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秦汉时期，中国建立了前所未有的统一的封建国家，其西部疆域，达到了今甘肃西部地区。由此，玉门关、阳关以西地区统称为“西域”，所指包括亚洲中西部（包括今新疆）、印度半岛、欧洲东部及非洲北部在内。当时，在这一广阔区域内的主要国家，在中亚细亚有乌孙、大宛、大夏、大月氏等，在印度半岛有身毒、天竺等，在阿拉伯地区有安息等，在地中海一带则有大秦等国。
早在先秦时期，中国中原地区就与西域有了交往。秦汉以来，统治者出于政治、军事、经济利益的考虑，采取了积极经略葱岭以东诸国，并以之为中介，加强与葱岭以西诸国联系的政策，以利于扩展和巩固新生的大一统的封建帝国。受统治者派遣，不少军事将领、使节等为执行这一政策而付出了艰辛的努力，并取得了骄人的历史业绩，如西汉的张骞、东汉的班超等就是其中的著名代表人物。而草原部民世代驰骋的道路，约在汉初得以疏通，形成了横贯亚洲的通道，这就是后世所称的“丝绸之路”。同时，还开拓了自广州、交州经南海到印度洋及远至亚丁湾的“海上丝绸之路”。这些通道，成为当时中国与西域诸国进行人员与物产交流的重要途径，它将黄河中下游中华文明的发祥地与远处黑海和波斯湾的文明世界联成一体，传播着文明的信息。通过这些通道，汉代还形成了中西文化交流的两次高峰：一次是西汉武帝时期，一次在东汉桓灵之世。从中，我们可以追寻到医药文化交流的踪迹。
我们先来看看与中亚诸国的交流情况。据《吕氏春秋·本味篇》记载，商臣伊尹在给汤论述天下饮食美味的极品时，曾道：“大夏之盐，宰揭之露尸其色如玉。”这里的“大夏”，是当时中亚的一个国家。该国位于今阿富汗北部、阿姆河上游一带，约于公元前 3 世纪中叶建国。《史记·大宛列传》载，张骞第一次出使西域时，曾到过大夏，并为汉武帝做了介绍，称：“大夏在大宛西南二千余里，妫水（按：即今阿姆河）南。”其后张骞还曾遣使出使大夏，使者后又与大夏使者一同来汉。盐为大夏国特产之一，如大夏国故境、今阿富汗北境重镇昆都士（Kunduz）一带的盐矿，自古驰名。作为主要调味品的盐，自古以来也入于药用，从这个意义上说，大夏之盐入于汉土，与医药交流也不无关联。应该指出的是，与商汤相距约 1300 年后成书的《吕氏春秋》不可能记录伊尹的原话，而《吕氏春秋》的成书年代（约在公元前 239 年）又正当大夏国甫立并渐趋强盛的时代，所以这条史料实际上记载的是战国末年中国对大夏国的认识，也是这一时期两国经济文化交流的一个反映。
对于汉代中国与西域文化交流第一次高峰的形成来说，张骞的两度出使西域，可谓筚路蓝缕，功不可没。这两次出使，张骞曾亲至中亚的大宛、康居、大月氏、大夏、乌孙等国。后来不少记载曾提到张骞从中亚诸国带回了多种当地的植物，这些植物由此传入中国。据载，其中可入于药用的植物即有葡萄、红蓝花、胡桃、胡荽、安石榴、大蒜等，如《史记·大宛列传》称：“张骞使西域，得其（按：指葡萄）种而还，种之，中国始有。”晋人张华《博物志》有云：“张骞使西域还，乃得胡桃种。”虽然张骞及其随员有可能将上述某些植物携归而引种中国，但将十数种植物的传入汉土全归于张骞名下，当也有附会与传闻的成分在内。不过，这些中亚诸国的植物在汉代传入中国，是可以肯定的事实。其中有些可供药用的植物，逐渐成为重要的传统中药品种。
汉武帝时期，还有成药自中亚大月氏国传入汉庭。旧题汉代东方朔撰《海内十洲记》（一说为六朝人依托所作）载有“凤麟洲，在西海之中央”，产“神药百种”；又有：
聚窟洲，在西海中申未地……洲上有大山，形似人鸟之象，因名之为人鸟山。山多大树，与枫木相类，而花叶香闻数百里，名为反魂树……伐取木根心，于玉釜中煮取汁，更微火煎如黑饧状，令可丸之，名曰惊精香，或名之为震灵丸，或名之为返生香，或名之为震檀香，或名之为人鸟精，或名之为却死香，一种六名。斯灵物也，香气闻数百里。死者在地，闻香气乃却活，不复亡也。以香薰死人，更加神验。
这里的“西海”，据《史记·大宛列传》：“于窴之西，则水皆西流注西海。”所指非今咸海即里海；又《汉书·西域传》：“条支国临西海。”指今波斯湾。故所谓风麟洲、聚窟洲，地当中亚或西亚阿拉伯地区。《海内十洲记》又载，聚窟洲所产香药经由“西胡月支国”献于汉武帝：
征和三年（前 90 年），武帝幸安定。西湖月支国王遣使献香四两，大如雀卵，黑如桑椹。帝以香非中国所无有，以付外库。……到后元元年（前 163 年），长安城内病者数百，亡者大半。帝试取月支神香烧之于城内。其死未三月者皆活，芳气经三月不歇。于是信知其神物也，乃更秘录余香。……明年，帝崩于王祚宫，已亡月支国人鸟山震檀、却死等香也。
