1 中国古代物理学(力学、热学)
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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。
《素问·阴阳应象大论》:“阴阳者,天地之道也,万物之纲 纪,变化之父母,生杀之本始”。
阴和阳,既可以表示相互对立的事物,又可用来分析一 个事物内部所存在着的相互对立的两个方面。
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(lan shang:事物的起源) ”。 (杨仲耆,申先甲:物理学思想 史,湖南教育出版社)
第二节 物理学知识的积累
一 力学
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
《周礼·夏宫》记载:“挈(qìe)壶氏:掌挈壶以令军井,…皆 以水火守之,以分昼夜。” 《隋制》上说:“《周礼》挈壶氏,其法总以百刻,分以昼 夜,冬至昼漏四十刻,夜漏六十刻,夏至昼漏六十刻,夜漏 四十刻;春秋二分昼夜,各五十刻。”
浮漏:宋代沈括在多级漏壶的 基础上发明了浮漏,每昼夜 误差小于20秒。宋代燕肃制 作的莲花漏改进了刻箭的刻 度方法,精度提高到14.4秒; 宋代赵友钦则将精度提高6秒。
3.对力的认识: 4.力学知识的应用
一 力学
1.物理计量 ①时间计量 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)。“干支”是“天干”和“地支”的合称。 天干:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。 地支:子、丑、寅、卯、辰、巳、戊(午)、未、申、酉、 戍(xù)、亥。
四象和阴阳的组合再生八卦:乾、坤、震、撰、坎、离、艮 (gèn)、兑。
在易学中,事物的性质即由阴与阳所占整体成份之多少及阴 阳空间相对位置关系所决定。
《老子》说:“万物负 阴而抱阳”。
周代人伯阳父将地震 成因归于“阳伏而不能出, 阴迫而不能蒸。”
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。
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”。
2.“通天下一气”思想和“精气”说
《庄子·知北游》中记载:“人之生,气之聚也。聚则为 生,散则为死。……故万物一也。……通天下一气耳。”
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(yinyun)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。”
2.五行思想
五行:金、木、水、火、土五种基本物质或元素。“水曰 润下,火曰炎上,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、火生土;土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。
第一篇 古代物理学
------启明之光
第一章 中国古代的物理学萌芽
第一章 中国古代的物理学萌芽
第一节:物质本原思想
一元素与原子的观点
1.阴阳学说 2.五行思想 3.原子的观点
二 元气说
第二节:物理学知识的积累
一.力学 二.热学 三.光学 四.电磁学 五.声学 六.天文学
概况
在古代,无论是古希腊还是中国,都谈不上有“物理 学”。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。
意思是‘端’无厚,不可再分。类似现在的原子 观点。
和相西反方相观比点::战国时期公孙龙提出: “一尺 之棰古,希日腊取原子其论半:,原万子世是不不能竭再”分(割《的庄最子小单·天位。 下》)。
二 元气说
1. 概述: 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。
b.十二时辰记时法:子时:23~1时,丑时:1~3
时,…,亥时:21~23时。
表1-1 十二时辰与24小时纪日法的对应关系 子时 23~1时 辰时 7~9时 申时 15~17时 丑时 1~3时 巳时 9~11时 酉时 17~19时 寅时 3~5时 午时 11~13时 戊时 19~21时 卯时 5~7时 未时 13~15时 亥时 21~23时
《周易》以阴阳的范畴为基础,说明天地变化及
各种现象:“易有太极,是生两仪;两仪生四象, 四象生八卦”(《易经·系辞上》)。意思是:宇宙 的的本原是‘太极’(物质的原始状态),太极生 出天地(阴阳),天地生出四时(春、夏、秋、 冬),再生出‘八卦’(天、地、山、泽、水、火、 风、雷)。
八卦
八卦则是其形式化和符号化:--为阴,——为阳,分别 称作‘阴爻(yáo)’和‘阳爻’,阴爻和阳爻的组合构成四 象:
第一节:物质本原思想
一.元素与原子的观点
1. 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。
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。
1644年,笛卡儿提出以太旋涡理论,以解释原子间的虚 空问题和超距作用。后经美国传教士丁韪良的考证,他认为, 笛卡儿的以太论可能来源于张载的元气论。
