3 《史记》记载了中国古代科学技术独创性发展的重要线索
3.1 同律度量衡的原理与方法
《史记》中记载了先秦历代通过定音律以作为定度量衡基准的原理与方法。《律书》指出：“王者制事立法，物度轨则，壹禀于六律，六律为万事根本焉。”（1239页）乐律是天地和谐的象征，阴阳律吕生养万物，故也为权衡等的基准。舜代尧摄天子职之后，东巡至泰山，会同诸侯，调整东方各邦国的音律度量衡、礼仪、历法、验证礼器等，使全国统一。《五帝本纪》所载的“同律度量衡”（24页），包括同律，即统一12音律；同度，即统一丈尺；同量，即统一斗斛；同衡，即统一斤两。定音律则是作为定度量衡的根本。
古代定音律是通过声共振实验进行的。据《后汉书·律历志》引《前书》所载：“黄帝使令伦，自大夏之西，昆仑之阴，取竹之谷ｘｉè＠⑾生，其窍厚均者，断两节间而吹之，以为黄钟之管。制十二筒以听凤之鸣，其雄鸣为六，雌鸣亦六，比黄钟之音，而皆可以生之，是为律本。”《律书》载：“凡得九寸，命曰黄钟之宫”（1251页）。黄钟为律吕之首，是制定其他11个音律的基础。12律中阳为律，阴为吕。黄钟，太簇，姑洗、蕤宾，夷则、无射为六律；林钟、南吕、应钟、大吕、夹钟、中吕为六吕。《后汉书·律历志》载，古时定音律是在缇室中进行的。缇是一种没有花纹的丝织品，用缇缦绕成内外分隔三层的帐室，关闭三重相错的门户，并以牲血涂严门缝，使之成为一个不受任何气流干扰的隔音密室。室中间按十二地支的方位安放12张木案，于上各放一根外高内低，一端封闭一端开口的微微倾斜律管，每个律管内安放一点由初生芦苇杆内的簿膜烧成的轻灰。做实验的人在缇室中心吹笛或拨弦以顺次发出12个音律，由于声波波长频率不同，便会分别与12根律管中具有相同频率的振动空气柱发生共鸣现象。如果管内长度刚好与四分之一声波波长相等，就会形成驻波，产生共鸣。驻波中有合振幅趋于极大的波腹，也有合振幅为零的波节。气至灰动，在波腹处轻灰被吹散，在波节处则轻灰积聚。如果管内斜面上有按波节的轻灰聚集，则表明已发生共振或共鸣。12根律管中，黄钟在子位，长9寸，孔径3分，围9分，其余各律管长度渐短，围数不变。
度者，定黄钟9寸之长为90黍之长，1黍为1分，10分为寸，10 寸为尺，10尺为丈，10丈为引。
量者，以黄钟管的容积定为1龠，合龠为合，10合为升，10 升为斗，10斗为斛。
衡（平）权（重）者，1龠容1200黍，重定为12铢，24铢为两， 16两为斤，30斤为钧，4钧为石。
黄钟律管经翻造作为标准量器发至全国。中央度量衡检查各地度量衡是否符合标准，就是将中央制定的黄钟律管与地方造的律管相比较，如有共鸣现象出现，才算合格，否则作废以至绳之以法。这套声共振实验方法，不仅用于统一度量衡，也用于各种乐器定标准音及气候的测定。因为律管发生共振共鸣与室温、湿度有关，只有声管之气与律管之气相“候”，才有应律共鸣发生。这表明我国古代很早就发现并利用一定音律与一定空气柱发生共鸣的物理现象，创造性地构建了世界上最古老的声共振物理实验室[5]， 从而发明了以音律定计量单位的技术原理和标准量器，解决定音律、定通用度量衡的基准。这是世界上最早的声共振实验技术和计量技术，也是人类社会推行度量衡的标准化、通用化和系列化的初期形式，在科学技术史上占有重要地位。《后汉书·律历志》的详细记载也表明，同律度量衡的科学技术思想与方法产生于黄帝时代，历代沿袭和改进，至汉代才以文字详细记载下来，已成为一种传统的技术和制度。
