第一次科技革命，又称工业革命或产业革命，以机器代替人力、大规模工厂生产代替工场个体手劳动为标志。从英国纺织业采用珍妮纺织机到瓦特蒸汽机的发明和广泛使用，从钢铁冶炼技术的革新到化工技术发展，技术文明带动了相应学科的大发展，形成了完整的科学技术革命。伏尔泰学习英国经验后在法国发起理性启蒙运动，使近代科学精神广泛传播，引发了法国大革命，推动了民主和科学进步，法国的科技迅速发展，很快成为先进的文明国家。工业革命极大地提高了生产力，促使资本主义制度的建立和巩固，促使西方国家进行海外贸易、奴隶贸易和殖民掠夺。
第二次科技革命（19世纪70年代），自然科学取得突破性进展，电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段电话电报的发明，科学同技术开始密切结合。世界市场的出现和资本主义世界体系的形成，进一步扩大了对商品的需求。生产力迅速发展，生产关系进一步调整，垄断与垄断组织形成，主要资本主义国家进入帝国主义阶段；一些国家两次工业革命交叉进行。这一时期，列强发动一系列侵华战争，并掀起瓜分中国的狂潮，中国完全沦为半殖民地半封建社会。
从以上简述我们可以知道，西方文艺复兴的基础之一是灿烂的古希腊文明、古罗马文明部分成果或遗迹，因为近千年的宗教愚昧统治阻碍了欧洲文明的正常发展；科学技术的发展、科学精神的出现，伴随的是科学先知的被残酷迫害。通过接下来的对比，我们可以知道，明代中国已经很快接受西方先进的前沿科学理论，无论官方民间，对科学研究的兴趣和支持都远基于西欧。
五、西方殖民势力来华
在16、17世纪，欧洲各国以葡萄牙殖民者来华最早，其势力自印度向东伸展至马六甲甚至中国澳门，故16世纪前半为葡萄牙活跃时代；16世纪后半西班牙亦从美洲向西跨越太平洋，将其势力范围伸至远东菲律宾。16世纪末期，葡、西两国的海上势力逐渐衰落，尤其是英国于1588年击溃西班牙无敌舰队后，荷兰、英国海上势力逐渐崛起，并侵蚀葡、西两国的势力圈而渐渐东进；最初，荷、英联合对抗西班牙，17世纪上半叶为荷兰海上称霸时代 。势力薄弱的英国难以与之抗衡，遂从东亚和东南亚撤退，而致力于印度贸易，同时也关闭在日本平房的商馆。直至17世纪下半叶，英国海上霸权建立，逐渐取代荷兰人的地位，英国的东印度公司致力发展对华贸易（走私鸦片）；清乾隆二十三年（1864年）即鸦片战争结束20多年后，英东印度公司才获得满清官方许可，在广州设立商馆。
第二章、明代科技与军事发展成就
一、明朝的科技发展与成就概述
16世纪末来华的耶稣会教士利玛窦（Matteo Ricci，1552～1610）在一封信中说：
中国人非常博学，医学、自然科学、数学、天文学都十分精通。他们以不同于我们西方人的方法正确地计算日食、月食。
有很多学者认为，15～16世纪的中国，是封建制走向专制时代的开始，专制的政治儒学成为统治中国的主体，一切由统治者认可的知识发展都是围绕儒学核心进行，而作为生产技术发展重要理论基础的自然科学，则被国家体制排斥在知识分子的学识之外，从政治体制和人才的俸禄机制上、甚至从治学的价值取向上，遏制了知识分子对自然科学研究的欲望。
其实这些看法是没有多大事实根据的。在“五四运动”时，中国人提出了请“德先生”和“赛先生”的主张，其实最早引进的是晚明。自16世纪中叶至17世纪中叶100年间，是我国科学技术史上一个群星灿烂的高峰时期，各种科学成果异彩纷呈，出现方以智、李时珍、徐光启、徐霞客、宋应星五位科学巨人以及朱载堉、李之藻、王征等众多科学家。中国的科学学科体系已具雏形，与西方相比并不逊色。
关于近代科学产生的基础和中国古代科学形态的特征，爱因斯坦在1953年说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验可能找出因果关系。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是用不着惊奇的。要是这些发现果然都作出了，那倒是令人惊奇的事。” 很明显，由于爱因斯坦的这段话对清代中国合适，对明朝却未必正确。由于对真实的历史情况的不了解，爱因斯坦误以为中国人没有接受过《几何原本》，更不知道明末徐光启曾有以发展为基础全面发展数学的设想，以及明代很多学者、科学家对科学实验的重视，从而作出对中国科学发展趋势错误的论断。
