明清時期，以西安和涇陽-三原一帶為兩極形成的陝西近現代二元文化中心、二元經濟中心、二元教育中心耐人尋味，值得深入研究。其中，有兩點特別值得注意：一是在距明清西北政治中心西安僅40餘公里的涇陽-三原文化中心結構的形成尤其具有典型意義；二是政治中心與文化、經濟、教育中心的分離，以及其中科技、教育元素和代表性人物劉古愚的科學技術和教育的貢獻最為突出。1916年，日本同文會曾對涇陽-三原一帶經濟貿易特點、入川貿易線路等有過記載。[1]李剛考察秦商活動的地域範圍時，也注意到“古代社會城市政治與鄉村經濟分離的二元化社會經濟模式”。[2]姚遠在1991年曾論及古代中國科技文化的“多元性起源和一元性聚集”現象。[3]
一、西安政治中心與涇陽-三原經濟中心的分離
毫無疑問，明清之後，陝西政治中心乃至西北政治中心向居西安。
以唐宋為界，西安失去昔日全國政治中心的地位，降為陝西首府和西北區域政治中心，明清時代，差不多是一座軍事城堡而已。明太祖洪武二年 (1369)，改奉元路為西安府，取義“安定西北”，西安之名由此而來。明洪武九年全國設2直隸13布政司，陝西布政司轄陝西全境與甘肅大部，轄八府21屬州95屬縣。西安府，治成寧，領6州，14屬縣。明代的陝西為防範邊外侵擾中原，沿長城一線設九邊鎮，駐軍把守，其中4鎮在陝。總兵力20餘萬人，所需軍餉糧草全賴陝西轉輸。清政府平定西番和邊外少數民族內附，西部邊界線亦由明代的陝西移至新疆。康熙五年(1666年)陝甘分治，陝西由邊省變為內陸省分，陝西行省，治西安，領7府，5直隸州8廳5州73縣。明弘治三年（1490）三原縣直屬西安府。明嘉靖三十八年（1559）醴泉縣、渭南縣直屬西安府，次年富平縣直屬西安府。明清西安府轄15縣1散州1散廳：長安縣、鹹寧縣、臨潼縣、高陵縣、藍田縣、鄠縣、盩厔縣、咸陽縣、興平縣、涇陽縣、三原縣、富平縣、醴泉縣、渭南縣、同官縣、耀州、孝義廳、寧陝廳。其中，尤其是西安“安定西北”的職能，無疑提高了其戍邊和軍事存在的價值，淡化了其文化、教育和經濟中心的職能，而這顯然不利於經濟發展和城市繁榮。
明清之後，陝西經濟中心逐漸偏離西安，逐漸向周邊轉移，東西橫向的龍駒寨、鳳翔，南北縱向的延安、漢中均成為新的經濟重心所在，特別是涇陽-三原一帶成為“並駕齊驅的陝西經貿中心”“陝西省經濟中心”，明顯偏離陝西政治中心乃至西北政治中心的西安。[4]其中，涇陽“峨仲聳於南，涇水環其南……平疇曠野”[5]，有舟楫之便，可上溯長武郴州入甘肅平涼，東南經高陵、渭南通潼關、蒲津，北通富平、耀縣、同官；連接延綏，西通醴泉、涼甘；三原與涇陽毗連，南有渭水，運入山西鐵器，北有涇水，可供鹽鐵石炭，西銜鳳漢，北通延綏，貨物轉運集散，四時不絕，成為陝西藥布總匯和金融重地，藥材每年“買賣總額為二十萬兩”[6]，布匹貿易每年“達千萬元”[7]，每年由隴青押解至三原總店的標銀盈千累萬，成為“三秦大都會”[8]。
劉古愚在論及鹽業時，指出：“前明用開中法，以鹽實邊，輸粟塞上，得捆鹽於淮南北，明邊重西北，山陝輸粟便，故淮鹽以西商為大宗。然商極苦遼遠，乃屯塞上，得粟即輸，省運費，邊益實，而商益富，則多賴陝。”[9]陝西鹽商川鹽的貿易中積累了雄厚的資本，如著名三原城南的富商劉映著、劉樹棠、劉質慧、胡曆金兄弟，均家財不少百萬。
在茶葉貿易方面，陝商在涇陽設有總號或分莊。明洪武元年（1368）前後，涇陽茯磚茶大致定型。“清雍正年間，涇邑系商賈輻輳之區”。在涇陽境域商號131家，經營茯磚茶者達86家，每年每家約300至500噸，除銷往西域各地外，更遠銷至俄國、波斯等40餘個國家。涇陽縣城及周邊的茶行、茶莊、作坊、茶商號林立。清同治十二年（1873）前，茶商分為東西兩櫃，東櫃掌漢族，西櫃掌回族，陝甘總督左宗棠任內，是為涇陽茶商最盛時期。
