见在雨水后立夏前，夕应见在处暑后霜降前……《隋书》卷二○《天文志》，中华书局标点本第2册，第561页。
通过这一记述，我们可以得知张子信已通过自己细致的观测和测算，发现了太阳视运动不均匀性、五星运动不均匀性和食差这三大天文现象，这三大天文现象的发现在天文学上的意义十分重大，它导致了我国古代历法的突破性发展。
自隋代刘焯《皇极历》开始，历代历法制定都有赖于张子信的这三大发现。正如清人阮元在《畴人传》中所评述的那样：“后之术家皆本其说以立法，推天步道由是渐密。”《畴人传》卷十一《张子信传》，商务印书馆，1955，第128页。
道门中人观察天地自然万物的范围很广，上至星象气候，下至山川河流，从复杂的生命现象到简单的物态变化，无所不包。成书于北周时期的《无上秘要》，是现存最早的道教类书。其卷三“日品、月品、星品”，卷四“三界品、九地品、灵山品、林树品、山洞品、洞天品、神水品”，卷七十八“地仙药品、天仙药品、太清药品、太极药品、上清药品、玉清药品”各卷中，收集了为数甚多的天文、地理、医药、矿物、植被方面的观察材料。道门运用观察方法研究自然现象，获取了丰富的自然知识。例如，葛洪通过对自然界“雉之为蜃，雀之为蛤，壤虫假翼，川蛙翻飞，水蛎为蛉，荇苓为蛆，田鼠为?
，腐草为萤”《抱朴子内篇》卷二《论仙》，《抱朴子内篇校释》，第14页。之类现象的观察，已萌发了物种变异的思想。葛洪在《抱朴子内篇》一书中还批判了那种“不信骡及輚nfda4，是驴马所生。云物各自有种”《抱朴子内篇》卷二《论仙》，《抱朴子内篇校释》，第22页。
的物种不变论。葛洪也精于天文地理的观察，著有《浑天论》、《訞阜山记》、《潮说》等天文地理方面的著作。另据《晋书·天文志》记载，葛洪尝据浑天以驳王充盖天说《晋书》卷十一，中华书局标点本第2册，第281页。
可见葛洪是精通天文知识的。故阮元将葛洪作为天文历算家列入《畴人传》卷六中。
第一部分：自然之道——道教科学思维方法探析道教之“实验”
必须进一步指出的是，在道教外丹黄白术的实践活动中，魏晋南北朝时期的道教金丹家已将有目的观察与带有某种受控性的“实验”方法紧密结合起来。实验方法是人们根据一定的科学研究目的，利用科学仪器、设备，人为地控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。实验方法比单纯的观察方法有明显的优点，具有精确性、可重复性、周期短的特点。单纯的观察只能在自然发生的条件下进行，当然受到自然条件的局限；而实验方法则是人为地去干预、控制所研究的对象，在有意识的变革自然中去认识自然，更有利于发挥人的自主性和能动性去揭示隐藏的自然奥秘。关于这一点，道教学者很早就意识到了，《化书》指出：“目所不见，设明镜而见之；耳所不闻，设虚器而闻之。”丁祯彦、李似珍点校《化书》卷一，中华书局，1996，第3页。也就是说，耳目感觉器官在观察中的局限性，可以通过设明镜、设虚器的方法加以克服。实验方法的运用是近代科学产生的重要条件之一，以至近代科学还被冠以实验科学的桂冠。然而耐人寻味的是，“实验”这一带有浓厚近代科学气息的名词，居然很早就出现在道书中了。道教外丹黄白术经典《太清金液神丹经》卷中在记述“取雄黄雌黄精法”、“作霜雪法”之后，引郑君的一段话：
郑君曰：夫仙人飞沈灵验难论，实非凡庸可得nfdf1nfdad。自丹经神化者著在实验，是故天尊贵人隐秘此道。《太清金液神丹经》卷中，《道藏》第18册，第754页。
