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［關鍵詞］帶傳動加載方式帶輪改進
［中圖分類號］G642.423［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）10-0023-03帶傳動具有結構簡單、傳動距離大、造價低廉等特點，在機械傳動中被廣泛采用。帶傳動實驗是工科院校機械設計課程中的基礎實驗之一，其實驗目的為：第一，觀察帶傳動中的彈性滑動和打滑現象以及它們與帶所傳遞的載荷之間的關系；第二，測定彈性滑動率與所傳遞的載荷和帶傳動效率之間的關系，繪制帶傳動的彈性滑動曲線和效率曲線；第三，了解帶傳動實驗臺的設計原理與扭矩、轉速的測量方法。由于皮帶的彈性模量較低，在帶傳動過程中會產生彈性滑動，導致帶的瞬時傳動比不是常量。另一方面，當帶的工作載荷超過帶與帶輪間的最大摩擦力時，帶與帶輪間會產生打滑，帶傳動這時不能正常工作而產生工作失效。
通過預緊力加載裝置，將傳送帶張緊在主動輪和從動輪上（如圖1），主動輪由電動機驅動，主動輪旋轉通過傳送帶帶動從動輪旋轉，從動輪旋轉使發電機發電，發電機的負載由燈泡和大功率電阻組成，共同消耗發電機功率。在驅動電機和發電機下面分別裝有壓力傳感器，可直接測量驅動電機和發電機的扭矩。在兩電機相同一側安裝有光電盤，可通過光電測速器實時測量驅動電機和發電機的運行速度。
本實驗室的帶傳動實驗臺是2002年購置的、湖南長慶機電科教有限公司生產的PC-B型，由于使用年限長、設備陳舊等原因，實驗裝置已不能很好地滿足教學需要。我們根據多年的帶傳動實驗教學經驗，對現有帶傳動實驗裝置進行改進，現已取得良好的教學效果。
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圖1帶傳動示意圖
一、預緊力加載方式的設計與改進
（一）原帶傳動實驗裝置預緊力加載方式
原帶傳動實驗裝置預緊力加載方式如圖2所示，有兩個定滑輪、繩子和砝碼組成。缺陷是：1.在使用過程中，由于砝碼較重，經常出現繩子被拉斷，對學生和實驗室地面都可能造成傷害;2.在電機高速轉動過程中，懸掛砝碼的繩子會擺動，導致加載預緊力不恒定，造成實驗誤差。
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圖2原預緊力加載方式
（二）改進的預緊力加載方式
改進的預緊力加載方式如圖3所示，主要是由手輪、螺桿和彈簧組成。彈簧一端連著驅動電機，一端連著手輪螺桿。螺桿的螺距是2.5mm，也就是說手輪旋轉一圈，螺桿伸縮長度是2.5mm，彈簧也就被拉伸了2.5mm。系統有兩個彈簧組成，彈簧的勁度系數是1750N/m。例如如需預緊力是25N，則螺桿伸縮長度為
X =F/μ=25/（1750×2）≈7.143mm
7.143/2.5=2.86圈,即手輪旋轉2.86圈，預緊力是25N。我們在手輪上裝置了標尺，標尺上有刻度，通過刻度也可以很清晰地看到所加載的預緊力大小。
改進的預緊力加載方式,有效地避免了由于繩子被砝碼拉斷，可能對學生和實驗室地面造成的傷害，節約了空間，操作也更加方便。另外在實驗過程中，由于彈簧的作用，可以保持預緊力恒定。
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圖3改進的預緊力加載方式
二、帶輪的設計與改進
實驗臺為開式傳動，原帶傳動實驗裝置帶輪存在缺點為：1.當帶輪快速旋轉時，皮帶有經常被甩出來，威脅學生的安全；2.原裝置測試單一，只能進行平帶測試，不具備測試其他類型的皮帶。
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圖4 原帶輪
我們針對原帶輪缺點進行改進（如圖5），在帶輪的兩側分別設計出一個擋條，使帶輪在高速旋轉時不至于把皮帶甩出，排除了安全隱患。另外設計了一款V帶輪，這樣實驗中只需更換上V帶輪，就可進行V帶測試，豐富了實驗內容。
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圖5改進的帶輪（右為V帶輪）
三、扭矩傳感器裝置的改進
驅動電機和發電機轉動產生扭矩，使得裝在電機上的力臂桿壓迫傳感器，傳感器產生微小形變，微弱的模擬信號經過放大后送入單片機進行模數轉換（A/D），再進行相應的數據處理即得到扭矩值。原扭矩傳感器裝置如圖6所示，有分別裝在驅動電機和發電機上的力臂桿和力傳感器組成。當電機高速旋轉時，力臂桿擺動幅度大，會出現力臂桿嚴重撞擊力傳感器現象，從而造成力臂桿彎曲和傳感器損壞。鑒于上述缺點，我們做出了改進，如圖7所示，改進的扭矩傳感器裝置變得小巧，力臂桿分別裝在驅動電機和發電機的正下方，在底座上裝了限位部件，有效避免力臂桿的大幅度擺動，保護了傳感器。
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圖6原扭矩傳感器裝置
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圖7 改進的扭矩傳感器裝置
四、小結
1.帶傳動實驗裝置的改進主要包括：預緊力加載方式的設計與改進、帶輪的設計與改進和扭矩傳感器裝置的設計與改進。改進后的帶傳動實驗裝置已投入使用，并取得良好的實驗效果。
2.高校承擔著培養人才的重任, 且擁有高水平的教師和實踐教學人員。優質的教學儀器不是簡單地從市場上采購，而應該是來源于實驗室，服務學生，不斷改進。
3.在對帶傳動實驗裝置的改進過程中，理論課教師、實驗老師和學生共同參與，牢固地掌握帶傳動實驗裝置的性能和操作方法，同時增進了師生與實驗室的感情，受益匪淺。
［參考文獻］
［1］善明.帶傳動理論與新型帶傳動［M］.北京:國防工業出版社,2006.
［2］王永興,諸森兒.帶傳動實驗裝置分析［J］.實驗室研究與探索,1993,30（2）.
［3］路家斌,呂文閣.帶傳動彈性滑動的教學解疑［J］.廣東工業大學學報（社會科學版）,2008,（8）.
