課堂上沒教的科學知識－60則令人拍案叫絕的故事

張之傑

張之傑

　　字百器，山東諸城人。科普作家、科學史家。於科學史，為中央研究院科學史委員會委員、中國（大陸）科學史學會理事、中華科技史學會創始人。另研究科普學、辭書學、民間宗教、民間文學、西藏文學等。寫作小說及少兒讀物大多使用筆名（章杰），其餘大多使用真名。其科普作品以文筆流暢、條理清晰、富含人文精神著稱。

輯一  數理化類
韓信點兵的故事
《筭數書》的故事
從看天到看海
從天燈到熱氣球
馮布朗和V2
談談奈米科技
劉伯文教授與紹興酒
煙火追追追
豆腐和醬油

輯二  生物類
萬物生於有，有生於無
眾生化育說從頭
從學習到望梅止渴
蝙蝠聲納系統的發現
唐太宗和白鸚鵡
含羞草的語源
大貓熊的發現
徽州唐打虎
兔起鶻落
雎鳩是什麼鳥？
虎克的《顯微圖繪》
羅聘鬼趣圖原始

輯三  醫藥類
陳皮與盤尼西林
王清任的醫林改錯
杉田玄白等的解體新書
竈神信仰的衛教意涵
達文西的人體解剖圖稿
從北里柴三郎說起
維生素B1的發現
古時的搖頭丸五石散
西班牙流感之謎
王莽解剖王孫慶

輯四  地理、農業類
樓蘭遺址的發現
火山島聖托里尼
于右任為中南半島正名
談談大陸漂移
從鄭和到一帶一路
復活島之謎
嫁接──中國的重大園藝發明
殷人養什麼牛？
談談基改作物
七月流火

輯五  建築、器物類
羅馬角鬥場
美輪美奐的吳哥建築
永恆面頰上的一滴淚珠──泰姬陵
墨菲與傳統建築復興
從古畫中找水磨
輓馬法和馬鐙
弩，連弩和床弩
機器人，robot
雷文霍克的顯微鏡

輯五  其他類
華生，沃森，屈臣氏
歷史之謎，能解得開嗎？
談談輕功
龍頭和天鼓──記先父所述兩則舊事
六十七與采風圖
龍與龍捲風
百思不得其解的大蜥蝪
從武媚娘傳奇談唐代宮人服飾
李約瑟與魯桂珍
舞獅的起源

從天燈到熱氣球

大約從1991年起，台北縣平溪鄉十分村的元宵節天燈施放活動，就成為媒體的焦點。為了迎接千禧年，2000年元旦，平溪鄉鄉民胡民樹先生製作一盞超大型天燈，高達18.98公尺，打破金氏世界紀錄。燈上寫著「Keep Going Taiwan」、「 Peace」和「台灣加油」的巨大紅字，巨型天燈冉冉升空的畫面，隨著全球電視守歲活動，經過七十幾國的電視連線，進入八億多位觀眾的眼簾。

天燈又叫做孔明燈，傳說是蜀漢宰相諸葛孔明南征時發明的，用來傳遞軍事信號。中國人有個習慣，常把科技發明推給古人，其中兩位古人「發明」的東西最多，孔明是其中之一，另一位就是漢民族的共同祖先黃帝。孔明發明天燈的說法，我們姑妄聽之，不必認真。

中國的許多科技發明，都是由一代代的無名氏共同完成的，根本就找不出原創者是誰。以四大發明來說，除了改良造紙的蔡倫，您能確切地說出發明者是誰嗎？天燈也是如此，我們連什麼時候開始有天燈都不知道，又怎麼知道是誰發明的！

天燈其實就是原始的熱氣球，天燈和熱氣球的升空原理很簡單：熱空氣的密度較小，較同體積的冷空氣輕，將天燈或氣球中的空氣加熱，或灌進熱空氣，豈不就像裝上氫氣一樣，因為浮力的關係而升空了嗎？

