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这组建筑群是明永乐四至十九（1406—1421）年兴建的，占地面积 72
万平米。内有房屋近 1 万间，外有高达 10 米的长方形紫禁城围绕。紫禁城的
外边是一条宽 52 米的护城河。紫禁城位于北京城正中，它的中轴线与北京城
的中轴线相合。
我国木构建筑的设计早已有了一定的规范、发展到明清时候就更加规格
化、程式化了。殿式建筑以“斗口”为基本模数，只要定了一种斗口的等级，
整个建筑的各部分用料尺度就可以确定了。斗栱功能的减弱以及木构件砍割
手法的简化等，也是这一时期木结构的明显变化。
拼合梁柱结件技术是明清木结构技术的一项重要成果。由于掌握了木材
易于拼合的性能，使小块木料经过并合、斗接、包镶之后仍能发挥大料的作
用，达到节省用料的要求。
自秦始皇把战国时期秦、赵、燕各诸侯国修筑的长城连接起来，成为一
条长达万里的城防之后，只有明代在原来的的基础上重新修筑长城的规模能
与之相比，而且在工程技术上有了很大改进。
明朝统治者非常重视北部城防。从明初开始，用了 100 多年的时间才完
成西起嘉峪关，东至山海关的全长 12，700 多里的修筑工程。现我们看到的
万里长城就是明代新修扩建的。当时曾经分段设立了 9 个重镇（辽东镇、蓟
镇、宣府镇、大同镇、山西镇、延绥镇、宁夏镇、固原镇、甘肃镇）进行防
守。
明代修筑的长城，大都非常牢固，特别是东半部（山西以东至山海关称
东半部，山西以西称西半部）都是用砖砌（局部地段用石条），石灰浆勾缝。
城墙的砌法，在坡度较小时，砖石随地势平行砌筑；坡度较大时，采用水平
跌落砌筑，砖墙砌得十分平整坚固，使砖构建筑技术进入一个新的发展阶段。
长城选线的水平也很高。在山西以东，城墙大部蜿蜒在崇山峻岭之间，
有的利用山脊修筑，形势极为雄伟险要。东半部城墙外面用砖砌，里面是夯
土。一般墙高约 8 米，下部墙基宽约 6 米，墙顶宽 5 米左右。墙顶外部设垛
口，约高 2 米，内部砌女墙，高约 1 米。墙身每隔 70 米左右修碉楼一座，墙
身内部每隔约 200 米有石阶梯，可登城巡视。山西以西的长城，虽然是夯土
版筑的，但也很坚实，墙高约 5 米多，墙身下部宽 4 米左右，上部宽约 2 米。
作为传报军情用的烽火台，设在长城内侧或内侧的山顶上，大部用砖石砌成，
平面呈方形，每面约 8 米，高 12 米左右。
珠算的广泛应用
我国数学计算方法，随着商业的发展和算法本身由繁到简发展条件的成
熟，到了明代，珠算普遍得到推广，逐渐取代了筹算。
珠算术是用珠算盘演算，比筹算术用算筹演算方便得多，因此，在商业
发展需要的条件下，珠算盘作为数学计算的一种简便工具，很受人们的重视
和欢迎。
珠算术至迟在元末已经产生。1366 年在陶宗仪所著《南村辍耕录》中，
有关于珠算盘的明确记载。
珠算发明之后，珠算术的四则方法逐渐代替了筹算的加减乘除运算方
法。珠算术的加、减法口诀相当重要。在明代的珠算术中称加法口诀为“上
法诀”，称减法口诀为“退法决”，很是简便。
明代的珠算术著作，现在流传下来的已经不多，其中比较重要而影响又
较大的是程大位所著《算法统宗》。程大位（1533 年生）字汝思，号宾渠，
安徽休宁人，少年时代就很喜爱数学，后来一面经商，一面从事数学研究，
1592 年写成《算法统宗》17 卷。这是一部流传极广的数学著作，明清两代不
断翻刻、改编，“风行宇内”，凡学习计算的人，“莫不家藏一编”，影响
之大，在中国数学史上是少有的。
我国珠算术还曾传到日本、朝鲜等东亚各国，并被延续使用到今日。在
我国，直到现在珠算也仍然是被广泛使用的、较为方便的计算工具。
建筑上的声学知识
北京天坛是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于明嘉靖九年（1530 年），
原名泰神殿，1535 年改名为今。天坛的部分建筑具有较高的声学效果，使这
一不寻常的“祭天”的场所，更增添了神秘的色彩。
天坛建筑物中最具声学效应的是：回音壁、三音石和圜丘。
回音壁是环护皇穹宇（安放祭天牌位的所在）的一道圆形围墙，高约 6
米，圆半径约 32．5 米。内有三座建筑，其中之一是圆形的皇穹宇，位于北面
正中，它与围墙最接近的地方只有 2．5 米。回音壁只一个门，正对皇穹宇。
整个墙壁都砌得十分整齐、光滑，是一个良好的声音反射体。如有甲、乙二
人相距较远，甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，乙靠近墙壁可以听得很清楚，
声音就像从乙的附近传来的。只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度大
