(完整版)物理学史--中国古代物理学
第一章 中国古代物理学(光学、电磁学(1)
3.光的折射与透镜
※冰透镜：西汉《淮南万毕术》记载：”削冰令圆，举向 以日，以艾承其影，则火生。“
※鲫鱼杯：宋代《春渚（zhŭ）纪闻》：“有一鲫，长寸 许，游泳可爱。水倒出，鱼不复见。复酌水酒中，须臾 一鱼泛然而起。” ※ “蝴蝶杯”、“兰花杯”等。
4.光的色散
雨后成虹和造虹实验：
唐初孔颖达《礼记注疏》“日照雨滴则虹生” 唐代张志和《玄真子》“雨色映日而为虹”“背日喷 乎水，成虹霓之状。” 南宋蔡卞《毛诗名物解》：“云薄漏日，日照雨滴则 虹生。今以水喷日，自侧视之，则晕为虹霓…。故今雨 气成虹，朝阳射之则在西，夕阳射之则在东。”
示三 意音 图石
和 对 话 石 回 声
莺莺塔回声示意图
6.古代乐器
新石器时代：陶埙（xūn） 和骨哨。
《诗经》记载：有29种之 多，包括各种弹琴、吹奏、 打击等乐器。
战国曾侯乙墓：出土的有： 编钟、磬、笙、排萧等。
编钟
6.律学
律学的内容包括产生乐音的规律、律制的规定、定律器的制 定，还要旁及 与历法和度量衡的关系。律学是一门综合声 学、乐学和数学为一体的综合性学科。
平面镜：“景，日之光反烛人，则景在日与人之间”
凹面镜：“鉴洼，景，一小而易，一大而正，说在中之外、 内。… …中之内，鉴者近中，则所鉴大，景亦大；远中，则 所鉴小，景亦小，而必正，起于中缘正而长其直也。中之外， 鉴者近中，则所鉴大，景亦大；远中，则所鉴小，景亦小而 必易。合于中长直也。”“鉴洼”即凹面镜，“中”为焦点， “易”即倒置。
天然磁石指南针：南宋《事林广记》指南鱼的 制作方法：“以木刻鱼子，如拇指大，开腹一窍， 陷好磁石一块，却以蜡填满，…令没放水中，自 然指南，以手拨之，又复如此。”
指南龟的制作方法：“以木刻龟子一个，一 如前法制作造，但于尾边敲针入去，…龟腹下微 陷一穴，安钉子上，拨转常指北，须是针尾后”
中国古代物理学-中国古代物理学史概述
中国古代物理学-中国古代物理学史概述从远古到西周时期在原始社会时期，当人们学会用火、学会制造石器时，人们就在劳动实践中播下了物理学的种子。
据古籍记载，这时期的人们“刳木为舟、剡〔yan演〕木为楫”，“断木为杵、掘地为臼”，“弦木为弧、剡木为矢”，船、杵臼和弓箭的制造，可知力学中有关浮力、杠杆、弹性的知识开始萌芽。
“燧人氏钻木取火”的记载，也表明人们开始懂得热学中摩擦生热的道理。
夏、商、西周时期，交通运输工具的制造，用以计量时间的壶漏的发明，贸易交换中必备的权衡器，杠杆和桔槔在生产中的应用，烧陶和冶铜中控制火候的技术，铜镜和阳燧(凹面铜镜)的铸造，各种乐器的创制，这些技术的发展为物理学知识的积累创造了条件，也为其后总结物理学理论打下了坚实的基础。
春秋战国时期历史学家一般把这个时期称之为从奴隶制向封建制过渡的社会变革时代。
这个时期也完成了我国从青铜时代向铁器时代的过渡。
随着冶铁和铁制工具的使用、农田水利的发达、都邑建筑的兴盛，以及列国兼并战争的刺激，以《墨经》和《考工记》两书为标志，中国古代物理学开始了它的形成时期。
墨子(约公元前468—前376年)是这个时期具有唯物主义倾向的哲学家，也是我国古代最早的物理学家。
墨子，名翟，鲁国人，他和他的弟子组成的墨家，是春秋战国时期物理学成就最大的学派。
其代表作《墨经》一书，记载了有关力学、声学、光学等方面的知识。
尤其是在光学方面，它以八条文字连续有序地记述了光、影、镜面成像的光学问题。
它不仅是中国最早的几何光学著作，而且在世界古代文化史上也是一篇很难得的和较全面的光学杰作，比欧几里得光学还早百余年。
《考工记》是春秋末年齐国人的著作。
它论述了当时手工业的主要工种，是一部关于我国古代手工技术规范的总汇集。
尤为可贵的是，该书在记述各种手工技术的同时，还分别阐明了它们的科学道理。
其中包括许多力学、声学和热学方面的物理知识，堪称为集我国古代物理学知识在工艺技术上应用的大成。
中国古代物理学
中国古代物理学许多固体材料在外力作用下会产生形状变化；当外力撤销时，它又恢复其原来形状。
这在物理学上称为弹性变形。
竹片、弓干、金属弹簧等等，都具有弹性变形的性能。
中国是毛竹的故乡。
竹片所具有的弹性和弹性变形在历代曾被广泛应用。
射鸟的弹弓、弓弩的干体，弹棉、碎石、甚至织机上的弹弓，都以竹片制成。
20多年以前，曾长期认为中国古代无金属弹簧，弹簧是西方文明的产物。
近几十年的考古发掘表明，中国人早在春秋战国时期就制造了金属弹簧。
在湖北随县曾侯乙墓中、在襄阳和当阳两地的春秋末到战国中期的墓葬中，都出土了以金属丝绕成的螺旋弹簧，有的迄今尚有弹性。
在河北新乐、山西原平等地出土的战国墓中，还发现了金丝盘簧。
遗憾的是，它们在汉代之后没有得到进一步发展。
中国特有的锁簧和折叠式金属簧(又称“绷子”)得到普遍应用和发展。
金属的弹性和弹性变形是随冶炼技术的发展而提高的。
古代中国人在铸造弹性刀剑上曾创造了世界之最。
宋代沈括曾记述过与他同时代的人所珍藏的几把宝剑，它们不仅削铁如泥，而且“用力屈之如钩，纵之铿然有声、复直如弦”。
其中一剑“可以屈置盒中，纵之复直”(《梦溪笔谈·异事》)。
如此屈伸自如的宝剑，犹如今日以弹簧钢制成的卷尺。
其实，类似的宝剑一直可以追溯到三国时期，那时，魏文帝曹丕的“灵宝”剑能“舒屈无方”。
