中国古代科学技术归属的悖谬

2020-03-08钱斌李彦燃

中国科技术语 2020年6期

钱斌李彦燃

摘要：长期以来，学术界一直使用西方的观念体系来研究中国古代科技，将其纳入经验科学的范畴。而对所谓“李约瑟难题”的解析，也简单地认为是中国缺少实验科学的基础。对指南针的研究表明，使用西方概念来研究中国问题，既不客观也很不恰当。中国古代科技的特点与欧洲迥乎不同，亟待依照本国的文化体系传承、科技发展路径，并借鉴西方研究成果，建构自己的一套观念体系，以便树立文化的自尊和自信，并梳理出民族文化和科技传统，促进当代中国科技的发展。

关键词：经验科学;李约瑟难题;指南针;沈括;古代科学技术

中图分类号：G32;N04 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2020.06.020

Abstract： For a long time， academia has used Western concept systems to study ancient Chinese science and technology， and included it in the category of empirical science. The analysis of the so-called “Needham problem” is also simply regarded as the lack of experimental science in China. Research on compass shows that using Western concepts to study Chinese problems is neither objective nor very appropriate. The characteristics of ancient Chinese science and technology are very different from those in Europe， and it is urgent to build a set of concepts based on the inheritance of the country's cultural system and the development path of science and technology， and learn from Western research results， in order to establish cultural self-esteem and self-confidence， and sort out cultural and scientific and technological traditions， and promote the development of contemporary Chinese science and technology.

Keywords： empirical science; Needham Problem; compass; Shen Kuo; ancient science and technology

長期以来，对于中国古代科技成就的认识，学术界是比较一致的，即认为其大体属于经验科学的范畴。沿着这样的思路，在解析所谓“李约瑟难题”时，人们似乎可以找到一个明确的答案：因为中国古代长期停滞在经验科学层面，自然不可能产生以实验科学为基础的近代科技。“经验科学”“实验科学”是西方的概念，使用这些概念来研究中国古代科技，只是一个学术问题，不宜臧否。然而任何一项研究都有其社会属性，这就涉及用西方观念体系来研究东方文明是否客观公正，是否全面深刻，涉及东方文明的文化尊严与文化自信。学术界一些相关的争论（如“中国古代到底有没有科学”等），也就由此产生。在观念层面探讨对中国古代科技的研究，是学者较少关注的领域。本文以“四大发明”之一的指南针为例，探讨其被纳入经验科学范畴的客观性、恰当性问题，以提请学术界对中国科学技术史研究元理论的注意，并呼唤民族特色研究范式的建立。

一经验科学的概念与中国学者的运用

概念“是我们认识事物的工具”[1]，是我们进行科学研究首先要搞清楚的。概念经常表现为对一个事物质的规定性，这种规定性是指研究的对象和其所包含的特定范畴。

1.经验科学与实验科学

经验科学这个概念，一般来说是指我们通过观察实验、生产实践等经验方法来获取知识，不过没有上升到理论的抽象、概括和系统的说明。经验科学一方面依赖文献，另一方面重视推理，这是其两大重要特征。

经验科学往往存储着大量书籍和过去的心得体验，比较依赖过往的文献信息。前人的智慧经验经过不断积累，才在某个时刻发生质变。经验科学也比较重视推理。例如在古代医学中，针对某种症状，大概可以用某种药品得到某种对应的结果，就是推理。不过这种推理所依据的，主要还是经验，因此可称为“经验推理”。当然，经验思维的缺点是显而易见的，往往伴随着不能应付新的情境、产生一些错误信念和容易养成心智惰性等问题。

与经验科学对应的实验科学，往往是指用实验的方法来研究自然事物，探寻自然事物的原理与规律。罗吉尔·培根首先提出了“不凭借实验则任何事物也不可能深刻认识”的实验科学观点[2]，他认为唯有此法，才能将现象的真理和符咒巫术有所区别。在他的影响下，弗兰西斯·培根在重视理性作用的同时，也强调了实验在科学研究中的重要位置，最终建立了实验归纳法，这种新的科学方法推动了科学从中古时代向近代的转变。

