15世纪初，“三宝太监”郑和奉命出海，七下西洋。在这场浩浩荡荡的航行中，明朝的航海技术，包括造船、罗盘、计程法、牵星法和海图等，仍保持领先世界的水平。郑和率领的庞大船队威风凛凛，即便是后来哥伦布、达·伽马的船队也无法望其项背。
但是，耗资巨大的郑和下西洋，没有开启中国的大航海时代。此后，明朝官方的大规模航海归于沉寂，帝国背朝大海，走向封闭，科技发展逐渐落后于西方。
与此同时，读书人被一道名为“科举“的藩篱困住，执着于追求功名，科技研究与知识分子渐渐脱离。大明王朝三百年间，只有少数摆脱”内卷“的士人，在黑夜中点亮科学的微光。
郑和航海图。图源/网络
01
嘉靖十六年（1537年），20岁的蕲州（今湖北蕲春）秀才李时珍正在遭受病痛的折磨。
起初，他以为自己只是因为身体疲劳而患上感冒，随后却发热严重，皮肤如火烧火燎，每天都吐很多痰，吃不下饭。他吃了很多药，情况不见好转，甚至有性命之危。
李时珍的父亲李言闻是远近闻名的医生，他遍观医书，想起前代医家李东垣有一味黄芩汤可治疗肺经风热，于是依法调配药方，给儿子煎服。李时珍服下后，总算是药到病除。
这次死里逃生的经历，让李时珍对医学深深赞叹，他后来在著作中写道：“药中肯綮[qìng]，如鼓应桴[fú]，医中之妙，有如此哉！“
用对药材，就像用鼓槌敲鼓一样立马等到响声回应，这就是医学之妙！
尽管李时珍家族世代为医，但年轻的李时珍还在科举的道路上挣扎。医生，在现在看来是一份光荣的职业，但是，在明代，医学被视为方技，医者在三教九流中属于“中九流”，上不了台面。
李时珍为了所谓光宗耀祖的功名，从小发奋读书，14岁就考中了秀才，但此后接连3次赴武昌参加乡试考举人，都落榜而归。
通过院试录取为生员（俗称“秀才”），只是进入知识分子阶层的最低门槛。之后的乡试、会试，乃至殿试，才是追求仕进的读书人飞黄腾达的机会。
李时珍20岁的这场大病，就发生于他为了参加乡试每日苦读的时候。
有明一代，程朱理学作为正统思想，受到官方极力推崇。永乐年间，明成祖朱棣下诏纂修《四书五经大全》《性理大全》等，颁布于各级学校，使其成为科举考试的指定教材，摒弃了秦汉以来的注疏与历代各家学说，独尊程朱理学。
到了成化年间，八股取士的制度被固定下来，并走向僵化。科举士子不仅被禁锢于程朱理学的窠臼中，而且还要练习枯燥乏味的八股文，平日里“空谈性命，不务实学“。
24岁时，李时珍经历了第三次乡试落榜，他不想再考了，终于鼓起勇气对父亲李言闻说，爹，我要学医。
古今中外，科学革命往往需要一支由科学家领衔的知识分子队伍，明代的士子却受“学而优则仕“的思想诱惑，被科举制度深深吸引，很多学子为了功名利禄蹉跎半生。
在求取功名的事业上，李时珍不太走运，但能够逃脱科举的桎梏，他无疑也是幸运的。
“身如逆流船，心比铁石坚。望父全儿志，至死不怕难。”李时珍对父亲表明心志。
李时珍自知，在科举时代，他做出这个决定，犹如逆流之船，但他的意志堪比铁石，即便不为世人所理解，也要将人生奉献给医学。
湖北蕲春县“李时珍纪念馆”中的李时珍雕像。图源/图虫创意
02
中国有一句俗话叫做：“秀才学医，笼中抓鸡。”
由于中医与儒学、道学、易经八卦、阴阳五行等传统文化一脉相承，科场不利的秀才学起中医相对容易。
科举时代的读书人就业门路很窄，尤其是屡次不第的大龄秀才，失业率更是让人心酸。一般来说，秀才只能从事教书先生、师爷或讼师之类的职业。
另一个就业方向，是当医生。尽管医者在当时地位不高，但读书人流传着宋代范文正公“不为良相，便为良医”的古训。
除了李时珍外，明代名医汪机、万全、徐春甫、杨继洲等，早年都曾致力于科举考试，后因科场失意，转而矢志学医，悬壶济世，救死扶伤。
这些从科举泥沼中脱离的知识分子，最终在医学上做出了一番事业。