天燈的歷史已難查考，但熱氣球的歷史卻十分清楚。1783年6月4日，法國的蒙哥爾非兄弟（Montgolfier brothers）首次完成熱氣球升空實驗。同年9月18日，兄弟倆製作了一個更大的熱氣球，在凡爾賽宮廣場表演，把一隻綿羊、一隻公雞和一隻鴨子送到空中。10月15日，進一步完成載人升空的壯舉，歷史學家齊爾登上熱氣球的吊藍，升空約二十五公尺，為了保險，還用一根長繩子栓住。這年11月21日，齊爾又與一位侯爵搭乘蒙哥爾非兄弟的熱氣球升到九百公尺，飛過巴黎上空，在九公里外落地，實現了人類的飛行夢想。

蒙哥爾費兄弟發明熱氣球之後，西方學者一直認為：西方人發明熱氣球，是因為他們自古就有一種蛋殼升空遊戲，方法是把蛋殼打個小孔，倒出裡面的蛋白、蛋黃，烤乾，再注入一點兒水，然後用蠟把小孔封住，放在烈日下曝曬，蛋殼就會變輕，甚至隨風升飄到空中。它的原理是：蛋殼曬熱，水蒸汽從蛋殼的氣孔外散，殼內空氣的密度因而變小，遇到風自然就飄起來了。

然而，早在西元前二世紀，《淮南子‧外篇‧萬畢術》就有「艾火令雞子飛」的記載，注：「取雞子，去其汁，燃艾火，內（納）空卵中，疾風因舉之飛。」這和熱氣球的原理豈不更為接近？看來中國才是熱氣球的發源地呢！《淮南子》是西漢淮南王劉安率領門客編寫的，《漢書‧藝文志》：「淮南內二十一篇，外三十三篇。」顏師古注：「內篇論道，外篇雜說。」外篇早已失傳，但有不少資料收錄在其他書中，上引資料載《太平御覽》卷九二八羽族部，另外在卷七三六方術部也有記載。

研究中國科技史的權威學者李約瑟博士經過縝密思考，終於下了結論：熱氣球是中國人發明的。原因是中國人很早就發明了紙，因而很早就有了輕巧的紙製燈籠。當燈籠頂部的開口較小，而光與熱又較強時，燈籠就會有上升的趨勢。人們受到啟發，於是會自己升空的燈籠──天燈，就誕生了。

李約瑟又說，中國的很多發明，都是蒙古西征時傳到歐洲去的。根據西方史書記載，西元1241年，打到歐洲的蒙古人，曾經使用天燈作信號，這或許才是休特提出熱氣球理論的源頭吧？

遠在蒙哥爾費兄弟發明熱氣球之前一、兩千年，中國人就發明了天燈，可惜中國人缺乏蒙哥爾非兄弟般的冒險精神，只知道用來做遊戲，或用來傳遞訊號，從來沒想過用來載人，說來能不令人扼腕？

從鄭和到一帶一路

回教崛起以前，從印度洋到東方的通商航路由印度人掌控，這從東南亞曾經盛行印度教及佛教可以得到證明。又如早期前來中國的天竺僧人大多來自海上，達摩禪師就是經海路到達廣州的。法顯前往印度求法，回程也是走的海路。回教興起後，這條航路由阿拉伯人和波斯人取而代之。

從1996年7月起，我在《科學月刊》開闢「畫說科學史」專欄，至1997年6月，一共寫了十二篇，為期一年。1997年5月號，刊出的是〈明代的麒麟——鄭和下西洋外一章〉，我將寫道：

在地理大發現之前，阿拉伯人一直控制著東西海上貿易。他們的三角帆帆船體積並不大，但憑著冒險犯難的精神，和熟練的航海技術，卻能往來於東非、中亞、印度次大陸、東南亞和中國之間。他們使得馬來西亞和印尼等地改宗回教，也使得回教在亞、非兩洲的分布，早在鄭和下西洋時已和現今相若了。

〈明代的麒麟——鄭和下西洋外一章〉刊出後，中國大陸漸漸興起鄭和熱，大約從2000年起，就鋪天蓋地的展開熱身活動。永樂三年六月十五日（1405年7月11日）鄭和奉詔出使西洋，2005年7月適逢鄭和下西洋六百週年，鄭和熱至此達到高潮。

