可知沈括曾到鍛坊實地觀察，詳細記載冶煉鋼鐵的方法與成品的性質。他在這方面的研究對當時武器之質與量的提高，都有很大的影響。
醫藥與生物科學的成就
據李約瑟的統計，「夢溪筆談」有關生物學知識方面的記載，共有52條之多。沈括在他的「蘇沈良方」一書中，有關這類知識的記載也占了大量的篇幅。這些知識的紀錄，以現在的眼光來看，有一些是錯誤的，但絕大部分為沈括自己的觀察所得，包含許多精確的見解。總括而言，他在這方面的成就包含下面幾點：
一、他記載了許多動植物的地域分布情況，使生物學與自然地理方面的知識能夠互相印證。
二、除了記載生物分布的地理特點外，他也記載它們的用途與日常生活的關係，提供很具體的歷史線索，使後人了解當時人們的生活實況和局部的經濟結構。例如談到北方出產的麋鹿時，也介紹其角與茸的價值。又如談到有關步行蟲和制約黏蟲的記載，對黏蟲危害農作物的情況，以及慶州民眾用步行蟲防治黏蟲的經驗，都作了介紹。
「渾儀」、「浮漏」與「景表」三議，原為說明改製儀器的原理，然而從上面對這三篇論文中片斷的討論，使我們了解這三議的內容已遠超過這個範圍。它們不但說明了修改儀器的原理，也包容了沈括自創的天文學說，還將過去許多天文方面的錯誤理論一一辨正與澄清。是我國科技史上有關天文學方面極為重要的文獻，也顯示沈括在這方面成就的高遠。
沈括在曆法上主張拋棄前人的舊說，以節氣定月，不管月亮的朔望，把閏月完全去掉，實行陽曆。沈括提出：「今為術莫若用十二月氣為一年，直以立春之日為孟春之一日，驚蟄為仲春之一日，大盡三十日，歲歲齊盡，永無閏餘，十二月常一大一小相同，縱有兩小相併，一歲不過一次。如此則四時之氣常正。」沈括提出的曆法，較諸當時行用的曆法更適合農民的需要，可惜在當時因受到排斥未被採用。即使清代阮元在編「疇人傳」時仍以「與羲和制閏之舊，顯相違戾，不合經義。」而反對。然而廿世紀三十年代，英國氣象局統計農業氣候與生產所採用的「蕭納伯農曆」，和沈括所制定的曆法是相同的。沈括曾說：「予今此曆論，尤當取怪怒攻罵，然異時必有用予之說者。」他的預言實現了，但卻是九百年後在英國大行其道，或許是沈括始料未及的。
生產知識方面的貢獻
沈括也常將他在科技方面的才能應用到服務民眾，以實現他的政治理想。前文曾提到，當他在龍圖閣待制出知延州之時，發現了石油的出產與用途，「夢溪筆談」記載：「鄜延境內有石油，舊說高奴縣出脂水，即此也。生於水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出，土人以雉尾挹之，乃採入缶中，頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所霑幄幕皆黑。予疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及也，遂大為之。其識文為延州石液是也。此物後必大行於世，自予始為之。蓋石油至多，生於地中無窮，不若松木有時而竭，今齊魯間松林盡矣，漸至太行、京西，江南松山太半皆童矣。造煤人蓋未知石煙之利也。石炭煙亦大，墨人衣。予戲為延州詩云：二郎下雪紛紛，旋卓穹盧學塞人，化盡素衣冬未老，石煙多似洛陽塵。」從這段記載不難看出，他對石油的重要性已有極為深入的了解。「石油」這一名詞也是由他開始用的，正由於他的重視記載，石油才逐漸引起人們的注意，他那「此物後必大行於也」的預言也實現了。
沈括對於礦冶煉鋼也很注意，「夢溪筆談」上載著：「世間鍛鐵所謂鋼鐵，用柔鐵屈盤之。乃以生鐵陷其間。泥封煉之。鍛令相入，謂之團鋼，亦謂之灌鋼。此乃偽鋼耳。暫生鐵以為堅，二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵。然而天下莫以為非者，蓋未識真鋼耳。予出使至磁州鍛坊，觀煉鐵，方識真鋼。凡鐵之有鋼者，如麵中有筋，濯盡柔麵，則麵筋乃見。煉鋼亦然，但取精鐵鍛之百餘火，每鍛稱之。一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減。則純鋼也，雖百煉不耗矣。此乃鐵之精純者，其色清明，磨瑩之，則黯黯然青而且黑，與常鐵迥異。亦有煉之至盡而全無鋼者，皆繫地之所產。」由此可知沈括曾到鍛坊實地觀察，詳細記載冶煉鋼鐵的方法與成品的性質。他在這方面的研究對當時武器之質與量的提高，都有很大的影響。
醫藥與生物科學的成就
據李約瑟的統計，「夢溪筆談」有關生物學知識方面的記載，共有52條之多。沈括在他的「蘇沈良方」一書中，有關這類知識的記載也占了大量的篇幅。這些知識的紀錄，以現在的眼光來看，有一些是錯誤的，但絕大部分為沈括自己的觀察所得，包含許多精確的見解。總括而言，他在這方面的成就包含下面幾點：