郑君当为金丹黄白术家郑隐，西晋人，乃葛洪之师。郑隐认为据葛洪《抱朴子内篇》卷四《金丹》记载，郑隐曾师事葛玄，受《九鼎丹经》、《金液丹经》、《太清丹经》。后来知晋室将乱，东投霍山，“太安元年，知季世之乱，江南将鼎沸，乃负笈持仙药之扑，将入室弟子，东投霍山，莫知所在。”王明：《抱朴子内篇校释》，中华书局，1985，第338页。郑隐东投的霍山，据笔者考证为福建境内的霍童山，为道教三十六小洞天之首。参见盖建民《左慈、葛洪入闽炼丹略考》，《中国道教》，1997年第1期。《太清金液神丹经》三卷，据陈国符《道藏源流续考》本经在西汉末东汉初出世，其中杂入后人文字。上述所引“郑君曰”文字当为后人所杂入，宋代张君房编辑的《云笈七》卷六十五也收有《太清金液神丹经》并序，其中也有同样内容的文字《云笈七》卷六十五，《道藏》第22册，第459页。
因此可以断定这一段文字杂入《太清金液神丹经》的时间不晚于《云笈七》辑成时间，即北宋天圣三年至七年（公元1025～1029年）。这段借郑君之口的文字认为：仙人修炼金丹飞升之事是否灵验很难说清楚，不是一般的人就能够窥见。因为丹经所述的炼丹变化之事“著在实验”，即从事外丹黄白术的关键在于进行实际操作试验。道书这里所说的“实验”虽然不能完全等同近代科学的实验方法，但基本的思想是接近的。道教金丹家不仅通过观察收集了大量化学反应现象材料，而且采用实验手段，充分利用他们所创制的各种合丹仪器、设备，制备了异常丰富的化学药物，从而树立了中国古代科学中独树一帜的科学思想，即观察与实验相结合的科学方法论。《周易参同契》、《抱朴子内篇》中就内蕴了这一科学思想。
东汉后期，出现了被后世道教各派尊为“万古丹经王”的金丹专著《周易参同契》，对战国以来的原始金丹术作了总结和发展。作者魏伯阳在书中正式提出了炼大丹、服大丹，假外物以自坚固的金丹思想。云：“巨胜尚延年，还丹可入口，金性不败朽，故为万物宝，术士服食之，寿命得长久。”魏伯阳：《周易参同契·上篇》，朱熹“考异”本，《道藏》第20册，下同。王明先生指出：“金液还丹之论，至魏伯阳而成立，前此点金铸金之事有之，而服饵金丹之理论，殆未有也。”王明：《道家与道教思想研究》，中国社会科学出版社，1984，第275页。王明先生肯定了《周易参同契》对早期金丹术的理论奠基作用。《周易参同契》为什么被后世尊为“万古丹经书”、“丹经鼻祖”，其金液还丹思想的提出恐怕是最重要的原因。
第一部分：自然之道——道教科学思维方法探析“参验”与“勤求试之”（1）
《周易参同契》一书中蕴涵了许多深刻的科学思想，“参验”思想就是其中之一。关于《周易参同契》一书的书名，历来注家多有考释。朱熹认为，“参，杂也；同，通也；契，合也。谓与《周易》理通而义合也。”朱熹：《周易参同契考异》。
朱熹的这一观点较为流行。但孟乃昌先生经过考辩却提出了一个与众不同的见解，他认为：“《参同契》命名由来，远源实自《韩非子》，《韩非子·主道》和《杨权》均有‘形名参同’，即经过检验，证明所表现的和所说的符合，这不同于单纯思辨。炼丹术是实验解决问题，其优点品格即在此。”孟乃昌：《周易参同契考辩》，上海古籍出版社，1993，第32页。孟氏的这一考辩颇具新意，他点出了《周易参同契》蕴含的一个重要科学思想，即通过观察来获得事实材料，并结合实验手段来进行“参验”。下面我们结合《周易参同契》的具体内容进行分析。
《周易参同契》中有许多关于物质化学性质及其相互反应现象的描述。例如，关于汞有挥发性并能被玄黄物质抑制的性质，云：“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见尘埃，鬼隐龙匿，莫知所存，欲将制之，黄芽为根。”《周易参同契·中篇》。一般认为这里河上姹女指汞，黄芽指硫黄学术界对“黄芽”所指存在分歧，还有“铅说”和“黄金说”。。这段引文的意思是说汞易挥发，但得到玄黄类物质就会发生化合反应，生成性质较为稳定的化合物，从而被固定下来了。书中又指出：“胡粉（碱式碳酸铅）投入火中，色坏还为铅。”《周易参同契·上篇》。即认为经过火的作用，白色胡粉的颜色变了，被炭还原为铅。书中在描述金的化学稳定性时则说道：“金入于猛火，色不夺金光。……金不失其重……金复故其性。”《周易参同契·上篇》。类似这样的描述在书中还很多。这些化学反应现象若是不通过严密的观察则很难如此准确地描绘出来。