比起历史悠久的经验科学，实验科学的诞生是相当晚的。但取得了重大的进步，人们可以通过实验来检验假说的正确与否，这使得自然科学有了独立的实践基础，因而受到广泛信赖。实验科学虽然诞生较晚，但起步之后却发展得非常迅速，遂在16—19世纪形成了自然科学的一次大飞跃。其影响如此深远，以致如今一提起科学，人们就认为是指实验科学。

但是需要指出的是，西方学者对于“经验科学”的概括基础并不扎实。他们引以为傲的古希腊文明，是输入地中海东岸原生文明的一种次生文明，而后才初步形成了自己的科学传统。中世纪的欧洲，自然科学并不发达，其所采用的科学方法也非常简陋，并且因为长期的神学压制，科学传统也没有得到很好的继承，其对世界科技的贡献也较低。反倒是来自阿拉伯世界的技术成果和科学思想，甚至是来自遥远中国的发明（如“四大发明”），对其科技发展产生了重大影响，这种影响一直延续到欧洲近代自然科学发展的早期。因此，自身水平较低，又长期受到异质文明影响的古代欧洲科技是否可以界定为“经验科学”，乃至于将这个概念推广到世界范围的古代科技，这是存在很大疑问的。

除了以偏概全的缺陷，经验科学概念的内涵也有很大的不足。中国在科技传统上，是重视实用的，因此“技术发达”是古代科技的典型特征之一。因社会需求导致技术进步，因技术进步推动科学认知，这是有别于西方的“第三条”获取知识的道路。即便是观察实验，中国学者也往往会通过实验科学的“介入式”方法来获取研究成果。与西方从实践到理论自下而上的抽象、概括不同，中国学者往往是在相同的理论认知的前提下，去共同构建统一的理论体系，而不是仅仅停留在知识层面。因此，将自身独立演化、并且有着悠久科技传统的古代中国科技简单地概括为“经验科学”，难免产生谬误。后文将对此展开讨论。

2.中国学者对“李约瑟难题”的研究

在近代自然科学发展的潮流中，中国却时常淡出人们视野，即使中国古代科技“远远超过同时代的欧洲，特别是在15世纪之前更是如此”[3]。缘何中国古代的科技传统与欧洲的近代科学演变相去甚远？这就是被人们时常讨论的“李约瑟难题”。对于“李约瑟难题”的解析，中国学者的思想方法颇值得玩味。

1915年，任鸿隽发表了《说中国无科学之原因》一文，指出：“吾国之无科学，第一非天之降才尔殊，第二非社会限制独酷，一言以蔽之曰，未得研究科学之方法而已。”任鸿隽认为，阻碍中国科学发展的原因，既非人才的匮乏也非制度的桎梏，究其根源，只在“未得研究科学之方法”[4]。至于这种科学方法是什么，他认为就是培根所创立的实验归纳法，所谓“无归纳法则无科学”。因此，以实验方法为基础的科学之所以没有在中国产生，在他看来是因为中国“未得研究科学之方法”。

任鸿隽的观点很有代表性。20世纪初，中国科学家在汲取西方知识体系的同时，将西方观念体系也全盘接受，表现出对中国古代科技的否定态度，这种倾向至今在中国科学界依然存在。科学家以西方科技自身演进逻辑来关照中国古代科技的发展，认为处于经验科学水平的中国古代科技，由于种种原因，是不可能衍生出实验科学的。这种认识其实存在这样一个前提：世界科技的发展是一元的，包括中国在内的各国科技，都应该按照西方那样去发展。因此，“李约瑟难题”产生的原因，是中国科技没有西方那样的发展条件。

中国思想界的认识与科学界相当一致。1917年，胡适曾在个人的博士论文《先秦名学史》中指出：“程朱对于‘格物的解释十分接近归纳方法，但存在缺陷。” [5]他认为科学方法有两个重要部分：一是假设，二是实验。宋儒讲格物全不注重假设，但没有假设，何来实验？他认为即使是在中国古代科技成就巅峰时期的宋朝，实验论证的科学思想也没有正式形成。1922年，冯友兰在《国际伦理学杂志》上发表的《为什么中国没有科学——对中国哲学的历史及其后果的一种解释》一文，观点与胡适相同。