关于中、西科技发展的长期趋势，李约瑟指出，中国自公元前300年起，科学以缓慢的步调持续进步。1500年起，大幅落后的西方科技开始突飞猛进，到了晚明，两者的差距大幅缩小，但中国仍然小幅领先。约在17世纪初，欧洲在数学、天文学和物理学的进展开始超越中国，但中国在医学、植物学和化学等领域，仍保持不同程度的领先。
明末四公子之一方以智所属的桐城方氏，是明末士大夫学习西方数理科学的一个典型案例。方家以作为中华传统文化的重要代表之一的程朱理学传家，亦即方氏拥有中华文化的厚重衣钵。方以智（1611～1671，明末四公子之一，崇祯十三年进士，曾受邀担任南明内阁大学士）的祖父方大镇、父亲方孔炤均学习西方天文学。方孔炤曾师从意大利籍传教士熊三拔（S。Ursis，1575～1620），其著作《崇祯历书约》是明末重要的天文著作。方以智和汤若望、毕方济等很多西方来华传教士均有深交，其《物理小识》尤为杰出。而方以智之子方中通师从波兰人穆尼阁，其数学专著《数度衍》系统地介绍了对数的理论和应用。
在天文学方面，方以智结合中国传统的天文学和当时传教士传入的西方天文学，讨论了地心学说、九重天说、黄赤道、岁差、星宿、日月食、历法等天文学问题。对于西方天文学知识，他非常重视，经常追踪西方天文学最新进展，例如他在讨论天体运动轨道问题时，就曾根据西方用望远镜观天发现金星有周相变化的事实，提出了金星、水星绕太阳运行的正确猜测。
……这一切说明，有着厚重中华文化衣钵的方氏并不排斥西学，反而是当时的西学大家。再看看晚明的统治者与士大夫阶层对科学或西学传入的关注：
从各种文献看来，当时有很多人，包括皇帝，以及文化水准相当高的承担着文化传统诠释责任的士人，都对西洋人的这些实用技术和知识很好奇，也很有兴趣。写《国榷》的历史学家谈迁在他的《北游录》中，就曾经特意记载他到北京访问汤若望的住地，看到有简平仪、有候钟、有望远镜等等，并把这些东西专门记载在他的游记中，这说明了一般士人的关注程度。
明末的徐光启。徐光启，字子先，号玄扈，进士，官至礼部尚书兼东阁大学士、文渊阁大学士，及太子太保，明代著名的爱国政治家、思想家和科学家。他在与来华的西方传教士（尤其是著名的利玛窦）接触后皈依天主教，取了英文名（教名）“Paul”。徐光启在明末关注农业，编著了中国传统农业之集大成书——《农政全书》，推广高产作物；引进西方火器如后来袁崇焕击伤努尔哈赤的红夷大炮，倡导和实践中国军队现代化；倡议和组织与传教士合作翻译大量西方先进书籍，著名的如《几何原本》 前六卷；倡议并组织修编接受西方天文学的《崇祯历书》，接纳当时先进的西方天文学知识理论。官至宰辅的徐光启曾为了《几何原本》而每天到利玛窦的住所翻译三、四个小时，甚至曾从天文观象台上不慎摔下……
点、线、面、直线、曲线、平行线、角、直角、锐角、钝角、三角形、四边形、直径、相似、正弦、正切、外切……等等这些今天数学课本上耳熟能详的术语，都是徐光启400年前在和利玛窦合作翻译《几何原本》时定下的，不仅在我国沿用至今，并且影响到日本和朝鲜。然而，作出了这些贡献的徐光启却也是个传统的儒家学者。
“世人多所论及的是他（徐光启）在自然科学上的杰出成就，殊不知他早年致力于《诗经》研究，并有作品传世。” “与大多数中国古代士大夫一样，徐光启也是传统儒学的信徒，孔孟之道的追随者、崇拜者。” “而徐光启是反对尽废朱子之学的，这表明程朱理学在其思想中占有重要地位。”
“（徐光启）在儒学‘格物致知’认识论的基础上开始了会通中西，以求超胜华洋的兴实之路。” “徐光启的儒学思想是他安身立命的根本，徐光启著农书、兴水利、制兵器、强边备、入宗教、习天学等等，无不发于此，且归于此。”
徐光启认为“一物不知，儒者之耻” ，表明明朝知识分子包括统治阶层已开始接受和研究全新的西学，当时中国的学术环境比西方当时教会统治下的要好得多。明末甚至有不少普通百姓研习科学：
明末数学和天文学的研究，已经超出了士大夫的阶层。高彦颐（Dorothy Ko）《闺塾师》一书曾论述明末长江下游地区闺阁中的女子，多有研习天文学的。而且，明末士人是真正的研习西方科学，与晚清维新人士们大多只是对政经文史感兴趣相比，这更令人惊讶。
