黄河是横亘在中国大地上的万里巨川。她不但以绵长的流程、深黄的颜色闻名于世，更以博大精深、绚丽多彩的灿烂文化享誉天下。黄河文化是产生、发展于黄河流域的文化，是中华文化和文明的象征。如果把黄河文化看成是黄河流域人民世世代代创造形成的物质财富和精神财富的总和，其中的科学技术成就则是黄河文化之精华。英国科学史家李约瑟指出：“科学史是人类文明史中头等重要的组成部分。”代表中国传统科技水平的黄河流域古代科技成就正是中华文明史上的璀璨明珠。
一、河流是人类文明之源
河流与人类的关系极为密切，对人类的贡献远比其他水体大得多。第一，河水是流动的，并且是循环周期最短的水体，为人类的活动迁徙提供了便利。人们利用河流，或乘水排，或驾小舟，顺河而下，便于不同区域人群之间的交往和联系。而人类之间的这种交流和沟通的加强，对人类的繁衍进步是十分重要的。河流具有势能，人们利用河水的势能，引水灌溉，这就促使了农业的产生和发展。第二，河流（特别是大的河流）的分布面积广阔，发挥的有效能量大。大的河流往往由众多的支流交织成紧密相连的水系网，它们纵横交错、彼此连接。逐水草而居的人类，正是沿着河流（特别是支流）迁徙居住的，河流像一条条动脉血管，把整个大陆沟通起来，它为人类的活动提供了广阔的舞台，而那些支脉相连的河网，则是连接人类文明的纽带。在这些支流沿岸的台地上，发现了许多古人类文化遗址就是明证。李家沟、裴李岗、磁山、河姆渡等中国新石器时代早期文化遗址正位于河流两岸的台地上。中国之所以成为人口众多的文明古国，与河流有着密切关系。第三，河流提供的是可以饮用的淡水，且暴露在地表取用方便。加之河水流动的范围广，沿岸的人们都可享用，充足的河水便成了生命的泉浆。第四，濒河地区的生态系统稳定，生物资源繁庶，可为人类提供较丰富的食物来源，使人们有了一个适宜的生存环境。第五，河水泛滥冲积后往往形成成片的谷地或大块的平原，这些土壤系冲积层土壤，肥沃疏松，易于垦耕，加之濒临水源，浇灌便利，为农业的产生和文明的发展创造了有利的条件。正是由于河流具有以上特征和优点，大河流域才成了人类最早的理想栖息地和文明的发祥中心。
二、河流对科技文明的深刻影响
从古代埃及、巴比伦、印度和中国这四大文明古国均出现在大河流域的事实中，不难看到河流对文明起源和发展的深刻影响。然而，河流对人类文明的作用首先反映在科学技术方面。四大文明古国都是以农业发达而著名的。农业是古代社会最重要的生产技术部门，没有河流就不会有这四大文明古国的农业，也就不可能产生农业及其他科学技术。从古埃及文明及科学技术的发展历程中不难看出，由于尼罗河洪水的周期泛滥所造就的河谷平原孕育了古代埃及的农业；在疏浚渠道、修筑堤坝、发展灌溉业过程中，水利工程技术得到发展；为准确地计算尼罗河的涨落时间，天文学建立了起来；数学也因工程测量和分配土地而得以发展；农业的发展又促进了金属冶炼、纺织和工具制造等手工业生产技术的进步；与此同时，埃及的建筑、医学等科学技术也逐步发展起来。这样，尼罗河水利和农业成了带动古埃及科学技术发生“连锁反应”的“多米诺骨牌”。由此可见河流作为生态环境的“综合体现”，在一定的历史条件下对科学技术产生和发展方向具有决定性影响。当然，我们并不忽视科学技术发展的社会因素，特别是政府在组织管理方面发挥的重要职能。
三、优越的生态环境孕育了黄河科技文明
黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东9省区，流程全长约5464公里，流域面积约75万平方公里。由于黄河素有“善淤、善决、善徙”的特性，也是一个变迁无常的河流，有史以来曾发生过多次规模不等的改道，历史上黄河曾经流过河北、天津、安徽、江苏4省市，整个黄河下游冲积平原共约25万平方公里。当然，我们这里所谈的黄河，不是单指这条河流，而是把黄河作为以黄河干流为轴心的“黄河文化生态圈”来看待。黄河流经的大部分地区处于暖温带，光照时间较长，一年四季分明，有利于农作物生长和人类生存。黄河流域的年降水量约在400~1000毫米，对作物生长较为有利。黄河流域广泛分布的土壤是黄土，这些黄土来自亚洲内陆的沙漠地带，呈粉尘颗粒状，由西北向东南运动的干冷西北气流将黄尘搬运而来，位于黄河中游的广袤的黄土高原就是由这些飘尘在漫长的地质时期沉积而成，在结构上显示出均匀、细小、松散、易碎的特点，这就使得粗笨原始的木耒、石耜等工具容易挖掘开垦。黄河由青藏高原流经黄土高原后，携带大量的泥沙奔腾而下，冲积形成了广阔的黄河中下游平原，又把淮河、海河的冲积带串连起来造就了我国第二大平原——黄淮海大平原。黄河及其众多支流又可为肥沃丰厚的黄土地提供灌溉之利，为发展农业创造了条件。这都使得黄河流域成为古代文明的起源中心之一。
黄河流域空间辽阔，先后跨越青藏高原、黄土高原、北部草原的河套地区、中下游平原和滨海地区，地理环境十分复杂，不同的生态环境由一条大河串连起来，北部的游牧狩猎经济文化与以中原地区为代表的先进的农耕文明经过长期碰撞、互相吸收、不断磨合，大大丰富了黄河文化的内容，促使黄河流域的文明长期保持勃勃生机和旺盛的活力。
与黄河（黄土）密切相关的古代农业的发达带动了科学技术的繁荣。美国学者阿·托夫勒曾指出：“凡是农业兴起的地方，文明就在那里扎下了根。”这是因为农业给人类提供了稳定可靠的食物来源，使人摆脱了狩猎采集的游荡生活，随着产品的积累和剩余产品的出现，就有可能使社会派生出一批不直接从事物质生产的脑力劳动者，这些人当中的一部分有条件从事文字的创造和科学方面的观察探索；并且随着农产品的增多，还可能分化出一部分人从事农业以外的手工业生产，这也为技术的发展提供了可能。农业劳动有较为系统的生产过程，并严格遵守作物的生长规律。《荀子·王制》指出：“春耕、夏耘、秋收、冬藏，四者不失时，故五谷不绝，而百姓有余食也。”西汉时指导农业生产等活动的二十四节气在黄河流域形成。正是农业生产实践，才使人类把周围自然界作为一个周期性变化的统一整体来看待。黄河流域是中国农业的起源中心，新石器时代早中晚期的李家沟文化、裴李岗文化、仰韶文化、龙山文化农耕遗址在黄河流域星罗棋布并一脉形成，而且这里一直是古代农业最发达的地区，历代王朝一直视之为最重要的生产地区，农学成就举世瞩目，农学著作层出不穷。恩格斯曾指出：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要会比十所大学更能把科学推向前进。”古代中国的农业成了社会的最大利益。与农业有关的农学、天文、数学、力学、生物、地理等学科也因为农业的缘故，成了社会提出的“技术上的需要”，因此，黄河流域的科学技术才有了强大的发展动力。需要指出的是黄河流域的农业是与黄河、黄土密不可分的。黄河及其支流为农业提供必要的水分，而肥沃且又耐旱的黄土为农业提供了丰沃土壤，黄河、黄土培育了黄河流域的农业，使黄河流域长期成为古代农业最发达的地区；而农业的繁荣也推动了旨在为发展农业服务的黄河流域诸多科学技术的繁荣。由此可得出这样的认识：现代以前的科学技术发展史可大致划分为以农业为核心（或旨在为农业服务）的科学技术时期和以工业为核心（或旨在为工业服务）的科学技术时期两大阶段。各个时期科学技术的发达程度与其直接或间接服务的对象（农业或工业）的发达程度成正比。由于黄河流域的古代农业及其生产技术高度发达，长期超过其他地区和国家，因此，该地区的古代科学技术也就长期处在领先的地位。农业与黄河的关系最为密切，农业的发达带动了一系列科学技术的进步。