3.2 数纪运筹的思想与方法
我国是世界上最早使用十进制的国家之一。《周本纪》云，“若国亡不过十年，数之纪也。”（146页）这里的“纪”指数以十为进制。中国古代的数起于一，终于十，十则变，故曰纪。虽然《史记》中已涉及数纪概念，但没有展开论述。然而据考古发现，中国十进制运算法起源很早，《史记》关于数纪的记述，提供了与考古发现联系的线索。19世纪末，河南安阳小屯发掘的大批商代（前14—前11世纪）龟甲和兽骨中包含的数字，如记载俘敌或杀敌的数目，就是用十进制构成记数的概念体系和表达方式。而周代（前11—前3 世纪）的青铜器铸刻及货币上的铭文也有很多类似甲骨文的数字或记法，但数字记法已有所演变[6]。
中国古代虽应用十进制记数法，但计算过程不是应用记数文字来运算，而是应用“算筹（或ｓｕàｎ＠⑿）”作为计算工具来进行计算。“筹”是一些小竹棍，用于摆成不同形式以示不同数目，然后进行计算。《道德经》上已有“善计不用筹策”的论述，说明十进制用筹作为运算工具已有悠久历史。
中国古代文字是直行书写，自右至左，但算筹记数和运算方式则是排成横列，自左至右，与现行十进制位值体系记数法相同。即同一个算筹，当处于数列的不同位置时，表示的数的意义不同，即体现位值的不同。数的积累逢十而进位，这是中国古代发明的位值制记数法。而在其他文明古国中，虽也应用十进制，但记法复杂。古埃及的十进制，数逢十即用新符号记数。古希腊与古罗马的十进制也都极烦琐，虽是十进制，但缺乏数字的位值成分，不能表示出一个数字符号的位值，这一点，古埃及、古希腊、古罗马都一样。现代阿拉伯数字起源于印度，但印度的数码体系中，也没有进位记法，10与10的倍数，都用独立符号表示，每个符号都独立代表一个数，均不体现位值制位值成分的意义。按照李约瑟的估计，“在西方后来所习见的‘印度数字’的背后，位值制早已在中国存在了两千年。”[7]可见中国的十进制的位值制更具有独创性，也远早于其他国家。其不足之处是不能象笔算那样在算筹运算上保留计算步骤，难于检验运算过程，也影响逻辑推理的发展。
《史记》在《留侯世家》及其他多处提及“运筹策帷帐中，决胜千里外”（2043页）。这里的“运筹”，则不具体指以“筹”为工具的计算过程，而是指张良在帷帐中制定作战谋略与决策的过程。《孙子吴起传》记载了战国时期田忌与齐王赛马的故事。田忌的马不如齐王，由于采用了孙子的谋略，以下驷对齐王上驷，以上驷对中驷，以中驷对下驷，而终于获三战两胜的结果（2162页），这在今天仍是博奕论的典型范例。在西汉时代，“运筹”已被当作制定谋略与决策职能分工的代名词。
本世纪30年代发展起来的运筹学，其基本宗旨是探讨事理，强调做一项工作之前要明确目的，制定效果衡量指标体系作为估计不同方案所达到预定目标的程度的依据，在此基础上选择最优方案和实施有效管理。我国1955年开始研究运筹学时，正是从《史记》中摘取“运筹”一词作为OR（operations research）的意译， 就是包含运用筹划以智取胜的深刻含义。从《史记》对“运筹”的记述表明，我国运筹思想源远流长，对我国运筹学的建立和发展仍有重要影响。