李时珍放弃科举，改读医书。图源/影视剧照
弃文学医后，李时珍苦读医书，随父行医，也在长时间的医学实践中，发现了当时本草学的缺点与谬误，于是决心编撰一部新的本草书。
所谓“本草”，指记载中药药材的典籍。从《神农本草经》开始，2000多年来，历代医家不断查漏补缺，对本草书进行“版本升级”。可到了明代，仍有医者不识药物、不法商人造假的行为。
李时珍说：“医者不识药，只听商人之言；商人又不仔细辨究，把工作推给采送药物的人；采药者多年来的经验不一定可靠，真伪好恶变化莫测。”
有这么一句谚语：“卖药者，两眼；用药者，一眼；服药者，无眼。”
意思是，药材的真假优劣，卖药的人最清楚；而看病开药方的医生，大多只知药名，不识药材，所以是睁一只眼闭一只眼；服药的病人最无奈，他们只能听医生的，开什么药就吃什么药，像是“瞎子”，不知道眼前药材是否靠谱。
为了造福世人，李时珍立志重修本草，并以具有划时代意义“纲目体”编写世间药材。
35岁那年，李时珍开始著作《本草纲目》，他“渔猎群书，搜罗百氏，凡子史经传，声韵农圃，医卜星相，乐府诸家，稍有得处，辄著数言”。他参考前人著述800多种，删重复、补遗漏、正错讹，又与弟子、儿孙跋山涉水，搜求民间药方，收集药物标本。历时近30年的艰苦，终于著成190多万字的《本草纲目》。
《本草纲目》集中国16世纪前药学之大成，但这部凝聚李时珍一家心血的著作脱稿后，却一度无法刊刻出版，遭到了官府和书商的冷眼。
李时珍寻遍各地的书商，都没有人愿意为他刊刻《本草纲目》。
《本草纲目》之所以难付梓，一个原因是钱文忠等学者推测的——李时珍历经多年修书，口袋里已经没有多少钱，不足以支付刊刻巨著的费用。
还有一个可能的原因，《本草纲目》是一部中医药著作，不属于当时的畅销书类型，受到学界漠视，书商考虑到利润问题，不想做赔本买卖，不愿为李时珍刊刻，毕竟他写的不是《三年科举五年模拟》。
多次碰壁之后，李时珍不得不回归早年业儒的老本行，他带上《本草纲目》的手稿，前往江苏太仓拜见文坛大佬王世贞，请王世贞亲笔为他作序(“愿乞一言，以托不朽”）。
那时，李时珍年华已老，他性情温和，身材消瘦，醉饮间与王世贞言谈，解开行李，身无长物，只有《本草纲目》数十卷。
但此次拜访并不是那么顺利。
王世贞没有马上提笔为《本草纲目》作序，直到十年后，他才将序文交给年逾古稀的李时珍，并在序中称赞此书“实性理之精微，格物之通典，帝王之秘箓, 臣民之重宝也”。
有了大儒王世贞的金口加持，南京书商胡承龙终于答应出版这部书。
万历二十五年（1596年），《本草纲目》在南京正式刊行，史称“金陵本”。那时候，李时珍已经逝世三年了。
不久后，明神宗诏修国史，购四方书籍。李时珍之子李建元听说了，带着《本草纲目》和李时珍的遗表进京觐见万历帝，希望得到朝廷支持，公之于众。但万历帝没有重视其成果，只是留下“书留览，礼部知道，钦此”的御批，便束之高阁了。
李时珍历时30多年，著成《本草纲目》。图源/电视节目剧照
03
根据《中国科学技术史稿》，明清科学家普遍大器晚成，一流的科学家或科学著作作者取得重大成果的平均年龄为51岁，按照当时的平均寿命，已经是老年人了。
有学者统计，同一时期，从大航海时代到工业革命的数百年间，世界科技史上的杰出科学家，一生中做出最重要或第一次重大科研成果的平均年龄为38岁。
在科举的藩篱之下，很多知识分子年轻时都执着于追求仕进，无数秀才、举人、进士，为了“黄金屋”“颜如玉”耗费大量时间与精力，将才智用在科研上的人才所剩无几。
有的人像李时珍一样，直到离开科场，才得以转向“实学”，专注于自然科学。因此，明清科学家大都早慧而晚成，科举的束缚在一定程度上推迟了明清科学家的创造期。
