欧洲科学技术的传入起始于火器和计时器等技术领域。随着贸易、军事和传教等活动展开，中国接触到越来越多的欧洲科学技术知识。

15世纪，明朝军队装备大量冷兵器和部分火器，而欧洲制造出火绳枪和佛郎机，火器技术已经超过中国。16世纪，随着欧洲加速向亚洲扩张，佛郎机和鸟铳技术传入中国。大约在1510年，明朝商人或地方官员在广东、福建等地得到了佛郎机及其制造技术和火药配方（尹晓冬，2014）34—36。1522年，在广东新会西草湾之战中，明朝军队从葡萄牙船上缴获了约20门佛郎机，并建议朝廷仿制和推广这些西洋火器。嘉靖帝下旨，命南京操江衙门仿造葡萄牙的火炮。1524年，龙江造船厂制造的兵船就装备了佛郎机。到1530年，明朝已经大量仿制佛郎机，之后还做出技术改进。1548年，明军攻破双屿港，缴获了欧洲和日本制造的鸟铳^[37]。明朝工匠很快就掌握了鸟铳制造工艺。

17世纪初，欧洲加农炮传入中国，这种火器后来又被中国人称为“红夷炮”。1619年，在萨尔浒之战中明朝军队败给努尔哈赤的军队，于是某些大臣建议购买西洋火炮，以增强明朝军队的实力。1620年，李之藻派人从澳门购得4门红夷炮，将之运到广州，并于第二年运至北京。试验证明，这种火炮的威力远大于佛郎机和其他旧式火器。此后，朝廷派人分批购买红夷炮，招募葡萄牙炮师，帮助造炮练兵。耶稣会士积极参与引进火炮的事务，借机重新在北京公开活动。1626年3月，袁崇焕率军用11门红夷炮抗击后金军队，取得宁远大捷。天启皇帝遂下旨大量购买红夷炮，且命令徐光启主持仿造工作。1636年朝廷设厂铸炮，并请耶稣会士汤若望和罗雅谷监造红夷炮。汤若望还在1643年完成了由他口授、焦勖笔述的《火攻挈要》^[38]，系统介绍了火器、火药、炮弹等的制造与使用技术及炮台的建造方法。明朝军队借助欧洲火器提升了战斗力^[39]，但未能保持其对后金的技术优势。后金皇太极于1631年下令仿制红夷炮，但为避“夷”字而将其改称为“红衣炮”。1636年，皇太极称帝，定国号为“大清”。此后，明军在与清军的战斗中，屡战屡败，已完全丧失战斗力。清朝政权日渐稳固。康熙年间，南怀仁奉命帮助清朝制造了百余门火炮。此外，欧洲弹道知识也随着火器技术传入中国，这对火器的制造与有效使用是必需的。《西法神机》和《火攻挈要》等书都介绍了弹道知识。南怀仁在写给欧洲人的《欧洲天文学》（Astronomia Europaea，1687）和写给中国人的《穷理学》中都讨论了弹道知识。但自从清军平定内乱和对外作战取得胜利之后，清政府在19世纪中叶之前未再谋求火器技术的改进。朝廷不鼓励在和平时代进行军事技术上的革新。南怀仁主持铸造的火炮在1860年之前还是清朝的上等火器。

欧洲钟表是性能良好的机械计时器，大者可做座钟或挂钟，小者便于携带或摆放。如果加装特殊的报时和机械玩偶等，就成为精巧的玩赏器具。从1582年开始，罗明坚以钟表、三棱镜等奇器作为礼品，在与广东官员交往过程中取得良效，深受他们喜爱。1583年，耶稣会士获准在肇庆建天主教堂之后，每当要开辟新的教区，他们常以钟表等物品赠送官员，或者委托官员将其呈献给万历帝。利玛窦对钟表等欧洲制品的特殊用途有很形象的比喻：“这些东西都是社交所需，就像是给社会进步的齿轮里注润滑油那样。”（利玛窦，1983）377—378为了适应中国的计时习惯和审美取向，他们将表盘上的欧洲24小时改为中国的12时辰，并配以龙形之类的装饰。明末就有中国人仿制欧洲钟表，称之为自鸣钟。入清以后，钟表逐渐成为宫廷和上流家庭的重要陈设。17世纪末的北京、苏州和广州都出现了钟表作坊。自雍正时期，清宫造办处就有制作钟表的作坊，聘用了欧洲技师和民间良匠，为皇帝制作钟表和玩赏装置等。例如，按照乾隆帝提出的设计要求，制作者试制了精致的钟表机构及附属的特殊装置，如报时玩偶、天体运动模型等，甚至还有能写字的机械玩偶（张柏春，1995）。苏州、广州的钟表产品不像造办处的产品那么华贵，只是追求实用和适度的装饰，在外壳造型和装饰等方面更多地体现中国人的审美特点。总之，钟表满足了中国富贵家庭的一种需求。