一、他記載了許多動植物的地域分布情況，使生物學與自然地理方面的知識能夠互相印證。
二、除了記載生物分布的地理特點外，他也記載它們的用途與日常生活的關係，提供很具體的歷史線索，使後人了解當時人們的生活實況和局部的經濟結構。例如談到北方出產的麋鹿時，也介紹其角與茸的價值。又如談到有關步行蟲和制約黏蟲的記載，對黏蟲危害農作物的情況，以及慶州民眾用步行蟲防治黏蟲的經驗，都作了介紹。
一、重要贡献
石申夫，战国时魏国人。生卒年不详，大约生活于公元前4世纪中期。天文学。
战国时代，是中国天文学家创立四分历，并使之完善和系统化的时代，从保留至今的零星历史文献可以看出，石申夫在四分历发展过程中曾起过相当重要的作用。其贡献如下：
(1)石申夫有推算五星出没动态的方法，并已涉及火星、金星逆行的计算。
(2)在魏国颁行四分历，使用每年365+1/4日，每月29+499/940日，十九年七闰，七十六年季节一循环的法则。其基本数据和格局与《史记·历书》类似，故各种文献都略而不载。
(3)使用干支纪日法循环纪日。
(4)使用石氏岁星纪年法循环纪年，此法载在《史记·天官书》中。
(5)使用周正，以冬至所在之月为岁首。
二、著述内容简介
1、《石氏星经》
《石氏星经》是中国最早也是最著名的占星书之一，由于石申夫及其门徒的勤奋观测，做出了一系列的新发现。这些发现大都被当作占星的内容摘引在《开元占经》中。摘要如下：
(1)黄赤交角数据的最早测定者。《续汉书·律历志》引载《石氏星经》说："黄道轨牵牛初值斗二十度，去极百一十五度。"将其减去一象限91+5/16度，得黄赤交角为23+11/16度，与当时理论值仅差23′。
(2)测制了世界上最早的星表，第一次建立起完整的坐标概念。
(3)发现行星有逆行。
(4)首先观测到太阳日珥。《开元占经》引石氏曰："日两旁有气短小，中赤外青，名为珥。"
（5）首次发现日冕。《开元占经》引石氏曰："有气青赤，立在日上，名为冠。"古代冠冕通用。
(6)最早的太阳黑子纪录。《开元占经》引石氏曰："日中有立人之像。"只是未载年月日。
(7)发现月亮运动有迟疾的变化和偏离黄道的运动
(8)最早的彗星分类。《开元占经》引石氏曰："凡彗星有四名：一名索，二名拂星，三名扫星，四名彗星，其形状不同。"
2、《甘石星经》
甘德，又称甘公，战国时期的齐国（一说是楚国或鲁国）人；石申，又称石申夫或石申父，战国时期的魏国人，他们都是取得了卓越成就的天文学家。甘德写有《天文星占》八卷，石申写有《天文》八卷，后人把这两部著作合为一部，称《甘石星经》。
《甘石星经》是我国、也是世界上最早的一部天文学著作，可惜它在宋代以后失传了，今天只能从唐代的天文学书籍《开元占经》里见到它的一些片断摘录。这些片断摘录表明，甘德和石申曾系统地观察了金、木、水、火、土五大行星的运行，发现了五大行星出没的规律；他们还记录了八百颗恒星的名字，测定了一百二十一颗恒星的方位。后人将甘德和石申测定的恒星记录称为《甘石星表》，这是我国、也是世界上最早的恒星表，比希腊天文学家伊巴谷测编的欧洲第一个恒星表大约早二百年，后世许多天文学家在测量日、月、行星的位置和运动时，都要用到《甘石星经》中的数据，因此，《甘石星经》在我国和世界天文学史上都占有重要地位。
三、影响
石申夫是中国先秦时代著名的天文学家。他不但编制了世界上最古老的星表，而且在四分历、岁星纪年、行星运动、天象观测和中国古代的占星理论等方面，都做出了重要的贡献。他对于中国古代天文学从知识的积累和定性研究进入系统定量的科学探讨起了决定性的作用。
隋唐时期在医学上有很大发展，涌现了一批优秀的医学家和重要的医学著作。象隋朝的医学大家巢元方、许智藏，唐朝的名医许胤宗、张文仲、韦慈藏、孟诜、孙思邈，以及医学名著如隋朝甄权所著《脉经》、甄立言著《古今录验方》和巢元方所著《诸病源候论》，皆对后世有很大影响。唐朝政府十分重视医药学的古籍整理和研究，曾由宫廷主持编修一部药物学著作，总结了一千多年来我国药物学的知识，并由各地征集实物标本，绘制成图，成为一部图文并茂、反映我国自上古至隋唐时期药物成就的专著。这部书在唐高宗显庆四年（659年）编修完毕，取名《新修本草》（后人名曰《唐本草》），共载药物844种。这是我国古代由国家颁定的第一部药典，也是世界上第一部药典，比欧洲意大利佛罗伦萨政府颁定的药典（1494年）和德国纽伦堡政府颁定的药典（1542年）要早八、九百年。