其后，西晋刘琨在其诗中描述百炼钢的弹性变形，说“何意百炼钢，化为绕指柔”(《文选》卷二五)。
宋以后，类似刀剑仍在不断制造，且成为中国传统的冶炼工艺之一。
凡此种种，都是古代中国人应用金属的弹性及弹性变形的例证。
至于利用弹性变形的弓箭，中国更有悠久的历史。
距今30000年左右的旧石器文化遗址中出土的石镞，就是使用弓箭的证明。
西周后期，弓的弹性变形被载入诗歌之中。
《诗·小雅·角弓》写道：“骍骍〔xin辛〕角弓，翩其反矣。
”大意是：装调好的角弓，总是以反其作用力的方向弹回。
古代人不仅知道弹性变形，而且“弹力”一词也使用甚早。
第一章 中国古代物理学的发展
2. 积累形成期：春秋战国时期。这一时期物理学知识开始积累形成，
代表作《墨经》《考工记》；已有大量的精美器物和文字记载。
3. 发展期：秦汉----隋唐、五代十国。在这一时期，物理学知识得到
应用，如张衡地动仪、刻漏计时；宋元时期达到发展高峰，这一时期出现 了人工磁化技术、指南针、赵友钦的小孔成像实验等。至此，在西方近代 科学诞生之前，中国的科学技术在各个领域都居世界领先地位。 明清时期，科学和科学技术的发展逐渐落后于西方，这一时期，西方物理 知识开始向中国输入。
八卦则是其形式化和符号化：－－为阴，——为阳，分
别称作‘阴爻（yá o)’和‘阳爻’，阴爻和阳爻的组合构成四 象： 22 四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮 （gè n）、兑。 23
八卦与二进制： 若以阴爻－－表示0， 阳爻——表示1， 则坤卦≡≡即为000， 乾卦≡即为111， 实际相当于八进制：0---7。 故事：德国数学家莱布尼兹1679年提出“论二进位制”， 1701年他将二进位制表寄给中国的法国传教士白晋，白晋立 即看出二进位制与中国伏羲八卦的六爻有关，遂回信并附寄 伏羲64卦图。1703年4月1日，莱布尼兹收到回信和图，4月2 日又复信，并将论文送出发表，论文题目是：“二进位制计 算的阐述”，副题是“关于只用0和1，兼论其用途和伏羲所 用数字的意义”。
西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天地之气，不失其序。若过 其序……阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，于是有地震。”（《国语》）
④物质不灭思想 王夫之《张子正蒙注•太和》：气“散而归于太虚，复其 氤氲（yīn yūn ）之本体，非消灭也。聚而为庶物之生，自氤 氲之常性，非幻成也”“聚散变化，而气本体不为之损 益。”；“车薪之火，一烈而尽，而为焰，为烟，为烬，木 者仍归木，水者仍归水，土者仍归土，特希微而人不见 者。”；“一甑（zeng）之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有 所归；若盖严密，则郁而不散。”
物理学史--补充--中国古代物理成就总汇
中西思维方式比较
1.伦理型与认知型
中国传统思维方式——政治伦理型
▲以儒家为代表的先哲：出于忧患意识，关注政治伦理 ▲思维的中心：伦常治道 ▲政治 + 伦理 + 哲学 + 哲学家本人的生活体验 = 人生哲学、伦理哲学、政治哲学 哲学家 = 政治家 = 道德家 = 文学家/诗人 ▲孔子哲学： 以 “仁”、“礼” 为中心 ▲科举制度：读书人醉心于科举，埋头于八股 ▲科学技术：被统治者视为“奇技淫巧”，受到歧视与打击 ▲结果：重道轻器、重人文轻科学
思想解放和较多的自由研讨的学术空气，是科技发展的重要
条件。
中国古代科学技术发展世代相继，在不断积累的基础上，
一步步走向高峰。 古罗马帝国中断无继。
4、“士”的历史作用
春秋：私学骤兴，大量的“士”——古代的知识分子。
懂“六艺”，依附于不同的社会集团。 诸侯国的政策：“礼贤下士”，养士之风盛行。 “三顾茅庐”“毛遂自荐” 士不但在政治、军事等问题上出谋划策，有的同时从事文化 和科学技术的研究。 （1）思想上的解放和学术上的“百家争鸣”，出现了各家 对许多科学技术问题从不同的角度论述，有的互相补充，有 的彼此辩难。为科学技术的发展，创造了有利的条件。 （2）“士”外出游说，使者往来频繁，促进了科技文化交 流。 同时期的西方，泰勒斯、亚里士多德、欧几里得、阿 基米德等结成不同的学派，对自然科学进行研究，成为西 方古代科学技术发展的一个高潮时期。
2、《考工记》春秋时期
是从手工业制作中阐述一些科学技术。 现存《考工记》是《周礼》中的一篇——“冬官篇”。 该书可能是当时一些知识分子记录各个工种的经验和制 作工艺，后经统编后成书的。书中所论及工种30种。 物理学方面，主要包括力学和声学。
古代物理学史2
明代的北京故宫群等等。
尖劈（能以小力发大力）
原始社会骨斧
原始社会骨针
新 石 器 时 代 骨 刀
耒耜（lĕisì） 耕犁的雏形
杠杆
桔槔[jié gāo]：井上汲（jí ）水的工具
古秤（古代叫做衡）
滑轮（变形的、能转动的杠杆）
滑轮
辘轳（lùlu）
以水流做动力的机械
一种以水流作动 力，取水灌田的 工具。[2]据史料 记载，筒车发明 于隋而盛于唐， 距今已有1000多 年的历史。
4 力学知识应用
