中国古代的物理成就 我国古代的科学技术成就中,属于物理学或与物理学有关的,可以提出 力学、光学和声学等三个方面作一简要介绍。 (1)力学方面 ①
《考工记》一书中的有关记载。这是一本现存的有关我国古代手工业 技术规范的书籍,可能是春秋时代(公元前700至400年)末年的作品。 它记述了许多手工业的工艺制作与设施,汇集了至公元前3、4世纪时的工 程技术知识。其中包含的力学知识,主要有:关于惯性的记载、滚动摩擦的 论述、论箭的飞行与保持稳定,还记述了有关力的测量、斜面受力分析以及 材料和施工中的一些软科学知识。 ②
《墨经》中有关力学知识的记载。《墨经》
战国时代以墨翟(公元前 490至403年)为首的墨家的代表作,分为“经”与“经说”两大部分。 经说是经的注解。前者的内容大多是一些定义性质的条文,后者则带有定律 的性质的解释。 《墨经》中的软科学知识已不全是实际生产知识的总结和记述,而是对 力学现象进行了粗浅的概括,并进行了一些推理论证。诸如,关于时空观念、 运动学知识、力的概念、力系平衡的论述,以及斜面、滑轮及其应用,等等。 现举一条关于杠杆的理论探讨以兹说明: 经下第25条:“天(衡)而必正,说在得。” 经说:“(衡),加重于一旁,必捶(垂),权重相若也。相衡,则本 短标长,两相加焉,重相若,则标必下,标得权也。” 这一条说明了不等臂天平(秤)的平衡关系。可能是墨家探讨杠杆平衡 关系的实验总结,说明墨家发现杠杆定律较之古希腊的
阿基米德要早二百多 年。但并没有阿基米德杠杆定理那样完整和定量化。 ③侯风地动仪。这是东汉张衡(公元78至139年)所制的世界上第 一台地震仪。《后汉书张衡列传》上有下面一段记载:“(顺帝)阳嘉元年 (即公元132年),复造侯风地动仪。以精铜铸成,圆径八尺,合盖隆起, 形似洒尊,饰以篆文山龟乌兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有 八龙,首衔铜丸;下有
蟾蜍,张口承之。其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周 密无际。如有地动,尊则震,龙机发,吐丸而蟾蜍衔之,振声激扬,伺者因 此觉知。虽一龙发机,而七首不动。寻其方面,甩乃知震之所在。验之以事, 合契若神。自书典所记,未之有也。当一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪 其无征。后数日驿至,果地震陇西。于是皆服其妙。自此以后,乃令史官记 地动所从方起”。 显然,这是一种测定震源方向的仪器。可惜,后来这架地动仪失传了。 我国考古博物学家王振铎在总结国内外学者复制研究工作的基础上,根据书 上的记载和力学原理满意地复制成功了侯风地动仪的复原模型,它主要是一 个利用了重心很高的“都柱”的不稳平衡。从这个仪器的制造来看,张衡已 利用了力学上的惯性原理,同时他对地震波传播和方向性也一定有所了解。 这些在当时来说都是十分了不起的。 ④记里鼓和指南车。这是三国时魏人马钧根据以前的记载模仿制成的两 种利用各种齿轮的复合运动传动的自动机构。记里鼓是利用原动齿轮带动大 小不同的一套从轮,使车轮转动把车行的里数自动地表示出来的一种装置。 指南车是利用一套能自动离合的齿轮系统的定向装置,使得立在车上的一个 木制人像的手永远指着固定的方向。关于这两种装置的结构,在刘仙洲教授 著的《中国机械工程发明史》第一编第五章中有较详细的介绍。