孙思邈是这一时期成就最高、贡献最大的医学家。他是京兆华原（今陕西耀县孙家塬）人。关于他的出生年月，史书上搞得十分混乱，比如《旧唐书》说他曾在北周宣帝时"隐居太白山"，而且还说"洛州总管"独孤信（隋文帝皇后独孤氏之父）曾夸奖过他："此圣童也"。独孤信约死于北周武帝时1，如以此年计算，那么最晚孙思邈该出生于六世纪六十年代。然唐书本传同时又说他逝世于唐高宗永淳元年（682年），这样孙思邈就将活到一百二十岁左右。同书又记载孙思邈自言"开皇辛酉岁生，今年九十三矣。"辛酉则为隋文帝仁寿元年（601年），仍按682年为其卒年的话，孙思邈活到八十二岁。目前一些著作一般认为孙思邈生于隋开皇元年辛丑（581年），死于682年，史书上记载"辛酉岁生"的"酉"可能为"丑"之误2。这样，则孙思邈当活到一百零一岁的高龄。大概因为他深通医术，善自保养，一直到近百岁时"犹视听不衰，神采甚茂"3。孙思邈政治上不慕名利，史书称他曾有三次辞官不做。第一次在隋文帝时，他"称疾不起"；第二次在唐太宗时，也又"固辞不受"；第三次唐高宗又一次召见了他，要拜他做谏议大夫，他还是谢绝了。他在学术上多才多艺，知识渊博，唐朝初年知名之士不少都曾对他"执师资之礼"，名医孟诜和诗坛中唐初四杰之一的卢照邻都曾拜在其门下。卢照邻称他："学兼佛道，可比之庄子、维摩诘，天文历算则又可方之汉朝洛下闳安期生4。他曾著有老子庄子注和《会三教论》等书。
孙思邈在医学上的成就最高。他十分重视医德，常对人说：医生应把病人看成自己的父兄，对待病人不应"瞻前顾后，自虑吉凶"。他在治病中，不计较"昼夜寒暑，饥渴疲劳"，就是对那些患"疮痍下痢，臭秽不可瞻视，人所恶见"的病人，也不嫌其脏，总是耐心治疗。他认为"人命至重，有贵千金，一方济之，德逾于此"，因而把所著的医书名曰《千金要方》5。他非常重视学习别人的长处和民间经验，曾自称"白首之年，未尝释卷"，"一事长于己者，不远千里服膺取决"。
因为孙思邈医学经验丰富，而又虚心好学，所以他在医药学方面取得了多方面的成就：在营养病学上，他首先提出了碘质缺乏病和维生素缺乏病的原理。指出"瘿瘤"（即甲状腺肿大）是由于长期吸用不良水缺碘的缘故，他建议用含碘较高的昆布、海藻、鹿靥（鹿甲状腺）等等来治疗；而夜盲病（当时谓之"雀目"）的患者，和脚气病的患者，则是缺乏维生素的缘故，他主张用含大量甲种维生素的动物肝脏来治夜盲症，所谓"牛肝明目"等等，还主张用含有乙种维生素的杏仁、防风等治疗脚气病。而欧洲人第一次论述脚气病却晚到1642年，孙思邈这方面的成就比欧洲早一千年。孙思邈在药物学方面也有很高成就。他一生足迹遍及天下名山，实地采集药材，并在医疗中又有多次验方的经验，所以他积累了丰富的采药和制药的经验，他总结出了一些特效药的用途，如白头翁、马齿苋、黄连之治痢疾，槟榔治疗绦虫等等。他还首创"复方"，这是我国医药史上的重大革新。孙思邈在《千金要方》和续作《千金翼方》里，列举了几百种药材，并告诉人们采集的季节，这些创造性的和总结性的工作都是很不平凡的贡献。孙思邈是我国妇科和儿科的首创者。《千金方》"始妇人而次婴孺"，他分析了女性和男性、小儿和成人在生理上的不同，指出妇产病和小儿病的特点，应单独立科。在他的影响下，唐代医学家王焘在《外台秘要》中特为"妇人"、"小儿"立专章，宋代时更出现了妇产科和小儿科的专著《妇人大全良方》、《小儿药证直诀》。孙思邈对针灸学也有重大贡献。他在前人的基础上，重作了《明堂针灸图》，绘制了三幅大型彩色针灸挂图，分别把人体正面、背面和侧面的二十经脉用五色绘出，把奇经八脉用绿色绘出。孙思邈主张针灸和药物综合治疗，"知针知药，固是良医"，把我国医学提高到一个新的高度。此外，他在养生学方面，病理学方面都有许多超越前人的成就。
孙思邈受到后人深深的尊敬，在他的故乡孙家塬，为他建立了祠堂，把他曾经隐居过的山叫做"药王山"，山上建有药王庙，庙中有他居住过的石洞——太玄洞和他的塑像。太玄洞旁还有宋代刻的八块大石碑，刻着他的《千金要方》的一部分内容。此外，还有传说为当年孙思邈洗药用过的洗药池。这些都说明了人们对这位杰出医学家的崇敬。
郦道元（南北朝时期北魏人）的《水经注》一书，虽然是一部地理学著作，但由于其中记述出川风物、神话传说、风土人情的文字，十分优美、洗炼、生动、逼真，所以使得《水经注》不仅具有重要的科学价值，同时也还具有很高的文学价值。《水经注》中的很多片段，作为语言文学作品，选入了大学和中学的语文课本之中，《三峡》就是其中之一。