直到当下，思想界的学者仍有这样的总体认识：中国古代科技具有直观经验性，虽然成就卓著，但基本是对直观经验的概括;在做出发明创造后，并没有上升到理论高度去考察这些技术的内在原理。如林坚在《论中国文化传统对科技发展的双重作用》一文中指出，“中国古代整体观方法论和整体研究的成果，虽推动了哲学、医学、天文学、数学、农学和人文科学等的发展，但很长一段时间里，我国由于复杂的社会原因，以及在科学观方面忽视向纵深和精细化方向发展，没有發展实验科学”[6]，因此近代科学没能在中国诞生。

这种认识，其实是从科学界传达过来的。思想界还缺乏对中国科技史研究的元理论构建，也尚未建立对中国科技史的研究范式。

二从司南到指南针

经验科学强调获取知识的途径依赖于经验，这种认识应该与西方科学技术本身的发展有关。指南针经历了从司南、指南鱼再到指南针的多次发明过程，才最终定型，我们从中可以看到技术的作用。这是有别于经验积累的一种途径，是以经验科学概括中国古代科技遇到的一个问题。

1.司南的制造

司南大概出现在两千多年前的战国时期，它是世界上最早的指向仪器。不过随着时光流逝，司南的实物已不可见。今人依据古籍资料对其进行了复原：司南外形跟汤勺很像，有一根长柄和光滑的圆底，被放在光滑的地盘（方位盘）上。因此，司南很可能是一套器具，长柄汤勺和地盘缺一不可。使用之时，把汤勺放在地盘上，轻轻拨动长柄，汤勺就能自由旋转，待其静止后，长柄所指方向就是南方。

关于司南比较重要的史料，是东汉王充在《论衡》中的记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”（《论衡·是应篇》）意即司南是用天然磁铁矿石琢成，形状像一长柄汤匙。使用之时，将其放在刻有方位的地盘上旋转，待静止时长柄指示的方向便是南方。这便是司南“转动、静止，指示南北的特性”。

为了证实王充书中的记载，科技史家王振铎进行了复原。他用钨钢（含15%～20%的钨）制成小勺，并对其进行了磁化。然后，他将磁勺放到光滑的青铜板（即地盘）上旋转，待小勺静止后，勺柄大体指向南方。由于勺底和青铜板有摩擦阻力，勺柄指向会有稍许偏差，虽然经过最高程度的磨光，阻力也无法完全消除。后来，他又用汉代磁石产地（磁山）所出的磁石进行实验，其结果相同。他的这一成果发表于1948年的《中国考古学报》[7]。

1952年夏天，李约瑟来到中国。为验证司南的效果，他在北京请王振铎做了演示。磁勺旋转后，每次都能在停止时指向南方，效果十分理想。不过，王振铎的复原也引起了一些争议。因为他是使用了铣床等现代工具加工的磁勺，古人怎么可能使用这样的器具？对此，黄兴进一步做了研究。他仿照古代的加工方式，使用绳砂、转式切割机切削磁石，勺窝用罗机和磨头打磨，勺底用砂纸和锉打磨，以和古代相当的工艺水平制作了多枚磁勺。磁勺实验的结果，证明了王振铎复原的有效性[8]。

然而，无论是王振铎还是黄兴，他们所制作的磁勺都极其简陋，只能证明司南技术路线的正确性，还远不能在工艺上完全复原司南。我们可以看出：司南的发明可能是古人对磁的认识的经验积累，但是把它运用到社会实践中去，是要懂得运用技术的，并且这样的技术是需要能工巧匠突破的。技术和科学往往是相伴而行，发明这样一种指向仪器，不能简单地说是“经验积累”，只有技术上实现它，理论和实践才能结合起来。而司南的发明和涉及的“知识”则是技术带来的。