數控機床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業中關鍵產品關鍵工序的關鍵設備，一旦出現故障導致停機，其影響和損失往往是很大的。為了保證機床長期安全平穩地運行，降低維修費用，應及時發現和消除隱患，從而提高企業的經濟效益。
隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。
一、數控機床的優點與缺點
數控機床對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面（如螺旋表面），數控機床也能實現自動加工。
數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。
同時，由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。
總之，數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降，還可實現一機多用，大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。
當然，數控機床也具有價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時手工編程工作量大等缺點。
二、數控機床常見故障檢修
數控機床的故障主要集中在主軸部分和進給伺服系統方面，一些輔助控制器件的故障以及控制回路斷路等問題也是常見的，下面就具體介紹一下數控機床中常見故障的檢修。
數控機床主軸驅動系統主要用于機床的主軸旋轉運動。一般主軸驅動系統應具有較寬的恒功率范圍，較短的加速和減速時間，調速范圍要寬，過載能力強，電機溫度低及噪聲小等。主軸一般常見的故障主要集中在主軸驅動系統的故障和主軸液壓、主軸流量檢測方面的故障。
此外，普通交流三相異步電動機缺相或接地導致電機損壞是數控機床最常見的故障。電機接地會導致電流瞬間增大使斷路器斷開。輔助回路輸入輸出點的斷路也很常見。
數控機床的維修過程主要分為三個階段。首先，到達現場后進行現場的調查和故障信息的采集。仔細詢問機床操作者故障表面的指示情況以及產生故障的背景情況，對故障現象做出初步的判斷。其次，根據現場的調查結果和故障現象進行具體的維修。從易到難、由外向內，逐漸縮小查找范圍，確定故障存在的位置從而采取正確的維修措施。最后，機床的故障排除后及時向操作者交代清楚本次故障的起因以及發生故障的信息和環節，告其今后操作的注意事項，避免今后再次發生同類故障。同時做好維修記錄，為以后維修做好儲備。
由于數控機床是由工作人員（操作者）來操作的，出現問題也是有工作人員（維修人員）來修理，所以要創造良好的維修條件，首先要保證工作人員的素質條件。這就要求工作人員首先要具有高度的責任心和良好的職業道德，能全身心地投入工作。其次作為維修人員知識面要廣，不僅要掌握基本數控知識，而且要學習并基本掌握有關數控機床電氣控制的各學科知識，如計算機技術、模擬與數字電路技術、自動控制與拖動理論、控制技術、加工工藝以及機械傳動技術，同時要掌握一門外語，特別是英語，起碼應做到能看懂技術資料。第三，維修人員應經過良好的技術培訓。不僅要培訓數控技術基礎理論知識，而且要參加相關的培訓班和機床安裝現場的實際培訓，然后向有經驗的維修人員學習，更重要且更長時間的是自學，在培訓過程中還要勇于實踐。
三、數控機床控制技術的發展趨勢
從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，數控系統正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發展。
機械設備最早的控制裝置是手動控制器。20世紀60年代出現了一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置——順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。
隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。
馬克斯·韋伯在分析工業資本主義在世界興起的歷史時認為，雖然帝制時代的中國存在資本主義萌生的物質條件（市場、勞動分工、貨幣經濟、對外貿易等），但當時中國沒有形成追求進步的文化及合理的制度，以及系統追求科學知識的體制，因此，資本主義最終只在西方出現。李約瑟、席文、伊懋可對中國為什么沒有進一步產生近代科學做出了某種解釋。李約瑟認為其原因在于“中國和西方對待純粹的和應用性自然科學的態度，科學家和工程師在古代中國社會中的地位，以及哲學、宗教、法律、語言、生產方式和產品交換等方面存在顯著的差異。”（注：Joseph Needham， The Grand Titration: Science and Society in East and West， London: George Allen & Unwin， 1969， p.14.李約瑟認為中國科學的發展是一個相對平緩的上升曲線，公元2—5世紀時，就已達到很高水平。） 席文把中國科學技術衰落的原因歸于“幾個世紀的災難性的財政及其他行政舉措，持續增長的人口造成的嚴酷壓力，社會長期保持穩定和居于霸權地位的正統的文化意識形態沒有受到挑戰，而其中的創造性則被窒息了”（注：N.Sivin，“Science in China's Past”， in Leo A. Orleans， ed.， Science in Contemporary China， Stanford: Stanford University Press， 1980， p.3.）。伊懋可在分析中國科學技術在宋朝以后的停滯時，認為中國陷入了“高均衡陷阱”。“晚期傳統中國社會陷入人口劇增，自然資源短缺的陷阱，因此，沒有必要投入以現代科學和工業為基礎的技術和資本以打破傳統技術在農業和水路運輸上的水平。”（注：M.Elvin，“Why China Failed to Create an Endogenous Industrial Capitalism: A Critique of Max Weber's Explanation”， Theory and Society， (13) 1984， pp.100， 106.）
20世紀80年代以來，中國學者對本文的核心問題的許多解釋說法，可以歸納為外因論、內因論、綜合分析論和人類學的視角。本文將圍繞這四種主要視角進一步探討近代科學未能在中國自發產生的問題。
一、影響中國古代科學進步的外部原因
大多數學者在探討中國科技落后的原因時都首先從外部環境入手。這些不利的外部原因一般認為存在于以下幾方面：