《三峡》选自《水经注·江水》，全文通篇只有一百五十五个字，但却已把三峡的形势和一年四季的景色，绘声绘色地表现出来。其中写到：急流奔泻、飞舟御风、碧潭白浪、瀑布悬泉、峡谷深涧、悬崖怪柏、水清山峻、草茂木荣、猿啸寒林、音回空谷、巴蜀渔歌、凄清谣谚……三峡七百里山川风物，万千气象，春夏秋冬、景色变幻，无不一一生动呈现。可以看出，这篇文字是极为省俭、精悍的，但内涵却是极为丰富、充实的。郦道元被称为中国古代游记文学的创始人，他的《水经注》中的写景文字以峻洁著称，所谓"片语只字，妙绝古今"，这一点在《三峡》中也表现得十分突出。
文章开头，先总述三峡形势："自三峡七百里中，两岸连山，略无阙处；重岩叠嶂，隐日蔽天，自非亭午夜分，不见曦月。"在七百里长的三峡中，两岸群山相连，没有中断的地方。山岩重重，陡障叠起，遮蔽了夭空和日光，不是在正午和子夜时分，是看不到太阳和月亮的。通过这些生动具体的描绘，三峡山高峡窄的形势，便令人如身临其境了。
文章第二段写三峡之夏："至于夏水襄陵，沿溯阻绝。或王命急宣，有时朝发白帝，暮到江陵，其间干二百里，虽乘奔御风，不以疾也。"到了夏天江水暴涨，大水溢上山陵，来往于江上的船只都被阻断。有时朝廷有紧急宣诏急需传达，使者早晨坐船从白帝出发，傍晚就能到达江陵，这段路程有一干二百里，即使骑着快马驾着疾风，也不能比这更快了。写夏天水大流急，只用了"夏水襄陵，沿溯阻绝"八个字，而为了说明水大流急的实际情景，下面用"或王命急宣"这样一件事例，就十分具体、形象、有力地给予说明了。其中"朝发白帝，暮到江陵"是叙述，而"虽乘奔御风，不以疾也"，则是作者用比较的方法发议论，这种议论更加深了读者的感受和印象。
按着时序，本该先写春，但文章却光写了夏，因为三峡山高峡窄，夏季水大流急，峡中江水最有气势，最有特点。而写了夏，本该跟着写秋、写冬，但接下来第二段文字却又先写春冬："春冬之时，则素湍绿潭，回清倒影。绝献多生怪柏，悬泉瀑布，飞漱其间，清荣峻茂，良多趣味。"春冬两季，峡中江水白浪翻腾，湍急而流，至宽阔处，则深潭碧绿，清波回旋，婆娑的倒影中，只见断崖绝壁处，千年古柏，怪状奇形；瀑布涌泉，自天而落，玑珠银柱，飞溅喷射在山林之间；水流清澈、林木繁荣，山势峻险，茅草茂密，这江峡景色，真给人以无限的乐趣。前面先写夏，着重写夏水暴涨，此时三峡最大特点是水大流急，写此则无暇顾及其它。而相对于夏水暴涨来说，春冬则水势最为平稳，也最有对比的特点，写这两季的三峡，有暇赏玩峡中丽影，两岸风光，以补前节之未及，所以文中以"清荣峻茂"四字，极写此时三峡之秀美，并情不自禁地赞叹其"良多趣味"。
最后，文章才写到三峡秋色："每至晴初霜旦，林寒涧肃，常有高猿长啸，属引凄异，空谷传响，哀转久绝。故渔者歌曰："巴东三峡巫峡长，猿鸣三声泪沾裳''''"。此节文字中并未点出秋字，但所写景色，皆秋色也。每逢初晴之日或霜晨之时，秋林清冷，深涧寂静，时有高山上的猿猴长声吼叫，接连不断，显得异常凄凉，荡漾在这空旷的山谷间，悲凉婉转，声音久久不绝。所以当地的渔人在歌谣中唱到："巴东三峡巫峡长，猿鸣三声泪沾裳！"这一节写秋，重点不在写秋景，而在写秋情，写秋天的凄凉肃杀之情，这一段落中的"寒"、"肃"、"凄"、"哀"、等字，都在于表现这种秋情，而这秋情也需具体化、形象化，单用上列的几个抽象的字眼是难以表现得真切感人的，这里就主要是通过写猿鸣来具体、形象地表现这种凄凉、肃杀的秋情的，而最后又以渔歌谣谚作结，其词不离"三峡"，其声不离"猿鸣"，其情不离"凄凉"——"泪裳"。这就更印证了三峡秋情之凄哀。
总括起来，全文四段，第一段主要写山，写三峡的山之多而高，第二段主要写水，写三峡夏季的水大流急；第三段主要写景，写三峡的江流泉瀑、水山木草；第四段主要写情，写三峡之秋的凄哀之情。由此可以看出，作者落笔看似随意自然，不拘成法，但其匠心结构，精思布局，实在是让人称妙叫绝的。有选材加工而天衣无缝，有刀砍斧削而不留痕迹，写山、写水、写景、写情，非无心也，是有意也，不然，仅一百五十五字而将三峡的山、水、景、情的神髓精气尽皆写出，他人如何能够做到？还有段落的安排，季节顺序的错置，也都是有意为之的。在文章中，把有意表现为无意，把章法秩序表现为舒卷自如，这或者是文章作法中的"大巧若拙"吧！
徐光启是明末的一位大科学家，也是我国介绍、引进西方科学文化（数学、天文、水利）知识的先驱。
徐光启（1562－1633年），字子先，号玄扈，上海（上海市）人。生于明嘉靖四十一年（1562年）。万历三十二年（1604年）考中进士，选授为翰林院庶吉士，后官至太子保礼部尚书兼文渊阁大学士等官职。崇祯六年（1633年）逝世，谥文定。他为官清正，颇有政绩，一生著述丰富，在明清之际的中西文化交流中，具有突出贡献。由于他仕宦显要，确具真才实学，因此无论在当时或后世都产生了很大的影响。