※尖劈、辘轳、滑轮、水转筒车、水转连磨、水碓（duì
舂米用具）、水排鼓风机（公元31年东汉南阳太守杜诗发 明）、被中香炉、记里鼓车、水运浑象仪等。 ※古代建筑学上力学的应用：如隋代李春建造的赵周桥， 是我国古代留传至今最古老、跨度最大、弧度最浅的石拱桥， 距今已1300年； ※公元1056年建造的辽代山西应县木塔，是世界上现存的 最高的古代木构建筑，高67.31米，经受近一个世纪的风雪袭 击，12次六级以上地震，至今安然屹立。 ※宋代建筑师喻皓曾在开封建“开宝寺塔”斜塔：“塔初 成，望之不正，而势倾西北。人怪而问之。皓曰：‘京师地 平无山，而多西北风，吹之不百年当正也。’”《归田录》。
b、漏壶
“壶漏”又称“漏壶”，大约发明于公元前5世纪。它是用漏水的方 法,观测“刻箭”的昼夜计时器。
c、浑天仪
东汉时期张衡117年发明浑天仪，用于测定天体位置，一天转一周。 后经唐宋发展，成为世界上最早的天文钟。
圭 表 （ 公 元 前 世 纪 ）
圭（guī）表:
简单计时工具。 可以测定节令和 一年的长度。不 能测定具体时间。
汉族民间用水力带动的石磨。水磨的一 种，流行于江西等地。是晋代长安发明家杜预所创造 的一种粮食加工机械。
物理学史--补充--中国古代物理成就总汇
古代物理学家和重要古籍
1、墨家和《墨经》 2、《考工记》 3、王充和《论衡》 4、沈括和《梦溪笔谈》 5、赵有钦和《革象新书》 6、朱载堉和《乐律全书》 7、方以智和《物理小识》 8、郑复光和《镜镜詅痴》 9、孙云球与黄履庄 10、王征和《远西奇器图说》
1、墨家和《墨经》
墨家：春秋时期，学派的成员多来自生产第一线，有丰富的 技术知识和刻苦的钻研精神，研究科学技术的风气特别盛。 据记载，在制造机械上，墨子超过了与他同时期的机械专家 公输投（鲁班）
4、沈括和《梦溪笔谈》北宋 沈括：（1031-1095年）受过良好的教育，随父亲去过很 多地方。中了进士，做过太史令、集贤院校理、权三司使 等，57岁隐居于“梦溪园”，而后著书。
沈括是我国乃至世界少有的 科学通才，是我国科学史上 最卓越的人物之一。他研究 的学问包括天文、气象、物 理、化学、数学、地质、地 理、生物、药物、医学以及 文字、考古、历史、文学、 音乐、图画等。 1979年，国际上曾以沈括的 名字命名了一颗新星。
著书背景：王安石变法 《梦溪笔谈》： 总结前人的经验，对一些物理现象 亲自观察和试验，并记录下自己在科学 方面的心得。 物理学方面主要贡献是声学、光学 和磁学。 这本书内容丰富，见解精道，在世界科 学史上，也享有很高的声誉。 英国科学史家李约瑟博士称其为“中国 科学史上的坐标”
物理学史课件
一、西方古代科学概述
• • • • • 巴比伦和埃及古文明时期的科学 苏格拉底以前的古希腊自然哲学 雅典的自然哲学 亚历山大里亚时期的古代科学 罗马和古代科学的衰退
二、古希腊罗马时代的物理学
• 早期希腊时代（公元前八世纪——前四 世纪）的自然哲学 • 希腊化时期（公元前四世纪——前一世 纪）的自然哲学 • 罗马时期（公元前一世纪——公元四世 纪）的自然哲学
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开普勒对哥白尼学说的发展
• 把行星运动的详细情况更精确地 记录下来的第一位天文学家，要 算是哥本哈根的第谷· 布拉埃。 • 他并没有采取哥白尼的全部体系， 而认为太阳围绕地球运行，而行 星则围绕太阳运行。 • 他经过几次迁徙，终于定居在布 拉格，并得着约翰 · 刻卜勒参加 他的工作，后来就把他的极其珍 贵的资料遗留给刻卜勒。 Tycho Brahe，1546－1601
第二篇
• • • • •
经典物理学
经典物理学产生的背景 经典力学的建立与发展 经典热学的建立与发展 经典电磁学的建立与发展 经典光学的建立与发展
第四章 经典物理学产生的背景
• 近代科学产生的社会条件
• 宇宙观和天文学革命 • 近代科学研究方法的形成
一、近代科学产生的社会条件
• 资本主义生产的发展 • 资产阶级思想解放运动 • 科学社团的成立和发展
三、中世纪的物理科学思想
• 西方中世纪科学发展概况
• 阿拉伯学派及其对物理学发展的贡献
• 中世纪大学及亚里士多德思想的影响 • 罗吉尔· 培根对物理学的贡献
第三章 文艺复兴及其对物 理学发展的影响
• 文艺复兴运动 • 达• 芬奇的科学研究 • 弗兰西斯• 培根的贡献 • 吉尔伯特的物理学成就
文艺复兴运动
中国古代物理学
容量量具：斛、斗、升、合、龠（yuè）。
重量量具：古人称之为‘衡’，衡的形式包括：等臂 天平、不等臂天平、杆秤。权就是砝码或秤砣。1954年 在湖南长沙战国楚墓出土了我国最早的等臂天平和砝码 ，天平为木杆，杆端有两盘，还有以两为单位的九个砝 码。
唐代王冰《素问》：“虚管灌满，捻上悬之，水固不 泻，…；空瓶小口，顿灌不入，为气不出而不能入也。”
（8）惯性：春秋战国时期的《考工记》中描述：“马力既
竭，轴犹能一取焉”
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4 力学知识应用
※尖劈、辘轳、滑轮、水转筒车、水转连磨、水碓（duì 舂米用具）、水排鼓风机（公元31年东汉南阳太守杜诗发明 ）、被中香炉、记里鼓车、水运浑象仪等。