评价:
李约瑟认为:“元气,像现代人心目中以太波或辐射线。” (Joscph Needham: Science and Civilisation in China [J].C ambridge press , Vol. Ⅱ, 1962. 472)
自夏、商、西周起,随着手工技术发展,物理知识开始积累。 春秋战国时期科学技术蓬勃发展,中国古代物理学开始形成 秦汉时期,形成一个发展高峰; 宋元时期达到鼎盛。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。 明末至清初以后,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。
3.“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。” 《论衡•言毒》说:“万物之生,皆禀元气。” 宋代《二程遗书》卷五说:“万物之始,皆气化。” 宋代朱熹《朱子遗书》说:“天地之间,一气而已。” 明代王廷相的《雅述》上篇说:“元气之上无物……” 王廷相《王氏家藏集》卷二十七说:“天地未判之前, 只有一气而已。一气中即有阴阳,……二者离之不可得”。
发展:五行说的起源早于“太极”和“道” ,在 殷末已普遍流传;春秋战国时期,五行说与阴阳说相 结合,形成了阴阳五行说,形成了五行相生相克的关 系。宋代以后,五行作为由太极到万物的中间环节, 被容纳于宇宙生成体系之中。宇宙由太极而生,太极 生出阴阳,阴阳生出五行,五行相互作用,生出男女 及世间万物。
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。
在中医学理论体系中,处处体现着阴阳学说的思想。阴 阳学说被用以说明人体的组织结构、生理功能ຫໍສະໝຸດ Baidu病理变化, 并用于指导疾病的诊断和治疗。
“阴阳有序、整体和谐”是世间的最佳状态,也 是事物稳定的基本保证。
白纸称为无极,画上一个圆圈,称为 无极生太极(宇宙),中间一条曲线 分成黑白两个部分,称为太极生两仪, 中间的曲线表示了阴阳的相互运动和 相互转化。黑白两个半球中各有一个 与之颜色相反的小圆圈,称为阴阳子, 表示阴中有阳,阳中有阴。
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
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》)
《管子•内业》记载:“凡物之精,比则为生。下生五谷, 上列为星;流于天地之间,谓之鬼神;藏于心中,谓之圣 人。杲(gao,明亮)乎如登于天,杳(yao 阴暗,隐没) 乎如入于渊,淖(nao 泥沼,柔和)乎如在大海,卒乎如 在于屺(qi 不长草木的山)”。
荀(xun)子(约前298~前238)《荀子•王制》: “水火有气而无生,草木有生而无知,禽兽有知而无义, 人有气有生有知有义,故谓天下贵也”
日晷:和圭表原理相似,由晷盘和晷针组成,晷针安在晷盘
中央,并垂直与晷盘。 月晷
星晷
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。
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,成为世界上最早的 天文钟。
②度量衡:度---长度 量---容量 衡---重量
a.计量单位:《汉书•律历志》详细记载: 长度单位:引、丈、尺、寸、分,十进制; 容量单位:斛(hú)、斗、升、合、龠(yuè),十进制。 重量单位:石、钧、斤、两、铢,非十进制。
②气有聚散两态,太虚为气,气形转化 《黄帝内经•素问》:“地气上为云,天气下为雨” ; 《左传•昭公元年》:“气有六,阴、阳、风、雨、晦、明”
张载(1020~1077,宋):“太虚者,气之体…形聚为物, 形溃反原”《正蒙• 乾称》;“气不能不聚而为万物,万 物不能不散而为太虚”“气之聚散于太虚,犹冰凝释于水, 知太虚即气”《正蒙•太和》。
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。
d.测时仪器:
圭表—由圭和表垂直 构成。利用太阳投影 指示时间的仪器。表 为直立的杆子,圭为 一平板,板上有刻度, 由表向北延伸。
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”。
3.元气说的局限、以太和场
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。
中国古代的气概念在理论上要泛化而更多脱离了自然存在 的一种物质形态的范畴,另一方面在抽象程度上又没能达到哲 学的高度。尽管也被中国古人用来解释自然现象,但在中国的 文化中,气更多地成为了自然哲学层次的概念而不是物理学层 次的概念。
和西方比较:古希腊的四根说,古印度的四大说,无金
3 .原子的观点
名家:代表人物 慧施(约前375~前318): “至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。” (《庄子·天下》)。
儒家:“语小,天下莫能破焉”(《中 庸》)。
墨家:“端,体之无厚而最前者也”,“非
半弗靳,则不动,说在端”(《墨经·经上》)。