壹 中國古代物理學史概述
二 力學
1 杠桿原理
2 滑輪與轆轤
3 尖劈與斜面
4 重心與平衡
5 力
6 刻舟求劍
7 浮力與比重
8 陀螺與平衡環
9 彈性變形與彈性定律
10 橫梁的學問
11 大氣壓
12 空氣動力學及飛行幻想
三 聲學
四 光學
五 電與磁
六 熱
先秦時期的偉大哲學家墨翟(約公元前468-前376)及其墨家學派 (公元前4世紀-公元前3世紀)在他們的論著《墨經》中記述了大量的物理知識,這是春秋戰國時期物理學成就最大的學派,《墨經》的主要成就在力學與光學方面。它探討了力的定義,敘述了慣性運動,研究了杠桿、滑輪、輪軸、斜面等裝置省力的原因,以及浮力與平衡原理,指出了光的直線傳播及反射規律以及小孔、平面鏡、凹凸面鏡的成像情況;觀察了溫度與火色的關系。同時期的《考工記》是應用力學、聲學方面的書,記載了滾動摩擦、斜面運動、慣性現象、拋物軌道、水的浮力、材料強度以及鐘、鼓、磬的發音、頻率、音色、響度及樂器形狀的關系。這時期的《管子·地數篇》、《鬼谷子》、《呂氏春秋》等書中還記載了天然磁石的吸鐵現象以及最早的指南針“司南”。
漢代王充(27~約97)的《論衡》是中國中古時期的百科全書。在力學方面指出外力能改變物體的運動狀態,改變運動速度。而內力不能改變物體的運動,還討論了相對運動,在聲學方面研究了聲的發生、傳播與衰減,並用水波做比喻。在熱學方面研究了熱的平衡、傳導及物態變化。在光學方面闡述了光的強度、光的直線傳播及球面聚焦現象。在電磁學方面記錄了摩擦起電及磁指南器。
在唐代,《玄真子》中記敘了人造虹的簡單實驗:“背日噴水”。唐人將風力分為八個等級。了解到***鳴的道理並應用於音樂中,並指出了雷與電的關系。
宋代沈括(1031-1095)的《夢溪筆談》具有很高的科學價值,被稱為 “中國科學史上的坐標”,其主要成就是在聲學、光學、磁學方面。他研究了聲音的***振現象、針孔成像與凹凸鏡成像規律,形象地說明了焦點、焦距、正倒像等問題;研究了人工磁化方法,指出了把磁場的磁偏角,討論了指南針的裝置方法,為航海用指南針的制造奠定了基礎。他還研究了大氣中的光、電現象。
元代的趙友欽(1279-1368)在《革象新書》中研究了光的直進、針孔成像,利用模擬實驗研究月亮盈虧以及日、月蝕。他擅長用比喻解釋自然現象,使之生動、形象,易於被人們理解。
在明、清時代,朱載堉(1536-1610)在《樂律全書》中用精密方法首次闡明了音樂中的十二平均律。方以智(1611-1671)兼取古今中外知識精華,在《物理小識》中涉及力、光、磁、熱學,研究了比重、濃度、表面張力及杠桿原理,螺旋原理,研究了光的反射、折射、光學儀器,進行了分光實驗解釋虹,還研究了磁偏角隨地域的變化以及金屬導熱問題。《物理小識》是300年前的壹部科學著作。
我國是對磁現象認識最早的國家之壹,公元前4世紀左右成書的《管子》中就有“上有慈石者,其下有銅金”的記載,這是關於磁的最早記載。類似的記載,在其後的《呂氏春秋》中也可以找到:“慈石召鐵,或引之也”。東漢高誘在《呂氏春秋註》中談到:“石,鐵之母也。以有慈石,故能引其子。石之不慈者,亦不能引也”。在東漢以前的古籍中,壹直將磁寫作慈。相映成趣的是磁石在許多國家的語言中都含有慈愛之意。