3.3 信息思想及传递方式
《周本纪》记载，“幽王为ｆēｎｇ＠⒀ｓｕì＠⒁大鼓，有寇至则举ｆēｎｇ＠⒀火，诸侯悉至”（148页）。这表明公元前700多年，已应用光通讯技术远距离传递军机大事。烽（即ｆēｎｇ＠⒀）火台又称墩堆，是一种高筑的土台，有敌情时点燃薪草等易燃物，发出浓烟，一站一站相继点燃传递信息，诸侯获悉派兵支援。这种方式一直到明清时代还有使用。有时为使目标更加明显，还加入狼粪，又称狼烟。烽火台的通讯，就是中国最早的光通讯。
中国古代传统信息的载体很多，《史记》中有多处载述。旗帜是很早就发明的信息载体。《五帝纪》载，“舜之践帝位，载天子旗，往朝父瞽叟”（44页）。说明早在五帝时期就已经用旗帜为信息载体标志身分等级。《乐书》载，“龙ｑí＠⒂九旒，天子之旌也。”（1201 页）ｑí＠⒂为天子诸侯的旗帜，交龙为ｑí＠⒂。古代以旗帜的不同图案和饰物为信息载体，表示身份等级的差别。如上公九ｙóｕ＠⒃，侯伯七ｙóｕ＠⒃，子男五ｙóｕ＠⒃，“王建太常，十有二ｙóｕ＠⒃。”[8] 《礼记》云，“龙ｑí＠⒂九ｙóｕ＠⒃，所以养信也。”（1162页）除王建龙ｑí＠⒂外，卿建“ｚｈāｎ＠⒄通白之帛”。大夫士的旗帜为“物”， 系杂帛。师都建旗，画有六＠⒃熊虎。卅里建ｙú＠⒅， 画有七ｙóｕ＠⒃鸟隼。县鄙（都之所居）建ｚｈàｏ＠⒆，画龟蛇，四ｙóｕ＠⒃。[8]。熊示毅，虎示猛，鸟示速，隼示挚，龟示静而有知，蛇示敏而有勇。可见旗帜传递的信息，既示尊卑有别，养信于民；又示职责分工，各得其所。古代军事活动中，更普遍以旗帜为信息载体。都城驻地立杆旗以示级别和部队之间从属关系。颜色则标示方位，如青示东，赤示南，白示西，黑示北，黄示中央。战场上夺旗鼓为胜利标志（2876页），刈旗示失败标志（334页）。军队列阵， 常用鼓声传讯指挥。孙子吴起以鼓声指挥操练吴王宫女（2161页）。《宋微子》载，“不鼓不成列”（1626页）。“秦军鼓ｚàｏ＠⒇勒兵”（2445页）。项羽“引兵鼓行”（305页）。从《史记》所载，先秦以旗鼓为信息载体， 标志身份，标志职责，标志方位，指挥 战阵行军，等等，传递的信息量极大。
语言、文字、丝帛、竹简、书信都是常用的通讯工具，也作为信息存贮的载体。《孝文纪》载，西汉律令“著于竹帛，宣布天下”，“著于竹帛，施于万世”（436页）。一些重要的历史文献，还用鼎书、 铭文、碑刻为载体，这在《封禅书》、《秦始皇纪》中也有记载（1393、263页）。重要军情机密，还用铜虎符、竹虎符传递（424页）。而地理信息，建筑设计，则用地图、建筑图为信息载体。《孝武纪》称，“济南人公王带上黄帝时期明堂图。”（480页）《张仪传》载， “挟天子，按图籍，此王业也。”（2299页）因为图籍贮存全国版图和人口信息，故为王者所必争。
至于远距离传讯通道，除烽火台外，平时通讯往来则普设驿道，每到一处则设驿站。《汲郑》载，“常置驿马长安诸郊”（3112页），可见沿交通要道设置驿站，在汉时已连成邮递线路网络。秦统一全国后，建36郡，实行“车同轨。书同文字。”（239 页）正是通讯系统网络化、信息语言通用化的新开端，使信息传递更为便捷。这在中国历史上是一个创举，在信息思想与传递方式上也是重要革命。