徐光启在天文学上的主要贡献则是主持编纂了一部篇幅浩翰的天文丛书――《崇祯历书》（后又称《西洋新法历书》），它比较系统地介绍了西方天文学知识，不但凝结着徐光启的心血，而且也是中西学者合作研究的结晶，奠定了我国近三百年的天文历法基础。徐光启继承了我国传统的测天制器，同时又努力汇通中西，观测天象，引进和应用了世界上发明不久的望远镜。他认为，只有"深理论，明著数，精择人，审造器，随时测验"（《崇祯历书．恒星历指》），才能制定出符合于天体运行规律的历法。因此，一方面当西方传教士邓玉函（Johann Terrenz Schreck，1576－1630）把伽利略望远镜以及使用望远镜所获得的新发现（1618年）介绍到中国来的时候，徐光启敏感地认识到，望远镜确是进行天象观测的有力工具；朝廷的有识之士力荐西方传教士来京著书立说，"首将陪臣庞迪我等所有历法照依原文译成书，进臣御览，责令畴人子弟习学，依法测验"（孙承泽《春明梦馀录》卷五八）。明崇祯初年，"礼部尚书徐光启疏荐汤若望、邓玉函、罗雅谷三人，召至京，开局长安街，作观星台，推测著书，每月赐卓儿银两"（张维华《明史欧洲四国传注释》）。自然，有关望远镜的史料文献，也随着西方传教士的布教活动带到了中国或在中国编撰著述，再由中国学者将其翻译成汉文。
据文献记载："崇祯初，礼部尚书徐光启督修历法，上《见界总星图》。……考《天官书》言星汉皆金之散气，则星汉本同类，得此可以相证。又言昂宿有三十六星，皆得之于窥远镜"（即望远镜――笔者注）；"日月五星各有一重天，其天皆不与地同心，故其距地有高卑之不同。……又谓填星形如瓜，两侧有两小星如耳。岁星四周有小星，绕行甚疾。太白光有盈缺，如月之弦望。用窥远镜视之，皆可悉睹也"（《明史》卷二五）。"崇祯二年，礼部侍郎徐光启兼理历法，请造象限大仪六、纪限大仪三、平悬浑仪三、交食仪一，列宿经纬天球，万国经纬地球一，平面日晷三，转盘星晷三，候时钟三，望远镜三。报允"（同上）。1629年9月8日，徐光启提出修整观象台的中国旧式仪器，同时制造新仪器；他提出《急用仪象十事》请求制造下列十种仪器：6架七政象限大仪，8尺，铜边木架；3架列宿纪限大仪，8尺，铜边木架；3架铜平浑悬仪（星盘），圆径8寸，厚4分；1架交食仪，用铜木料；1架列宿经纬天球仪，用木料油漆；1架万国经纬地球仪；3具节气时刻平面日晷（石制）；3具节气时刻转盘星晷（铜制）；3架侯时钟（铁制自鸣钟）；3架七政交食远镜（窥筒，望远镜）等。1632年6月28日，徐光启在奏疏中报告，历局所用的日晷、星晷、窥筒"体制甚小，工作尤粗"，建议制造大的晷器。崇祯帝批准了他的建议。明臣李天经在接任徐光启的职务时指出，前后已经译算历书140余卷，制造新式仪器十几种。《新法表异》卷下称："新法增置者曰：象限仪、百游仪、地平仪、弩仪、天环、天球、纪限仪、浑盖简平仪、黄赤全仪、日星等晷诸器，或用推诸曜，或用审经纬，或用测极，或用求时，尽皆精妙。而其最巧奇则所制远镜，更为窥天要具。"从以上史料中，我们可以大体看出徐光启等人于晚明所倡制的天文仪器品类和数量规模。对"望远镜三"的使用和制作工料情况，是为主要"装修测候七政交食远镜三架"，"每架约工料银六两，镜不在数"（方豪《中西交通史》下册）。
徐光启深知观测日月食发生的精确时刻和食分，是验证历法精密与否的最有效的手段，所以，他非常重视日月食的精确观测。针对我国古代也曾用水盆映象的方法观测日食，但由于水面荡摇，也难于准测。徐光启就提出使用"窥筒眼镜"（又称"窥筒远镜"，即单筒折射式望远镜），（《明史》卷三一）进行日月食观测，取得了异常良好的效果。1631年10月25日，徐光启和历局人员"于历局测日食，用镜二具，一在室中，一在露台。两处所测食分俱得一分半（径分十分）"，经换算得"一分四十二秒，正合于所算食分矣"（汤若望译撰《交食历指．卷七．新法算书》）。这是中国天文机构首次用望远镜观测日食。11月8日又用这种仪器观测月食。此后，望远镜的使用成为惯例。在其观测中，徐光启深有体会："大抵古测稍粗，又以目所见为准，则更粗。今测较古其精十倍，又用远镜为准，其精百倍。是以舍古从今，非自作聪明，妄为迪哲"（《崇祯历书．恒星历指》叙目）。为此，他在有关日月食观测的奏疏中，多次讲到有关使用望远镜观测天象的情况。如他在《日食用仪器测验疏》中写道："又于密室中斜开一隙，置窥筒眼镜以测亏复，画日体分数图板，以定食分。"他在《月食回奏疏》中谈及："臣等亦用窥筒眼镜，乃得边际分明。"可见，徐光启使用望远镜观测日月食的方法其效果极佳。