2.指南鱼和指南针

指南鱼和指南针的发明，很可能是在唐代。唐代的方士是很活跃的，由于他们注重对方向的选择，因此开始寻找比磁勺更方便，或者说更准确的指向仪器。

以现代科学技术分析：把铁叶鱼烧红是让其内部的分子动能增加，使分子磁畴从固定状态变为运动状态。将烧红的铁叶鱼沿着地球磁场的方向放置，利用地球磁场将其磁化，使运动着的分子磁畴顺地球磁场的方向重新排列。“醮水盆中”使铁叶鱼快速冷却，把分子磁畴的规则排列固定下来。至于“以密器收之”，则是把铁叶鱼收好后，再在其旁放置天然磁石，使铁叶鱼保持磁性或继续磁化。在使用的时候，用碗盛水，将铁叶鱼放在水面，水面平静后，指南鱼就可以指南。

北宋初年的《武经总要》记载了指南鱼的制作和用法：“用铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭中，火烧之，候通赤（以铁钤钤鱼首，出火，以尾正对子位，醮水盆中，没尾数分，则上以密器收之。用时置水碗于无风处，平放鱼在水面，令浮其首），当南向午也。”（《前集·卷十五》）

北宋中期，沈括在《梦溪笔谈》中指出，“方家以磁石磨针锋则能指南”（《卷二十四·杂志一》）。指向仪器从最初的勺状，后来的鱼状，最终成为针状，而所谓的“指南针”也就名副其实了。

指南鱼的制作，属于自然磁化法，这是人类磁化技术上的一个突破。不过王振铎认为，“用薄铁片制作指南鱼是不真实的，只有用磁化的钢片来制作指南鱼才能指南”[9]。刘秉正通过实验证明了指南鱼制作的可能性，不过温度要求较高[10]。由此也说明，通过加热的方法，铁叶鱼所获得的磁性比较弱，而且磁化时也不容易把握，看似容易，实际操作则较为困难。因此，指南鱼的实用价值不大，并未得到推广。《武经总要》记载这则史料时，是置于观星术、老马识途法之后的，由此可知，指南鱼在使用时是不大灵光的，因此作者在著述时，仅仅将其作为一种备选方案而已。

从司南到指南针的发明，方士们的经验积累固然是重要因素，但是不能忽视技术所发挥的作用。正是因为司南、指南鱼等的技术实现比较繁琐，指向仪器远远不能满足实际需要，才推动了方士们的进一步探索。他们在前人技术积累的基础上不断创新，最终诞生了指南针这一影响世界的发明。

三沈括对于磁针的研究

經验科学并不忽视实验，不过只能被动地通过观察实验现象来获取知识，不能主动介入实验，从而获取更多的知识。作为指南针发展史上最重要人物的沈括，就是通过大量“介入式”的磁针实验，获得了研究成果，从而推动了指南针技术的发展。虽然他的实验现在看来还很粗陋，但已经暗合了实验科学的某些特征。这个重要例证反映出以经验科学概括中国古代科技的不足。

1.磁针的制作

沈括在《梦溪笔谈》中记载：“方家以磁石磨针锋则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风处悬之则针常指南。”（《卷二十四·杂志一》）

沈括说“以磁石磨针锋”，显然过于简略，他并没有交代自己是怎么制作磁针的。据岑天庆的研究，使用普通天然磁石很难有效磁化钢针，并且磁化是可逆的，只有用磁力较强的磁石才可以做到[11]。

至于怎样的磁石才是磁力较强的，古人早已进行了研究。6世纪初的陶弘景在《名医别录》中就有磁力测量的方法：磁性强的磁石，能吸引三四根铁针尾首相连挂在磁石上;磁性更强的，则能吸十多根铁针，甚至能吸引一二斤重的铁质刀器。不过，具有这种强磁性的天然磁石，比较稀少。