欧洲地理学也是耶稣会士开拓传教事业的敲门砖。利玛窦向中国学者介绍了世界地图、地理学等知识。他在肇庆刊印《山海舆地全图》之后，又制作了天球仪与地球仪，把铜日晷之类的仪器送给与他交往的官员（利玛窦，1983）182，并指导他们用星盘和其他仪器测定一些地方的地理位置，用象限仪测塔的高度和山谷的深度等。他在李之藻的帮助下，于1605年编成《乾坤体义》，讲述了关于天球和地球的知识。地圆说、世界地图等知识与中国传统的“天下”观念有很大差异，对中国学者转变世界观有所影响。

欧洲数学在辅助耶稣士传教方面发挥了特殊的作用。利玛窦先后译介了自己在罗马神学院习得的数学知识^[40]。1606年秋，他和徐光启开始合译克拉维斯评注的《欧几里得几何原本》（15卷）（EuclidisElementorum Libri XV，1547）。1607年，二人译成该书前六卷，以《几何原本》为名刊刻。在《几何原本》的序言中，利玛窦强调几何学以无法辩驳的实理为依据，可用于解决测量、制器、水利和建筑等实际问题，还描述了公理化演绎体系的特点（利玛窦，1965）。其实，在拉丁文底本中，克拉维斯为《欧几里得几何原本》（15卷）加注了大量的在当时较新的研究成果和具体算例（Engelfriet P M，1998）105—114。那些算例与中国传统数学著作中的算题非常相近，如果译成中文，会使学过中国传统数学的人产生认同感。

值得关注的是，利玛窦可能并不在意《几何原本》是否与中国传统数学知识相通^[41]，他和徐光启删掉了算例和部分解释性的注文，但却突显了古希腊的演绎体系（Engelfriet P M，1998）17—23。这暗示着，传播数学知识并不是利玛窦和徐光启译书的全部动机。就徐光启而言，他“一心设法叫我们本人和我们的学识受人敬重，以推动传教。他同利玛窦神父商议，翻译几册科学书，使中国士大夫看我们怎样尽心研究学术，怎样寻求确实的理由去证明。因此他们可以看到，绝不是轻信盲从”（罗光，1982）38—40。可见，他们二人选译数学史上最重要的著作欧几里得《原本》，其目的不是单纯地传播欧洲数学，而是想借助中国学者对该书逻辑体系的信任，类推传教士译介的所有知识，尤其是天主教教义。这样，“科学充当了诱饵的作用”（谢和耐，1991）。

明朝已有学者对中国传统数学著作中不含对算理的阐释，及“九章”的分类法并非基于数学内在逻辑，而是以数学的功用为基础等问题提出批评（田淼，2005）。《几何原本》具有严谨的逻辑体系，且每个命题均有严格的证明。这一特点虽然与以阐释算题及其解答方法为主的中国传统数学著作，如《九章算术》，截然不同，但却与宋明理学家追寻“所以然”的治学取向一致，因而受到以徐光启为代表的部分中国学者的推崇。徐光启认为《几何原本》是度数之宗，“此书有四不必：不必疑，不必揣，不必试，不必改。有四不可得，欲脱之不可得：欲驳之不可得，欲减之不可得，欲前后更置之不可得”（徐光启，1965b）。他还曾试图以《几何原本》中的数学体系来重构中国传统数学中的相关内容。这一做法虽然没有得到数学家们的普遍响应，但《几何原本》中以“度”与“数”，即“几何”与“算数”，划分数学的内容以及数学著作须包含证明等思想在明清两代产生了很大的影响^[42]。

如前所述，欧洲天文学是借历法改革之机，比较系统地传入了中国。到明末，根据《授时历》所做的日食和月食推算屡屡与天象不符。1610年的一次日食在初亏、食甚及复圆时间的推算方面均出现较大的误差，此后，改历呼声渐强。1629年6月，钦天监所做的日食预报再次失验，崇祯帝认为天象关乎社稷，推算一再出错，有失国体。此时，徐光启依西法所做的推算却完全准确，这为传教士参与修订历法带来了可能。(www.daowen.com)