（一）科技的發展缺乏經濟刺激 例如，陳亞蘭就認為中國的經濟是小農業和家庭手工業相結合的“自然”經濟，不需要復雜的科技。（注：陳亞蘭：《試論清前期封建社會需要與科學技術發展的關系》，自然辯證法通訊編：《科學傳統與文化》，陜西科學技術出版社1983年版，第172頁。）
的確，西方近代初期的科技史表明，擴展經濟活動，例如國際間的海上貿易、采礦業、要塞建筑及軍械生產等所產生的技術問題推動科學家如伽利略和吉爾伯特等人從事科學研究。（注：B.M.Hessen，“The Social and Economic Roots of Newton's ‘Principia’”， in George Basalla， ed.， The Rise of Modern Science: Internal or External Factors， London: Paytheon Education Company， 1968，pp.31—39.） 然而，經濟活動的擴展并不能充分解釋現代科學的興起，12世紀的意大利城邦國家和中國的宋朝和明朝就是明顯的例子，那里擴展的國際經濟貿易并沒有伴隨科學的革命性發展，例如：現代力學和磁學的發展。
（二）重農抑商的政策 外因論者認為，歷朝政府對海外貿易、采礦及冶煉采取的限制政策，對重要工業的官營，對鹽、茶、酒、礦物等重要商品的流通和買賣課重稅，阻礙了中國科學技術的發展，（注：林文照：《近代科學為什么沒有在中國產生》，自然辯證法通訊編：《科學傳統與文化》，第93—105頁。） 如明朝政府禁止民間開礦及海外貿易的措施。（注：《大明律例》規定“盜掘金、銀、銅、錫、水銀等項礦砂，每金砂一斤折錢二十貫，銀砂一斤折錢四貫，銅、錫、水銀等砂一斤折錢一貫，俱比照盜無人看守物準盜竊論。若在山洞捉獲，分別輕重治罪。”參見《大明律例·盜賊條》。）清初對海外貿易嚴加控制：限制海運貨物的重量，禁止出口兵器、火藥、銅鐵、稻米、小麥、馬匹等。（注：林文照：《近代科學為什么沒有在中國產生》，第102—103頁。）雍正年間，商業擴張，朝廷卻明令限制工場中的雇傭工人數，甚至拆除機器。
外因論者沒有注意到，中國古代兩千年的歷史顯現出相當多樣的情況。并不是所有朝代的政府都實行限制工商業的政策。五代十國時期，大多數政府都優先發展政權間的貿易。唐、宋、元時期，政府沒有限制海外貿易，甚至在明朝，政府對海外貿易的禁止也并沒有一貫地強制執行。（注：例如，明永樂朝實施的海禁在1567年松懈了，到明末又重新嚴厲起來。）1740年，明朝的法令鼓勵私人在國內采煤礦。
（三）重文輕理的儒家思想和“八股”取士制度 外因論者認為儒家思想傾向和“八股”取士制度使中國知識分子的心智完全集中在語言、修辭及倫理知識方面，以及與農業社會有關的課題上，而不是自然科學知識和各種工業生產問題上。（注：戴念祖：《中國近代科學落后的三大原因》，自然辯證法通訊編：《科學傳統與文化》，第109頁。）
社會意識形態制約科技發展，（注：J.Nef，“The Genesis of Industrialism and of Modern Science”， in C. Read， Essays in Honor of Conyers Read， Chicago: The University of Chicago Press， 1953， pp.263—266.）然而，在中國，士大夫的興趣和文化觀念并不是一成不變的。某些時期，如在沈括所處時代，觀念也起了很大的變化，許多儒生士大夫開始關心以前有身份的人不屑一顧的技術性工作。（注：參見席文：《為什么科學革命沒有在中國發生——是否沒有發生》，李國豪、張孟聞、曹天欽主編：《中國科技史探索》，中華書局香港分局1986年版，第100頁。）《宋史》記載那時流行官員和庶民向朝廷獻呈新技術發明，（注：參見《宋史·兵志》。）朝廷常獎授錢財和官位，一些發明更被政府推廣。
在探討影響中國技術發展的外部環境時，人均資源和動力占有量是一個不可忽略的因素。工業革命前夕，歐洲人比中國人人均占有的資源（木材、煤、土地等）和動力（馬）更多。（注：E.Jones， The European Miracle， Cambridge: Cambridge University Press， 1981.）這一點部分地解釋了兩個地區的相對發展水平和技術的使用，特別是節約勞動力和消耗資源的技術。一些研究表明，資源缺乏和人口過多影響了中國的技術發展。晚清江南地區，由于勞動力廉價而資源（木材）價格昂貴，這使人們不愿采用節約勞動力的機器生產，因而導致生產技術的衰落。（注：M.Elvin， Pattern of the Chinese Past， Stanford: Stanford University Press， 1971.）
外因不能充分解釋近代科學為什么不能在中國產生，因為科學有其自身發展的內在動因，古代中國技術書籍缺乏以一種（理論）科學的方式，即用法則和定理，來對技術問題進行解釋的傳統，這些都有可能影響中國的科技發展。
二、制約中國古代科技發展的內在原因
英國漢學家伊懋可就指出缺乏對機器的一種幾何透視觀影響了中國的技術進步。對西方人而言，“機器是運動狀態中的幾何體”。17世紀以后，正是這種能在機械中看到幾何學的影子，看到機械背后的那些抽象的線條框架和角度，并日益在技術書籍中以機械繪圖的形式加以表現的能力，使近代歐洲人與中國人相區別。（注：參見M.Elvin，“Skills and Resources in Late Traditional China”， in D. Perkins， ed.， China's Modern Economy in Historical Perspective， Stanford: Stanford University Press， 1983， p.111.）
我國學術界不少人也看到制約中國古代科學發展的諸多內部原因，例如，中國科學家不注重把對自然現象和機械奧秘的解釋理論化，大多數科技著作僅是對當時生產經驗的記載或對自然現象的描述，（注：林文照：《近代科學為什么沒有在中國產生》，第83頁。）臆測性的討論代替了嚴密地尋找規律的努力，（注：Jin Guantao， Fan Hongye and Liu Qingfeng，“The Evolution of Chinese Science and Technology”， in J.Fraser， N.Lawrence and F. Haber， eds.， Time， Science and Society in China and the West， Amherst: The Unversity of Massachusetts Press， 1986， p.175.）過分依賴于形而上學的冥想，而缺少以試驗驗證假設的傳統。（注：例如明王陽明對竹子的研究和清初的劉獻庭對磁學的討論。參見《王文成公全書·傳習錄下》和劉獻庭《廣陽雜記》卷一。）
