中国隋唐宋元时期地学

与中世纪的阿拉伯、欧洲相比,这一时期中国的地学发展迅速,成绩斐然。

早在汉武帝时,各郡国就开始编修地志。到隋唐时期,官修地理图记的风气更浓。隋大业中(公元605-617年),曾"普诏天下诸郡,条其风俗、物产、地图,上于尚书"。所以隋朝出现了《诸郡物产土俗记》151卷、《区域图志》129卷、《诸州图经集》100卷等等。其中,《区域图志》是典型的官修地理图记著作。官修图记能够集一国之力,搜集资料比较容易。所以到了唐代,地理书大多是皇皇巨著。贡献较大的有贾耽《海内华夷图》、李吉甫《元和郡县图志》等。

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贾耽(730-805)是唐朝德宗的宰相,酷好地理学。每当周围国家的使者到来,或是唐朝派出的使者返回,他都要当面询问那些国家的山川、土地等情况,所以对边外非常熟悉。唐德宗时,吐蕃占领陇右已经很久,内地很少有人了解陇右情况。他特意绘制了《关中陇右及山南九州等图》一轴,图说10卷。图中所绘包括洮、湟、甘、凉等地,带有较多写真性质。贞元十七年(公元801年),贾耽又绘制了《海内华夷图》和《古今郡国县道四夷述》40卷。贾耽撰成此书(包括图和述)用了30年时间,倾注了他毕生精力。

据《旧唐书》本传记载,《海内华夷图》广3丈,长3丈3尺,以一寸折百里(缩尺为1:1,800,000)。照此计算绘制的区域东西3万里,南北3万3千里。唐本土只占全图面积的15%左右,是中国第一部世界地图。贾耽说,凡"绝城之比邻,异番之习俗,梯山献琛之路,乘舶来朝之人,咸究其源流,访其居处,阛阓之行贾,戎貊之遗老,莫不听其言而掇其要;闾阎之琐语,风谣之小说,亦收其是而芟其伪。"他的图记是包括了当时闻见的所有国家的。贾耽的地理图志对后世有很大的影响。其中,古地名在地图上用墨书标出,今名用朱笔标出。贾耽开创的这种标注法一直为后世地理书沿用。

李吉甫(785-814)是唐宪宗朝宰相。他"分天下诸镇,记其山川险易故事,各写其图于篇首,为54卷,号为《元和郡县图》(又名《元和郡县图志》)"。此书内容重点在于叙述天下郡县的"兵饷山川、攻守利害",凡有关民生国计的必不惜笔墨。这与唐代传世的数十家地理著作迥然不同。书的体例是,每记一州,先综述一州的概况,如户口、垦田、贡赋等数字,以及州境和八到等。对节度使理所还记述管兵若干,有马若干和衣赐匹数。从项目看,比地理志大大加详了。《元和郡县图志》也是一部传世的重要地理著作。

唐时重要的游记著作为辩机撰《大唐西域记》和释彦悰撰《大慈恩寺三藏法师传》。两本书都是根据玄奘口述西游印度的经过,记录整理而成。以途经先后为序,记述所见所闻,属于游记类地理书。

玄奘(602-664),河南缑凡(今偃师县)人,俗姓陈,名袆。隋大业间在东都净土寺受戒为僧,钻研佛学。他深感当时佛经各擅一宗,错综其说,使人无所适从。于是自贞观三年(公元629年)启程,赴印度取经。他过秦、兰、凉、瓜诸州,西出玉门关,度莫贺延碛,至于高昌。然后经阿耆尼(焉耆)、屈支(龟兹),顺丝绸之路北道入中亚,南逾黑岭入印度。在那里瞻仰佛迹,拜求高明,足迹遍于印度。然后北逾葱岭,取道佉沙国(疏勒)、瞿萨旦那国(于阗),由丝绸之路南道回国,于贞观十九年(公元645年)正月到达长安。前后17年,途经110国。

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《大唐西域记》全书12卷,目录所列共138国。注明在印度境内的80国,其余大部分是中亚国家,少数是西域、西亚国家。书中对每一国都先介绍它的疆域、都城大小,然后介绍土地、山脉、河流、物产、风俗、文化以及佛教流行情况等。除亲眼所见外,对于"先志"所载、佛典所记以及故老相传,都收入书中,是一部研究中世纪中亚、南亚历史、地理的珍贵资料。

《大慈恩寺三藏法师传》有10卷。此书与《大唐西域记》相比,对玄奘起行的经过记述较为详细,对西域地形、地貌的描述更有见地,文字也更精彩。书中描述了沙漠中的幻影和磷火,既令人心悸神惊,又增长了人们沙漠旅行的知识。书中有对冰川的描述。文中点明冰川的成因——"自开辟以来,冰雪所聚,积而为凌",很有见地。因此,《大唐西域记》和《大慈恩寺三藏法师传》都是珍贵的地理著作。

宋元时期,地理学著作异常丰富,比以前任何朝代都多。其中属于地理志著作的有正史《宋史》、《元史》等)地理志,如宋人乐史撰《太平寰宇记》200卷,李存等撰《元丰九域志》10卷,元人朱思本撰《九域志》80卷等。此外,类似的地理著作还有宋人郑樵《通志》中的《地理略》、《都邑略》、《回夷略》3篇,元人马端临《文献通考》中的《舆地考》、《四裔考》2篇等。李志常记录成书的《长春真人西游记》则属于游记类的地理著作。这些著作对地理学本身贡献不大,但具有珍贵的史料价值。

