中国古代物理学的发展.doc

中国古代物理学的发展 中国有着悠久的历史和灿烂的文化，为世界文明做出了不可或缺的贡献。科学技术是人类文明的重要组成部分，是推动文明发展的重要动力。中国古代文明这颗参天大树的枝头缀满了奇花异果，为世界文明增添了盎然生机。中国古人为科学技术的发展做了汗牛充栋的工作，他们的智慧凝聚在物化了的、丰富多姿的科技活动之中，使中国的科学技术和文化赋予了博大精深的内涵；而中国古代物理学则是中国古代文明的重要组成部分。 中国古代物理学经历了三个发展阶段：从萌芽远古到春秋战国时期，到秦汉到明末的普遍进展；再到明末到清末，传统物理学逐渐走向衰落、西方近代物理学的传入。物理学是与生活和生产技术密切相关的；旧石器时代人们打制的石质尖状器或刮削器，表明他们可能领悟到物体的硬度、强度以及锋刃与尖劈的作用。弓箭的发明与应用为后来对弹性材料的理论认识奠定了雄厚的基础。新石器时代制造的各种带有木柄的生活和生产用具，表明杠杆早已在实践中被使用了。原始社会时期，钻木取火的技术成为后来热学理论的依据。在河池旁面水寻影、梳妆打扮，又促进了后来各种镜的发展及其成像知识的诞生。令人惊讶的是，公元前6000年，河南舞阳贾湖村人创制了具有六声或七声音阶的骨笛。它表明中国古代的音乐文化远早于古巴比伦文化。声学知识的起点之高、在贾湖骨笛出土之前是任何人也想象不到的。 夏、商、西周时期，各种工具与机械的制造，使人们积累了大量的物理经验。殷商时期，人们已经制造了镜面微凸的青铜镜。晚商与西周时期，编磐、编钟大发展。公元前10世纪，钟工和乐师通过调音而创制了双音钟，即一个钟壳能发出二个基音。这是人类声学技术的非凡成就。反映了西周典章制度的《周礼·典同》记下了十二种钟的形状及其与音量、音质的定性关系，这是有关壳体振动知识的第一次经验性总结。十二律音调体系亦可能完成于商、周之际。以《考工记》和《墨经》为代表，标志春秋战国时期中国物理学的萌芽。除了《考工记》和《墨经》之外，《国语·周语》、《管子·地员》、《韩非子》等等也是先秦时期与物理学较为相关的著作。它们所述及的弦长与音调的定量关系，共振知识，电磁知识和“司南”的制造，材料力学和影戏的起源，等等，都在物理学史上具有重要意义。曾侯乙编钟的制造及其乐律铭文，表明春秋战国之际声学曾达到高度发达的水平。 汉代以后，我国已完全进入铁器时代。钢铁技术长足进步，从而为科学技术的发展打下了基础。在此时期，与物理学密切相关的机械制造技术有较大的发展。西汉发明了铁齿轮、滚动轴承，被广泛用于起重。人们根据杠杆、轮、偏心轮、连杆、绳索或传动带等简单机械的原理创造出各种复杂机械。西汉长安巧工丁缓（生卒年代不祥）发明“被中香炉”，毕岚（活跃于2世纪下半叶）造翻车；西汉末，水碓遍布；东汉初，杜诗（？～38）造水排，随后，水磨应运而生；东汉张衡（78～139）创制地动仪；三国马钧（生于3世纪）造指南车；晋代葛洪（284～364）发明具有螺旋桨原理的“飞车”；南北朝时期，祖冲之（429～500）又创制“千里船”。隋唐时期，李皋（生卒年代不祥）制造车轮船，使桨式间歇运动变成轮式连续运动。水力运转的浑象具有减速传动装置和棘轮系统。更有现代技术意义的是唐代杨务廉（生活于7世纪）第一次创制了具有人工合成言语声的机械木偶。这个时期的物理学发展表现在有更多的著作记述了各方面的物理经验和知识。 继盛唐文化之后，宋、明时期是中国古代物理学和技术发展的高峰期。在农业、手工业、建筑、冶金、武器制造、纺织、陶瓷等方面都有较大进步；火药武器和造纸技术突飞猛进地发展；在机械制造方面不仅继承了前代的成就，而且又有许多新的发明创造。诸如，指南车和记里鼓车的创作和应用，并有了详细的文字记载；具有减速齿轮系和擒纵器计时机械的出现，影响了后世几百年；轮船此时期亦发展到高峰；在水排基础上，产生了一种称为“猛火油柜”的液压泵和活塞风箱。走马灯、管形火枪、火箭、木棉搅车。尖劈榨机、可折叠船、水转大纺车，等等，都是这个时期的重要发明。 从明初到清末，中国传统物理学逐渐向近代过渡并最终被近代物理学所取代。这是中国物理学史上的一个特殊时期，一方面，传统物理学仍在缓慢发展；一方面，近代物理学在中国传播：初期是传统物理学与传入中国的西方16世纪之前物理学相互交融，促进中国传统物理学的繁荣；然后，近代物理学于19世纪40年代起传入中国，并立即取代了中国的传统科学。 第一节 中国古代的自然观 中国在当今世界上是最使人感到神秘而惊愕不已的国家，而且这还不只是由于她的古老和地域的广阔；中国是当今世界上有着持久文化传统的最古老的国度，她的人口也居世界之首；她一度是雄视全球的强大帝国，一个引人瞩目的征服者，她为世界贡献了自己某些重要的发明；她拥有自己独特的文学、哲学和对自然的思考；当她在技术领域中展