在煙草方面，陳阿興等注意到：“在明末，陝西涇陽就是水煙的集散地，水煙的加工製作都在陝西涇陽進行，經過加工的水煙，再由陝西商人運往全國各地，東運至上海、杭州等，南經廣元、成都、重慶運至雲貴，北沿黃河運往京津遠銷四方。陝西煙商在煙業貿易中積累雄厚資本，差不多壟斷了水煙的生產和銷售”。[10]
這些，均說明明清時期的西安僅為政治中心，經濟中心已偏離西安，在涇陽-三原一帶形成新的經濟中心。經濟與生產的繁榮為科技文化的滋生提供了必要的土壤，於是，諸如怎樣提高涇陽茯磚茶的工藝技術？為什麼“離開涇陽水制不了、離開涇陽人制不了、離開涇陽氣候制不了”？為什麼涇陽“地雖出棉”，卻“紡織不甚講求”？[11]，這些技術問題和科學問題就會引發人們的思考。這正是涇陽-三原一帶科技文化產生和發展的邏輯起點。
二、涇陽-三原科技文化的發展
關學創立之後,歷代弟子不斷,據民國張驥《關學宗傳》，從宋代張載到清末劉古愚等出生於關中的關學名師達240人，並對其生平、著作精義、學說大旨等一一敘述，反映了關學的源流和承傳。它所反映的關學有兩個重要特點：一是關學比較重視與國計民生有關的實際問題，提倡實學，反對玄虛思想，如兵法和井田、農業、水利的研究；二是關學比較注重研究自然現象,注意吸收自然科學研究的成果，如對天文學、地學、醫學的研究。這恐怕正是關學比較合乎科學原理，理論思維水準較高，以及經久不衰的重要原因。
在力學方面，明末涇陽人王徵(1571—1644)，於明天啟年(1621—1627)間,開始同西方傳教士利瑪竇(MatteoRicci,1552—1610)等人接觸,並加入耶穌會。此時,他閱讀了艾儒略(Giulio Aleni,1582—1649)所著的《職方外紀》(有關地理學新知識的著作),對其中所載西洋奇器發生濃厚興趣。明天啟五年至六年(1625—1626),他曾先後同金尼閣(字四表,原名Nicolas Trigault,1577~1628)、龍華民(字精華, Nicolò Longobardo,1559~1654)、鄧玉函(字函璞, Johann Schreck,1576~1630)、湯若望(字道末, Johann Adam Schallvon Bell,1591~1666)等人交遊,並在此時開始翻譯《遠西奇器圖說》。他還同法國傳教士金尼閣合著《西儒耳目資》,是專門為西方來華的知識份子而編寫的工具書。王徵寫了《釋疑》51條。該書在西安出版,封面上注明有王徵刊行的字樣,被後代學者們稱為我國羅馬化中文拼音的歷史淵源。明崇禎七年( 1 6 3 4) , 64 歲的王征在家鄉創立“仁會”，主要做一些濟救饑荒、免費治病、安排過往旅客住宿、給無衣著者送衣服, 以及送葬、贖俘虜等項事情。明熹宗天啟五年(1625年),他從三原送金尼閣到西安,適《大秦景教流行中國碑》出土,遂與金尼閣一同考察,使其成為西方傳教士得見碑文之第一人。正因為王徵與天主教的密切關係,其不少著述由於保存和刊印於天主教堂,而流傳至今。1947年,在西安附近的高陵縣通遠坊天主教堂即發現王徵遺書殘版6種。內有其《兩理略》114頁,計卷1,33葉;卷2,34葉;卷3,18葉;卷4,29葉。法國人伯希和(Paul Pelliot)遊西安及關中時,還購得《兩理略》之嘉慶間刷印本,今藏巴黎國立圖書館。今在巴黎國立圖書館、英國牛津大學圖書館、梵蒂岡圖書館等地藏有王徵《畏天愛人極論》、《仁會約》、《崇一堂日記隨筆》、《杜奧定先生東來渡海苦跡》等4種譯著。這些成就使王徵成為我國引進西方力學第一人，也成為涇陽-三原一帶通過與西方傳教士的接觸，成為關注西方機器工業和機械原理最早的區域之一。
在學習和引進西方力學和機器的基礎上，也開始從事自主機械發明並思考其科學原理。在農業機械方面,有明涇陽人王徵所著的《諸器圖說》1卷，王徵著、馬彥增補的《代耕架圖說》1卷；在農業通論方面，有清西安府三原人楊秀元所著的《農言著實》；在耕作屯墾方面，有清西安府三原縣署的《井利圖說》1卷；清西安府三原縣署《蠶桑圖》等。
