第一章 四大古老文明
历史上第一位哲人泰勒斯有句名言“万物源于水”。水孕育万物，孕育人类，同样也孕育着文明。尼罗河、美索不达米亚、恒河与黄河等几条大河分别孕育出四大文明古国，造就了金字塔、空中花园、青铜器冶炼和十进制数字等一系列科技硕果。
人类文明萌发伊始，科学技术就在其中扮演了极为重要的角色。以四大文明古国为代表的古代科学技术至今仍有无穷的魅力。
科学技术的产生、发展，是随着人类生存生产的需要而产生和发展起来的。古代人们在生产活动中，总是力图以极少的付出获取最大的收益，积极寻求事半功倍的工具和方法，因此先进的生产工具以及生产方法随即产生和发展起来。打制石器替代了自然形成的石器；火的发现使人们从生吞活剥、茹毛饮血的生活中解脱出来，鲜美的熟食不断地延长人的寿命；文字的产生结束了古人结绳记事的方法；从刀耕火种的艰难劳作，到农业器具的广泛应用，古代劳动人民在生产实践中不断地提炼和升华自己的聪明智慧，同时又依靠自己的聪明智慧不断创造出新的科技成果。
在人类自身的发展过程中，自然农业经济首先取代了原始的狩猎生活，沿河的肥田沃土聚集了许多原始部落，他们在与大自然的搏斗中积累了丰富的经验，如引流灌溉、合理利用水资源等，这一切使社会财富不断增加，人民的生活水平不断提高，科学技术也随之发展。
北非尼罗河流域的古埃及，西亚幼发拉底河和底格里斯河流域的古巴比伦，南亚印度河、恒河流域的古印度和东亚黄河流域及长江流域的古中国，这四大古国在世界五千年的文明发展进程中，为人类的文明发展，创造了光辉灿烂的业绩，形成了人类科技文明的第一次繁荣。
一、古埃及
尼罗河三角洲不仅孕育了生机勃勃的绿洲，也造就了上古人类繁衍生息的一个家园。古埃及人在此组成了大大小小的部落，在尼罗河的哺育下创造了灿烂的文明。希罗多德曾赞叹说：“埃及是尼罗河的赠礼。”早在公元前4000年左右，尼罗河流域就聚居了数百万人，并逐渐形成氏族公社和最早的奴隶制国家。公元前3500年至前3000年，埃及国王美尼斯统一了埃及，从此，埃及先后经历了31个王朝。国家的统一和社会经济的繁荣为科学技术的发展奠定了基础。埃及人民在长期的生产生活实践中兴修水利、发展农业。天文历法、数学、医学、建筑等科学技术的发展，使古埃及在人类历史长河中，留下了令现代人赞叹不已的文明成果。
(一)最早的太阳历
我们通常所说的“年”、“月”、“日”，实际上是自然界存在的周期性天文现象，例如太阳东升西落的周期就是一“日”；月亮由圆到缺，又由缺到圆，这就是“一月”；冬去春来，循环往复，这就是“一年”。这些周期性现象向人们提示了时间的进程。其中“日”和“月”比较容易确定，因为其周期现象有着非常显著的起止标志，而年的长度却不太容易确定。在农业社会中，农业生产与气候条件密切相关，因为耕作、播种、收获只有在一年中适当的时候进行才能保证丰收，所以确定天文历法年是非常必要的。历法的主要内容便是确定年、月、日的计算方法以及它们之间的关系。现在我们熟知，四季的变化是由于地球在绕着太阳公转。地球公转轨道是一个椭圆，在地球到达长轴两端时，日地距离最远，地球上气候温和，形成春秋两季；当地球到达短轴端时，由于地球自转轴与公转轴并不垂直，而是倾斜的(约成17度角)，朝着太阳的一面半球是夏天，背着太阳的一面是冬天，当地球转到另一短轴端时，两个半球的冬夏两季正好反过来。因此，一年实际是地球围绕太阳公转一圈所用的时间，天文学上叫做回归年。但是，每一个回归年和一个回归年中每个月所包含的天数都不是整数，现代天文学证明，1回归年有365．24220……日，这是一个无理数；而按照月和(即月之圆缺)变化所确定的月为29．53059天。为了计算和使用的方便，各个时代的历法必须使一年的日数和月数成为整数，古代的天文学家靠人为约定的许多历法规则来解决这些问题。
我们可以把历史上曾经出现过的各种历法总结为以下三类：第一类，太阳历，这种历法规定一年的日数平均等于回归年，而具体的年的月数与月的日数则由天文学家或有关的政府机构甚至是宗教机构来确定。现在普遍施行的公历就是太阳历；第二类，太阴历，其月的平均日数约等于朔望月，年的月数则人为地规定，如伊斯兰教历；第三类，阴阳历，其年的平均日数约等于回归年，月的日数约等于朔望月，如我国现在使用的农历。各种历法都用置闰的方法来处理年、月、日的误差。
古埃及人创造了人类历史上最早的太阳历。早在公元前4000年，埃及人就已经把一年确定为365天。各种历法的基础就是确定一年由哪一天开始，在古王国时代(约公元前3100一前2200年)，埃及人观察到当尼罗河开始泛滥时，天狼星清晨正好出现在埃及的地平线上(也就是与太阳同时升起，天文学上称为偕日升)，这一天于是被定为一年的第一天。但是，天狼星偕日升的周期并不是完全相等，埃及人经过推算证明，天狼星偕日升那天在120年之后，与120年前偕日升那一天正好相差一个月，而到了第1461年，偕日升那天又成了一年的开始。埃及人把这个1460年的周期叫做天狗周，因为当地人们是用神话中的天狗来称呼天狼星的。古埃及人的计算结果和今天的天文学计算相差无几：以365天为一年，则比实际一回归年(365．25天)少了0．25天，120年之后则少了30天，1460年之后就会少365天，正好接近于一年。这样，一年的天数就被确定了。然后，规定一年为12个月，每月30天，年终再加上5天宗教节日，从而形成了完整的太阳历。古埃及人制定出了这样精确的周期，与他们长期细致的天文观测密切相关。
此外，古埃及人已经认识了许多恒星和星座，不仅有人们熟知的北极星，还有天鹅、牧夫、仙后、天蝎、猎户、白羊等许多星座——虽然这些星座被赋予了神话色彩。
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