于 22℃时，声音就要碰到皇穹宇反射到别处去，乙就听不清或听不到。
在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直到围墙门口。从台阶下向南数第
三块白石正当围墙中心，传说在这块白石上拍一下掌，可以听到三响，所以
这块位于中心的白石就叫三音石。事实上，情况不完全是这样。在三音石上
拍一下掌，可以听到不止三响，而是五响、六响，而且三音石附近也有同样
的效应，只是声音模糊一些。这是因为从三音石发出的声音，等距离地传播
到围墙，被围墙同时反射回中心，所以听到了回声。回声又传播出去再反射
回来，于是听到第二次回声。如此反复下去，可以听到不止三次回声，直至
声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收，声强减弱而听不见。如果
拍掌的人在三音石附近，从那里发出的声音，传播到围墙，不能都反射到拍
掌人的耳朵附近来，因此听到的回音就比较模糊。
圜丘是明、清两代皇帝祭天的地方。它是一座用青石建筑的三层圆形高
台。高台每层周围都有石栏杆。在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设有石
阶梯。最高层离地面约 5 米。半径约 11．4 米。高台面铺的是非常光滑、反射
性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，成一微有倾斜的台面。人若站在
高台中心说话，自己听到的声音就比平时听到的要响亮得多，并且感到声音
好像是从地下传来的。这是因为人发出的声音碰到栏杆的下半部时，立即反
射至倾斜的青石台面，再反射到人耳附近的缘故。
外科总结性著作《外科正宗》
外科学在明代的成就可以著名医家陈实功的著作《外科正宗》为代表。
陈实功（1555—1636 年）字毓仁，又字若虚，江苏南通人。他从青年时
代起就专门研究外科，经过四十多年的不断实践，在外科理论和外科手术方
面都有独到之处。晚年的时候，他认为如果把自己多年的经验和体会留传下
来，可能“不无小补于人间”，于是把外科大小诸症，分门别类地按病理、
症状、治法、典型病例以及药物的炼制等一一记载下来，有些还编成歌诀以
便记诵，于万历四十五年（1617 年）写成《外科正宗》4 卷付印。全书论及
外科各常见疾病 100 多种，并选入很多自唐至明代以来内服、外敷的有效方
剂，内容十分丰富，后人称赞这部著作是列证最详，论治最精。
宋应星和《天工开物》
宋应星搜集、整理、编撰的《天工开物》是世界第一部有关农业和手工
业生产的百科全书。
宋应星字长庚，江西奉新县人，生于万历中叶（1587 年），卒于顺治末
或康熙初年。他 28 岁时考中举人，名列第三，但由于对八股取士不感兴趣，
而把精力放在深入调查研究实用的生产技术的问题上。他 47 岁任江西分宜县
教谕时，着手编写《天工开物》，51 岁改任福建长汀府推官，3 年后任安徽
亳州知州，明亡时（1644 年）又回到自己家乡，从此离开了官场。
宋应星是一位博学多能的人。他熟悉多种生产技术，对天文、音律以至
哲学等都有研究，他的著作除《天工开物》外，还有《谈天》、《论气》、
《画音归正》、《野议》、《思怜诗》等多种。
我国有以农为本的优良传统，因此古代的农书很多，但由于一向轻视工
商，系统记载手工业生产技术的著作极为罕见。自《考工记》以来，可以说
就是《天工开物》了。前者是封建社会初期的著作，后者是资本主义萌芽时
期的作品，二者都以先进的生产方式的出现为前提，并非偶然。
《天工开物》刊行后，很快传到日本，并在日本翻刻，广为流传；1869
年有法文摘译本，后又译成德、英多种文字，受到世界各国的重视。它是有
关我国古代生产技木，特别是手工业生产技术的宝贵文献。
李时珍与《本草纲目》
李时珍（1518—1593 年），字东璧，晚年号濒湖山人，湖北蕲州（今属
蕲春县）人。他的祖父和父亲都是医生，他从小就受到医药方面知识的熏陶。
李时珍自幼多病，每次大病都经他父亲精心调治才能转危为安，因此他对病
人的痛苦和医药的重要，有深刻的体会。李时珍 14 岁考取秀才后，三次参加
乡试都未中举，于是决定放弃科举，专心研究医药学。
嘉靖三十一年（1552 年），李时珍开始着手编写《本草纲目》。为了写
好这部书，尽量减少错误，他特别注意深入实际考察，除走遍自己的家乡外，
还到过湖北的武当山、江西的庐山、江苏的茅山、南京的牛首山以及安徽、
河南、河北等地，采拾标本、收集单方，有时还进行类似药理学的试验。例
如，为了证实罗勒子能放入眼内，治疗眼翳，他就把罗勒子置水中观察，见
它能胀大变软，才肯定了旧本草的见解；又对鲮鲤（即穿山甲，一种食蚁动
物）进行解剖，证实其胃中确有“蚁升许”。他的严谨的治学态度，