中國有機自然哲學對科技發展的影響 許多學者認為中國古代自然觀特別是陰陽五行學說妨礙科學的進步。（注：葉曉青：《中國傳統自然觀與近代科學》，自然辯證法通訊編：《科學傳統與文化》，第159—161頁。）中國自然哲學家在解釋現象時，往往求助這種自然哲學，例如：電被解釋為，“陰陽相激為電”；地震被認為是“陽伏而不能出，陰迫而不能蒸”；磁石吸鐵是“陰陽相感、隔礙相通”；氣候與溫度的變化被比喻為人類心情的變化。（注：林文照：《近代科學為什么沒有在中國產生》，第87頁。）這些看似合理的解釋阻礙中國自然哲學家去探究現象的本質和真正動因。
上述問題很難有定論，例如李約瑟就認為陰陽五行學說對中國的科學思想發展有益而無害，雖然《易經》精致的符號體系阻礙了中國科學哲學的發展，因為它提供了一種不能成其為解釋的概念框架。（注：C. Ronan， The Shorter Science and Civilization in China: Abridgement of Joseph Needham's Original Text， Cambridge: Cambridge University Press， 1978， pp. 182， 171， 187.）席文持相反觀點，認為《周易》“最常用于對變化作能動的解釋，而不是一種對靜態物質的分類理論，此外，中國古代的科學家也缺乏建立數學公式和用實驗來驗證假說的傳統，因此，似乎就沒有理由說這種形而上學哲學阻礙了原本不存在的趨勢。”（注：席文：《為什么科學革命沒有在中國發生——是否沒有發生》，李國豪、張孟聞、曹天欽主編：《中國科技史探索》，第105—106頁。）
然而，宇宙觀同研究方法確存在一定聯系。在西方思想中，認為上帝根據機械和數學原理創造世界的觀念，（注：“伽利略、開普勒、笛卡爾……堅持認為上帝在他的創造性勞動中是一個幾何學家，數學能夠揭示宇宙結構基礎……開普勒……說上帝像一位建筑師那樣創造了‘自然’”。參見R.Bonelli and W.Shea， eds.， Reason， Experiment and Mysticism in the Scientific Revolution， London: Macmillan Press， 1975， pp.11—12.）使現代早期的科學家如開普勒、伽利略和牛頓能夠把“現象世界”想像為具有數學和諧性，并能夠“根據機械學的原理”來解釋。（注：G. Holton， Thematic Origins of Science Thought: Kepler to Einstein， Cambridge， Mass: Harvard University Press， 1988， p.62.）換句話說，科學家能通過模仿上帝創世的行為揭示世界秘密。這就為研究自然，并以力學和數學的原則解釋世界提供了宗教哲學論證。中國自然哲學家認為世界的產生與變化與人類相似，天人感應。這部分地解釋了為什么他們許多人會認為冥想和超驗的體驗，而不是實驗，是揭示宇宙隱秘模式的方法。
“現代科學和過去所有科學體系的區別并不在于對自然的觀察，而在于觀察自然的目的和方法……以及以實驗或受控觀察的結果作為結論的最終依據。”（注：J.Nef，“The Genesis of Industrialism and of Modern Science”，p.218.）“設計”（試驗）和“抽象化”是西方近現代科學研究方法論的兩個極其重要的方面。（注：R.Bonelli and W.Shea， eds.. Reason， Experiment and Mysticism in the Scientific Revolution， p.15.）一方面，必須精心設計試驗從而使自然現象的過程和數據能更清楚地被觀察到，并能對實驗前形成的理論假設或推論進行驗證。另一方面，實驗前必須進行理論的抽象化建構，區分表象和假象、派生的和次要的以及基礎的和更深層次的、實在的事物及過程，從而形成科學概念和提出假說，使研究者在實驗中做到對自然現象的觀察合乎理想的簡單化。
作為一種解釋自然的理論，陰陽五行學說包括宇宙生成的觀念、氣的觀念和物質的五種形態觀念等等。（注：陰陽、五行、氣是中國傳統科學的三大概念，各門學科都用它們來說明自己的研究對象。參見席澤宗：《科學十論》，復旦大學出版社2003年版，第99頁。）這些觀念同近代科學所認知的宇宙的結構、物質的存在狀態和實體相距甚遠，甚至可以說這些概念基本沒有把握住物質世界的真正的實在和深層的聯系。依據這樣的超驗的和不能證實的概念，作為大前提很難推論出可被證偽的實驗科學理論。
中國古代科學理論的公理化和證偽性問題 內因論者認為中國哲學家對自然的解釋缺乏理論的清晰性、證偽性和公理化傳統阻礙了科學理論的發展。阮元對中西方科學解釋理論的評價被作為例證，阮元認為中國的理論妙在僅僅是尋求對現象的描述而不解釋原因，“天道淵微，非人力所能窺測”，而應“言其所當然，而不復強求其所以然，此古人立言之慎也”，這樣，理論才能“終古無弊”。（注：阮元：《疇人傳》卷三，商務印書館1978年版，第610頁。）
“公理化”是科學理論建構必須遵守的一個重要原則，它體現在作為理論出發點的基本概念或大前提同推論假說之間的邏輯性，所有的推論或假設應被表述為是由一套特殊的公理推論出的定理的形式，且具有驗證性。
中國古代“科學”理論缺乏公理化傳統的確顯著。以天文學理論為例，《周髀算經》中的“蓋天說”算是例外，它表現出是一個公理化的幾何體系。其定理“日影千里差一寸”是從其公理和前提“天地為平行平面”推論出來的。唐開元年間的大地測量數據證明與其不符，“蓋天說”便更趨式微。出現于漢代的“渾天說”，長期統治中國天文歷學界直到西方近代天文學傳人才逐漸被取代。它對地球周邊的描述大體輪廓相符，并能經觀察驗證，和預告日食、說明月食，對制定立法有指導作用。張衡的“渾天儀”幾乎是一個物化了的托勒密地心說模型。然而，托勒密的宇宙體系卻“是一個高度可證偽的，公理化的幾何體系”。（注：江曉原：《天學外史》，上海人民出版社1999年版，第135頁。）托勒密強調理論建構的“幾何學”方法，并采用一種能夠把各種事實統一起來的最簡單的假說”，（注：參見金觀濤、樊洪業、劉青峰：《文化背景與科學技術結構的演變》，自然辯證法通訊編：《科學傳統與文化》，第43頁。）即環行運動來解釋天體運動。（注：亞里士多德的形式邏輯和希臘的公理化方法甚至影響了中世紀西方的理論表述，基督教的宇宙論、人類起源和四帝國的說法，都有一個理論的邏輯結構，并意指一個可能的經驗世界，因而具有證偽性。）
而在張衡的理論中，“天大而地下，天表里有水，水包地，猶殼之裹黃，天地各乘氣而立，載水而浮……天轉如車轂之運也，周旋天端……”。（注：張衡：《張衡渾儀注》，《開元占經》卷一。）張衡的理論中存在嚴重的邏輯不一致性和與當時的常識相左的觀念：天地為何不沉不陷？天體如何能從水中通過？西漢起，楊雄、王充、張衡、葛洪到張載圍繞日月如何出入的爭論也頗能說明問題。
