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我国古代物理学

作者:戴念祖(现代)
栏目:前史.地舆
类别:古典
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书本节选

书本章节作者介绍
第一章 我国古代物理学史概述



我国是国际文明兴旺最早的国家之一,物理学在我国有悠长的前史。



第一节 从远古到西周时期(公元前770年曾经)



在原始社会时期,当人们学会用火、学会制作石器时,人们就在劳作实践中播下了物理学的种子。据古籍记载,这时期的人们“刳木为舟、剡〔yan演〕木为楫”,“断木为杵、掘地为臼”,“弦木为弧、剡木为矢”,船、杵臼和弓箭的制作,可知力学中有关浮力、杠杆、弹性的常识开端萌发。“燧人氏钻木取火”的记载,也标明人们开端懂得热学中冲突生热的道理。

夏、商、西周时期,交通运输东西的制作,用以计量时刻的壶漏的创造,交易交流中必备的权衡器,杠杆和桔槔在生产中的运用,烧陶和冶铜中操控火候的技能,铜镜和阳燧(凹面铜镜)的铸造,各种乐器的创制,这些技能的开展为物理学常识的堆集创造晰条件,也为这以后总结物理学理论打下了坚实的根底。



第二节 春秋战国时期(公元前770—前221年)



前史学家一般把这个时期称之为从奴隶制向封建制过渡的社会变革年代。这个时期也完成了我国从青铜年代向铁器年代的过渡。跟着冶铁和铁制东西的运用、农田水利的兴旺、都邑修建的昌盛,以及列国吞并战役的影响,以《墨经》和《考工记》两书为标志,我国古代物理学开端了它的构成时期。

墨子(约公元前468—前376年)是这个时期具有唯物主义倾向的哲学家,也是我国古代最早的物理学家。墨子,名翟,鲁国人,他和他的弟子组成的墨家,是春秋战国时期物理学成果最大的学派。其代表作《墨经》一书,记载了有关力学、声学、光学等方面的常识。尤其是在光学方面,它以八条文字接连有序地记叙了光、影、镜面成像的光学问题。它不只是我国最早的几许光学作品,并且在国际古代文明史上也是一篇很可贵的和较全面的光学创作,比欧几里得光学还早百余年。

《考工记》是春秋末年齐国人的作品。它论说了其时手艺业的首要工种,是一部关于我国古代手艺技能规范的总聚集。尤为可贵的是,该书在记叙各种手艺技能的一起,还别离阐明晰它们的科学道理。其间包含许多力学、声学和热学方面的物理常识,堪称为集我国古代物理学常识在工艺技能上运用的大成。例如:在叙说车和车轮的制作技能时,指出了车轮的物质均匀对称查验法;最早记叙了车子运动的惯性现象;对牛车、马车上下坡的力学问题作了剖析;在叙说皮革制作时,指明皮革的变形与受力有关;在叙说弓箭制作中,讲明晰坚持箭在疾风中必定弹道的技能问题;在叙说制钟技能时,还说明晰钟壁厚薄、钟口形状、钟甬长短对发声的影响,它比欧洲相同内容的论说文字要早1500年。为《考工记》制钟技能的文字记载作证的是,1978年考古发掘出湖北随县曾侯乙编钟一套64个,其总音域跨五个八度。

此外,在这个时期,人们还发现了磁石吸铁现象,创造晰最陈旧的磁性方向指示器,即“司南”。在《管子·地员篇》中记下了弦线音高与其长度的定量联系。



第三节 从秦汉到五代时期(公元前221—公元960年)



从秦一致六国开端,通过汉、三国、晋、南北朝、隋、唐,到五代约1200年间,古代我国有合有分,时战时和,封建准则日趋完善。跟着铸铁和耕耘技能的不断前进,古代物理学也有较为全面的开展。会集表现为:一、制作了不少大型的杂乱的机械,如指南车、记里鼓车、水运浑仪等;二、创造晰许多小型用具,如被中香炉(即常平支架)、透光镜等;三、这个时期尽管没有一本好像《墨经》、《考工记》那样较为会集地记叙物理学常识的专著,但在许多前史典籍中,如刘安(公元前179—前122年)的《淮南万毕术》、《淮南子》,刘歆(公元?—23年)的《西京杂记》(一说晋代葛洪撰),王充(公元27—约97年)的《论衡》,张华(公元232—300年)的《博物志》,南北朝成书的《关尹子》,段成式(公元803—863年)的《酉阳杂俎》,谭峭(活泼于10世纪上半叶)的《化书》等等,零星地记载了很多的物理学经历或思辨性理论,触及了热、力、声、光、电和磁等方面的内容。