《周易参同契》还明确指出炼制金液还丹必须遵循一定的“实验”方法：“《火记》六百篇，所趣等不殊……陶冶有法度，未忍悉陈敷，略述其纪纲，枝条见扶疏。”《周易参同契·上篇》。魏伯阳认为烧炼金丹一方面要注意原料上的配比，因为“杂性不同种，安肯合体居”；同时还要讲求实验操作法则，做到“陶冶有法度”。书中还有一大段详尽描写烧炼金丹实验操作全部过程的文字：
以金为堤防，水火乃优游，金数十有五，水数亦如之。临炉定铢两，五分水有余，二者以为真，金重本如初，其三遂不入，火二与之俱，三物相含受，变化状若神，下有太阳气，伏蒸须叟间，先液而后凝，号曰“黄舆”焉。（朱熹注云：“此言丹之第一变也。）
岁月将欲讫，毁性伤寿年，形体为灰土，状若明窗尘。（朱熹注云：“此言丹之第二变也。”）
捣治并合之，驰入赤色门，固塞其际会，务令致完坚。炎火张于下，昼夜声正勤。始文使可修，终竟武乃陈。候视加谨慎，审查调寒温。周旋十二节，节尽更亲观，气索命将绝，体死亡魄魂。色转更为紫，赫然见还丹。（朱熹注云：“此是三变。”）《周易参同契·上篇》。
据模拟实验研究表明参见孟乃昌《周易参同契考辩》，上海古籍出版社，1993，第176页。，上述引文中“金”为金属铅，“水”即水银。“以金为堤防，水入乃优游”，指金属铅粉围在四周，水银初加入时还可以流动；“金数有十五，水数亦如之”指备好大致相同量的铅与汞；“临炉定铢两”意指实验前再精确称量以确定反应物比例，称量须精确至“铢”（汉度量衡制二十四铢为一两）“火二”是指燃料的重量；“状若明窗尘”是指中间产物的纯度；“捣治并合之”是指部分去汞的汞齐尚须研磨并混合均匀。上述三段引文分别记述了运用铅和水银炼制还丹实验过程中的三个反应历程：第一变，由铅与汞作用生成铅汞齐；第二变，铅汞齐放置，崩解为粉末；第三变，上述粉末在鼎器中，长时间反复加热，最后得到反应产物“还丹”，即氧化汞与氧化铅的混合物。实验方法是人们根据研究目的，通过一定的仪器设备，人为地变革、控制自然过程，在有利的条件下研究自然现象并从中获取科学事实的方法。一个完整的实验系统必须具备三个基本要素，即实验者、实验手段和实验对象。从上述剖析中，我们可以看出，《周易参同契》中制备还丹的整个过程已具备实验的三大要素，是一个较为完整的炼丹实验操作系统。
第一部分：自然之道——道教科学思维方法探析“参验”与“勤求试之”（2）
《周易参同契》中的“参验”思想开启了道教金丹术重视观察实验的传统，其科学意义不可低估。大家知道，化学是一门实验性极强的实验科学。炼丹术在人类科学史上之所以被誉为化学的原始形式，一个很重要的原因就在于炼丹术具有很浓厚的实验色彩和传统。
继《周易参同契》“参验”思想之后，葛洪也特别重视观察实验的作用和意义。魏晋时期道教金丹术的集大成者葛洪，本身就是一位“宗教实验科学家”。《抱朴子内篇》“金丹”、“黄白”、“仙药”各卷不仅系统阐述了道教神仙理论体系，而且对各种炼丹作金的具体的具体观察实验方法作了详尽记载。除此之外，葛洪特别强调在烧炼金丹致长生的实践活动中要“勤求”和“试之”。《抱朴子内篇》中这方面的论述很多。
首先，葛洪从“道”的玄妙细微的特点出发，认为要获得、知晓天地自然之道，必须“勤求”。《抱朴子内篇》卷一《畅玄》云：玄者，自然之始祖，而万殊之大宗也。眇nfde2乎其深也，故称微焉。绵邈乎其远也，故称妙焉。其高则冠盖乎九霄，其广则笼罩乎八隅。光乎日月，迅乎电驰。或倏烁而景逝，或飘摇而星流，或nfda5漾于渊澄，或nfda6霏而云浮。因兆类而为有，托潜寂而为无。沦大幽而下沈，凌辰极而上游。《抱朴子内篇》卷一《畅玄》，《抱朴子内篇校释》，第1页。
葛洪以玄解道，道的玄秘性体现在深远微妙、至高