王充質疑像太陽這種陽性的星體如何通過被視為陰的水，晉朝葛洪提出星宿屬陽性，但如龍，因而能生活在水中，還根據《周易》中的卦象來說明天體和日月可進入地下，“《明夷》之卦離下坤上，捆在上，以證日入于地也”，離是火代表太陽，坤是地。（注：葛洪：《晉書·天文志》，載《中國天文學史》，科學出版社1981年版，第163頁。）宋朝的張載用新的說法來克服這種理論邏輯的不相一致性，認為地球也是在氣上漂浮著的，“太虛無形，氣之本體，其聚其散，變化之客形爾”。（注：張載：《正蒙·太和篇》。）但是，張載的修訂并沒有帶來哥白尼似的革命。這也許同中國古代宇宙論的基本概念的錯誤性有關。“氣”是對自然現象的膚淺認知，它并不是像“作用力”或“原子”那樣的實在。
中國古代自然哲學家對待實驗的態度問題 并不是所有中國古代自然哲學家都不關心實驗。例如墨家就不是用陰陽五行學說來解釋光學和力學的，而是通過實驗論證來提出他們對光學和力學的解釋。就“受控實驗”而言，明朱載堉就試圖建立一個研究杭州灣漲潮模式的設施。在其他領域，如天文觀測儀器、沙漏時鐘、渾儀等的制作，弦的共鳴現象，橋梁的結構強度，水輪聯動擒縱機構，織布機和火藥等的發明和發現應該都是反復實驗的結果。（注：李約瑟稱：“中世紀的中國……在理論上已經很接近它（受控實驗），而且在實踐上經常超過歐洲的成就。”參見Joseph Needham， The Grand Titration， p.50.）從漢代起就確立了以日食觀察作為檢驗歷法的標準。蘇頌和韓公廉的水運儀象臺里，渾儀、 渾象和報時系統是由同一套漏殼流出的水推動機械傳動裝置帶動的，機械傳動系統的運轉速度可根據渾儀對太陽、恒星進行觀測時的跟蹤情況來調整，從而使渾象和報時系統的記時工作準確。（注：郭盛織編：《中國古代的記時科學》，科學出版社1988年版，第172頁。）這應該都是建立在反復觀察和實驗的基礎上。然而，的確還沒有證據表明中國傳統的科學家發展出一套實驗論的哲學，并充分了解探究自然秘密時實驗的重要性。
宋以后，中國自然哲學思維出現重要發展。朱熹和方以智等強調自然現象背后存在可辨別的模式，“物之所在，無不有理”，（注：朱熹：《四書章句集注》，中華書局1983版，第295頁。在《朱文公文集》卷39《答陳齊仲》中，他區分了隱藏在草、木、器用中的理、天理和人性。）“理”決定植物的生長、谷物收獲季節以及為什么某些植物僅適合某種類型土地等。（注：朱熹：《中庸章句注》，《四書章句集注》，第83頁。朱熹自己進行了包括觀察和實驗的研究。他對化石成因有正確認識，這比達·芬奇早400年，他還比較了晶體如雪花和鹽。）方以智區分了“通幾”和“質測”，認為對自然現象的哲學思考——“通幾”應建立在對自然現象的考察，即“質測”之上。（注：方以智：《物理小識》，載《中國哲學史》，中華書局1980年版，第174頁。）王夫之同樣認為“格物”是研究自然現象的活動，揭示自然現象長期發展的深層規律。（注：方以智：《物理小識》，第207頁。）然而，幾乎所有“人都未能再前進一步”，（注：A. Einstein，“A Letter to J.E.Switzer of San Mateo California (1953)”， in Joseph Needham， The Grand Titration， p.43.）認識到試驗在發現自然現象因果聯系的重要作用，從而“主動對自然提問”。（注：R.Bonelli and W.Shea， eds.， Reason， Experiment and Mysticism in the Scientific Revolution， p.12.）
在西方學者與工匠傳統的結合并逐步發展到受控實驗是文藝復興以來西方科學的最偉大發展，而在古代中國學者與工匠傳統最終并沒有結合起來。
西方機械論取代有機自然觀的特殊背景 在討論中國傳統有機自然哲學應在多大程度上對中國沒有自發產生近代科學負責時，必須注意到陰陽五行學說所代表的那種世界觀念并不是中國文化所特有的。科學革命前，歐洲人也傾向于用人類行為和觀念的外推來解釋自然現象。例如，吉爾伯特通過顯示地球本身是一個巨大的磁場，來解釋指南針的行為，但中世紀的科學家德拉帕特（Della Porta）卻認為磁鐵有頭發，鐵處于醉態，同樣用諸如“同情與憎惡”這樣的情感的觀念來解釋磁性現象。（注：W. Gilbert， On the Magnet， London: Chiswick Press，1901，p.113.）哈維證明心臟類似一個“小型的水泵”，而早期的生理學家蓋倫（Ferneland Galen）則認為心臟是一個“維持生命之火的爐床”，（注：W.Osller，“Harvey and His Discovery”， in C.Read，Essays in Honor of Conyers Read，p.222.）中西這樣的解釋并無本質差異。
在西方，主要是文藝復興后出現的某種十分特別的思想觀念，幫助西方科學拋棄舊的有機自然哲學，并推動一種對宇宙的新解釋方式的興起。在這些新的思想潮流中，尤為重要的是奧卡姆的威廉（1285—1349年）所提出的“本體精簡論”或“概念精簡化”原則，即沒有必要不得引入更多實體或概念于解釋中的原則。（注：克羅姆認為羅杰爾·培根和奧卡姆的威廉已從舊的自然哲學概念中解脫出來了。參見A.Crombie，Robert Grosseteste and the Origins of Experimental Science，Oxford: Clarendon Press，1953，p.7.）這一原則激勵了近代早期科學家如開普勒和伽利略去探尋一種對宇宙更簡單的機械論的解釋。在1607年8月1日開普勒給費瑞休斯（Fabricius）的信中就反映出“本體精簡論原則”怎樣幫助他提出了機械論的宇宙學說。（注：開普勒寫到：“當你說不用懷疑，所有（天體）運動循完美圓形軌跡時，這在論據組合上是錯誤的。實際上是運動使所然。按哥白尼，它們在一個傾斜的軌道上運動。但托勒密和第谷卻認為它們呈螺旋狀曲線。但是如果說到運動的形成時，你就引用了一個僅在思想中而不是在現實中存在的東西，因為除了天體相互之間，沒有任何其他東西作用于天體。”引自G.Holton，Thematic Origins of Science Thought:Kepler to Einstein，p.61.）
后來的伽利略更試圖把他的研究范圍限制在分割開的、界定清楚的領域，而不去尋求一種對宇宙的超驗理論為特征。（注：R.Bonelli and W.Shea，eds.，Reason，Experiment and Mysticism in the Scientific Revolution，p.158.）培根明確地指出，實驗可以清除那些沒有實用性的概念和幫助定義現象的性質。（注：R.Harre，Great Science Experiments，Oxford:Phaidon Press，1981，p.15.）而在傳統中國，卻不是“奧卡姆的剃刀”或幾何式證明的形式，而是某種美學觀，甚至是非證偽性影響著直到晚清的“科學”解釋。