治理黄河的水利事业推动了科学技术的进步。黄河又是一条以泥沙淤积严重、洪灾频仍、难以驾驭而著名的河流。从春秋战国至中华人民共和国成立前的2500多年中，黄河大的改道26次，其中重大的迁徙9次。从西汉文帝十二年（公元前168年）到清道光二十年（1840年）的2008年中，计316年有决溢灾害，平均6年半一次；而从1841—1938年的98年中，计52年有黄河决溢，平均两年一次。黄河泛滥，成了中华民族的心腹之患。司马迁就曾感叹道：“甚哉，水之为利害也！”为了治理洪水，沿黄人民进行了艰苦卓绝、长期不懈的顽强斗争，发展了水利工程技术；并在水文测量、修筑围堰、堤坝和兴修水利的过程中，推动了数学、力学、地理学、建筑、交通运输及农业、金属冶铸技术的进步。从大禹治水的传说中即可较清楚地了解治理洪水活动对相关科学技术的影响。其一，大禹治水所采用的“因水之性”“疏川导滞”的疏导方法，是行之有效的科学的治水方法，也是我国水利科学技术产生的标志，它谱写了我国水利史上的第一个篇章。其二，大禹在治水实践中发明了原始的测量工具“左准绳，右规矩”，即今日的铅垂、角尺和圆规；而“随山刊木，定高山大川”即是进行水准测量。我国现存最早的数学著作《周髀算经》说：“故禹之所以治天下者，此数之所由生也。”可知治理洪水的工程确实推动了数学进步。其三，《越绝书》中大禹“以铜为兵，以凿伊阙，通龙门，决江导河”的记载，是说禹已利用铜制工具，开山劈岭，疏浚河道。考古学上已发现仰韶文化时期的铜器，大禹所处的龙山文化晚期已进入铜器时代。其四，传说中提到大禹在治水活动中使用耒、耜及应用车、船、橇等交通工具，反映了治水活动对交通运输及生产工具制造技术的促进作用。其五，大禹治水成功后，“尽力乎沟洫”，种植谷物，“予众庶稻”，是说禹率领群众引水灌田，种植水稻，发展农业。其六，“禹率布土，以定九州”的传说，是大禹建立有别于氏族部落的国家政权的反映。我国首部较系统的地理著作《禹贡》就是来源于大禹治水，“以别九州”的传说则是将国家分为冀、兖、青、徐、扬、荆、豫、梁、雍九州，假托为禹治水后的政区制度。可见治水活动对我国古代地理学及国家形成的影响。其七，传说中认为鲧治水失败是因为采用了筑“城”“障洪水”的办法。当时的“城”实际上指的是河堤，共工和鲧为防御洪水高筑的河堤与城市的城墙有密切关系，而城市的出现是文明冉冉升起的曙光。其八，大禹治水时，“载四时”的传说，应与天文历法有一定关系。黄河泛滥，与四季变化关系密切，一般每年的七八月份是洪水暴发期。大禹治水时，对气象变化的规律也应有所了解。通过对大禹治水这一水利史上的重要事件的分析，可见以治理黄河为主要内容的水利活动对中国古代科学技术的产生和发展有直接的影响。自古以来，我国历朝历代都把对黄河的治理和利用作为治国安邦的大事来抓。而治理黄河是一个系统工程，在治河兴利的实践中，与黄河水利有关的数学、力学、建筑学、地理学、天文历法及冶金、农业等科学技术都得到了相应的发展，黄河水利事业对科学技术的影响不可低估。
由于黄河流域古代农业和水利事业的发达，手工业生产技术的进步，推动了经济的长期繁荣和社会进步。从夏代立国开始，经商、西周、春秋战国、秦、汉、魏晋南北朝、隋、唐、五代，直到北宋长达约3300年的漫长岁月里，黄河流域一直是中国古代政治、经济、文化的中心。即使在南宋以后，直到近代以前的相当长的时期内，黄河流域仍然保持着文化中心的地位。这里长期经济发达、文化繁荣、交通便利、人才荟萃，这些都为科学技术的发展提供了优越的社会环境，促使黄河流域的科学技术长期处在国内乃至世界领先的位置，举世闻名的“四大发明”都首创于黄河流域即是明证。黄河流域的科技文明代表了中国古代科技的最高成就，在中华文明史上写下了辉煌的篇章。
（作者系郑州大学历史学院教授）