「紀念鄭和下西洋六○○週年國際學術論壇」於2005年7月4日至6日在南京召開，為了參加這一歷史性盛會，特地撰成論文〈鄭和下西洋與麒麟貢〉（刊《自然科學史研究》第二十五卷第四期，2006年）。又應科月之邀，撰成專文〈海的六○○年祭——為鄭和下西洋六○○週年而作〉（刊《科學月刊》2005五年7月號）。

在〈海的六○○年祭——為鄭和下西洋六○○週年而作〉一文，「旺盛的企圖心」一節，我寫道：

中國高規格紀念鄭和下西洋是有其政治目的的。中國原為天朝大國，鴉片戰爭以降的民族屈辱，不知累積了多少能量，紀念鄭和，意味著積極進軍海洋的意圖。其次，在歷史上，國家的崛起幾乎都仰仗武力，當今列強無一例外。中國提出「和平崛起」的說法，以免周邊國家疑慮。鄭和下西洋未曾佔領土地，也未掠奪財物，和地理大發現時代的西方探險家相較，的確可以做為和平崛起的見證。

2005年7月2日，我取得剛出爐的《科學月刊》七月號，7月3日就飛往南京，風風光光的出席「紀念鄭和下西洋六百週年國際學術論壇」。這次論壇下榻鍾山賓館，國外和港澳台學者住貴賓樓，每人一間小套房。大會送的禮品又多、又好，單是一套特別燒製的紫砂茶具就價值不菲。出席過那麼多次研討會，沒有一次比這次規格更高。

在南京期間，大會安排與會學者參訪龍江造船廠遺址、天后宮、淨覺寺、浡泥國王墓等與鄭和有關的古蹟，接著前往太倉瀏河鎮，參觀始建於元代的天后宮，並出席盛大晚會。離開太倉，又移師上海，出席7月8日的「鄭和航海暨國際海洋博覽會」開幕式。整個活動7月10日結束。當日少數代表飛往北京，出席11日的中央紀念大會。

中國大陸的飛躍發展是近十年來的事。2005年，也就是十年前，大陸還不能和現今相比。記得上海科協的一位女士問起台灣一般家庭購買私家汽車的事，臉上明顯地露出羨慕的表情。當時心中不免會問：大陸不算富有，何以傾國家之力，舉辦「紀念鄭和下西洋六百週年國際學術論壇」？難道只是為了證明中國可以和平崛起？

2013年9月和10月，中國大陸領導人習近平分別提出「絲綢之路經濟帶」和「二十一世紀海上絲綢之路」經濟合作概念，合稱「一帶一路」。差不多同時，習近平又提出籌建「亞洲基礎設施投資銀行」（亞投行），「一帶一路」已從概念化為行動。2015年2月，中共中央成立「推進一帶一路建設工作領導小組」。五月間，大陸官方（央視）公佈「一帶一路」路線圖，各報紛紛依樣繪製，「一帶一路」的戰略目標更清楚了。

「一帶」的主線，似乎是舊絲路的延伸，往東南亞進入南亞的支線，陸上一段似乎沿著馬幫足跡，海上一段則與鄭和航路部份重合。至於「一路」，可說是鄭和航路的延伸；通往澳洲一段，則為鄭和航線所無。

看了大陸官方版的「一帶一路」路線圖，十年前中國大陸傾國家之力紀念鄭和下西洋六百週年的目的已昭然若揭。原來這是個醞釀已久，為了經略歐亞非三洲而謀劃的大戰略啊！

至於「一帶一路」的戰略目標，有人認為，是以「西進」化解美日的海上封鎖；有人認為，是為了化解國內過盛的生產力。個人認為，除了這些消極的目標，應該還有積極的目標。諸葛武侯提出隆中對，不只是為了替劉備找個棲身之處，而是為了三分天下，再徐圖中原；「一帶一路」可視為二十一世紀的隆中對。

地理大發現之前，從東非到中國的航路，先是由印度人掌控，回教興起後由阿拉伯人掌控。鄭和七下西洋，不過是循著阿拉伯人的足跡所做的七次海上大秀，對於所經歷的亞非各國幾乎沒發生什麼影響。然而，鄭和缺乏高遠政經目標的七次巡行，如今卻被賦予高度的政經意涵，這歷史的邏輯何其弔詭！