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三、中國近代科學落后的綜合原因分析 一些學者從外因和內因兩方面對中國科技近代落后的原因進行綜合探討，特別是從中西原始科學范式和宗教形態的差異入手來分析。
原始科學范式的差異 綜合論者發現，許多構成近代西方科學范式的重要成分在古希臘自然哲學中已萌芽：幾何學視野下的空間觀，歐幾里得公理化傳統，畢達哥拉斯關于數字在理解宇宙中的重要性等等。（注：金觀濤、樊洪業、劉青峰：《文化背景與科學技術結構的演變》，第36—37頁。）中國僅在春秋戰國時期，《墨經》和《考工記》所代表的學術流派重視技術后面的形而上學和從實驗中抽象出的理論。（注：金觀濤、樊洪業、劉青峰：《文化背景與科學技術結構的演變》，第70頁。）然而，最終儒家受到官方的支持而成為顯學，墨家那種有科學觀念萌芽和實驗傳統的范式卻未能成長。
中西宗教對科學的不同影響 綜合論者認為宗教對處于萌芽狀態的科學的發展有重要影響。中國歷史上有許多時機能使更具科學之光的墨家傳統復活并促進“近代科學結構的建立”，如東漢末年，以造紙術、地震儀、渾天儀和星圖的發明為標志的第一個科技發展；16和17 世紀以《本草綱目》、《天工開物》、《農政全書》的編纂為標志的對中國科學技術的總結的嘗試。那時耶穌會士引介西方的科學，徐光啟翻譯西方的科學著作，反思中國傳統。然而，科學的突破卻最終都未出現。（注：金觀濤、樊洪業、劉青峰：《文化背景與科學技術結構的演變》，第69—81頁。）在西方，吸收了希臘科學傳統的基督教幫助克服了通常阻礙前現代科學發展的障礙。基督教不僅普及了原始科學觀念并使科學探究成為受到主流意識形態支持的活動。
宗教文化意識形態對科學的影響 默頓（Merton）的研究表明，宗教對近代科學的發展有強大影響。宗教和科學活動都包含對世界的生成、結構和演化的探討。中古時代，科學探索常與宗教和巫術活動交織在一起。以信仰和教會組織為支撐的關于宇宙自然的宗教假說影響科學家的思維和實踐。中世紀后期許多科學問題是在討論神學問題中被發現的。（注：George Basalla，ed.， The Rise of Modern Science:Internal or External Factor，London:Paytheon Education Company， 1968，p.19.）庫恩甚至認為17世紀科學革命部分是對基督教宇宙哲學，即亞里士多德—托勒密體系不能解釋反常現象的回應。
但是，顯然不能一般性地斷言儒教哲學排斥科學。從漢儒董仲舒起，宇宙論就成為儒家哲學的重要部分。當托馬斯·阿奎那對古典知識和基督教理論進行綜合時，中國的理學大師如張載、周敦頤和朱熹等同樣也對中國的自然哲學知識進行綜合。朱熹把佛道思想中形而上學的和自然科學知識融入其理論，并吸收了沈括所總結的科學知識和從張衡到張載的天文理論，他提出的地球和星體產生的觀念與康德的星云說極為相似。他的宇宙論比張衡的天文理論似乎更有條理性和“科學”性，李約瑟甚至認為理學從本質上來講是科學的。（注：C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.247.李約瑟贊揚朱熹是“圣托馬斯·阿奎那，但卻擁有斯賓塞的世界觀，朱熹使用一種無異于現代科學的觀念來思考”。見李約瑟：《中國科學史》卷二，科學出版社、上海古籍出版社1990年版，第489頁。）顯然，儒家思想似乎并不比天主教更敵視科學，朱熹提倡研究自然以完善人類的知識就是證明。“而天下之物莫不有理，惟于理未有窮，故其知有不盡也。是以《大學》始教，必使學者即凡天下之物，莫不因其已知之理而益窮之，以求至乎其極。至于用力其久，而一旦豁然貫通焉，則眾物之表里精粗無不到，而吾心之全體大用無不明矣。”（注：朱熹：《四書章句集注》，第6、7頁。意指自然科學的“格致之學”是從朱熹的論著獲得特殊含義的。）
分析中西文化對科學發展的影響以下兩方面的差異值得注意。第一，學術傳統。自古希臘，對自然的探究就具有獨立價值，甚至在中世紀，西方的大學課程中也包含自然科學知識傳授：含語法、修辭、邏輯的藝術課，以及算術、幾何、音樂和天文四門學科。（注：參見A.Crombie，Oxford's Contribution to the Origins of Modern Science，Oxford:Basil Blackwell，1954，p.11.）第二，歐洲社會的開放和文化生活的分散性。12世紀，私立學院在中國和西方興起，對科學的興趣在增長。在西方如牛津大學，格萊斯特等學者認識到希臘科學的意義并試圖去探討科學研究的方法和科學解釋的本質。羅杰爾·培根和奧卡姆的威廉提出一套有別于經院哲學的關于科學研究對象、意義和方法的新觀念。14和15世紀中，西方不少大學在數學、天文學、哲學領域中設立了教授職位。在意大利，對科學的興趣使伽利略和其他學者不顧教會的責難，而在舊的學術圈子之外建立了一個新的學術社團去從事科學研究。
耶穌會士與明以后中國科學發展 牛津大學的克洛比認為西方現代科學源于古希臘原始科學范式，后發展出新的獨創思想和有自我生命力的科學研究方式。（注：A.Crombie，Oxford's Contribution to the Origins of Modern Science，p.11.）這產生了另一個問題：如果原始科學范式，（注：科學范式是“一個時代普遍接受的科學成就，它為科學團體提供了一個提出研究問題和解決辦法的模式。”參見Shigeru Nakayama，Academic and Scientific Traditions in China， Japan，and the West，trans.Dusenbury，Tokyo:University of Tokyo Press，1984，p.17.）即希臘科學傳統是促使近代科學最終在西方興起的原因，那么， 當這一科學傳統由耶穌會士介紹到中國明朝后為什么沒有引起向近代科學的躍進呢？
何兆武認為中國“并沒有任何根本性的阻礙近代科學傳入的思想因素”，西方傳教士介紹過時的前伽利略時代的科學，中國因此未能步入近代科學。（注：《何兆武與席文教授討論科學史與思想史的一封信》，深圳大學國學研究所主編：《中國文化與中國哲學》，東方出版社1986年版，第566—567頁。）席文也說前伽利略時代的科學，處在“歐洲科學意識分水嶺”的中古那一邊，不能使中國人革新他們的自然知識。（注：N.Sivin，“Science in China's Past”，p.26.）
然而，傳教士帶來的科學知識對中國學術界產生了影響。從徐光啟和方以智（《物理小識》）等學者的著述既可看出。徐光啟意識到西方的科學解釋有嚴密的邏輯結構且采用演繹法，“《幾何原本》者度數之宗……眾用所基”。（注：徐光啟：《刻幾何原本序》。）徐光啟試圖去重組中國科學知識，他主持下修定的《崇禎歷書》采用西方第谷的天體運行體系和幾何學的計算方法。席文后來把傳教士東來后引起的中國天文歷法變化稱為“哥白尼式天文學革命”。