1629年9月，徐光启奉旨督领修历。他提出的修历思路是“熔彼方之材质，入大统之型模”（徐光启，1963）374。其中，“彼方之材质”是指欧洲天文学的知识和方法，而“大统之型模”就是以《大统历》为代表的中国传统历法的基本体例。徐光启起用邓玉函、龙华民等耶稣会士制订新历法。邓玉函承担了新历法的早期编撰工作，包括设计总体方案，编写有关书籍和算表等。他病故后，罗雅谷、汤若望先后加盟修历，前者负责有关日、月、行星运行的文献编写，后者负责有关恒星、交食的文献编写。从1631年2月至1635年1月，徐光启及其继任者李天经分五次共进呈137卷有关新历法的书籍，最后汇总成一部丛书，即《崇祯历书》。这套巨著包括《历书总目》《测天约说》《大测》《测量全义》《比例规解》《恒星历指》《交食历指》《割圆八线表》和《方数表》等约46种书籍，标志着中国天文学及其数学方法由传统体系转向欧洲体系^[43]。其主要特点有：第一，采用介于托勒密地心说和哥白尼日心说之间的丹麦天文学家第谷的宇宙体系，即地球处在宇宙的中心，太阳和恒星围绕地球运转，而五大行星围绕太阳运转；第二，引进黄道坐标系及地球经度、纬度等概念以及相关测算方法，提高了日食、月食的推算精度；第三，引进平面、球面三角学和60进位制，分周天为360度（杜升云等，1992）。但《崇祯历书》编完后，明朝并没有立即颁行新历。新历的优劣之争持续了10年左右。清朝建立后，汤若望将《崇祯历书》删改至103卷呈献给顺治帝，顺治帝将其更名为《西洋新法历书》，成为《时宪历》的理论基础。该历法于1645年颁行。

南怀仁负责“治理历法”之后，将第谷的仪器设计与中国的铸造工艺和龙形支撑结构相结合，同时引入欧洲的制造技术^[44]，为北京观象台主持制造了6架天文仪器，包括黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、地平纬仪、纪限仪和天体仪（张柏春，2000a）167。它们的刻度系统适应了欧洲历法所用的数学方法，精度超过了当时中国所有的天文仪器。通过制作仪器、火炮和钟表等，传教士传入了螺旋、蜗轮蜗杆、滑轮组、机械锻锤、畜力刮刀轮、刮刀、镗床、钢锯、扳手、手工驱动的车床等技术或相关知识。也就是说，工业革命前的许多欧洲机械知识都已传入中国（张柏春，2000a）329—331。当然，中国固有的铸造和锻造金属制品的技术在中国工匠和学者消化并吸收欧洲科学技术的过程中发挥了重要作用。

力学是16—17世纪欧洲科学革命中一个最为突出的学科，其代表人物有伽利略、开普勒和牛顿等诸多科学家。力学知识的传入主要缘于中国学者的个人兴趣，不同于官方急于引进的火炮技术和天文学。1626年末至1627年初，工程师兼学者王徵（1571—1644）来到北京吏部候选，与等待参与修订历法的邓玉函、龙华民和汤若望等传教士相见，有机会向他们请教《职方外纪》所述的奇人奇事^[45]，并请他们帮助翻译欧洲的机械书籍。1627年2月，王徵与邓玉函一起编译了《远西奇器图说录最》（1628年刊刻），这是中国历史上第一部力学著作。全书共三卷，卷一叙述重力、比重、重心、浮力等知识，卷二叙述杠杆、天平、滑轮、螺旋等简单机械及相关力学计算，卷三为54幅机械样图并附有解说。值得强调的是，两位作者的志趣结合决定了《奇器图说》独特的“会通”结构。邓玉函倾向于力学理论，试图以理论解释技术；而王徵则倾向于机械技术，又因受理学影响而追求知识的“所以然”。他们试图构造一个逻辑自恰的新体系。在力学理论方面，选译和重构欧洲知识^[46]，简化力学的数学公理化的演绎结构，舍弃原著中的数学证明，设计出类似于中国传统数学论著的表达结构。这种将力学与机械图说整合为一部书的做法在欧洲也没有先例（张柏春等，2008）64。