從武媚娘傳奇談唐代宮人服飾

我原本很少看電視，一年來由於乾眼症作祟，較少看書、寫作，為了打發時間常看電視。《武媚娘傳奇》（武劇）熱播時，我也跟著看了。武劇是部「戲說」劇，劇情不合史實不在話下。媒體盛讚武劇服裝華麗，道具考究，武劇的袒胸露乳，是媒體討論的重點之一。劇中嬪妃或宮女，幾乎都露出半個乳房，媒體上說，唐代較為開放，宮人（宮女、嬪妃）穿著原本如此。

我從一1996年起業餘探索科學史，開展出科學史與美術史會通的道路。看了武劇，不禁興起一探唐代宮人服飾的念頭。舍下有兩部探討歷代服飾的專書：黃能馥和陳娟娟著的《中國服裝史》（1995）和《中華歷代服飾藝術》（1999）。這兩部專書置於書架已久，就取出來仔細看看吧。

唐代婦女的服飾深受胡人影響，當時稱為「時世裝」。武劇中數次提到襦裙。襦，指長袖上衣，多為交領，也有方領、圓領或翻領，略如現今的襯衫，但繫帶子，無紐扣。除了襦，還有貼身的無袖單衣（衫），和套在外面的對襟短袖罩衫（半臂）。春秋時，衫也可穿在外面。襦和半臂的衣領、袖口常加以裝飾，增加其華美。

至於裙，有齊腰裙、高腰裙，以及在乳房之上的齊胸裙，也有類似洋裝的連身裙。初唐時流行束胸、貼臀的窄裙，較能體現人體的曲線美。盛唐之後，漸趨寬鬆，恢復華夏傳統。在唐代繪畫和雕塑（唐三彩）中，常可看到穿著窄袖上衣的仕女，繫著高達乳房之上的長裙，肩膀上披著長圍巾，稱為帔帛，走動時搖曳生姿，也是傳自西域的裝束。

有了這些基本概念，讓我們從現存唐代繪畫和雕塑中看看唐代宮人的穿著。現藏台北故宮博物院的閻立本〈步輦圖〉，最能彰顯貞觀時期低階宮女的穿著。〈步輦圖〉繪吐蕃贊普松贊干布（604-649A.D，舊籍稱棄宗弄贊）遣其大相祿東贊晉見唐太宗的場景，從中也可窺見唐太宗、祿東贊的樣貌，也可窺見貞觀時低階宮女的服飾，具有無與倫比的史料價值。

圖中左側三人，穿紅袍、戴冠、身材高大、有鬚髯者為引導官員；穿花袍、身形瘦小、未戴冠者為祿東贊；穿白袍、戴冠者為通譯。右側繪唐太宗及九名宮女，其中六名抬步輦（坐榻），兩名掌扇，一名持華蓋。畫家將唐太宗畫得不成比例的大，以彰顯其九五之尊。

圖中抬步輦及掌扇、持華蓋的九名宮女，髮型一致，服飾亦一致。上身皆穿同一款式的窄袖交領上衣（襦），外罩對襟短袖罩衫（半臂），披有長圍巾（帔帛）；下身皆穿紅白相間的齊胸裙，為免行動不便，腰際紮有繫帶。這種裝扮可視為貞觀期間幹粗活的低階宮女的經常服。

盛唐宮廷畫家張萱的〈搗練圖〉，傳世本為宋代摹本，可以反映盛唐時低階宮女的衣著。練，是一種絲織品，剛織成時質地堅硬，必須經過水煮、漂洗、杵搗等工序，才能變得柔軟潔白。〈搗練圖〉繪十一名婦女（另有一名玩耍的孩童）執行各個工序的情態。本文附圖為其局部，顯示圖中婦女皆梳同樣髮式，穿長袖上衣，齊胸裙，披帔帛，裙子較〈步輦圖〉者寬鬆且長，或可看出時代的演變。

作於武周前後的永泰公主墓壁畫，描繪的可能是初唐時較高階的宮女。永泰公主李仙蕙，唐中宗七女，因與其兄懿德太子議論祖母（武則天）男寵張易之、張昌宗兄弟，兄妹同遭賜死。永泰公主墓有大量壁畫，東壁所繪宮女，髮型及服飾不一，下身穿齊腰裙，有些上身穿半透明圓領窄袖上衣，外罩對襟罩衫，肩上披帔帛，酥胸微露，但與武劇直接露出大半個乳房不同。

