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在元代，黄道婆推广了一种脱去棉籽的搅车，它是利用曲柄、杠杆等构
件，进行搅动而脱籽。至明代万历（1573—1620年）时，一种更为先进的太
仓式搅车诞生了。它利用辗轴、曲柄、杠杆、飞轮等原理，省功而提高了轧
棉的效率。据说一人一日可出花30多斤。而美国至18世纪还是用人力摘除
棉籽，一人紧张劳动一天还不一定能清拣出一磅棉花。至1793年，美国人才
发明了轧棉机。
其次是弹棉工具的改进。黄道婆曾用四尺长、装绳弦的大弹弓。到明末，
对黄氏弹弓再作改进或“以木为弓，蜡丝为弦”，用弹椎击棉；或采用“悬
竿弹棉法”，用一根竹竿把弹弓悬挂起来，减轻弹花者左手持弓的负担，充
分利用了振荡原理，提高了开松率，使弹棉的速度越来越快。
再次，是纺车的改进。南宋时已在麻纺车的基础上发明了一锭的棉纺车，
黄道婆用脚踏发动的三锭纺车，使效率大为提高。而在明末清初，更改进为
同时能纺四锭线的纺车，而达到了单人纺车的极高水平。
织布与印染技术也有所发展。当时织出的丝、棉产品，可以说流向了世
界各地，著名的有漳缎、提花绒丝织物、双面丝绒、双层棉、妆花缎等。
（2）西方机械制造术的影响
西方传教士来华后，介绍了一些西方的机械及其制造技术。
宋应星是最早接受这类知识的代表之一。他在《天工开物》中，介绍了
一些西方兵器的制作。而在中国具有近代意义的第一部机械工程方面专著，
是邓玉函与王征合译的《远西奇器图说录最》（简称《奇器图说》），该书
在天启七年（1627年）刻于北京，共2卷。书的内容很注意介绍那些关系到
国计民生、简便易行的实用性器械，也介绍一些精妙绝伦的观赏器具，尤其
重点介绍了荷兰数学家斯蒂文、德国矿冶学家乔治·鲍尔（1494—1555年）、
意大利科学家拉梅里、古罗马建筑学家维脱鲁维的科学成就。《奇器图说》
卷二所叙诸器，来源于《数学通论》一书第十章。书中图说之部，则多采自
拉梅里之书。
王征还把中西科学结合起来，根据西方机械原理，发明了虹吸、鹤饮、
轮激、风常⒆孕心ァ⒆孕谐怠⒙趾⒋⒘蟮燃钢制餍怠Ｕ庑┢餍档摹�
制作方法，都著录在他所撰的《新制诸器图说》一书之中。王征还著有《额
辣齐亚牖造诸器图说》，收录了他制作的天球自旋，地堑自收，日晷自移，
水轮自汲，大船自去，风车行远，云梯直上，自转常磨，自行兵车，活台架
炮，妙轮奏乐等24种新器。所谓“额辣齐亚”，是拉丁语“天主圣宠”之音
译，表示这些东西是由于天主的启示所造出，因为王征是个虔诚的天主教徒。
此外，王征还对龙尾车、恒升车、活杓、活闸、活辊木、运重机器、千步弩、
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生火机等进行了改进制作。
明朝后期，一些科学家对中国传统工艺如舟车的制造技术等进行了总
结。《天工开物》对各种产品从原料到制成品全部生产过程的工序、方法，
都作了较详细的且附有图解的说明，便于后人理解各种生产工具的内部构
造、制作过程和使用方法。其中关于某些器械的记载，至今仍有一定价值。
10。建筑
明朝继承和发展了古代建筑的优良传统，在房屋、园林建筑、防御工程
（如长城的修筑）等方面取得了巨大的成就。
（1）宫殿
在房屋建筑方面，南京与北京的皇宫建筑最为雄伟。南京明宫自明初朱
元璋建筑后，迭经天灾兵燹，至今仅剩残垣颓壁。而北京明故宫经近600年
的沧桑，大部分依然保留下来。北京明宫自永乐五年（1407年）始建，经14
年方才建成，有著名建筑师蒯祥参预其事。这个宫殿群在景山之南，正阳门
之北，南北长960米，东西长760米，建筑房屋9千多间，建筑面积约15
万平方米。四周城墙高10米，并围有一条52米宽的护城河，宫城南面正门
为午门，北为玄武门，东为东华门，西叫西华门。宫墙的四角峙立着高大的
角楼，以备警戒之用。其主要宫殿均位于全城的中轴线上，从南至北，依次
为奉天殿 （皇极殿）、华盖殿（中极殿）、谨身殿（建极殿）、乾清宫、交
泰殿、坤宁宫，这些宫殿都建在用汉白玉围砌的高基上。如奉天殿面宽 11
间，高达26。92米，东西宽63。96米，南北进深37。20米。殿内用72根高柱