明代，中国在船舶制造、航海技术、冶金、纺织、制瓷等技术领域，一度保持着世界领先的地位，在商用数学（如珠算术）、治水技术、传染病学、建筑技术、医药学等领域也取得了进步。
但这一时期科学著作的主要特点是“总结”，是对古代科技丰富遗产的继承，而非开拓。
英国科学史家李约瑟博士曾指出：中国在公元3世纪到13世纪之间，保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平，而且中国的科学发明和发现“往往远远超过同时代的欧洲，特别是15世纪之前更是如此”。但从16世纪开始，中国科技渐渐地落后了。
这就是学术界著名的“李约瑟难题”，关于这个问题的讨论，至今众说纷纭。
一个典型的例子是，中国作为火药和火器的发源地，早在10世纪初，就出现了火器军用的设计，到了晚明，却要依靠西洋人造的“红夷大炮”。
红夷大炮，俗称红衣大炮，由海外扩张的荷兰人带来中国。因为荷兰人赤发红须，在老百姓看来，无异于非主流杀马特，于是称他们为“红毛夷”，这也是红夷大炮名字的由来。
万历四十七年（1619年），萨尔浒之战，明军大败。满洲人能征善战，让明朝大为惊骇。
此时，大臣徐光启上书朝廷，提出设险守国，建炮台，采购红夷大炮。
天启六年（1626年）宁远大捷，红夷大炮一战成名。
镇守宁远的袁崇焕凭借11门红夷大炮，对准后金军就是一轮炮击。满洲骑兵一被炮轰就惊慌失措，最终一败涂地，后金开创者努尔哈赤在此战后郁郁而终。
辽宁葫芦岛兴城袁崇焕像，人像旁雕有一门红夷大炮。图源/图虫创意
04
《本草纲目》历经坎坷才得以出版的万历年间，来自意大利的传教士利玛窦入华。他学习中国文化，尊崇儒学，改僧衣僧冠为儒衣儒冠，与中国知识分子打交道。
在中国，利玛窦遇见热衷于“实学”的明朝官员徐光启，开启了另一段关于科学的故事。
与李时珍相比，徐光启无疑是科举考试的赢家。
徐光启于明嘉靖十一年（1562年）出生在江南的一户商人兼小地主家庭，35岁中举，7年后进京考中进士，后来一路升迁，官至礼部尚书兼文渊阁大学士。
青年时期，徐光启为科举耗费了大量心血，他一边赚钱，在外地教书谋生，一边备战科场，七次回乡应试，才以第一名考中举人。这也是位“卷王”。
然而，徐光启靠科举步入仕途，却能看出科举和八股取士的弊端，他曾上书直言道：“若今之时文（即八股文），直是无用。”
徐光启的后半生处于大明王朝摇摇欲坠之际，朝政腐败，经济凋敝，水利失修，灾害频仍，外患不断。作为一名爱国知识分子，徐光启头脑敏锐，他认为只有农事才可以“安国家而厚民生”，推崇李悝、商鞅等先贤的“农本”思想，他希望发扬光大中国古代的科技传统，以资抗清平叛的兵事。
徐光启画像。图源/网络
但在那个推崇功名的时代，科学技术不被当成主流，科研工作者的地位无足轻重。
幸好徐光启得到了外国好友利玛窦的帮助。
利玛窦不仅将有关中国的见闻传播到西方，也在与中国士人的交游中，将当时西方较为先进的机械、测量、数学等科学知识倾囊相授，徐光启及其同僚李之藻便是此次西学东渐的受益者。
在数学方面，徐光启与利玛窦合作翻译《几何原本》，将欧洲广为流传的数学名著引进中国。其中一些翻译的数学名词，如几何、平行线、锐角等一直沿用到今天，为中国近代数学打下了基础。在徐光启看来，每个人都应该学好数学，如果没有掌握数学，就好比工人手中没有工具。
在天文学方面，徐光启主持修订历法和编译《崇祯历书》。新的历法更正了推行300多年的元《授时历》的误差，采用了更为先进的天体运动体系和几何学的计算系统。在徐光启主编的《恒星历指》中，他首先说明了银河是由无数恒星组成的，并绘制了当时世界上最完备的恒星图。
在农学方面，徐光启毕生耗时最多、最为重视的，便是他呕心沥血编撰的、堪称中国古代农业百科全书的《农政全书》。