古代音乐也发挥着交流信息的功能，司马迁确实也认识到这一点，在《史记》中也有精辟记载。《乐书》云，“乐必发诸声音，形于动静，人道也。声音动静，性术之变，尽于此矣。”（1220页）又指出“凡音者，生人心者也。动情于中，故形于声，声成文谓之音。是故治世之音安以乐，其正和；乱世之音怨以怒，其正乖；亡国之音哀以思，其民困。声音之道，与正通矣。”（1181页）其基本见解是乐声与人心相通，音乐能表达人的内心世界思想感情微妙变化的信息，这种与心相通就是“正”。国家安定，人伦清正，“正和”；社会混乱，道德沦落，“正乖”，即不正常。所以，音乐以独特的方式反映了社会秩序的信息。
在《史记》关于伏羲作八卦、文王作周易等记述中，还反映了中国古代已形成朴素的全息观念。《孝武纪》载，“闻昔大帝兴神鼎一，一者一统，天下万物之所系终也。”（465 页）古人已直觉地猜到天地万物存在一统关系，这个“一统”有信息相关之意。《律书》上说，“天所以通五行八正之气，天所以成孰万物也。”（1243页）这是关于万物体现宇宙五行八正之气，因而通过五行八正之气又能沟通宇宙信息的朴素全息观念。古代占卜术士祈求通过占卜，“推归之至微，要＠②于精神也。”（3224页）希望获取自然变化的相通信息，判断思维中的疑难。至于占卜能否窥测未知事物这一点，司马迁则抱怀疑态度，故他又说，“太史公推古天变，未有可考于今者。”（1344页）。
《史记》虽不是一部科学技术史书，但它是全面的历史巨作，在一定程度上，也涉及不少科学技术的思想与史实。除上面本文所述外，《史记》关于天文、数学、农事、中医、养生、纺织、车辆、机械、地质、栈道等诸多方面，还有不少重要事件和史实的载述，提供了许多进一步研究的线索，本文仅初步研究了部分的事例。但从上述《史记》数例的研究中，也基本反映了中国古代科学思想传统，反映了司马迁卓越的创见。西方学者认为，“从自然中学习什么即创造力”[9]， 自然界是最伟大的设计师，是激发人类创造力无穷无尽的源泉。中国古代形成了法法自然，绍物开智，向自然学习创造力的科学思想传统，创造了举世公认的辉煌业绩，这些正是今天我们向21世纪进军中所要继承和发扬的。
参考文献
[1] 阿苏大岭等，云南小凉山发现彝族太阳历， 自然科学史研究，1984,3 (2)
[2] 恩格斯，自然辩证法·北京：人民出版社，1984,12
[3] 黄麟雏，也谈客观意义的知识·哲学研究，1991,(7)
[4] 易经·北京：北京大学出版社，1989,35—36
[5] 杜晓庄，世界最古老的物理实验室·光明日报，1980.12.1
[6] 李俨，杜石然，中国古代数学简史·北京：中华书局， 1963年
[7] [英]李约瑟，中国科学技术史，第3卷，北京：科学出版社，1978.32
[8] 六经图，周礼
[9] Gern Binning. 创造力的秘密·世界科学，1992,(1)
注释：
〔1〕本文所引《史记》均系中华书局1959年版。 文中所引《史记》原文均将页码直接附于引文之后，不另加注。
〔2〕《书·禹贡》以冀、ｙǎｎ＠(21)、青、徐、扬、荆、豫、梁、 雍为九州。据《集解》马融所载：“禹平水土，置九州，舜以冀州之北广大，分置并州。燕、齐辽远，分燕置幽州，分齐为营州。于是为十二州也。”郑玄曰：“更为之定界，ｊùｎ＠⑧水害也。”
