中國古代物理學
物理,古人云「事物的道理」,為歷代大儒名宦所重。古代中國人不僅記述了許多物理現象,發現了一些物理規律或定理,尚有飽含物理知識的詩詞歌賦傳世。嚴格地說,在古代世界中是沒有近代意義的物理學的,但這並不是說物理學不是歷史發展的產物。
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本專題作者:中國科學院自然科學史研究所
研究員戴念祖教授;
顧問:中國科學院自然科學史研究所
潘吉星教授、金秋鵬教授。

在漫長的20多個世紀中,中國古代物理學在世界上一直處於領先的地位,只是到了明、清,由於歐洲近代物理學的興起,它才顯得落後了,可以稱之為衰落時期。從「五四」新文化運動開始,中國物理學匯合於世界物理學,呈現出不同於古代物理學的新面目。

中國古代物理學歷史悠久,其主要成就分別體現在力學、聲學、電與磁學、光學、熱學等方面。力學是研究物體機械運動規律的科學。一個物體在時間、空間中的位置發生變化的運動,就叫機械運動。杠杆原理、輪滑與轆軲等均屬於在力學的探究下的發現與創造。聲學是研究一切聲音現象、利用聲音或消除聲音的科學。空氣中的聲波,是發聲體使空氣振動而成的。空氣振動是一疏一密的狀態,其傳播能量的方向與振動方向相平行,所以,聲波是縱波。王充是世界上最早展示不可見的聲波圖景以及指出聲強與傳播距離關係的人。東漢時期,大約公元l世紀,他在《論衡‧變虛篇》指出聲音在空氣中的傳播形式與水波相同,同時還指出聲音的強度隨傳播距離的增大而相應衰減,他以魚激起不過百步的水波為例,說明人聲跟魚聲一樣會隨着距離而相應衰減。早在漢代,古人已發現磁石雖然可以吸鐵,但不能吸引銅和瓦石,而且還知道磁鐵的排斥現象,並把磁鐵排斥現象應用於休閒活動—鬥棋。磁石也用於防盜和軍事:秦始皇阿房宮的大門就有磁石,用來防持帶鐵器的盜賊進入。古代中國人從分辨真假琥珀和玳瑁的經驗中發現了靜電。古代藥物學家在分辨真假琥珀和玳瑁時發現了琥珀吸取草屑的現象,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,從而檢驗琥珀的真假。光學的起源也和力學、熱學一樣,可以追溯到二三千年前。中國的《墨經》就記載了許多光學現象,例如投影、小孔成像、平面鏡、凸面鏡、凹面鏡等等。以墨翟為首的墨家是春秋戰國時期科學成就最大的學派。他們的著作《墨經》以連續八條文字記載了光學問題。原始社會時期,人們已學會利用火,發明了鑽木取火的方法。用兩條木片,使其之一的一端與另一條激烈摩擦,在摩擦點附近放上易燃物質。摩擦運動產生高溫,甚而迸出火星,易燃物質即著火。先秦時期,人們崇尚「五行」觀念。五行,即金、木、水、火、土,其中火也是自然萬物之一。因此,火是物質的看法有着非常久遠的歷史。中國是世界上最早發現並利用高溫燃料的國家,如煤炭、石油、天然氣的開發與利用,在歷代典籍中的記載屢見不鮮。

這些古代的科學技術被記錄下來,編撰成書。中國古代科學著作很多如《墨經》、《考工記》、《淮南王書》、《論衡》、《夢溪筆談》、《天工開物》、《物理小知識》等。其中天工開物宋應星是中國古代一部綜合性的科學技術著作,有人也稱它是一部百科全書式的著作,外國學者稱它為「中國17世紀的工藝百科全書」。作者在書中強調人類要和自然相協調、人力要與自然力相配合。這些著作至今都影響着中國科學的發展記錄著古人輝煌的智慧。

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