许多证据表明，中国在16世纪以前，技术水平全面领先于西方。一些权威的科学技术史文献，例如查尔斯？辛格等人编写的《技术史》和李约瑟著述的《中华科学文明史》，都强调了1500年之前，中国和欧洲之间的技术流向几乎完全是单线程地从中国流向欧洲。直至1644年明朝结束时，中国和欧洲的科学技术水平基本也是旗鼓相当的。
德国科学家莱布尼茨说：
全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端，即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方的欧洲——中国。……中国这一文明古国与欧洲难分轩轾，在日常生活及应付自然的技能方面，我们不分伯仲。我们双方各自都具备通过相互交流使对方受益的技能。在缜密思考和理性思辩方面，显然我们要略胜一筹，……在实践哲学，即在生活与人类实际方面的伦理以及治国学说方面，我们实在是相形见拙。
英国的科技史专家李约瑟也认为：
“由于历史的巧合，近代科学在欧洲崛起与耶稣会传教团在中国的活动大体同时，因而近代科学几乎马上与中国传统科学相接触。”“在明代，中国的传统数学、天文学由于西学的到来而复兴。到1644年中国的数学、天文学和物理学和欧洲的已经没有显著的差异。它们完全融合，浑然一体了。”
李约瑟认为，明代科学家徐光启的思想方法酝酿着近代科学的倾向。他说：
当十六世纪末，利玛窦到中国同中国学者讨论天文学时，中国天文学家的思想（这保存在他的谈话记录中），今天从各方面看来，都比利玛窦自己的托勒密—亚里士多德式的世界观更为近代化一些。
陈美东在《明季科技复兴与实学思想》中认为，明末“中国科技已然是繁花似锦，西来的科技知识，更是锦上添花”，“群星灿烂，成果辉煌”。他总结出当时科技发展的三个特点“重实践、重考察、重验证、重实测”和“相当注重数学化或定量化的描述，又是近代实验科学萌芽的标志。是中国传统科技走向近代的希望。”
《晚明学人的科学思想及其历史意义》一文中说：
从研究方法上看，徐光启、方以智等人运用了培根所强调的归纳法，从中找出自然规律；同时又运用笛卡尔所强调的演绎法，把所发现的自然规律作为公理，逐步进行推理，从中引出关于个别事物的结论来。对此，晚明学人从理论上进行了进一步说明：“革者，东西南北，岁月日时，靡非弗格；言法不言革，似法非法也。故者，二仪七政，参差往复，各有所以然之故；言理不言故，似理非理也”。这一“革”与“故”的理论被看作是带有普遍意义的思想方法论，其进步意义在于把简单的经验事实或数据提到理论体系的高度上来，在一定程度上表现了注重归纳、演绎的实验方法的精神，从而摸索到近代科学的边缘。
……与这种变化相应的，是晚明学人对传统科学一系列颠覆性的批判。晚明学人坚决摒弃了天人感应、阴阳五行“术数”的神秘主义。他们倡导地圆、地动学说，认为“周髀盖天之学”是“千古大愚也”，并将第谷宇宙模型作为《崇桢历书》的理论基础，从根本上否定了传统“天圆地方”之说，冲击了“中国独居天下之中，东西南北皆夷狄”的偏见。
……在新的实学价值取向下，科学技术被作为经世之学而接纳。晚明学人迫切希望能借助于“远西奇器”来解决明朝所面临的种种社会问题。
……他们将引入的西方科学看成是促进社会变革、社会进步的重要力量。徐光启于1629年上疏呈明“度数旁通十事”，意在通过科学的途径去实现“富国”、“足民”的社会理想。他还想把历局扩大为类似今日的科学院，分门别类钻研各项科学。这是晚明学人站在时代最前列提出的全面建设一个科学系统的计划和目标，值得大书特书。
刘耘华在《徐光启等人对西学的理解与回应》中说：
他们本身的良好科学素养使之对西学所作的回应与处置远远超出了为用而用的层次，而是提出了通过求其所以然进而达成会通与超越的自觉诉求，所以徐光启曾设想“博求道艺之士，虚心扬榷，令彼三千年增修渐进之业，我岁月间拱受其成”（《简平仪说序》），其本人年逾70仍在繁忙阁务之余孜孜矻矻审查与润饰传教士的历法译述，正是因深知西学长于言“故”而“亟欲明其术而唯恐失之也”（阮元《畴人传卷32？徐光启》）。这种既因西学之长而心悦志满，又惟恐西学不得其传而失之交臂的心态，在这批儒士当中是共通的。李之藻《请译西洋历法等书