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  第十六章物理学
 


第十六章 物理学

物理学是研究物质运动一般规律和物质基本结构的科学,是人类在长期的生产实践和观察实验的基础上逐渐发展起来的。夏商周时期,人们已积累了大量的有关力、热、声、光、磁等方面的知识和对于运动、时空、物质结构等问题的认识,这些知识和认识构成了这一时期物理学的丰富内容。

 

第一节 力学知识

力学是最早发展起来的学科之一。远古至春秋战国时期已应用尖劈和杠杆原理,制造出某些器具,还利用斜面、轮轴等机械提举重物。下面着重介绍这一时期对于弹力、浮力和摩擦力的利用及对力的本性的认识。

由于狩猎和战争的需要,人们很早就发明了弓箭。在山西峙峪旧石器晚期遗址中发现有石镞,说明距今二万八千年前就有弓箭的发明。至春秋战国时期,弓箭的制造有了很大的发展。《考工记》详细地记载了箭的杆、矢、羽三部分的构造和比例,特别是讨论了箭的结构与飞行的关系,认为箭的结构直接影响到飞行状况及射击的准确性。若箭杆前部太软,箭就会往下俯冲;若后部太软,箭就会往上飘;中部太软则飞行纡曲;中部太硬就会向上飞扬;羽毛太多则速度慢;羽毛太少较易偏斜。这些讨论已涉及到初步的空气动力学的内容。这个时期还发明了弩,可以把弹力积聚起来,以使发射力更强。

对浮力的利用也相当早。除行舟外,对水的浮力还进行理论探讨。墨家学派认为,可以浮在水中的物体,虽其形体较大,但在水中只沉浸较浅的一部分。这是因为物体中间有空隙(“形之大,其沉浅也,说在具”)。《考工记》也提到利用水的浮力来检验车轮制造时各部分是否平衡(“水之,以视其平,沉之均也”)

春秋战国时期,对惯性现象已有一定的认识,如《考工记》就提到:“马力既竭,辀犹能一取焉”。物体的垂直下落必须是在没有外力作用的条件下。墨家曾注意到这一点,指出:“凡重,上弗挈,下弗扳,旁弗劫,则下直”。意思是说在物体下落时,如果上不提它,下不拉它,旁不影响它,那么它就垂直下落。人们还利用重心的转移制成“欹器”。《荀子·宥坐》载:孔子参观鲁庙,见到一种可以灌水的容器,当它在空腹时是倾斜的;灌水适中就正立起来;若灌水过满就会倾覆(“虚则欹,中则正,满则覆”)。这种欹器是统治者用来做座右铭的,因而叫“宥坐”。这个容器内部具有特殊构造,由水的灌入程度不同,使重心不断转移,从而出现三种不同状态。

由于长期对各种自然力的开发与利用,人们对“力”的本性也进行探讨。《墨经》对力作了定义:“力,形之所以奋也”。这里的“形”,即是形体,亦即物体。这句话的意思是:力是使物体发生运动的原因。但力是什么?《墨经》说:力是“重之谓”,即在静止的时候,力就以“重”来表示。也就是把物体下落的属性看作力。物体的下落或上举,都是由于“重”在起作用(“下,举,重奋也”)。


 




《考工记·矢人》。
《墨子·经下》。
《考工记·轮人》。
《考工记·辀人》。
《墨子·经说下》。
《墨子·经上》。
《墨子·经说上》。