作为大明高官，徐光启虚心请教，学贯中西，成为近代科学的启蒙者，也是科学工作的组织者、宣传者和实践者。
但是，徐光启去世后，朝中再没有远见卓识的官吏来推动自然科学的进步，这一风气戛然而止。
崇祯帝即位后，朝中言官把“华夷之辨”那套老掉牙的理论搬了出来：“我堂堂天朝上国，为何要借助外夷之力方能御敌呢？”崇祯听罢，把徐光启当年推荐的“大杀器”红夷大炮丢一边，不了了之。
明亡以后，徐光启生前为引进红夷大炮、整顿边防军务所作的《徐氏庖言》还原封不动地留存于钦天监。热爱学习的顺治帝多次阅读此书，感慨道：“使明朝能尽用此言，则朕何以至此也！”
徐光启向传教士利玛窦学习科学技术。图源/网络
05
与徐光启差不多同时的宋应星，又是一位被科举耽误的奇才。
明末的一个暮春，年近半百的宋应星在袁州府分宜县（在今江西新余）担任县学教谕，他与县令正要携上清酒和诗书，到城外的树荫鸟语中度假。
正在这时，一个跑得气喘吁吁的信差送来一份来自京城的邸报，宋应星等人原本以为其中都是一些老生常谈的政治新闻，但翻开阅读，却发现一桩千年一遇的“奇事”。
这一年，武举出身的下层武官陈启新闯入紫禁城东门，强行穿过等待上奏的众臣，故意挑起崇祯帝的注意力，想尽办法将自己的奏折送到皇帝手中。
在这份奏折中，陈启新痛斥大明政体以文官治国，缺少技能熟练的军事管理人才，来应对如今内有叛匪外有蛮族的危机，希望崇祯帝能听取他的建议，重用武人。
陈启新的话不无道理，但崇祯帝接下来的举动，让天下文人感到愤慨。崇祯没有惩罚违规上书的武人陈启新，反而给他一个京城内的官职，官居四品。
宋应星在得知陈启新“立谈而得美官”的消息后，对朝廷更加失望，称“此千秋遇合奇事也”。这让宋应星多年来立志于考取进士的努力变得毫无意义，“小镇做题家”的理想被无情践踏。
从此，宋应星彻底放弃科举。
宋应星出生于一个家道中落的书香门第，自他的曾祖父宋景入朝为官后，他们家族就没有一人能够获取朝廷里的高位，经济上日渐拮据。
在科举时代，一个诗书家族尽管经济上艰难，却仍要追求读书仕进的理想。
宋应星与哥哥宋应昇被家族给予了厚望。他们哥俩幼年早慧，书院里的老师要求他们每天背诵七篇之前没读过的文章。
有一天，宋应星贪睡晚起，他的兄长已经背熟了当天要背的文章，老师正要责罚宋应星，却惊讶地发现，记忆力惊人的宋应星已经能够熟练地背出文章。
人们好奇宋应星是怎么做到的，宋应星回答说：“早晨兄长在背诵文章时，我刚好从睡梦中醒来，听见他背书，我就顺便记下来了。”
在学而优则仕的价值观指引下，却往往是学而优难仕。
万历四十三年（1615年），29岁的宋应星乡试一举成功，与哥哥双双考中举人。但之后五次进京参加会试，宋应星始终名落孙山。宋应星之兄宋应昇同样不受命运眷顾，一直考到了60岁，才无奈地接受了一个副县令的官职。
宋应星年轻时到南昌求学，恰逢时任江西巡抚夏良心重刊《本草纲目》，风靡一时。宋应星应该读过前辈李时珍的这部巨著，但那时的他想不到，自己科举失利后，也会走上与李时珍相似的道路。
五次会试失败，又受到武人诣阙上书的奇事打击，人到中年的宋应星转向与功名进取毫不相关的“实学”。
他将心思投入一部科学著作，总结自古以来大量农业、工业中所需要的培育、生产知识，形成了一整套完整的科普体系，并有意识使用数据记载，使整本书更加实用。
崇祯十年（1637年），这部科学巨著在南昌首次刊印出版，取名《天工开物》。
“天工”一词，可能出自《书经》：“天工人其代之。”（人的责任是完成天的事功。）
“开物”也是源自古代典籍，出自《易经》：“夫易开物成务，冒天下之道，如斯而已者也。”（《易经》的学问是开发宇宙万物，涵盖了天地之间的“道”，一切都是如此。）
书稿完成时，宋应星告诉世人：“伤哉，贫也！欲购奇考证，而乏洛下之资；欲招致同人商略膺真，而缺陈思之馆。随其孤陋见闻，藏诸方寸而写之，岂有当哉！”
