Lhistoire des sciences et des techniques en Chine est l'occasion de découvrir les contributions d'une civilisation non occidentale à un développement précoce des savoirs. Contributions qui, depuis Marco Polo notamment, ont été reconnues en Occident jusqu'à inspirer une véritable fascination européenne pour la civilisation Chinoise. Le mythe d'un « retard chinois » entre le reste un sujet de discussion historique.

Durant l'Antiquité, indépendamment des philosophes grecs, les penseurs et les techniciens chinois ont contribué à des progrès significatifs de l'humanité dans de nombreux domaines.

Le premier exemple d’outil de calcul complexe est l’abaque, qui connut diverses formes, jusqu’au boulier toujours utilisé en Chine.

L'astronomie chinoise s'est développée sur plusieurs siècles et s'est longtemps montrée en avance sur celle du monde occidental. Elle a toutefois été précédée de plusieurs millénaires par l'astronomie sumérienne ou égyptienne. Un très grand nombre d'observations antérieures à la fin du Moyen Âge sont sans comparaison avec ce qui se faisait dans le monde occidental. Une des finalités du développement de l'astronomie était de nature divinatoire. Les premières observations de comètes, d'éclipses solaires et de supernovæ furent faites en ChineAncient Chinese Astronomy.

En physique, les travaux sur le magnétisme permirent aux Chinois de mesurer avec précision la déclinaison d'une boussole.

En médecine, l'acupuncture et l'usage des plantes médicinales fut précoce et développé. Les alchimistes taoïstes ont été des pionniers. Le personnage mythologique Shennong, est réputé avoir goûté de nombreuses substances pour tester leurs vertus médicinales, à la suite de quoi il a écrit une des premières pharmacopées incluant 365 remèdes issus de minéraux, plantes, animaux.

L'un des aspects les plus remarquables de la civilisation chinoise est l'invention de technologies, souvent plusieurs siècles avant leur apparition ou leur transmission ailleurs. Parmi les principales inventions chinoises figurent la porcelaine, la sériciculture (soie), la boussole, le papier, l'imprimerie, les caractères mobiles (imprimerie), l'acier, le gouvernail de poupe, le compas (sous la dynastie Xia, environ 2205 à 1767 avant notre ère, d'après une citation dans le Shiji), la brouette (la brouette chinoise utilise une roue centrale permettant de porter des charges bien plus importantes que la brouette occidentale), l'abaque, le harnais du cheval, les étriers, l'horlogerie, la ferronnerie, les pâtes., le papier monnaie, la poudre à canon, le canon, le mousquet, l'arbalète, la roquette et lance-roquettes multiple, la torpille, les allumettes, le trébuchet.

Des débuts précoces

La Chine connaît tout d'abord une période néolithique d'agriculture du millet (dans la culture de Yangshao) et du riz avec un fort développement de l'irrigation. L'élevage concerne les espèces de porc, chien et poulet.

Royaumes combattants (du à )

Cette époque est féconde sur le plan scientifique. Les Chinois découvrent ce que l'on nomme habituellement le théorème de Pythagore (que les Babyloniens connaissaient quinze siècles avant l'ère chrétienne). Ils identifient la comète de Halley et comprennent la périodicité des éclipses.

Ils inventent la fonte de fer, que l'Europe ne connaîtra qu'au voir l'article Haut fourneau. Durant la période des Royaumes combattants (-476 à -221), apparaît l'arbalète.

Sous les Han ( à )

Sous les Han occidentaux, les socs d’araire en fonte, apparus sous les royaumes combattants, se répandent. La traction animale se développe grâce au harnachement de garrotDavid Cosandey, Le Secret de l'Occident, , plus efficace que le collier à sangle de gorgeL'Europe doit attendre le pour découvrir et adopter cette méthode de traction animale.. Les systèmes d’irrigation sont étendus dès le règne de Gaozu, et le système de rotation des cultures amélioré.