沈括有没有读过《名医别录》，我们不得而知。但他应该是经过反复实验，才选用了磁性强的“方家磁石”，制作出可以进行后续研究的各种指南针。

2.对磁针架设方法的研究

沈括对磁针进行了长期的实验，反复比较，总结出了四种架设方法：

他对四种架设方法的优劣进行了说明。“指甲旋定法”“碗唇旋定法”显然比较简便，但是指甲和碗唇比较光滑，磁针很容易掉落。“水浮法”的缺点是，因为水是液体，当水面震荡时就会影响定向效果。沈括认为最好的方法是“缕悬法”，磁针既不怕滑落，也不怕“荡摇”，最为完善。

但是很多研究者没有注意到，“缕悬法”并不是万无一失的，必须注意一些技术细节：首先是须“取新纩中独茧缕”，就是要用新缫出的单根蚕丝。之所以要如此，除了新丝的纤维弹性及韧性都较强外，主要是为了避免旧丝扭曲、多股蚕丝已有人力加工扭转，从而保证悬针所指方向的准确性。“以芥子许蜡缀于针腰”，用芥菜籽大小的蜡来粘结磁针与蚕丝，是要防止结扭产生的弹性对精度的影响。再次是磁针须“无风处悬之”，避免风力产生的影响。满足上述条件，“则针常指南”。这是沈括在反复实验基础上的技术总结。

总的来说，通过“介入式”实验归纳的方法，沈括完整概括了指南针装置的两大体系——水针和旱针，其基本技术思路一直沿用至今。

3.磁偏角和指北针

有了精度较高的磁针，沈括很快在实验中发现了磁偏角。《梦溪笔谈》记载的磁针“常微偏东，不全南也”，被认为是关于世界上磁偏角的最早记录。在西方，直到13世纪才知道磁针偏南。哥伦布1492年横渡大西洋时，才首次测到磁偏角，这比沈括的记录要晚四个世纪。

遗憾的是，沈括并没有给出磁偏角的具体数值。而成书稍早些的《茔原总录》，以及更早些的《管氏地理指蒙》，却有相关记录。按照古籍记载推算，《管氏地理指蒙》所测磁偏角约为南偏东15°，而《茔原总录》所测磁偏角约为南偏东7.5°，数据的变化显然是磁针精度提高带来的结果。

沈括还有一个特殊的发现，那就是磁针有“磨而指北者”（《卷二十四·杂志一》）。从我们现代科技的角度来看：磁石都有南北（S、N）两极，而磁化针锋时的方位不同，磁针磁化后的指向就会不同。其中的道理沈括在当时并不知晓。

这个问题很让沈括纠结。《梦溪笔谈》刊印之后，他在续书《补笔谈》中，专门遴选了一则笔记说明此事。他说：“以磁石磨针锋则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不同，如夏至鹿角解、冬至麋角解，南北相反，理应有异，未深考耳。”（《补笔谈·卷三》）沈括记录下这个现象，还坦言自己未能做深入的思考，希望后人能进一步探究。

其实在沈括的那个时代，他已经站在世界磁学研究的高峰。但是他还是不明白“磁石指南”的道理，沈括曾言“磁石之指南犹柏之指西，莫可原其理”（《卷二十四·杂志一》），承认自己的无知。这个问题，直到17世纪初才由英国科学家威廉·吉尔伯特予以解决。这足以显现一位中国科学家的求真精神，似乎并没有西方学者认为的那种“经验推理”的做法。

四中国古代对磁学的认识与运用

在西方学者的观念里，科学家的研究凭藉的是他对科学的热爱，强调独立探索的精神，因此科学家所建构的理论体系往往具有鲜明的个性特点。在经验科学时代，他们进行经验推理的缺陷也是很明显的。中国古代科学家则不同。据关增建的研究，关于指南针理论，古代中国大都是从阴阳五行学说出发，结合了人们对大地形状的认识而发展的[12]。中国科学家试图建立一个统一的理论，虽然现在看来还很幼稚，但也是那个时代人类认识所能达到的极限。还有一个重要特点，就是中国古代科学技术是强调实用性，这个特点在指南针发展历史上表现得尤为突出。这些情况表明，经验科学的概念尚不足以用来概括中国古代科技的特点。