支撑，内设雕刻得非常精致的御座，殿外装饰有琉璃九龙壁。北京故宫建筑
的斗拱、梁枋、藻井天花、门窗格扇、花罩拦杆，采用砖雕、石雕、贴金、
镏金、彩画等工艺，把它们装饰得十分精巧，胜过天工，集中体现了我国传
统建筑艺术独特的民族风格。
（2）园林
由于明朝经济的发展，皇家园林与私人苑囿在构筑艺术上都超越了前
代。在造园艺术高度发展的基础上，计成写出 《园冶》一书，提出“人作”
与“天成”相结合的造园理论，强调“借景”处理的重要性，把人工建筑与
自然景物融为一体。他论述的“借景”中有远借、邻借、仰借、俯借、应时
而借等多种借法，内容十分丰富，立论也很精辟。明朝园林建筑理论还强调
建筑与绘画、书法、诗词、雕刻等密切配合，在各种艺术的协调中产生诗情
画意。总之，明代园林建筑设计力求自然，强调利用对景手法，处理水面，
堆砌假山，建造楼阁。
在园林建筑的实践方面，明宫园林可谓集园林艺术之大成，除了布置精
巧的御花园之外，还有规模巨大的西苑。西苑在明宫西北，包括今北海在内，
此地原为金朝离宫，从元代起成为御苑。明代继续修建了不少亭台阁榭，堆
砌假山，布置极为优美。私人园林盛于江南地区，多为官僚士大夫、富商巨
贾所构筑，当时“士大夫富厚者，以治园林，教歌舞之隙，间及古玩。”①
① 沈德符： 《万历野获编》，卷二十六。
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这些人把修筑园林作为主要的消费之一。私家园林的主要特点是小巧玲珑，
构筑精致，甚至“不逾半亩，层楼复阁，已觉邈焉旷远”。也有些园林依照
地形修得回廊曲折，嘉树满庭，亭台交辉，还辟出一些地方点缀竹篱茅舍，
充满都市与乡野的综合情趣。如苏州拙政园，全园以水池为中心，环池建筑
屋榭馆阁，并用漏窗、回廊相互联系，使之与山水互相掩映，成为名闻遐迩
的名园。
（3）城墙
明朝城墙建筑，是在对外战争中发展起来的。如在抗倭斗争中，一些土
城就改成了砖石城墙，其建筑材料日益丰富，工程技术也有很大改进。其中，
明长城的修筑规模，可谓前所未有。
明朝建立之初，就意识到来自北方蒙古的威胁，因此特别注意北部的边
防。从明初开始，用了100多年的时间，修筑了一条西起嘉峪关，东至山海
关全长约6700公里的明长城。明长城在山西以东都用砖石砌成，以石灰浆勾
缝，十分牢固，使砖构建筑技术进入了一个新的发展阶段。城墙根据自然地
形，大部分修筑在山脊上。坡度不大时，随地势平行砌筑；如坡度较大，则
采取水平跌落砌筑。山西以西大部分用土夯土版筑，因地基打得扎实，仍较
牢固。东部城墙高约8米，墙基宽6米，墙顶宽5米左右，墙顶设置垛口，
里边设置女墙。北京南口、八达岭一带墙高8。5米，基厚6。5米，顶部厚度
达5。7米，没有三道防护城墙，气魄更是雄伟。西部城墙高约5米，基部宽
约4米，墙面宽约2米。长城每隔一定距离，设有传报军情的烽火台。明朝
政府还在长城险要的地方设置了不少关城，关城建有望敌楼、甕城，十分壮
丽，著名的有居庸关、山海关、嘉峪关。这些关隘在国防上起了重要作用。
就科学技术发展的历史而言，近代前期是一个承先启后的时期，也是一
个发生革命性变革的时期。
这一时期，在欧洲诞生了近代科学。由于资本主义生产发展的刺激和推
动，也由于文艺复兴造就的社会气氛和时代精神，科学摆脱了神学和经院哲
学的束缚，获得了独立发展的可能性。在理性精神的指导下，一大批杰出的
科学家在古代和中世纪学术遗产的基础上进行了创造性的工作，用经验方法
（包括观察和实验）与数学方法的结合去发现原理、建立定律，并检验知识
的正确与否，为科学的发展开辟了新的道路。
在这个时期，天文学中首先出现了重大突破。哥白尼提出了具有划时代
意义的太阳中心学说，第谷在天文观测方面取得了卓越的成果，刻卜勒发现
行星运动定律，伽利略通过望远镜观察了人们用肉眼不能看到的天体情况并
得出重要结论。宇宙的神秘面纱，由此而被一步步地揭开。
一系列远航探险的成果，导致了地理学的重建。绕过非洲到达东方的航
路的开辟、美洲的发现、环球航行的完成等等，一点点地弄清了人类生活的
地球的真实面貌。同时，地图绘制水平有了很大提高，麦卡托用投影法绘制
了带有经纬线组成的坐标方格的世界地图；出现了