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“阴阳八卦”说 这一学说起源于殷周之际，实际上也是一种 原始的元素论。它从人们生活经常接触的自然界中选取了八种 东西作为说明世界上其他多种东西的根源。
所谓八卦，即用八种符号来表 示八种自然现象，而这八卦是由阳 爻（音挑yao）用“”表示和阴 爻用“- -”表示，阳爻和阴爻排列 为八卦，再由八卦排列为６４卦。 八卦分别是乾、坤、震、巽（xun）、 坎、离、艮、兑等，它们分别表示 天、地、雷、风、水、火、山、泽。 世界就是在阴阳两种对抗物质势力 运动推动下孳生着。发展着。这是 一种十分朴素的万物生成的唯物主 义观念。
量衡进行了统一，制发了一大批度量衡标准器，意义重大。
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b.计量器具：
长度量具：最早商代的牙尺，等于现在的16.95cm； 战国的铜尺，合现在的23.0cm；公元９年，新莽时期的 铜卡尺，长度14.22cm，分固定尺和活动尺两部分，相当 于现在的游标卡尺。另外还有唐朝镂牙尺（0.3m)、鎏金 雕花铜尺、木尺、黄钟玉尺等。
中国古代物理学
中国古代物理学中国古代物理学严格地说，在古代世界中是没有近代意义的物理学的，但这并不是说物理学不是历史发展的产物。
在漫长的20多个世纪中，中国古代物理学在世界上一直处于领先的地位，只是到了明、清，由于欧洲近代物理学的兴起，它才显得落后了，可以称之为衰落时期。
从“五四”新文化运动开始，中国物理学汇合于世界物理学，呈现出不同于古代物理学的新面目。
一．发展概况先秦时期的伟大哲学家墨翟(约公元前468-前376)及其墨家学派(公元前4世纪-公元前3世纪)在他们的论着《墨经》中记述了大量的物理知识，这是春秋战国时期物理学成就最大的学派，《墨经》的主要成就在力学与光学方面。
它探讨了力的定义，叙述了惯性运动，研究了杠杆、滑轮、轮轴、斜面等装置省力的原因，以及浮力与平衡原理，指出了光的直线传播及反射规律以及小孔、平面镜、凹凸面镜的成像情况；观察了温度与火色的关系。
同时期的《考工记》是应用力学、声学方面的书，记载了滚动摩擦、斜面运动、惯性现象、抛物轨道、水的浮力、材料强度以及钟、鼓、磬的发音、频率、音色、响度及乐器形状的关系。
这时期的《管子·地数篇》、《鬼谷子》、《吕氏春秋》等书中还记载了天然磁石的吸铁现象以及最早的指南针“司南”。
汉代王充(27～约97)的《论衡》是中国中古时期的百科全书。
在力学方面指出外力能改变物体的运动状态，改变运动速度。
而内力不能改变物体的运动，还讨论了相对运动，在声学方面研究了声的发生、传播与衰减，并用水波做比喻。
在热学方面研究了热的平衡、传导及物态变化。
在光学方面阐述了光的强度、光的直线传播及球面聚焦现象。
在电磁学方面记录了摩擦起电及磁指南器。
在唐代，《玄真子》中记叙了人造虹的简单实验：“背日喷水”。
唐人将风力分为八个等级。
了解到共鸣的道理并应用于音乐中，并指出了雷与电的关系。
宋代沈括(1031-1095)的《梦溪笔谈》具有很高的科学价值，被称为“中国科学史上的坐标”，其主要成就是在声学、光学、磁学方面。
中国古代物理学史
第一篇 古代物理学
第一章
中国古代物理学
第一节 中国古代的自然观（掌握） 第二节 中国古代物理学知识的积累（知道） 第三节 中国古代物理学的特点（了解）
（3）气分阴阳，永远处于运动变化之中
阴阳二气的相互作用，构成了天地万物存在与变化的多 样性，天地万物变化的实质即气的运动变化。
王充在《论衡•自然》中说“天地合气，万物自生”。
张载《正蒙》：“气有阴阳，屈伸相感之无穷”。
王夫之《张子正蒙注》：“感者，交相感。阴感于阳而 形乃成，阳感于阴而象乃著”。
西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天地之气， 不失其序。若过其序„„阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，于 是有地震。”（《国语·周语》）就是说：“天地之气”有 一定的秩序。若是失了秩序，阳气和阴气都不在它们应有的 位置，不能有它们应有的运动，这就有地震。
宣夜说认为宇宙是无限的，宇宙中充满着气体，所有天 体都在气体中漂浮运动。星辰日月的运动规律是由它们各自 的特性所决定的，决没有坚硬的天球或是什么本轮、均轮来 束缚它们，宣夜说打破了固体天球的观念，这在古代众多的 宇宙学说中是非常难得的。 宣夜说创造了天 体漂浮于气体中的理 论，并且在它的进一 步发展中认为连天体 自身，包括遥远的恒 星和银河都是由气体 组成的。这种十分令 人惊异的思想，竟和 现代天文学的许多结 论相一致。
4.评价
李约瑟（1900-1995） 认为：“元气，像现代人 心目中以太波或辐射线。”
何祚庥先生则认为 气“与其说是接近于以 太，不如说更接近于现 代科学所说的场”， “元气学说„„是现代 量子场论的滥觞”。
中国古代物理学