1.对磁的初步认识

先秦时期，人们在探寻铁矿时偶然会发现磁铁矿，也就是磁石（主要成分为Fe3O4），渐渐地积累一些关于磁现象的知识。关于这些情况，《管子》记载：“（山）上有慈石者其下有铜金。”另外，《山海经》中也有相关记录。

秦汉典籍中，“磁”字写作“慈”，这是人们对磁石吸铁特性的认识。《吕氏春秋》（前239）卷九记载：“慈石召铁，或引之也。”（《季秋纪·精通》）东汉学者高诱作注说：“（慈）石，铁之母也。以有慈石，故能引其子。” [13]把磁石比作铁之母，磁、铁之间的关系就像慈母对子女的吸引一样。

这种特性很快被应用。《三辅旧事》云：“阿房宫以磁石为门，阿房宫之北阙门也。” [14]对此，《文选》注引说：“阿房前殿以木兰为梁，磁石为门，怀刃者止之。”这里是说利用磁石的吸铁特性阻止刺客，即“怀刃者”，以此保护皇宮的安全，不过很可能只是一则传说。而西晋名将马隆出兵凉州，他“奇谋间发，出敌不意。或夹道累磁石，贼负铁铠，行不得前，隆卒悉被犀甲，无所留碍。贼咸以为神”（《晋书·列传第二十七》）。马隆利用磁石吸铁的特性破敌，敌人以为他是天神下凡。

磁石具有极性的特点也被人们认识和掌握。西汉时期，方士栾大用磁石做成两枚棋子，调整其位置，两枚棋子或相互吸引，或互相排斥。栾大称之为“斗棋”。他将棋子献给汉武帝，并当场演示。“棋自相触击”（《史记·封禅书》），武帝十分惊奇，便当场封栾大为“五利将军”。

2.技术的发展与磁知识的加深

对于磁石指极性认识的加深是伴随技术发展的。司南的出现，既方便人们探索未知的领域，又提高了对磁石指极性的认识。《韩非子·有度》记载：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是辨别东南西北四个方位。《鬼谷子·谋篇》也载有“故郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也”的史料，说是郑国人去远方采玉，带着司南去，便不会迷失方向。《鬼谷子》还进一步展开说，“夫度材、量能、揣情者，亦事之司南也”[15]。古人喜用比喻说理，以司南为例，说明其在战国时期已为民众所知。

不过，司南的缺陷也是显而易见的：如天然磁体寻常难得，还会出现因打击、受热而失磁;地盘接触处要打磨圆润光滑，不然司南不能顺利转动，难以指南，并且司南也不方便携带。这些可能都是司南没有广泛应用的原因。

唐宋时，出现了人工磁化的方法。其一是利用地球磁场使磁化（指南鱼），另一则是以天然磁石摩擦磁化（磁针）。依李约瑟所说：“磁石指向性转移到它吸过的铁块的发现在中国大约在1世纪到6世纪。在11世纪以前的某个时期就已发现，不仅可以用铁块在磁石上磨擦产生磁化现象;而且还可以用烧红的铁片，经过居里点（curie point），冷却或淬火而得到磁化，操作时，铁片保持南北方向。” [16]

人工磁化方法的发现，在磁学史上影响重大，并且对指南针的发展也意义非凡。不过，指南鱼利用地球磁场磁化技术，虽比制作司南容易了许多，但它的磁性是很弱的，并且指向精度也因圆形鱼首形状受到了限制，这种缺陷和司南的勺形类似。摩擦法要比地磁法简单，磁化效果会更好，这就提高了磁性指向仪器的实用价值，也为新型仪器的出现创造了条件。就这样，司南经由指南鱼，最终衍变成了指南针。

磁针的发明，很快导致了磁偏角的发现，并在指南针技术上得以运用。南宋曾三异曾说：“地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针。”（《因话录·子午针》）[17]这是关于罗盘的最早的文献记录。此罗盘不但有子午针，还有子午丙壬间缝针，其中子午针是确定地磁场南北极方向的磁针，间缝针则是用日影确定的地理上南北极方向，两针之间的夹角，就是磁偏角。此后，人们对磁偏角的认识因指南针技术发展又不断拓展。《明史》记载：“针非指正子午，曩云多偏丙午之间。以法考之，各地不同。在京师则偏东五度四十分。”（《明史·志第一》）得出了不同区域磁偏角不同的明确结论。