值得一提的是,在这个时期还呈现了一些有关器物的专门图书。如叙说弓弩制作和弹道问题的《望远连弩射器法》;祖冲之的儿子祖暅〔geng更〕(约公元5—6世纪初)撰《称物重率术》、《权衡经》,它们论述了密度、重心和平衡等有关力学问题;北齐信都芳撰《器准》,“聚浑天、欹器、地动、铜鸟、漏刻、候风诸巧事,并图画为器准”(《北齐书·信都芳传》),这可能是我国前史上第一部科学仪器图著。惋惜这些触及机械制作和力学原理的书本都已失传了。



第四节 宋、元时期(公元960—1368年)



这是我国古代物理学开展的鼎盛时期。

宋代是我国封建专制主义大开展的时期,社会经济有明显前进,尤其在农业、手艺业、冶金、兵器制作、纺织业、陶瓷和国内外交易方面较前都有所开展,行会准则盛行,城市经济繁荣,纸币及汇兑盛行,这一切都促进科学技能有较大的前进。元代基本上仍保持宋代水平。

宋元年代,包含了丰厚的物理学内容的五本巨作相继问世,它们是:沈括(公元1031—1095年)的《梦溪笔谈》、苏颂(公元1020—1101年)的《新仪象法要》、曾公亮(公元999—1078年)的《武经总要》、李诫(公元1035—1110年)的《营建法度》、赵友钦(宋末元初人)的《革象新书》。此外,《宋史》中的“地理志·仪象”、“律历志”、“仪卫志·政和大驾”、“舆服志·指南车、记里鼓车”等华章,都是极有价值的科学作品。

宋元年代还有许多在其时归于国际一流的有关物理学方面的创造创造。

力学方面,《宋史·舆服志》具体记载了燕肃(公元960—1040年)等人制作的指南车、记里鼓车。指南车是一种指示方向的机械车;记里鼓车是能够记载车辆运转旅程长短的机械车。依据史书留下的有关记载,不只标明古代人娴熟地把握了有关齿轮及其匹配规则的力学常识,并且今日还能够照书本恢复制作。苏颂和韩公廉等人在1092年制作了一架大型的水运仪象台,即地理钟。它是现代挂钟的先人,也标明宋代人彻底把握了操控等速运动的技能办法。李诫在《营建法度》中体系地总结了历代修建经历,特别是提出了横梁的高与其宽之比的规则,比西方材料力学中相同的公式要早400年到600年。曾公亮在《武经总要》中记叙了在两山之间引水过山,制作大型虹吸管的办法。宋僧怀丙(生卒年不详)在1066年使用相似现代起重浮艇的原理打捞沉落江中的万斤铁牛。此外,液体比重计和表面张力仪也是这一年代的创造。

热学方面,宋代人创造晰火药、火柴,以及以火药为燃料而喷发推动的火箭,还创造晰水套式省油灯。在煮水泡茶的日子实践中,人们还发现了水的递次欢腾现象。关于热胀冷缩的原理在实践中也得到了广泛运用。

光学方面,沈括的《梦溪笔谈》对日食、月食、雨虹的成因作了理论性总结。沈括还发现了阳燧的焦点,对凹面镜成像原理作了正确的叙说,并讨论了“透光镜”反射成像的原因和“红光验尸”的光学道理。赵友钦在《革象新书》中描绘了一个大型的有关小孔成像的试验,并得出了正确的定论。他的试验室是一个三层高楼,光源是上千支蜡烛,这是中世纪时期最大型的光学试验。此外,关于色散常识也有很多记载,幻灯、影戏、以磷光物质作画等方面皆有长足的前进。

声学方面,沈括不只在理论上论述了编钟的形状与其发音的联系,并且还创造晰以“纸人”演示共振现象的试验办法。南宋初年,赵希鹄在其著《洞天清录集》中对修建声学作了最早的讨论,提出了规划琴室的一些规范。

电和磁学方面,指南针的创造及其在航海中的运用,地磁偏角的发现和记载,以及对雷电性质的调查研讨,都是这一时期的重大成果。
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