中国古代物理学
物理,古人云「事物的道理」,为历代大儒名宦所重。古代中国人不仅记述了许多物理现象,发现了一些物理规律或定理,尚有饱含物理知识的诗词歌赋传世。严格地说,在古代世界中是没有近代意义的物理学的,但这并不是说物理学不是历史发展的产物。
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本专题作者:中国科学院自然科学史研究所
研究员戴念祖教授;
顾问:中国科学院自然科学史研究所
潘吉星教授、金秋鹏教授。

在漫长的20多个世纪中,中国古代物理学在世界上一直处于领先的地位,只是到了明、清,由于欧洲近代物理学的兴起,它才显得落后了,可以称之为衰落时期。从「五四」新文化运动开始,中国物理学汇合于世界物理学,呈现出不同于古代物理学的新面目。

中国古代物理学历史悠久,其主要成就分别体现在力学、声学、电与磁学、光学、热学等方面。力学是研究物体机械运动规律的科学。一个物体在时间、空间中的位置发生变化的运动,就叫机械运动。杠杆原理、轮滑与辘轱等均属于在力学的探究下的发现与创造。声学是研究一切声音现象、利用声音或消除声音的科学。空气中的声波,是发声体使空气振动而成的。空气振动是一疏一密的状态,其传播能量的方向与振动方向相平行,所以,声波是纵波。王充是世界上最早展示不可见的声波图景以及指出声强与传播距离关系的人。东汉时期,大约公元l世纪,他在《论衡·变虚篇》指出声音在空气中的传播形式与水波相同,同时还指出声音的强度随传播距离的增大而相应衰减,他以鱼激起不过百步的水波为例,说明人声跟鱼声一样会随着距离而相应衰减。早在汉代,古人已发现磁石虽然可以吸铁,但不能吸引铜和瓦石,而且还知道磁铁的排斥现象,并把磁铁排斥现象应用于休闲活动—斗棋。磁石也用于防盗和军事:秦始皇阿房宫的大门就有磁石,用来防持带铁器的盗贼进入。古代中国人从分辨真假琥珀和玳瑁的经验中发现了静电。古代药物学家在分辨真假琥珀和玳瑁时发现了琥珀吸取草屑的现象,一般以布摩擦琥珀,或以手心摩擦琥珀,看它是否能吸引草屑,从而检验琥珀的真假。光学的起源也和力学、热学一样,可以追溯到二三千年前。中国的《墨经》就记载了许多光学现象,例如投影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等等。以墨翟为首的墨家是春秋战国时期科学成就最大的学派。他们的著作《墨经》以连续八条文字记载了光学问题。原始社会时期,人们已学会利用火,发明了钻木取火的方法。用两条木片,使其之一的一端与另一条激烈摩擦,在摩擦点附近放上易燃物质。摩擦运动产生高温,甚而迸出火星,易燃物质即着火。先秦时期,人们崇尚「五行」观念。五行,即金、木、水、火、土,其中火也是自然万物之一。因此,火是物质的看法有着非常久远的历史。中国是世界上最早发现并利用高温燃料的国家,如煤炭、石油、天然气的开发与利用,在历代典籍中的记载屡见不鲜。

这些古代的科学技术被记录下来,编撰成书。中国古代科学著作很多如《墨经》、《考工记》、《淮南王书》、《论衡》、《梦溪笔谈》、《天工开物》、《物理小知识》等。其中天工开物宋应星是中国古代一部综合性的科学技术著作,有人也称它是一部百科全书式的著作,外国学者称它为「中国17世纪的工艺百科全书」。作者在书中强调人类要和自然相协调、人力要与自然力相配合。这些著作至今都影响着中国科学的发展记录着古人辉煌的智慧。

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