在徐光启观测日月食方法和宣扬西方科学技术的影响下，明崇祯皇帝利用望远镜等天文仪器，观测过1638年12月20日的日食（李约瑟《中国科学技术史》第四卷天学）。另外，明崇祯朝在1629年防御后金军队进攻时，徐光启就曾使用过望远镜窥敌。徐光启不但引进了西方的新成果――望远镜以及使用望远镜所获得的一系列新的发现（如木星的卫星，月亮环形山等），而且还引进了利用观测月食测定地理经度的先进方法。应该看到，西方天文学的引进，则使我国古典传统天文学开始纳入世界近代天文学发展的轨道；同时也要着重指出，徐光启乃是我国第一个制造望远镜并将它用于天文观测的人。
纸张被视为中国古代的四大发明之一，与印刷术、指南针和火药占有同样的地位。蔡伦纸的发明，使中国古代文化得以流传至今。古埃及、巴比仑等虽同属世界文明古国，其古老文明却未能完整地流传下来。没有文字载体——纸，就是一个重要原因。
考古界不断发现西汉麻纸，"蔡伦造纸"的历史结论被怀疑了，认为"早在西汉劳动人民就造纸了"，说什么"中国造纸术提早了３００年，蔡伦不是造纸第一人"，……对于挑战蔡伦的论调，不少网民问道：蔡伦怎么了？！网上有条帖子说："难道同为湘人的袁隆平的''''''''''''''''杂交水稻之父''''''''''''''''的荣誉，也非得让位给湘乡''''''''''''''''劳动人民''''''''''''''''不成？"三十余字便把"西汉劳动人民就造纸"的论调驳了。经笔者检索，"蔡伦发明造纸术"被责疑而引发的较大争议有四次：
二十世纪七十年代"金关纸"、"灞桥纸"的出土引发了第一次争议。１９５７年，陕西出土了"灞桥纸"。１９７４年，甘肃居延金关汉代亭燧故址出土了"金关纸"。１９７８年，陕西扶风中颜村西汉窑藏出土了"扶风纸"。经过考古专家的考证和断代，认为这些纸是西汉初期到晚期的，年代都比东汉早，因此有些学者开始对"蔡伦发明造纸术"的观点提出异议。中国科学院研究员潘吉星指出：蔡伦不应是造纸术的发明人，中国造纸的历史起码要向前推进两三个世纪。随即又被专家、学者质疑。后来，经过轻工业部、中国造纸学会、中国历史博物馆等部门专家的联合调查，得出了"灞桥纸不是纸而是废旧麻"的结论。他们认为，虽然在西汉时期中国已造出了植物纤维纸，但纸质较粗糙，结构也比较松散，不能算做真正意义上的纸。而蔡伦对造纸术进行了重大的革新，才使纸的质量和产量有了大幅度的提高，成为今天中国人引以为豪的纸。
二十世纪八十年代"放马滩纸"的出土引发了第二次争议。１９８６年，甘肃天水放马滩再次发现了西汉时期的"放马滩纸"。与以往考古发现不同的是，这次出土的古纸质量较好，纸面平整光滑，质地薄而软，上面还有用细墨线绘制的山川、河流、道路等图形。经专家考证，这张古纸的"生日"应是西汉早期，比东汉蔡伦造纸的历史早了３００多年。对此，学界又进一步作了调查研究，认为不是真正意义上的纸。１９８７年，中国科学技术协会主席周培源在北京举行的蔡伦诞生１８８２周年纪念会上，针对这一现象进行了批评："在没有确切的考古实物、科学鉴定与可靠的历史文献根据之前，决不可轻率地贬低蔡伦和修改历史。"
二十世纪九十年代"悬泉置有字纸"的出土引发了第三次争议。１９９０年，有关考古人员又宣布，敦煌出土了"悬泉置有字纸"，为王莽时期的植物纤维纸，定为"王莽残纸"，并强调说这是"科学发掘成果"。不仅否定了蔡伦发明造纸，还推翻了"正书之祖"的定论。专家学者又撰文指出，此事漏洞百出，难以自圆其说。在事实面前，考古人员很快又收回成命，否定原来的断代，承认此纸乃为"西晋纸"。（《文物》２０００年第５期）
新近，甘肃敦煌悬泉置遗址的考古研究的重大发现又引发了争议，算是第四次。甘肃省考古所研究员何双全告诉媒体说，这个遗址出土了４６０余件麻类植物造成的古纸，成为目前考古发掘中发现古纸最多的地方。……这些古纸的发现不但为中国研究纸的历史发展提供了丰富的实证，也有力地印证了"蔡伦不是造纸术的发明人"这一观点。对此，又引起学术界的责疑。中国制浆造纸工业研究所对此类"古纸"做了大量的跟踪访问和研究，其观点多为前几次的看法。据该所高级工程师王菊华介绍，他们主要分析了８次发掘，近２０个样品，结论认为，以墓葬形式出土的西汉纸状残片，有的不是纸，有的不是古纸。"灞桥纸"的切断程度较差，或者基本没有经历过符合造纸要求的切断处理；同时，纤维端部断口整齐，原料没有经过打浆或舂捣。于是，断言"灞桥纸"不是纸，而是一些废旧麻絮在铜镜下的衬垫物。对于"放马滩纸质地图"，据显微镜外观分析认为，细颗粒状物含量大大高于常规纸，约为30－40％以上，这纸质地图是不是纸？有待进一步研究。对于几次非墓葬形式烽火隧和驿站等出土的"纸状残片"，化验结果是，残片出土的遗址在时间断代上干扰太大，难以为据。