對西方科學的興趣延續到清初皇帝如康熙，他熱情地學習西方的數學和天文學，甚至在宮廷中組建了一個法國式的皇家學院，邀請歐洲的科學家做物理和化學方面的實驗。然而，清廷后來指責耶穌會士傳播顛覆性教義并突然禁止他們的宗教活動，對西方科學的熱情也跟著消失了。康熙年間，楊光先從文化意識形態上攻擊耶穌會士制定的天文歷法與他所監之“堯舜相傳”的立法相悖，表明中國古代宇宙觀妨礙中國吸收西方的科學知識。
四、從人類學的視角對中國近代科學落后的解釋
中國能否不采用伽利略—牛頓學說體系所代表的科學范式（注：伽利略通過把對運動的研究數學化，掃清了物質和運動新觀念出現的道路。在開普勒和伽利略的基礎上，牛頓才能推翻舊的宇宙模式，并使對空間的理解幾何學化。無論是天體還是地面物體的運動，才能都被視為是幾何體在抽象的空間中的運動。所有使用終極原因的解釋因而從科學中消失了。參見A.Koyre，“Significance of Newtonian Systems”， in George Basalla，ed.，The Rise of Modern Science:Internal or External Factors，p.99.）而發展出自己的“近代科學”形式呢？西方學者如席文認為沒有牛頓，西方就不能發展出近代科學，因為牛頓力學體系始終是近代科學的核心部分。但是，一旦某種科學突破在統計物理學和波動物理學這兩個領域其中之一發生，那么稱之為牛頓式的那種探測的路數就會遲早被發明出來。（注：《何兆武與席文教授討論科學史與思想史的一封信》，第569頁。）
對席文的觀點持批評態度的金春峰認為中國的傳統思維模式中的時空觀使牛頓體系難于在中國產生。他把中國的文化思維模式稱為“月令圖式”，認為《禮記》中的《月令》一章較好地闡述了這種思維模式。它以下面的觀念為特征：
第一，人類活動和自然過程中存在著季節性的規律。第二，時空是主觀的，時間和空間結合形成五個區域。每一區域和五種元素之一相對應。如東方與春季相結合，由木主持；南方與夏季相結合，由火主持。時間是循環往復的，空間不是向各個方向無限的擴展，而是有限的，并隨時間流轉的。（注：金春峰：《“月令”圖式與中國古代思維方式的特點及其對科學和哲學的影響》，深圳大學國學研究所主編：《中國文化與中國哲學》，東方出版社1986年版，第128—130頁。）與這種思維方式對應著一套探究問題的路數：例如，著眼于整體或系統，把握客觀對象的運動形態，關注物體的功能屬性，而不是結構；把所有的事物視為有機體，強調物質和能量的相互轉換，不關注建構幾何模型和運動軌跡。（注：金春峰：《“月令”圖式與中國古代思維方式的特點及其對科學和哲學的影響》，第132頁。）
金春峰認為《月令》模式觀念把宇宙理解為一個充滿著流動的氣和被分隔開的時空構成的有機體“阻礙了以機械論的哲學為特征的近代科學的出現。（注：金春峰：《“月令”圖式與中國古代思維方式的特點及其對科學和哲學的影響》，第139頁。）”
中國古代時空觀 李約瑟曾把中國古代的時空觀稱為“隔間式的時空觀”（注：Joseph Needham， The Grand Titration，p.231.）和“聯想式有機思維方式”，（注：C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.188.）認為是反映了中國官僚社會以“行政式的方式對待自然”。（注：C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.188.）格朗尼特稱這種時間意識為“宗教儀式的時間觀”，因為它過分強調時令、節氣、義務和機遇。“中國人喜歡把時間看作是由時代、節氣、新紀元”的集合體，“對時間和空間的思考從來就是與具體的事件聯系在一起”，中國人把時間分解為朝代，就像他們把空間分為方位一樣，中國人從來沒有刻意把時空想像為是可以容納抽象概念物的基體。（注：M.Granet，La Pensee' Chinoise，pp.86，88，96，113.引自Joseph Needham，The Grand Titration，pp.50，228.）
“四方上下曰宇，往古來今曰宙”，隔間式的（四方上下）空間觀似乎在這里找到文字證明。（注：尸佼：《尸子》。）的確，從《禮記·月令》中能看到時間被分解為節氣、時令、文化與宗教節日，以及與氣和陰陽五行的概念的聯系。然而中國古代時空觀并不都是“月令”模式，中國古代哲學思想中存在多樣的時空觀念。“歷史學中的類推似的，符號化的和教誨性的時空觀，過去兩千年來天文時鐘和水利驅動時鐘所體現出的客觀的均勻劃分的時間，生物演化過程中的連續與斷裂的統一，在各種關于未來和過去的社會政治學說中的進步與退化觀”等等。（注：引自N.Sivin，“On the Limits of Empirical Knowledge in the Traditional Chinese Science”， in J.Fraser， N.Lawrence and F. Haber， eds.， Time， Science， and Society in China and the West， p.152.）盡管這樣， 循環的時間觀和與它相聯系的自然觀似乎仍是處于中國自然哲學思想的深處，與上述時間觀交織。（注：在那個時代，循環論的觀念既不是道家的、法家的、儒家的，也不是墨家所特有的，而是所有各家共有的對自然過程的一種思維模式。參見N.Sivin，“On the Limits of Empirical Knowledge in the Traditional Chinese Science”， p.153.）例如，在歷史編寫中，循環時間觀和方位化的空間觀與連續的線性時間觀配合使用，表現為隨著朝代的更替，而出現的進步或倒退的演化。在對自然現象的解釋中，陰陽五行學說和與它相結合的循環論和方位化的時空觀念構成基本的思維框架。
中國天文學家的空間觀念展示了一幅復雜的畫面，無限宇宙觀念似乎盛行。中國三大天文學理論之一的宣夜學派以無限虛空的觀念而著稱，“天了無質……高遠無際……日月眾星，自然浮生虛空之中”。（注：《晉書·天文志》。）“渾天說”的傳播者——張衡也說天地之外是宇宙，“宇之表無極，宙之端無窮”。（注：張衡：《靈憲》。）11世紀的張載寫道，“天大無外”。（注：張載：《正蒙·太和》。）朱熹也認為天無形，是空的。但是，這些觀念與陰陽五行學說混雜在一起，宇宙總的來說仍被視為是一個有機體，其中兩種基本相反的力量波動互補。（注：“不論何時當人們嘗試去解釋結構和變化時，便可能使用陰陽五行學說。當每一種性質的科學發展完善其古典形式后，陰陽五行學說也增加了與每一研究領域問題相關的特殊詞匯，連同另一些技術性概念一起，就為這門‘科學’提供一種足以構成解釋的理論話語。”參見Sivin， “Science in China's Past”， p. 15.）
