春秋战国时期的物理学

互联网 0
导读: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
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①。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”)②。《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”)③。

  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”④。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”。⑤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”①。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”②,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”)。 

第二节 热学知识
 
  人类在长期对火控制与利用的过程中,逐渐积累了热学知识。传说燧人氏“钻木取火”,《庄子·外物篇》已有关于“木与木相摩则然(燃)”的记载。春秋战国时期,人们又发明以“阳燧”反射并聚焦太阳光来取火。阳燧是青铜制的凹面镜,反射太阳光可使某些易燃物(如绒艾)发火。原始人早已认识火势自然向上之性,因此在蒸煮食物或烧陶、冶金时,均是薪炭在下,被加热物在上,并采取了通风措施,以便增加炉温。

  关于温度的测量,古代虽未发明温度计,但对于温度的判断还是有一定办法的。《考工记》中精彩地描述了在冶炼金属时如何判断炉温的高低:“凡铸金之状,金(即铜)与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黄白之气竭,青白次之;青白之气竭,青气次之,然后可铸也。”①这是根据不同物质的蒸汽颜色来判断炉火的温度:由黑浊到黄白,再到清白;当最后到了“炉火纯青”的时候,就可以浇铸了。这种掌握火候的办法,直到近代还在使用。《吕氏春秋》:“见瓶水之冰,而知天下之寒”。这是一种关于气温的判别法,据此可以制成原始的温度计。《周礼》中还有关于古人在冬日凿冰入窖,以便在天热的时候用它来冷藏食物或保存尸体的记载。 
  
第三节 声学知识
 
  原始人类已知某些物体在受到振动之时会发声,例如敲击厚薄不同的石块、陶器会发出高低不同的声音;拉动绷紧着的绳索或弓弦,以及用口吹某些空腔或管状体,也会发出不同的声音。人们根据这些特点制造了石磬、陶埙等乐器;至周代,由于宫廷音乐的发展,已出现“金、石、丝、竹、匏、土、革、木”八类乐器,即“八音”。其中有板振动和膜振动的(如编钟、编磬、铃、鼓等),气柱振动的(如萧、管、笙、埙等),弦振动的(如琴、瑟)。春秋战国以后这些乐器更得到进一步的发展。在乐律方面,西周至春秋战国,已出现五声音阶、七声音阶和十二律的完整理论体系。五声音阶、七声音阶用宫、商、角、徵、羽来表示,十二律用黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟来表示。关于各律的确定,最早可能是采用损益弦长的办法。《管子》中介绍了一种“三分损益法”,就是把一根弦分为三段,取其三分之二,舍其三分之一,称为“三分损一”;又增其三分之一,则为“三分益一”,这样辗转相生,就可以得到各律。《管子·地员篇》的原话是:“凡将起五音,凡首,先主一而三之,四开以合九九,以是生黄钟小素之首,以成宫。三分益之以一,为百有八,为徵。不无有三分而去其乘,适足以是生商。有三分而复于其所,以是生羽。有三分去其乘,适足以是成角。”
1 2 3 4
相关热词搜索:物理 春秋战国
 
 
热点图片
最新图片
历史纪实 | 历史图片 | 中国历史朝代表 | 历史云 | 历史上的今天 | 尘土商城 | 中国历史 | 世界历史 | 故事会 | 鬼故事 | 小说 | 女性 | 股市
点此尘土网(中国历史)站长 | 网站地图 | 联系我们 | 老狼博客

©2020  尘土网-尘土历史网版权所有,感谢PHPCMS提供后台

湘ICP备18021165号  公安备案:32058302001038
尘土历史网精心为你打造一个学习中国历史,了解中国历史文化的平台,
内容精心为您准备