在水利方面，涇陽占秦鄭國渠渠首的歷史先機，在明代洪武年間幾乎成為管箍陝西水利命脈的咽喉之地。同時，也為農業資源的不斷富集提供了重要的工程技術保障。到明初,距元代最後一次鄭白渠整治不過15年,即明洪武八年(1375),鄭白渠再度壅塞,失灌溉之利,明太祖遂“命長興侯耿炳文浚涇陽洪渠堰,溉涇陽、三原、醴泉、高陵、臨潼田二百餘裏。”[12]今臨潼康橋鎮以西所謂的“鄭國渠遺址”,實際上就是這次疏浚工程的遺跡。[13]此後,明洪武三十一年(1398)、明永樂三年(1405)、明宣德二年(1427)、明天順五年(1461)屢有整治。其中明宣宗宣德二年(1427)五月的整治,系根據徐齡、華嵩等人的建議,發“涇陽等五縣及西安等衛所量起軍夫,協同用工”[14]而成,竣工後使沿渠農田“畝可收四石或三石”[15]。然而,至明天順八年(1464),“渠日淺,利因以廢。……渠旁之田,遇旱為赤地,……高陵皆患苦之。”[16]於是,只好一而再,再而三地繼續整治。明成化元年(1465)、明成化十二年(1476)、明成化十七年(1481)至成化十八年(1482年),都禦史項忠、右都禦史餘之俊、都副禦史阮勤三位地方官停工—復工—接續再幹—最終完工,歷時17年的廣惠渠工程,是明代鄭白渠最為艱巨的整治工程。其中:項忠集高陵、臨潼等沿渠五縣民就役,穿小龍山、大龍山,役者常執燈入洞,“遇石剛頑輒以火焚水淬,或泉瀝下,則戴笠披蓑焉”[17];項忠還朝,工程暫停10多年後,陝撫餘子俊接著“於大龍山鑿竅五以取明,疏其渠曲折淺狹者”[18];餘子俊改任兵部尚書再度停工數年後,都副禦史阮勤“用匠夫四百人,五縣之民更番供役”,“有石臥水中巨甚,乃堰水以西鑿石四尺,水得深入。又竅小龍山,架板槽,閣泉溜,且鑿疏深者至五尺,淺者二三尺,廣可八尺”,一年後終於完工,“溉五縣田八千餘頃”[19]。明正德十一年(1516)四月,陝西巡撫蕭奭,再次歷時一年,“鑿山為渠,上接新渠,直泝廣惠,下入豐利”[20],名為“通濟渠”。到清代,涇河不斷下切,鄭白再斷水源,修復工程巨大,遂有多種小型灌溉工程出現。如龍洞渠即系引龍洞等泉的泉水灌溉農田,灌溉面積已縮至7萬餘畝。西安府的咸陽、興平、臨潼、高陵、鄠縣、藍田、涇陽、三原、盩厔、富平等縣,修築了可溉幾千畝、幾百畝,少可溉幾十畝的許多小型水利工程。歷代對鄭白渠的整治可謂不屈不撓,工程量也一次比一次巨大,但仍舊代有創造,使鄭白渠歷經兩千餘年不衰。這充分顯示了西安附近勞動人民改造自然,造福後代的宏大氣魄和驚天地泣鬼神的偉大精神。這些水利工程，奠定了涇陽-三原一帶農業生產的技術基礎。
在醫學方面，涇陽-三原一帶也是陝西最早接觸西醫的地區之一，王徵容留生病的傳教士金尼閣在涇陽家中居住修養時，即開始感觸西醫的療效。清德宗光緒二十四年(1898),西安第一家西醫醫院，即由英國基督教浸禮會建於西安東木頭市的英華醫院(後移今解放路口,並改名廣仁醫院)，在三原縣城設有分院。榮大夫,名榮安居,或稱楊·安德魯(Young Andrew,1869~1922),清光緒三十一年(1905)來華任該院醫師,後任三原英華醫院醫師。辛亥革命中在西安英華醫院主持傷病員治療工作,後死於三原。清初西安府三原醫家陳堯道(約1609~1683),字素中,著有《傷寒辨證》《痘科辨證》《疹科辨證》《醫學心得》等。他對傷寒與溫熱病有獨到的認識,所述舌脈參合的診斷技術與“寒涼治溫”的處治原則,對後世溫病學的創立具有承先啟後之功。他終生隱居鄉間,不慕名利,遠近來者滿戶,施醫舍藥,解濟貧困,為人方正純謹。凡鄉里紛難,德其排解。晚年醫彌精,雖名播遐邇,而雅好靜攝,即使郡邑諸大夫延致者,輒多遜謝。