意思就是，贫穷限制了我，我没有钱购买参考资料，也没有条件邀集同人集思广议，只能写成这个样子了，能不伤心吗？
还好他有个好朋友，帮他把书印刷出版了。
《天工开物》被称为“中国17世纪的工艺百科全书”，宋应星被李约瑟称为“中国的狄德罗”（狄德罗是启蒙运动中百科全书派的代表人物），但这部著作既没有改变宋应星贫苦的命运，也没能唤醒朝廷对科学技术的重视。
《天工开物·卷序》。图源/网络
06
明清易代之际，《天工开物》在短暂地火了一阵子后，逐渐销声匿迹。
清军南下江西后，宋应星选择归隐，誓不仕清。临终前，他把一生的经验教训，作为“宋氏家训”留给子孙们：一不参加科举，二不去做官，只在家乡安心耕读，以书香传家。
清乾隆年间，朝廷以编修《四库全书》的名义，对全国的图书进行大规模的审查。原先流通的许多书籍，在这次文化工程之后，就在历史上无故“失踪”，其中包括《天工开物》。
这么好的书，为何被官方无视？原因有两个：一个是《四库全书》的收录，沿袭传统尊经重史的惯例，对科技书籍不感冒；另一个是，宋应星这本书中对明朝的推崇、对女真族的鄙夷，触犯了政治禁区。
徐光启的著作遭到相似的命运，由于徐光启生前是明朝大员，还引进红夷大炮打满洲兵，为清室所不容，他的书在清朝也被明令禁止发行。
清代，再也没有人敢印刷《天工开物》了，科举士子都去学写八股文，也没心思研究“实学”。
吊诡的是，《天工开物》被科举士人弃掷案头的同时，在海外却异常火爆。
《天工开物》在欧洲，被翻译成12国语言，传播甚广。有欧洲学者称，这本书“直接推动了欧洲农业革命”。
在日本，这本书从17世纪末传入后，就火得一塌糊涂，不断被再版和重印。因为这本书，日本还曾流行过富国济民的“开物之学”，将此书奉为“植产兴业”的指南。一直到了民国时期，这本书“出口转内销”。很多中国人通过日本刊行的版本（“菅本”《天工开物》），才知道我们原来有这么伟大的一部书。
《天工开物·卷序》曰：“天覆地载，物数号万，而事亦因之，曲成而不遗，岂人力也哉。”
这是说，天地之间物以万计，人类要做的事情也就很多，适应自然界的变化，生产出种类齐全的物品，这并不单是靠人的力量。
有明一代，上至朝廷，下至民间，不乏优秀的科学工作者。
通过科举进入仕途的潘季驯尊重劳动人民的科学经验，总结前人成果，创造性地用“束水攻沙”的方法治理黄河，抑制了黄河水患。
无意仕进的徐霞客走遍千山万水，通过游览考察祖国大好河山，其著作《徐霞客游记》中有大量关于地形、地貌、气候、水文、生物的考察与研究。
民间医生吴又可在晚明瘟疫大流行的时代，对瘟疫的传染途径和流行特点作了分析，在《温疫论》中提出温病（瘟疫）的传染途径主要是由口鼻而入，可经空气传染与接触传染传播，这与现代的认识已相去不远。
吴又可的瘟疫学说影响至今。图源/影视剧照
大明的知识分子在漫漫长夜中高举科学的火种，但这股实学思潮，最终没能演变成一场科学革命。
明清时期，世界与中国发生了天翻地覆的变化，但科举时代固化的思维阻碍了科学的交流，明清腐朽的制度掩盖了科技的光芒。世界潮流，浩浩荡荡，顺之则昌，逆之则亡。
参考文献：
[明]李时珍：《本草纲目》，人民卫生出版社，2005年
[明]徐光启：《农政全书》，上海古籍出版社，2011年
[明]宋应星：《天工开物》，岳麓书社，2002年
[清]张廷玉：《明史》，中华书局，1974年
(英)李约瑟：《中国古代科学思想史》，江西人民出版社，2000年
唐明邦：《李时珍评传》，南京大学出版社，2011年
潘吉星：《宋应星评传》，南京大学出版社，2011年
汪建平，闻人军：《中国科学技术史纲》，武汉大学出版社，2012年
(德)薛凤：《工开万物：17世纪中国的知识与技术》，江苏人民出版社，2015年