然而，无论是四大文明古国还是古希腊， 都谈不上有“物理学”。当时人们主要采取 的方法是观察和思辨（即逻辑推理的雏形）， 还不可能自觉地、系统地运用实验方法，也 不可能通过严密的逻辑推理和数学形式进行 科学的概括，使之成为完整的知识体系。但 这一阶段仍是物理学形成和发展的先导和渊 源。是物理学发展的孕育和萌芽时期。
二、元气说
1. 概述：中国古代的哲人们期望着将世界万物本源归结为一种 统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间的物 质所构成，而不像“五行说”是各种元素的组合。在“道”和 “太极”的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中国古代自然 观中重要的、占主流地位的“元气说”。 春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气， 进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下一 气”的思想。战国末期的荀（xú n）况也指出气是构成万物的 基本元素。 元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、 宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。由汉代的王充、唐 代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由宋代 张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”。
③气分阴阳，永远处于运动变化之中 阴阳二气的相互作用、相互感应，构成了天地万物存在与 变化的多样性，天地万物变化的实质即气的运动变化。张载 《正蒙》：“气有阴阳，屈伸相感之无穷”。王夫之《张子 正蒙注》：“感者，交相感。阴感于阳而形乃成，阳感于阴 而象乃著”。西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天 地之气，不失其序。若过其序……阳伏而不能出，阴迫而不 能蒸，于是有地震。”（《国语· 周语》） ④物质不灭思想 王夫之《张子正蒙注•太和》：气“散而归于太虚，复其 氤氲之本体，非消灭也。聚而为庶物之生，自氤氲之常性， 非幻成也”“聚散变化，而气本体不为之损益。”；“车薪 之火，一烈而尽，而为焰，为烟，为烬，木者仍归木，水者 仍归水，土者仍归土，特希微而人不见者。”；“一甑 （zeng）之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有所归；若盖严密， 则郁而不散。”
江苏省启东中学高三物理校本课程《物理学史》第一讲：古代物理学
第一讲古代物理学第一节启明之光一.中国古代的物理学萌芽1.力学方面我国古代力学知识源远流长，积累丰富。
早在2000多年以前的战国时期，在“墨经”中，记述了墨子(公元前478－前392)等哲学家对力学方面的一些精辟见解，如“力，刑之所以奋也。
”，表达了力是使人和物的“奋”即由静到动的根本原因。
还对杠杆进行了研究，指出:“相衡，则本短标长。
”说明了在称量重物时，要想与砝码平衡，就要调整重臂“本”和力臂“标”，这一记录比阿基米德早二百多年。
我国科学家的朴素的宇宙观，例东汉的张衡强调:“宇之表无极，宙之端无穷”。
明“武备志”记载:“水战，可离水三。
四尺燃火，即飞出水面二。
三里去远，如火龙出于江面，筒药将完，腹内火箭飞出，人船俱焚。
”发展了二级火箭装置。
2.电磁学方面在静电学方面，在西汉末年，(公元前20年)就有记载，在磁学方面更有骄人记录:1)传:4000年前，黄帝与蚩尤打仗，但蚩尤作雾，黄帝则使用指南车来辨别方向，使蚩尤大败。
2)郦道元在“水经注”中，写到秦始皇为了防避刺客，用磁石建造阿房宫的北阙门，若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。
3)指南针比法人古约特早几百年。
3.天文学方面比较突出的是张衡(公元78年－139年)，生于河南南阳石桥镇，公元111年担任了东汉主持天象观测、编订历法的太史令，发明了浑天仪、候风地动仪。
国际天文学组织用他的名字命名了一颗小行星和月球上的一座环行山。
元朝的郭守敬等也取得了很大成绩。
4.π的计算“π”是物理、数学中经常遇到的一个常数，测算它的精确值对科学的发展很重要。
先秦取圆周率为“周三径一”魏晋时期的刘徽应用极限思想，采用割圆法，算出了当时世界上π=3.1416的数字。
＊割圆法：刘徽指出：圆内接正多边形的边长“割之又割，以至于不可割，”则其面积“将与圆周合体，而无所缺矣。
”据说他将正多边形割至了3072条边。
南北朝的祖冲之(429－500年)是世界上第一个把π的值推算到3.1415926～3.1415927的人。
物理学史——中国古代电磁学知识
甲骨文“雷”
金文（周）“电”
1、雷电知识 （1）雷电现象 王充《论衡·雷虚篇》：“云雨至则雷电击”，明确地提出
云与雷电之间的关系。 《南齐书·五行志》： “永明八年（490年）四月六日，
雷震会嵇山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而 窗户不异也。（佛面刷有金粉）”