至於武如意、徐慧等嬪妃的穿著，從中唐周昉的〈簪花仕女圖〉差可看出端倪。此圖為一長卷，繪簪花仕女五人，執扇侍女一人，另有哈巴狗兩隻，白鶴一隻，圖左繪有湖石和辛夷花一株。本文附圖為其局部。全圖描繪仕女逗犬、拈花、戲鶴、撲蝶情景。周昉為中唐宮廷畫家，所繪仕女應為嬪妃等高階宮人。五位仕女及一位侍女，皆穿薄紗圓領上衣，外罩無領大袖衫，穿齊胸裙，披帔帛，這般裝束顯然不屬於需做雜活的一般宮女。鑑於中唐後服飾變得寬鬆，武如意、徐慧等嬪妃的穿著可能較此苗條。

至於袒胸露乳，我所經眼的唐代繪畫及雕塑，只有一件作於盛唐的「坐姿梳妝樂俑」和武劇相仿。樂俑左手持鏡，右手作化妝狀，塑造一位女樂坐在椅子上攬鏡化妝的情態。女樂俑穿對襟窄袖衫，外罩綴花短袖罩衫，繫以繫帶，下穿高腰條紋綴花裙，腰帶鑲嵌珠寶。這可能是一種舞衣，不是平時服飾。唐代的各種舞蹈，各有其舞衣。「坐姿梳妝樂俑」的舞衣，可能和傳自域外的舞蹈如柘枝舞或胡旋舞等有關。

武劇的賣點是華麗的服裝，和宮人們個個袒胸露乳。媒體妄臆唐代較為開放，宮人穿著理應如此。根據以上論述，這種論調可以休矣。

自序

　　我從1970年代末開始接觸科學史。1982年中央研究院科學史委員會成立時，受邀成為創會委員。從1996年初起，開始密集發表科學史論著。1997年底，發起成立中華科技史學會。2005年，受邀到世新大學開設「中國科技史」通識課程。2006年，受邀成為中國（大陸）科學史學會理事。在兩岸科學史界逐漸擁有一席之地。

　　2011年，《科學月刊》（科月）與臺灣商務印書館達成協議，選取科月已刊出文章，供商務出版「科普館叢書」。我參與其事，主編《科學史話》等四種。《科學史話》收文五十篇，由十六位兩岸科學史家執筆，全都選自科月「科學史話」欄目，皆為不到兩千字的短文。由於精短易讀，出版後廣獲好評，是商務「科普館叢書」銷路最好的一本。

　　編選《科學史話》時已意識到，我個人的作品已足夠出版一本類似的集子。從今年元月中旬起，在舊檔中尋尋覓覓，很快就湊出六十篇，但出版並不順利。台北一家出版社建議先拋到網上，看看反應再說。北京一家出版社有興趣，且已進入簽約階段，不意五二○兩岸關係生變，又不了了之。

　　今夏蒙商務伸出援手，不過要求不能有和《科學史話》等「科普館叢書」重複的文章。這倒是個不小的挑戰，於是重新搜尋，又補寫了一些新作，一共得出八十幾篇，再從中選出六十篇，這本集子方才輯成。

　　這本集子源自科月者居多，這是因為我長期參與科月，科普文章大多在科月發表。再說我長期為科月的「科學史話」和「大家談科學」欄目組稿（後者也刊出科學史短文），所寫的科學史短文自然較任何同儕都多。

　　六十篇短文選定後，接下去要決定編排方式。主編及責任編輯建議，依學科別分為六類，各類再以刊出先後排序。換句話說，採取分類體和筆記體混用的方式。其實每一篇都是獨立存在，隨意披閱，隨時會帶來意外的驚喜。這是本書最為殊勝之處。

　　喜歡《科學史話》的朋友，希望也會喜歡這本《科學史譚》。《科學史話》是「主編」的，《科學史譚》是「著」的。語云：家有敝帚，享之千金。我個人當然喜歡這本出自一己之手的《科學史譚》，廣大讀者呢？

（2016年國父誕辰於新店蝸居）