第十六章物理学

　　第十六章 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”）。

　　

　　①《考工记·矢人》。

　　②《墨子·经下》。

　　③《考工记·轮人》。

　　④《考工记·辀人》。

　　⑤《墨子·经说下》。

　　①《墨子·经上》。

　　②《墨子·经说上》。