沈 括 《梦溪笔谈》 ： “内侍李舜举家曾为暴雷所震，其堂之 西室，雷火自窗间出，赫然出檐，人以为堂屋已焚，皆出避 之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆黔。有一木格，其中杂 储诸器。其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器不曾焦灼。有 一宝刀，极坚刚，就刀石中熔为汁，而室亦俨然。人必谓， 火当先焚草木，然后流金石，今乃金石铄而草木无一毁者， 非人情所测也。” “导体”和“绝缘体”在雷电作用下的区 别。
偏东，不全南也”。
② 南宋陈元靓《事林广记》：“造指南龟。以木刻龟子一个 ，一如前法制造，但于尾边敲针入。用小板子，上安以竹钉子 ，如箸尾大；龟腹下微陷一穴，安钉子上，拨转常指北。须是 针尾后。”
木龟有固定支点的装置。由水浮 改为支撑，对于指南仪器这是在 结构上的一次较大改进，为将指 南针用于航海提供了方便条件。
1.《汉书 西域传》记载“矛端生火”指公元3年观察到： （1）摩擦起电 （2）磁石吸铁 （3）尖端放电 （4）光的折射
2.我国最早有关毛发摩擦生电的记载，是西晋张华写的 （1）《庄子》（2）《水经注》（3）《博物志》（4）《淮南子 》
3.北宋时，谁在《萍州可谈》中第一次记载了指南针用于航海 ，比英国人纳肯早71年 （1）朱彧 （2）梅文 （3）曾公亮 （4）张载
，不可持物，……除大热烦满及耳聋。” 《本草纲目》：“慈石三十两，白石英二十两，槌碎瓮盛，
水二斗浸于露地。每日取水作粥食，经年气力强盛，颜如童 子。” 战国时“自炼五石”
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公元前316年，蜀守李冰修建都江堰，“正面取水，侧面排 沙”，其飞沙堰工程巧妙地利用了弯道环流，说明当时测河水 流量、了解泥沙规律等水力学知识及水利工程已有相当的水平， 成都平原二千多年来始终受益。
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被中香炉是中国古代盛香料熏被褥的球形小炉。 它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有 两层或三层同心圆环。炉体、内环、外环和外 壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉体由于重 力作用，不论球如何滚转，炉口总是保持水平 状态。
唐代王冰《素问》：“虚管灌满，捻上悬之，水固不 泻，…；空瓶小口，顿灌不入，为气不出而不能入也。”
（8）惯性：春秋战国时期的《考工记》中描述：“马力既
竭，轴犹能一取焉”
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4 力学知识应用
※尖劈、辘轳、滑轮、水转筒车、水转连磨、水碓（duì 舂米用具）、水排鼓风机（公元31年东汉南阳太守杜诗发 明）、被中香炉、记里鼓车、水运浑象仪等。
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（4）.重心与平衡
西安半坡仰韶文化（距今5000～6000年前）遗址出 土的吸水陶罐：口小、腹大、底尖，两侧耳环稍低于罐 的重心。
西周及历代的欹（qī倾斜）器：又称宥（yòu,宽 容）坐之器，形状同上。
作用有二： ①容器：《荀子•宥坐》记载孔子观鲁桓公庙时所说
“吾闻宥坐之器者，虚则欹，中则正，满则覆”。 ②劝告之器：告戒人们行为和思想不可过或不及。 王充《论衡》：圆物投之于地，是随遇平衡；方物
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测时仪器：
a.圭表—由圭和表垂 直构成。利用太阳投 影指示时间的仪器。
日晷：
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月晷
星晷
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b.漏壶：
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认为：阴阳的对立统一运动，是自然界一切事物发生、发 展、变化及消亡的根本原因。是自然界一切事物运动变化的固 有规律。阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律。
阴阳学说的基本内容包括阴阳对立、阴阳互根、阴阳消 长和阴阳转化四个方面。
衡• 谈天》，“天地合气，万物自生”《论衡• 自然》。 王充（27-约97）：东汉时期的唯物主义哲学家和进步
思想家，创立了以气为基础的元气自然论。主要著作有《论 衡》，共30卷，85篇，涉及力学、声学、光学、热学、电磁 学等多方面的知识，是我国中古时期的一部百科全书。
②气有聚散两态，太虚为气，气形转化
第一章 中国古代物理学
一. 中国古代的物质观 二. 中国古代的力学知识 三. 中国古代的热学知识 四. 中国古代的光学知识 五. 中国古代的电磁学知识 六. 中国古代的声学知识 七. 中国古代物理学的特点