造纸专家钟香驹认为：在这几起汉墓发掘的断代问题上，应持慎重态度。墓既无志，死者姓氏以及经历都不明确，仅仅凭借其他出土器物断代，若无可靠的科学鉴定和相应的历史文献予以印证，则极易失之毫厘而差以千里。此说甚是。
对于"造纸术发明人是否蔡伦"的争论，不同的人可能会有不同的看法，这是很自然的。近半个世纪来，学术界也一直未能达成统一的意见。但对"蔡伦造纸"这样的中国重大历史问题不应轻易去否定。笔者认为探讨这类问题究竟应该注重三条：
其一，要尊重当时人的鉴定和记载。若问谁最有发言权？应该说，当时的记载最权威。长期以来，中国一直存在"东汉蔡伦发明造纸术"的传统说法，这是有根据的。《后汉书》这样明确记载着："自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之纸。缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年（公元105年）奏上之，帝善其能，自是莫不用焉，故天下咸称''''''''''''''''蔡侯纸''''''''''''''''。"有发明者姓名、发明项目的名称、发明时间、发明的目的以及制作材料。在中国古代诸多重要科技发明中，有典籍明确记载其发明人及应用年代的并不多，但造纸术却是有幸在东汉元兴六年上奏皇帝，得到皇帝的认可而钦定为"蔡侯纸"。按照如今的观点，这也是官方肯定其发展地位。后又被当时史官在《东观汉记》中有所记述，并在范晔的《后汉书?蔡伦传》中明确表述的，因而蔡伦作为造纸术的发明人，公元１０５年作为造纸术的具体发明时间，为世所公认。这是铁铮铮的历史事实。
蔡伦发明造纸术，也是有其主、客观条件，除了蔡伦的聪明勤奋之外，还有朝廷以及社会的大力支持。证者有三：一是皇帝肯定蔡伦造纸成功。上方令蔡伦去造纸，这本身就是奉皇帝之命，因为上方令的职责是为皇帝提供精美物品。《后汉书?蔡伦传》称：蔡伦造纸于"元兴元年奏上之，帝善其能"。此为和帝肯定了蔡伦所造纸。二是和帝的皇后邓熹的支持。《后汉书?皇后纪（上）》："自（邓）后即位，悉令禁绝，岁时但供纸墨而已。"由此可知邓熹甚喜使用蔡伦所造之纸。蔡伦本人被邓后从龙亭侯提拔至长乐太仆，官阶两千石。用现代的话说，蔡伦造纸荣获了"发明奖"。三是蔡伦以后的东汉朝廷开始大量供应纸张，以供使用。据《后汉书?百官》载，守宫令主管皇帝使用的纸笔墨，尚书右臣主管百官使用的纸笔墨。这里也充分说明皇帝和百官都经常使用纸张。建安十年曹操的"求言令"中，要求僚属上书用"纸书函封"，并要求"主者朝常给纸函各一"。（《初学记》卷21）这是东汉朝廷政务中用纸之证。
有的学者撰文说：蔡伦发明造纸是历史巨人树起的丰碑，岂能随意推倒？！谁最了解蔡伦？是汉人、晋人还是今人？应该说，从时间上来看，早的比晚的更为知情。造纸术是先秦人、西汉人发明的还是蔡伦发明的，当朝史家应该最清楚，就是魏、晋人也比今人更易于了解。这是众所周知的道理。所以，对文献的记载不能视而不见，更不要轻易否定。
其二，要明确纸的含义。纸，作为书写材料，并不是从来就有的。在没有发明纸以前，对于见闻，古人曾想尽办法，利用石头、砖头、树叶、树皮、蜡板、铜、铅、麻布和兽皮、羊皮等等，以文字记录下来。为了制造一种比较理想的书写材料，蔡伦在前人利用废丝绵造纸的基础上，采用树皮、麻头、破布、废鱼网等为原料，成功地制造了一种既轻便，又经济的纸张，总结出一套较为完善的造纸方法，使造纸技术有了前所未有的进步。蔡伦将造成的纸张献给朝廷，受到皇帝的赞扬。从此，人们都用这种"纸"，并将蔡伦造的纸嘉封为"蔡侯纸"。
何谓"纸"？在古汉语中，"纸"一词原指作为文字载体的缣帛。《说文解字》的作者许慎认为"纸"是丝絮在水中经打击而留在床席上的薄片。这种薄片可能就是最原始的"纸"。《后汉书》指出，蔡伦正是因为丝织品太贵才发明了造纸术，因此，所说的"纸"应该是以植物纤维为原料，经过特殊工艺加工出来的纸。造纸史研究专家陈启新明确指出：纸的制造过程包括"纤维——机械切碎——化学提纯——打浆——纸浆——湿纸——干燥"等程序，其中"打浆"是使纸具有实用性和物理强度的关键。１９８０年，轻工部造纸所对陕西"灞桥纸"鉴定后认为其纤维很长，似乎并未被切断过，而且纤维多为定向排列、纤维壁光滑，没有纤维性颤动的现象，因此，陈启新认定，该纸未经打浆，只能算做"出土纤维片"，不是真正意义上的纸。在２００４年６月１５日《科技日报》刊发了《中国发明造纸蔡伦远非第一》，引起了史学界的关注，北京轻工学院教授、中国造纸学会副理事长余贻骥教授撰文说，纸是有其含义的，"西汉纸"不属于真正纸，蔡伦造纸术不容推翻。