La première représentation connue d’un gouvernail d'étambot est un modèle de bateau découvert dans une tombe chinoise du

En , est promulgué le calendrier taichu, premier véritable calendrier chinois. En mathématiques, les Chinois inventent, vers le , la numération à bâtons. Il s'agit d'une notation positionnelle à base 10 comportant dix-huit symboles, avec un vide pour représenter le zéro, c'est-à-dire la dizaine, centaine, etc. dans ce système de numérotation (comme nous le faisons, à la suite des Indiens, des Persans et des Arabes). En raison de son usage très approprié au calcul, beaucoup de mathématiciens chinois de l'époque adoptèrent cette numération pour leurs travaux.

En 132, Zhang Heng () invente le premier sismographe pour la mesure des tremblements de terre et est la première personne en Chine à construire un globe céleste rotatif. Il invente aussi l'odomètre.

La médecine progresse sous les Han orientaux avec Zhang Zhongjing et Hua Tuo, à qui l'on doit en particulier la première anesthésie générale.

À la même époque, dans le Zhejiang, la porcelaine apparaît, elle n'est pas une invention en tant que telle mais plutôt une amélioration progressive des techniques de cuisson et de l'usage du kaolin. Le secret de sa fabrication ne sera percé qu'au en Europe.

Dynasties du Nord et du Sud

À la fin de la période des Trois Royaumes de Chine, en 263, Liu Hui commente et complète Les Neuf Chapitres sur l'art mathématique qui recense le savoir mathématique chinois. Il invente le principe de Cavalieri plus de avant ce dernier.

Sous les dynasties du Nord et du Sud, le mathématicien et astronome Zu Chongzhi (429—500) développe le calendrier Daming introduit en 465 et dérive deux approximations de π, 355/113 et 22/7, il faut attendre mille ans avant que l'humanité produise un meilleur résultatZu Chongzhi (429-500) et le nombre π de Radio Chine Internationale.. Toutefois les mathématiciens grecs (Archimède, Ptolémée) avaient déjà établi que π=3,1416.

Les premières armes à feu apparaissent en Chine au avec les lances à feu (Huo Sang), espèce de lance-flammes, à l’efficacité pratique restreinte sur un champ de bataille mais utile pour ses qualités incendiaires et présentant une efficacité psychologique certaine sur des novices.

Sous la dynastie Song

L'enrichissement du pays et surtout l'insuffisance de la production de cuivreLa monnaie chinoise est en cuivre. pousse le gouvernement Song à introduire la monnaie papier en 1024David Cosandey, op.cit., .. Cette richesse profite aux sciences. Le mathématicien Shen Kuo (1031-1095) introduit la fonction sinus. Dans son livre Mengxi Bitan (1088), Shen est le premier à décrire le compas à aiguille magnétique qui sera utilisé pour la navigation. Shen Kuo a fait des versions améliorées de la sphère armillaire, du Gnomon, du télescope ainsi que du clepsydre. En tant que géologue, il élabore une théorie sur la formation de la Terre, la géomorphologie, en se fondant sur la présence de fossiles marins à terre, ses connaissances sur l'érosion du sol et l'observation des dépôts de limonNathan Sivin, Science in Ancient China, Brookfield, Vermont : VARIORUM, Ashgate Publishing, 1995. Chapitre III, pages 23–24..

Pi Cheng (990-1051) invente l'impression typographiqueJohn S. Bowman, Columbia Chronologies of Asian History and Culture, New York : Columbia University Press, 2000. Page 105..