3.指南针的使用

沈括对磁针架设方法进行的研究，促进指南针的更进一步发展。方家术士将磁针与方位盘配合起来，创造出了新的指向仪器——罗盘。

指南针被发明后，在生产、生活和军事等各个方面得以运用，但应用到航海上，则经历了较长的过程。成书稍晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记载：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”（《萍洲可谈·卷二》）说明船员在“阴晦”之时已经开始使用指南针，不过当时仅作为一种辅助手段。到了元代，航海贸易繁荣起来，指南针成为海上指航的必备仪器，时时需它来导航。不仅如此，人们还绘制出“针路”，这是利用罗盘导航、用指南针定位的连线图。海船行至何岛屿，需要按什么方向航行，针路图都会指示得很清楚。《天工开物·舟车》记载：“（海舟）至其首尾各安罗经盘以定方向。”[18]当时海船首尾都要安置罗盘，按照针路图的指示行驶。

中国的罗盘传入欧洲，欧洲人做了改进，使用起来很是方便。应当说，当时欧洲人的这种改进只是在技术层面，他们对磁的知识并未增加，但是却对航海事业产生了重大影响。李约瑟认为：指南针用于航海，“预示着计量航海时代的来临”，“原始航海时代的结束”[16]。对于当时向往东方的冒险家来说，指南针无疑使他们如虎添翼，在财富欲望的驱使下，他们开启了大航海时代。回顾欧洲的航海活动和地理大发现的历史，指南针无疑发挥着不可替代的作用。

五结语

实验科学是近代科学的基础，正是它推动了自然科学的飞跃发展，应予充分的肯定。然而西方学者将实验科学的典型特征加以概括，并将以前的科学称为“经验科学”，这种做法却颇值得商榷。

如文中所述，西方学者提炼“经验科学”的现实基础并不扎实。这种“不扎实”也体现出他们的某种学术态度。首先，“经验科学”“实验科学”的分类采取的是俯视的角度，对古人褒贬与夺，一定程度上带着后来者的历史优越感。其次，对异质文明的排斥和漠视。西方学者研究的是欧洲科学技术的历史，并未对远方中国的科学技术进行总结，甚至未对与之毗邻的阿拉伯世界的科学技术进行概括分析，虽然这两个区域的科技水平远远超过中世纪的欧洲，甚至对欧洲近代自然科学的发展也产生了直接的、重大的影响。在当时的情况下，某些学者可能没有条件进行研究，但更多的学者则是基于欧洲科技经济巨大发展带来的文化优越感。因此，“经验科学”的概念是偏狭的，既不能体现出欧洲古代科技的本质特点，也不能反映出欧洲科学技术的真实情况，无法与“实验科学”构成一一对应的关系。

以这样的观念体系来关照东方文明，将中国古代科技归属为“经验科学”，就难免产生悖谬。我们可以看到，用经验科学来解析“李约瑟难题”的成因，答案虽然明确，却也说明不了什么问题。实际上，近代中国科学技术的衰落，主要原因并不在科技本身，社会因素倒是首要的，这也是用经验科学的概念无法解答的。

文中指南针的研究表明：中国古代科技的特点与欧洲迥乎不同，强调实用并且发明众多，即便是实验科学推崇备至的“实验”，在中国科技的各个领域也并不鲜见，并不是经验科学所能概括的。“一花独放不是春，百花齐放春满园。”世界科技的发展，无论过去、现在，还是将来，都是多元的。各国科学家们共同努力，才能不断增进全人类的福祉。并没有一套现成的、普适的观念体系，适用于不同文化、不同区域和不同国家。

中国科学技术史的研究，亟待依照本国的文化体系传承、科技发展路径，并借鉴西方研究成果，建构自己的一套观念体系，以便树立文化自尊和自信，梳理出文化和科技传统，促进当代中国科技的发展。

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