宋元时期对地理学的重要贡献在于地方志的著作在宋元大为增加,并定型为郡县志。地方志是按行政区划,记述区域情况的综合性专著。修地方志后来成为统治者非常重视的一个传统,把它看成是规划施政或立德立言的依据。南宋以后,地方志数量大增。明清两代则形成风气。地方志不是科学著作,但是提供了丰富而系统的科学历史资料。其中涉及地学的为数甚多,诸如关于经济地理、政治地理、气象、水文、潮汐、地震、矿产、测量等都有很大参考价值。地学是门区域很强的学科,在交通不发达的封建时代,依靠少数人作全面考察难以办到,因此地方志记录的资料就更加显得重要。后来许多伟大的地学工作者都把对地理志的研究,看作是地学研究的重要资料准备。

还应该指出的是,宋代地理图曾经大量翻印,出现了商品化的趋势。地图便利了交通,对宋元商业的发展、社会的繁荣起了很大的促进作用。

与丰硕的地理学成果相比,中世纪中国的地质学成就毫不逊色。

宋朝哲学家朱熹(1131-1200)把山脉或褶曲地层与波浪形状相类比,并认为是水把它们塑造成这种形状的。他在《朱子全书》卷49中说"今登高而望,群山皆为波浪之状,便是水泛如此",便是他这个观点的说明。朱熹关于地球表面层变化的看法是:波涛使整个大地发生不停息的震荡,并使海陆发生永不休止的变动,结果有些地方突然有山岳升起,有些地方却变成河川。这种观点的依据是:"尝见高山有螺蛙壳,或生石中。此石即旧日之土,螺蚌即水中之物。下者即变为高,柔者却变为刚。"这段话的意义在于朱熹当时已认识到,自从生物的甲壳被埋入海底软泥当中的那一天以来,海底已经逐渐升起而变为高山了。在欧洲,达.芬奇(1452-1519)才有类似见解,朱熹比达.芬奇要早300多年。

中国在关于海洋——如海潮、海洋气象等方面的知识,尤其是海潮理论在当时也很突出。自隋唐始,人们注意到海潮涨落与月亮圆缺之间的关系。

窦叔蒙《海峤志》(约成书于公元8世纪中叶)除认识到"月与海相推,海与月相期"之外,还注意到每日两潮,每月朔望两大潮,上下弦两小潮;每年春秋分两大潮,冬夏至两小潮等,还推算出潮汐与月亮盈亏之间的相位差为50′28.04",比同时期冰岛主教贝德(673-735)的观测更为精确。宋元时期进一步认识到海潮涨落不仅与月亮,还与太阳运行有关。宋代姚宽《西溪丛语》记载,会稽有一石碑,记海潮事说,海潮"随日而应月,依阴而附阳","潮常附日而右旋"。碑上记载的潮、月相位差为53′34",比窦叔蒙更为精确。

宋代著名学者沈括不仅是一个伟大的物理学家,也是一个卓越的地质学家。在他百科全书式的巨著《梦溪笔谈》中,有关地学的知识十分广泛。

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沈括论述了海陆的变迁。他有一次去河北,曾在太行山北面的山岸间看到一些含有螺蚌壳和卵石的地层。沈括认为,这些地方虽然距离东海已有千里之遥,但以前曾一度是海滨。由此可知,我们现在看到的大陆,一定是位于水下的泥土和沉积物形成的。至于海滨变成陆地的原因,沈括认为黄河、漳水、滹沱河、涿水、桑乾河这些河川,今天全都携有大量泥沙,这些泥沙被河水携带着向东流去,这样,年复一年,就沉积下整个大陆的泥土。11世纪沈括的这些观点,在欧洲直到19世纪的赫顿(1726-1797)和赖尔(1797-1875)的著作中才能看到。

沈括还首次使用了"石油"这一名称,延用至今。他于1079年出任延州时,曾考察鄜延境内的石油矿藏与用途。看到陕延一带人民燃烧石油取暖,石油燃烧浓烟滚滚,给喜欢动脑筋的科学家以极大启发。于是亲自实验,创造了用石油烟代替松烟作原料,制造文房四宝之一——墨的方法。他记述说:"(石油)燃之如麻,但烟甚浓,所霑幄幕皆黑。予疑其烟可用,试扫其煤以为墨,黑光如漆,松墨不及也,遂大为之,其识文为'延川石液'者是也。此物后必大行于世,自予始为之。"沈括开拓了原始化学工业,这是很可取的。

《梦溪笔谈》中还多次提到了化石。"泽州人家穿井,土中见一物,蜿蜒如龙蛇状,畏之不敢解;久之,见其不动,试扑之,乃石也。……鳞甲皆如生物;盖蛇蜃所化,如石蟹之类"。说化石是生物所化,这是完全正确的。这个问题,欧洲在16世纪还在争论。"近岁延州永宁关大河岸崩,入地数十尺,土下得竹笋一林,凡数百茎,根干相连,悉为化石……延郡素无竹,此入在数十尺土下,不知其何代物。无乃旷古以前,地卑气湿而宜竹耶。"沈括根据化石推断古气候温湿,是非常卓越的见解。同一看法,在欧洲是1763年由俄国科学家罗蒙诺索夫提出。

《梦溪笔谈》以后,又有《云林石谱》(公元1133年)等书籍,不仅记载了三叶虫的化石、鱼的化石等,还正确地指明了这些化石的成因:鱼化石的成因,很可能是在太古的时候,山一度塌陷进这些鱼所栖息的河流里,经过很长的岁月以后,土凝为石,使之变成我们现在看到的样子。这些历史资料表明,中世纪中国的古生物学远比欧洲来得先进。