Su Song (1020—1101) est le concepteur d'une horloge astronomique à force hydraulique qui utilise l'échappement d'horlogerieJoseph Needham, Science and Civilization in China : Volume 4, Physics and Physical Technology, Caves Books Ltd, Taipei, 1986, .. Son mécanisme d'échappement avait déjà été inventé par le moine bouddhiste Yi Xing pour exploiter une sphère armillaire hydraulique mais la tour horloge possède la plus ancienne transmission à chaîne connue, appelée « tian ti » () ou « échelle céleste », comme on peut le voir dans son traité d'horlogerie « Xinyi Xiangfayao » ()Joseph Needham, Science and Civilization in China : Volume 4, Physics and Physical Technology, Caves Books Ltd, Taipei, 1986, .. Su Song utilise, dans les cartes qu'il publie, la projection de Mercator près de cinq cents ans avant qu'elle ne soit utilisée en Europe.

Vers la fin cette période féconde, en 1247, Qin Jiushao publie le théorème des restes chinois, utilisé en arithmétique modulaire. Son traité contient, pour la première fois en Chine, le signe zéro.

Sous les Mongols

Guo Shoujing (, 1231-1316) intègre l'observatoire de Kubilai Khan où il travaille sur les améliorations à apporter au gnomon. Il calcule la durée de l'année, la fixant à 365,2425 jours, une valeur identique à celle définie par le calendrier grégorien, conçu trois siècles plus tard.

Yang Hui (vers 1238-1298) publie un traité sur ce que nous connaissons comme le triangle de Pascal et en attribue la paternité au mathématicien chinois du , Jia Xian. Ce triangle permet de présenter les coefficients des différents termes dans la formule du binôme et, selon Victor J. Katz, il était utilisé pour généraliser à des degrés supérieurs à deux la méthode d'extraction de racine V. J. Katz, A History of Mathematics: An Introduction, 1992, source.. Zhu Shijie (1270-1330) publie Miroir précieux des quatre éléments en 1303, ce livre porte l'algèbre chinoise à son niveau le plus haut. Il inclut une explication de sa méthode des quatre éléments, qui sont utilisés pour signifier quatre quantités inconnues dans une seule équation algébrique. Zhu y explique comment trouver la racine carrée d'un chiffre et y expose le fan fa, aujourd'hui connu sous le nom de la méthode de Horner.

Les Mongols, vecteurs de la science chinoise vers l'Occident

De nombreux contacts ont lieu entre les Mongols et les Européens au , en particulier au travers de l'alliance franco-mongole. Les corps d'armées chinois sont experts dans l'art du siège et sont intégrés aux forces mongoles. En 1259-1260, le prince Bohémond VI d'Antioche et son beau-père, Héthoum d'Arménie font alliance avec le Mongol Houlagou Khan contre les musulmans en Syrie, prenant Alep puis DamasRené Grousset, Histoire des Croisades, , . Guillaume de Rubrouck, ambassadeur auprès des Mongols en 1254-1255, et ami personnel de Roger Bacon, est souvent cité comme le possible intermédiaire dans la transmission de la poudre à canonJohn M.Hobson, The Eastern Origins of Western Civilization, , . La boussole aurait été rapportée par le templier Pierre de Montaigu entre 1219 et 1223, à la suite d'un voyage auprès des Mongols en PerseSource.

Les quatre grandes inventions de la Chine ancienne

Traditionnellement, on considère que la boussole, l'imprimerie, le papier et la poudre à canon sont les « Quatre grandes inventions » de la Chine. Au début du , le philosophe anglais Francis Bacon, sans connaître l'origine de ces inventions, remarque que trois d'entre elles : l'imprimerie, la poudre à canon et la boussole, .

Boussole

La boussole permet de situer la direction : nord, sud, est et ouest. C'était un instrument essentiel pour l'orientation et les voyages.

Il y a quelques désaccords sur la date précise à laquelle fut inventée la boussole. Il existe des références littéraires dignes d'attention qui mettent en évidence son antiquité : la première référence littéraire chinoise citant le « magnétisme » se trouve dans un ouvrage du intitulé Livre du maître de la vallée du diable () : « la magnétite fait venir le fer à lui, ou l'attire »Li Shu-hua, Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole, 1954, page 175. Pierre Germa indique dans le dictionnaire des inventions :