造纸术是中国对人类文明进步影响极大的四大发明之一。他明确指出："如果西汉果真已发明了造纸术，就应能生产出有一定质量的纸，并为当时皇室和豪门所应用，但迄今已发掘的西汉帝陵与豪门墓穴中，尚未听到发现片纸的消息。有名的长沙马王堆汉墓，殉葬品也极丰富，保存得也很好，但所有图画均绘于绢帛，所有文字都书于竹简，却无寸纸作为书画文字的载体。新开掘的汉景帝阳陵墓内，也未发现片纸随葬。这些难道不值得认为西汉有纸的考古和文史学者从学术角度来思考西汉是否真正有纸的问题吗？"这一责疑是言之有理、令人信服的。对于１９８６年出土的"西汉纸质地图"，学界也提出了不少疑问，其中有文责疑道：此图"位子棺内死者胸部"，不易腐烂的人体肋骨和脊椎骨已经荡然无存，而易于腐烂的"薄而软"的植物纤维纸"地图"却完好无损。谁能相信这是西汉纸呢？
其三，不要小视世人的评说。中华民族素以历史文化悠久而著称，"四大文明"更为华夏儿女所自豪。纸乃人类文明之载体，又称"人类文明之母"。若是真的提早３００年，不是更说明造纸历史的悠久而引人自豪！可是，不能从单纯的民族情感出发，应该实事求是。笔者认为，说蔡伦发明造纸，不等于否定在此之前没有造纸的探索？因为任何事物都有一个孕育发展过程。蔡伦在前人探索造纸的基础上，利用天时、地利、人和的优越条件，充分发挥自己的聪明才智，反复研制，最终发明了造纸术。尔后，传布全球，举世称颂。当时就有这样的基本事实：东汉邓后不喜简牍，对好的书写材料情有独钟。正因为如此，遂使朝野出现一种良好氛围，从而，促进了植物纤维纸的研究，使蔡伦大功告成。对此，后世多有颂扬之词。清人何绍基《纸赋》云："岂云智者创而巧述之，无如上有好而下甚焉。"近代学者劳干说："蔡伦造纸的成功，很可能和邓后的爱好纸有若干关系。"历史学家范文澜也说："蔡伦当时正做尚方令，可能受到皇后的影响，专门制造更合用更廉价的纸。"上述诸说，可谓精辟入理。
科学史专家李约瑟，文豪肖伯纳等对蔡伦推崇备至，赞道："造纸一事，尤为重要，即谓欧洲文艺复兴之得力于此，亦不为过也。"《芝加哥论坛报》等媒体更是赞不绝口："中国为发明造纸所作的探索，可以同美国把人送上月球的目标相提度论"；法国等国还设有蔡伦纪念馆，安贝尔市蔡伦馆在展出文字说明中赞颂说："蔡伦的杰出贡献和中国古代造纸术的发明，为人类文明揭开了新的篇章。""没有纸的发明，就不可能有现代文明。"美国著名科学家M·H·哈特在其《影响人类历史进程的100名人排行榜》一书中将蔡伦列在第7位，居爱因斯坦之前，而仅次于牛顿，书中写道："我们很难想象如果没有纸，世界将会怎么样。"
蔡伦之所以能在《东观汉记》上赢得上席之地，有的说，主要是因为他"转中常侍"后，能"豫参帷幄"，"匡弼得失"，在政治上有地位。其实是蔡伦的"造纸之功"起了关键作用。《中国造纸技术简史》就有准确的评说，《东观汉记》为蔡伦立传的主要条件是"发明造纸有功"，封侯不是主要因素，因为东汉被封侯者有877人，其中宦者侯60人，上《宦者列传》的仅9人，而蔡伦的龙亮侯才食邑300户，是个小侯。这足以说明，"为蔡伦立传不在于官阶，而由于功在造纸"。
有的干脆把载有《蔡伦传》的《东观汉记》说成有"假"，想以此达到釜底抽薪的目的。古人自有公论。唐朝史家刘知几在《史通》一书写道："明帝始诏"后，在班固、陈宗等人写史的基础上，大军营司马崔实、议郎曹寿等人又"杂作百官表，顺帝功臣孙程、郭愿及郑众、蔡伦等传凡百十有四篇，号曰汉记"。由此可知，三国时被列为"三史"之一的《东观汉记》是可靠的，其中的《蔡伦传》是史臣奉诏所作，绝非某人通过不正当的渠道而塞进的"私货"。
就在人们争论造纸术发明于西汉还是东汉时，复旦大学文物与博物馆学系、史前考古学陈淳教授，这位师从著名古人类学家贾兰坡先生、留学多年的"博士"，提出了值得学界思考的问题。他说，考古学传统只重现象不重原因，只重器物不重相关背景的编史倾向，助长起一种倾心于追求中国第一或世界第一，和越早越显赫的不正常心态，致使一些学者不愿意从事必不可少的、常常是枯燥细微而又默默无闻的材料收集分析工作，而醉心于追求急功近利的轰动效应，甚至不惜采取歪曲、隐瞒事实真相的手法来达到这种目的。……像仅仅依据一个遗址或少数几个遗址中出土的几件可疑纸状物来否定和改写历史定论这样轻率的做法，恐怕世界上也是绝无仅有的。任何重要发现的孤例都可能有例外，要做如此严肃的历史结论，科学工作者必须慎之又慎，在没有掌握充分而可靠的证据之前，切忌下任何断然的结论。
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