概况
在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有“物理 学”。当时人们还不可能自觉地、系统地运用实验方法， 也不可能通过严密的逻辑推理和数学形式进行科学的概括， 使之成为完整的知识体系。但这一阶段仍是物理学形成和 发展的先导和渊源。是物理学发展的孕育和萌芽时期。但 我们可以通过早期人类的遗迹中看到人类为了生存，在获 取生活和生产资料的过程中，在与大自然的各种斗争中， 不断认识自然，改造自然，从而孕育和形成了早期的物理 知识和中物国理古思代想物。理思想的特点： 1.发源于当时生产工艺的实践过程中 2.以朴素的直观观察为依据，思辨色彩浓烈 3.没有集中的专门著作，散见于有关古籍之中
d.机械记时：
东汉时期张衡117年发明浑天仪，用于测定天体位置，一天转一周。后经唐
宋发展，பைடு நூலகம்为世界上最早的天文钟。
圭
日
表
晷
月
星
晷
晷
漏壶：
漏壶有两种形式：泻水型和受水型。 我国最早的西汉青铜挈壶为泻水型漏壶， 只有一把挈壶，出水口在壶底侧。由于 挈壶里水位不同时出水速度不同，后来 又发展出受水型。并逐渐由最初的两壶 发展成多壶。右图为根据唐朝吕才《历 象汇编历法典》99卷刻漏图制作的四级 漏壶。
意义：五行依一定的相生次序而相生；又 依一定的相克次序而相征服。这种关系深刻地 揭示了组成世界的五种基本物质元素在相互转 化的复杂变换过程中，生成和消失的速率是受 控的，在量上是互补的，因而元素的种类和总 量不增不减，物质守恒。
2. 阴阳学说
阴阳是中国古代哲学的一对范畴。阴阳的最初涵义是表 示阳光的向背，向日为阳，背日为阴。
元气学说注重物质连续与不连续的相互统一，强调事物间 的相互联系和相互转化。符合自然界的真实变化，与自然本 性更接近。但元气说终究是一种思辩理论，没有实验、数学 等科学方法的配合，长期停留在推测、玄想阶段，致使中国 没有走上诞生近代科学的道路。
二.中国古代的力学知识
力学知识起源于古代人对自然现象的观察和生产 劳动中的实践经验，并逐步发展为生产技术和初步的 自然哲理，这在东西方古代都是如此。
我国古代，手工工艺技术成果远比经验性的理论 总结突出得多，这是中国古代对力学研究的主要特点。 1.物理计量：①时间计量、②度量衡 2.时间、空间、运动：
①空间和时间 ②运动与静止 ③运动的相对性
3.对力的认识： 4.力学知识的应用
①时间计量
一力学
a.干支纪法：春秋时鲁隐公三年（前722）二月己巳日至清宣统年（1911）。“干
一. 中国古代的物质观
关于物质的构成，自然界的各种自然现象的形成与变化， 中国古代有多种说法， 典型的说法如 “ 五行说 ”，“阴阳 说”，“元气说”。
“五行说” 这一学说始于夏朝，流行于商朝，到了西周发展 为“五行元素说”。西周末年，太史官史伯在总结前人思想以 后说：“夫和实物，同则不继，以他平他谓之和，故能丰长而 物生之，若以同裨同，乃尽弃矣。故先王以土与金、木、水、 火杂以成百物”。（国语·郑语。）这里已十分明确的把水、 火、木、金、土五种基本物质当成组成世界万物的原始材料。 更加清楚地表明中国古代原始五行说，实际上就是最早的关于 物质组成的假说。它不仅具有朴素的元素概念，并具有物质相 互转化的观念。
④物质不灭思想
王夫之《张子正蒙注•太和》：气“散而归于太虚，复其 氤氲之本体，非消灭也。聚而为庶物之生，自氤氲之常性， 非幻成也”“聚散变化，而气本体不为之损益。”；“车薪 之火，一烈而尽，而为焰，为烟，为烬，木者仍归木，水者 仍归水，土者仍归土，特希微而人不见者。”；“一甑 （zeng）之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有所归；若盖严密， 则郁而不散。”
北朝、隋时为 29.6 cm
关羽大概1.9米
唐分大小尺，小尺为30 cm，大尺为36 cm 宋、元一尺为31.2 cm
明：裁衣时一尺为 34cm，量地时一尺32.7cm，营造时一尺32cm
清：裁衣时为 35.5 cm，量地时为34.5 cm，营造时为32cm
容量
中国古代有很多与容量有关的词语，如升斗小民 陶渊明不为五斗米折腰，五斗米是多少？
后来，又给它赋予了一定的意义，把自然界和社会上一 切对立的现象抽象为阴阳，用阴阳概念来解释自然界两种对 立和相互消长的物质势力，用来解释天文气象、四季变化、 万物兴衰等自然现象。
如气候的寒暖，方位的上下、左右、内外，运动状态的 躁动和宁静，以及天地、男女、昼夜、君臣、夫妻等。
阳代表积极、进取、刚强、上升、温热、明亮、雄性、 太阳等阳性和具有这些特征的事物；
五行思想
五行：金、木、水、火、土五种基本物质或元素。“水曰 炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。”（《尚书·洪范》）
构成：世界万物皆由上述五种元素构成。“以土与金、木、 火、水杂，以成百物”（《国语·郑语》）。
相互关系：相生与相克：土生金、金生水、水生木、木生 火、火生金；土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。
二 元气说