其《傷寒辨證》又名《傷寒活人辨證》或《活人書辨證》,共4卷,凡93篇,涉及86個證候。該著以類證的形式研究東漢著名醫學家張仲景的《傷寒雜病論》,並匯宋元以來諸家學說,尤以王(履)、劉(河間)二家為宗,補其所未備,衍其所未暢,從而豐富和發展了仲景學說。其具體內容:一是運用陰陽辨證的觀點,對每一具體證候逐步進行細緻分析,進而將表證分為表虛證、表實證,將裏證分為裏實證,裏虛證,又詳論表裏俱見、無表裏證、表熱裏寒、表寒裏熱等兼證,以及陰證、陽證、陽證似陰、陰證似陽等,從而為八綱辨證奠定基礎;二是概括六經主證的方法,首倡六經提綱一說,成為後世傷寒家的楷模,清官修醫書《醫宗金鑒》即採用“提綱”之名;三是統計出《傷寒雜病論》中三陽壞病(傷寒誤治引起的病情惡化)94條、三陰壞病8條,並詳述壞病的辨證治療原則。該書成稿於清聖祖康熙十七年(1678年),次年刊行。嘉慶、鹹豐間曾多次刊刻,現存。其《疹科辨證》成稿於清聖祖康熙十七年(1678年),分為疹家三忌、疹將出形證、疹出證治、疹將收證治、疹後證治等五部分。其中提出的“發表解毒”為治療疹病的提綱,強調根據時令氣候、稟賦強弱、病證表裏寒熱等差別,相應採取不同的治療措施,體現了中醫整體恒動、辨證論治的特點。現存有清宣宗道光九年(1829年)三原董漢傑校刊之《疹科類編》附刊本和清文宗鹹豐二年(1852年)聚奎堂刊《傷寒痘疹辨證合編》本。其《痘科辨證》,共3卷,成稿於清世祖順治三年(1646年),系以明代魏直《博愛心鑒》為藍本,結合親身經驗著成的痘科專著。全書將痘疹分為血虛、毒盛、氣虛、血虛毒盛、氣虛毒盛、毒盛似氣虛、氣虛似毒盛等不同證型,並論其辨證治療方法。其法大致以疏解、解毒、補托為主。後附有王海藏、萬密齋、朱惠民、徐春甫等人治痘法103條和常用藥方。現存有清鹹豐二年(1852)聚奎堂《傷寒痘疹辨證合編》本。
清涇陽一帶,為民間醫家集中之地。如:張文禎,字周卿,善治疑難病症,療效頗高,著有《本經疏證》,三原孫雲章曾在其門下習醫,後馳名江漢間;趙彭年,自幼體弱,因潛心習醫,長於藥物和針灸,常為貧病者施藥;賈銓,監生出身,專治小兒疾病,尤長於痘疹,為人治病,從不受謝,人贈以“仁惠慈良”之額;嶽占鼇,字海峰,治過許多疑難病症,著有《症方臆說》;賈銓則長於痘疹和麻疹。清代涇陽醫家中較重要者要數張楠,字陰齋。他因偶而失調,遂成重病,因而發奮學醫並有所成。著有《叢書輯要》《痘疹捷要》《溫疫》《稀痘》等。清嘉慶九年(1804),他在仲庠周文輝家得到當時已佚百餘年的武之望《濟陽綱目》手抄本,便決意重心刊刻。但因抄本錯訛頗多,為此,他“捐館舍”,“閉戶翻書,終日不倦”栙,又參閱諸家,細心考證,加以注釋,使該書更具臨床意義。後又會同叔父張應潛、進士李僎一起校對,奮鬥20餘年,刻版僅半而中途謝世。其後,再由同鄉姚時春與張楠的四弟張海航續刻10年,姚時春又病逝。最後由姚時春之子姚恩(錫山)續刻,張楠之子張爾幟校對,經2年,於清文宗鹹豐六年(1856年)始告完竣。
概括起來，涇陽-三原一帶的科技文化主要集中在水利工程、醫學、力學機械、三個方面。其中，水利工程技術自秦鄭國渠以來，向為涇陽一帶的專屬技術，不但使渭北大片鹽鹼地化為膏腴之地，助秦一統天下，而且向執中國古代水利科學技術之牛耳。醫學作為保障人民生活、生產、健康的必須科技，其必要性自不待言。其中，尤其是王徵引進近代西方伽利略時代的力學，並仿製或發明新的機械，諸如“空屋傳聲”、自行車、水轉翻車、代耕架等發明，適應了當地糧、棉、藥、煙草等農業生產，天球自轉、日晷自移動、輪壺計時、水漏自升、風車行遠、氣足傳聲等科學原理介紹或發明，則適應了天文氣象觀測與農業生產和手工業生產的需要，也啟迪了劉古愚等在通儒臺安置銅經緯儀從事天文觀測與天文教育活動，成為涇陽-三原一帶科技文化中最為奪目的一個亮點。