月支古族，史载仅见于中亚，原游牧于敦煌、祁连间，汉文帝前元三至四年（前 177—前 176 年）间，遭匈奴攻击，大部西迁塞种地区（今新疆西部伊犁河流域及其迤西一带），称大月支，其余入南山（今祁连山），称小月支。虽然“西胡”一词西汉时多指葱岭以东各民族，但据贡香使者称其国离长安路途遥远，而其时大月支正当活跃之时，故这里的“西胡月支”当系葱岭以西的大月支。又提到“月支国人鸟山”，则聚窟洲、西胡月支实为一地也。晋初张华《博物志》亦载有此事，文字较为简略，记武帝以香药疗疫事亦仅行于宫中，“宫中病者即日并差”，较为切实一些。看来，此事记载虽不无荒诞难测之处，但西汉时大月支来献丸药一事当属可信。这也是中国与西域中亚国家医药交流的较早记载。
南亚次大陆的印度在西汉时被称为身毒，东汉时改称天竺。由于喜马拉雅山脉的相阻，所以与中国的陆路交通更为不便。秦汉时期中国与印度在医药方面交流的记载甚少。惟旧题西汉刘歆撰、实为晋葛洪所作之《西京杂记》载，汉宣帝刘询即位前因巫蛊之祸被系狱中时，曾臂系“身毒国宝镜一枚，大于八铢钱。旧传此镜照见妖魅，得佩之者，为天神所福，教宣帝从危获济。及即大位，每持此镜，感咽移辰。”刘询在位时，曾设置西域都护，对发展西域地区的生产，保障东西商路畅通，都有一定作用，也可见其对中西交通的重视。身毒宝镜的作用之说虽不免流于迷信，但毕竟在客观上反映了人们仰以消灾祸、保安康的期待，从这个意义上说，宝镜与医药卫生也不无联系。
值得注意的是，虽然秦汉时中国与印度间直接的医药交流记载甚少，但印度医药知识借佛教传入中国却另有踪迹可寻。印度佛教的全部学问概称为“五明”系统，包括内明、因明、工巧明、声明与医方明。据《大唐西域记》卷二载，印度佛教教授学徒，“七岁之后渐授五明大论”。其中内明即佛学，是佛教特有的宗教内容；而医方明是关于医药的知识，本非佛教自身特有的学问，其来源是古代印度医药知识。从理论上讲，佛教僧尼对医药知识都应有所了解。从历史情况看，兼行医术的僧尼历代也不乏其人，而佛教经典中也有一些有关医药卫生的文献。
早期的中印陆路交通主要是经由中亚。两汉之际，贵霜帝国成为中印交通的枢纽。贵霜帝国是大月支人在约公元 1 世纪中叶所建的一个庞大帝国，其盛时疆域西起咸海，东至葱岭，南达北印度的恒河和印度河流域，国都富楼沙（今巴基斯坦白沙瓦市）。其国迦腻色迦王时期（约 120—162 年）成为佛教的中心，对于佛教的发展及其向中国的传布起了极大的作用。佛教（主要是大乘佛教）最初即由大月氏于两汉之际传入中国。尤其在东汉末年，不少大月氏僧人如支谶、支谦等东来中国，传布佛教，翻译佛经，自然也传播了有关的印度医药卫生知识。（参见上节，此处从略）
张骞通西域后，中国人的地理知识扩大到亚洲西部，对欧洲也开始有所了解。《史记·大宛传》载有“黎轩”一国，《后汉书·西域传》称为“大秦”，云：“大秦国一名犁鞬，以在海西，亦云海西国。”此皆指罗马帝国，当时其版图西起西班牙、不列颠，东达幼发拉底河上游，南自非洲北部，北迄多瑙河与莱茵河一带，正当极盛期。公元 1 世纪末，西域都护班超曾遣甘英使大秦，但未果。《后汉书·西域传》载大秦亦有制作香药之俗：“合会诸香，煎其汁，以为苏合。”又载“桓帝延熹九年，大秦王安敦遣使自日南徼外献象牙、犀角、碡瑁”。安敦当即罗马皇帝马可·奥里略·安敦尼（Marcus Aurelius Antoninus，121—180年），其于 162 年至 165 年间遣兵东征安息直至波斯湾头。大秦使所献之物，是作为珍异之物进献的，但中医学历来也入于药用，尤其犀角一味为重要的中药品种。
秦汉时，在中国与西域诸国的经济文化交流日渐增多的情况下，除西域诸国医药传入中国外，中国医药外传西域诸国也应是情理中事，但这方面的史料几付阙如。唯据《海内十洲记》载，“凤麟洲”之“西国王使”曾于武帝天汉三年（公元前 98 年）向汉武帝进献胶、裘二物，后武帝“厚谢使者而遣去，赐以牡、桂、干姜等之诸物，是西方国之所无者。”所赐牡、桂、干姜，均为传统中药。此事如属实，当为具体中药外传西域的较早事例。另外，中国蜀地特产邛竹杖至少在秦汉时已可能通过缅甸等地输往印度，因张骞出使西域时曾在大夏得见从印度买到的此物。杖类多为老年保健用品，故此事也与中国医药卫生用品外传印度不无关联。