1. 概述：中国古代的哲人们期望着将世界万物本源归结为一 种统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间 的物质所构成，而不像“五形说”是各种元素的组合。在 “道”和“太极”的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中 国古代自然观中重要的、占主流地位的“元气说”。
春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气， 进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下 一气”的思想。战国末期的荀（xún）况也指出气是构成万 物的基本元素。
古代的几个规定：
《孔子家语》记载：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻”即：从中指 的指端到第一横纹叫一寸，拇指和中指一扎为一尺，两臂伸开长八尺， 叫一寻。
《孙子算经》：“度之所起，起与忽。蚕吐丝为忽。十忽为一丝，十 丝为一毫，十毫为一厘，十厘为一分。”
《汉书•律历志》详细记载： 长度单位：引、丈、尺、寸、分，十进制；
元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、 宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。由汉代的王充、 唐代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由 宋代张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”。
“元气说”的主要思想
①气是充满整个宇宙 客观存在的物质，是万物本原。 王充在《论衡》中说：“天地，含气之自然也。”《论
容量单位：斛（hú)、斗、升、合、龠（yuè），十进制。
秦：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升，1升（194 毫升） 汉：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升, 1升（342/192毫升） = 10合，1合 = 2龠, 1龠 = 5撮, 1撮 = 4圭 三国两晋：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升, 1升（202毫升） = 10合 南北朝：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升, 1升 = 10合 隋：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升, 1升(594/198毫升) = 10合 唐：1斛 = 10斗, 1斗 = 10升, 1升 (594毫升) = 10合 宋：1石 = 2斛，1斛 = 5斗, 1斗 = 10升 1升(664毫升)= 10合 元：1石 = 2斛，1斛 = 5斗, 1斗 = 10升 1升 （949毫升）= 10合 明：1石 = 2斛，1斛 = 5斗, 1斗 = 10升 1升（1074毫升） = 10合 清：1石 = 2斛，1斛 = 5斗, 1斗 = 10升 1升 （1036毫升）= 10合
张载（1020～1077，宋）：“太虚者，气之体…形聚 为物，形溃反原”《正蒙• 乾称》
王夫之（1619～1692，明末清初)：“虚空者，气之量， 气弥沦无崖而希微不形，则人见虚空而不见气。凡虚空者， 气也。聚则显，显则人谓之有；散则隐，隐则人谓之无。” 《张子正蒙注•太和》。
③气分阴阳，永远处于运动变化之中
鸡、戌9月狗、亥10月猪、子11月鼠、丑12月牛
b.十二时辰记时法：
子时：23～1时，丑时：1～3时，…,亥时：21～23时。
c.百刻时制（漏壶记时制）：
采用日晷或漏壶将一昼夜分为十时，一时分为十刻。‘刻’为漏壶的基本记
时单位，在竹或木制的箭上100个等分刻度，其高度正好等于一昼夜漏壶滴水的
高度。1刻等于现在的14.4分钟。
四象：
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四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮 （gèn）、兑。
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“阴阳八卦”说 这一学说起源于殷周之际，实际上也是一种 原始的元素论。它从人们生活经常接触的自然界中选取了八种 东西作为说明世界上其他多种东西的根源。
所谓八卦，即用八种符号来表 示八种自然现象，而这八卦是由阳 爻（音挑yao）用“”表示和阴 爻用“- -”表示，阳爻和阴爻排列 为八卦，再由八卦排列为６４卦。 八卦分别是乾、坤、震、巽（xun）、 坎、离、艮、兑等，它们分别表示 天、地、雷、风、水、火、山、泽。 世界就是在阴阳两种对抗物质势力 运动推动下孳生着，发展着。这是 一种十分朴素的万物生成的唯物主 义观念。
浮漏：