中國古代時空觀和運動觀念對科學發展的意義 李約瑟認為近代自然科學不能在中國自發產生與中國人“對時間和變化的觀點無關聯”，而應主要從其他意識形態的因素，“具體的地理、社會、經濟條件”來解釋。（注：N.Sivin，“Science in China's Past”，p.xv.）弗萊澤提出相反的觀點，認為近代科學的基礎是相信必須把“對自然的假設理論數學化，并用試驗來驗證這些假設”，“而這種對數字化和量度的要求起源于某些與此密切相關的關于時間的學說，這些學說是西方土生的”。弗萊澤把中國不能自發產生近代科學歸因于中國自然哲學家喜歡有機自然哲學。（注：J.Fraser，N.Lawrence and F.Haber，eds.，Time，Science，and Society in China and the West，p.1.）席文對此持折衷的立場，聲稱無法證明“循環的時間觀念以外的其他時間觀念在中國特殊的科技環境中能更有效地推進中醫和煉丹術，甚至無法知道他們是否會被吸收。”（注：N.Sivin，“On the Limits of Empirical Knowledge in the Traditional Chinese Science”，p.154.）
然而，當我們探討為什么在中國沒有自發產生近代科學這一問題，并涉及到中國自然哲學對此的影響時，其中一個特別值得注意的領域是物理學。在此領域，方法論和形而上學的突破首先發生，由此開啟了西方近代科學。在中國古代科學這個領域中，有機自然觀以及與它相聯系的隔間式時空觀，而不是其他時空觀，例如無限虛空的觀念，被用來解釋自然現象及物體運動的原因。這一點很重要。
希臘的原子論者把時空理解為幾何形盒子，原子散布其中。他們相信物體所處的位置及其運動存在某種結構模式。如果物質的一個粒子在特殊的時間占據著特殊的位置，那是因為另一個粒子的推動。（注：參見Lucretius，DeRerum Natura，translated and revised by M.Smith，Cambridge，Massachusetts:Harvard University Press，1975，pp.29—39.）這些觀念為在文藝復興時期出現的從幾何學的角度把運動理解為是在一定的時間內位置的變化的觀念打下了基礎，隨后導致現代力學和現代早期西方科學思想中對因果關系的機械論理解的出現。
中國自然哲學中，“兩種時間觀念成為那些試圖區分過程的時間階段性和空間結構的手段。互補的陰、陽運用于自然過程中，代表著消失和出現、持久和變化、收縮和擴張等方面；運用于空間結構時，則表示正面和背面，低和高，內部和外部。”五行用于區別空間關系時，“五行中的四行常用來表示指南針的四個基本方位，每年太陽路徑的四分之一和四季相對應，地球處于中心位置，其他行星圍繞地球旋轉。”（注：N.Sivin，“Science in China's Past”，pp.14—15.）
每種事物的性質都被認為適合于它所占的位置，并依據與其所占的時空位置相符合的規則活動。自然過程的規律性被想像為不是由某種機械的原則所支配，而是為適應社會生活模式。一個物體占有其位或運動是其性使所然，或是像一個有機體那樣按自己的意愿行動，或在“能量場”的影響下，或因共鳴，或由于感應。（注：Joseph Needham，The Grand Titration，p.226.）這一運動觀念與希臘和牛頓學說中把時間和空間視為幾何形的空盒，或無限延伸的線條，其中任何事物都有一個可量度的位置的觀點相佐。它解釋了中國很難發展出牛頓型物理學和幾何天文學的原因。（注：中國人缺乏對天體運動的希臘式幾何學觀念，他們不覺得現象背后的原因可以從幾何學和機械論的角度去理解。在他們看來，宇宙這個大有機體中的每一個有機體都依據其本性遵道而行，它們的運動可以由本質上非具象主義的代數來處理。參見C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.221.）
中國古代科技發展的其他可能性 墨家和名家證實了中國古代科技有可能向另一方向發展。名家試圖去發展一套關于邏輯推理的法則，墨家不僅與陰陽五行學說沒多大聯系，同時提出不同的時空觀和運動原因觀，并有依據試驗來闡明一般物理原則的傾向。（注：參見《墨經》，以及C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.340.格萊漢姆對《墨經》這些相關段落有不同的理解和翻譯。參見A.Graham，Later Mohist Logic，Ethics and Science，Hong Kong:The Chinese University，1978，p.295(A44)，pp.435—436(B63—64).）墨家認為在時間和空間中發生的運動是可測量的，并可能考慮到了運動的力學原因。（注：C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，p.341.）墨家關于物體運動需要時間，空間位置可以量度，運動在于力學原因的觀點與后來西方的伽利略，甚至是“牛頓第一定律”所表述的觀點相似。墨家同樣探討了物體的下落運動、斜面運動和球面運動等。
中國古代科學思想中還含有許多可以被稱為“現代”的科學觀念。“理學”中關于兩種基本力量的觀念，猜測到了物質深層結構的兩面，即后來被西方科學家稱之為“正極”和“負極”、電子和質子。李約瑟認為中國人“雖從未站在過牛頓所處的位置，卻接近擁有原子物理學家玻爾和盧瑟福所代表那些立場”。中國人關于自然以波動的方式運轉，自然界兩種力量中的每一種輪流升至最高點，然后下降讓對立面來控制場的觀念，“表達了我們認為相當合理的對波動現象的一種科學的抽象”。（注：C.Ronan，The Shorter Science and Civilization in China，pp.236—237.）實際上在中國古代科學思想中還可以找到更多有近代科學水準的觀念和發現，例如《內經》的血液循環理論。
盡管如此，缺少一種追求再現自然表象和揭示現象深層結構的哲學認識論傾向（the philosophy of presence）也許可以解釋為什么近代科學終究沒有在中國自發興起。西方認識論的重要特征被德里達稱為“邏各斯中心主義”，它預先假定現象中存在秩序和結構。這種認識論推動西方學者去揭示所研究事物的邏輯結構和本質。這種具相主義傾向是西方科學和藝術現代性的本質特征。概而言之，沒有這種揭示事物結構的愿望和努力，科學研究就不能說是現（近）代的。
反觀中國，居支配地位的宇宙論是建立在強調所謂差異性、變化性和不確定性的觀念基礎上，老子的宇宙論哲學體現了這一點。這種非具相主義哲學預先假定“宇宙的秘密是不可了解的”，因此對現象的描述和解釋也應與此相一致。阮元關于中西宇宙論表述的差異性的言論突出反映這一觀念。前面提及的諸如中國古代科學思維缺少幾何觀以及公理化傳統都可以被認為是反具相主義的表現。