邓玉函与伽利略交往颇多，来华后曾给伽利略写信，并在信中提及希望将伽利略的研究成果用于中国的历法改革，但未得到伽利略的回应（d’EliaPM，1960）12—13，30—33。所以，他在修历过程中并未介绍伽利略所做的弹道和落体研究。后来，南怀仁选择杠杆、天平、重心、比重等邓玉函介绍过的力学知识，添加到他的《新制灵台仪象志》（1674年）里，以解说或图示天文仪器的选材、设计、制造、安装与使用的道理，让读者看到力学的功用。南怀仁在书中还描述了未见于《奇器图说》的关于单摆、落体运动和弹道的力学知识（陈悦，2006），以为其监造的天文仪器提供理论基础，进而彰显清宫传教士的学者（非工匠）的地位。1687年，牛顿完成《自然哲学的数学原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）。书中牛顿关于月亮运动等问题的一些理论和计算方法随着《历象考成后编》的编写而被介绍到中国，满足了改进历法的实际需求。然而，除了18世纪末成书的《畴人传》里有一篇“奈端”（即牛顿）小传，《自然哲学的数学原理》直到19世纪中叶才被翻译成中文^[47]。由此可见，明清两朝离欧洲发生的科学革命成果的认知程度。

18世纪，尤其是“礼仪之争”之后，中西知识交流近乎中断。康熙帝一方面以“西学中源”说对自己研习欧洲科学的行为给出合乎儒家传统的解释，另一方面谋求中国在天文、数学等事务上的“自立”^[48]。在认可耶稣会士继续主持钦天监的同时，他在畅春园设立算学馆，将自己认可的天文学和数学知识传授给士大夫们，并命皇三子胤祉组织编写《律历渊源》。《律历渊源》全书分为《历象考成》^[49]《律吕正义》和《数理精蕴》三部分。其中，53卷本的《数理精蕴》是对欧几里得几何学、三角学、代数等欧洲数学知识及当时所理解的中国传统数学的总结。它将中国的河图、洛书和《周髀算经》看作所有数学知识的本源，收入一些传统数学知识与数学家梅文鼎等人的部分工作，但整体上是按欧洲数学分类法编排。该书的体例为：先给出算法和几何学的一般性描述，即“明体”；然后详细论述具体内容，即“分条致用”。全书由浅入深，以线性问题、二次问题和高次问题为脉络，以比例算法为联系，构成一个知识体系。值得注意的是，它主要收录那些在某种程度上被验证是正确的知识，一些不确定的欧洲数学知识则未被收录（詹嘉玲，2003）。挟敕编之名的《数理精蕴》在清代流传很广，成为当时的主要数学教材和参考书。然而，《数理精蕴》的体系和内容都远离18世纪前后世界数学发展的主流，其创造性更难与牛顿构建经典力学，莱布尼茨和牛顿创建微积分等相比。

18世纪，清朝对新技术的敏感性不高，没有意识到欧洲的新知识和新技术的价值，将许多舶来的技术束之高阁。1758年7月，太监胡世杰向乾隆帝呈上一台西洋旋床（车床）。乾隆帝下旨：“将旋床上铜铁活计并木箱俱各收拾光亮见新，得时在水法殿摆。”（穆景元等，1996）。18世纪末，英国使臣马戛尔尼（George Macartney，1737—1806）拜见乾隆帝，并献上一些精致的礼物。但乾隆帝未从这些工业品中嗅出英国发生工业革命的气息，还满足于所谓的“天朝上国”地位。

其实，在工业革命之前的科学技术领域，欧洲与中国的知识都有自己的特色，且有很明显的互补性^[50]。欧洲科学在明清的传播与中西知识会通的过程中丰富了中国的理论知识，部分地改变了中国科学技术的概念结构、表达模式、思维方式，促进了部分传统知识的复兴和西化。欧洲的火器、钟表、仪器等技术传入明清两朝，提升了中国相关技术的水平，甚至填补了少数技术空白，改善了中国技术和手工业的体系结构。传入的科学和技术应和了明清社会的一些迫切需求，还为19世纪下半叶开始的近代科学与技术的输入在知识、技术、世界观、思维模式等多方面做了部分准备。然而，欧洲知识在中国引起的变化尚未根本改变农业社会及其科学技术的范式和知识生产的模式，更不能革命性地将中国引向欧洲近代科学技术发展的主流。