2024年4月29日发(作者：)

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第三节 古代物理知识的代表作

在中国古代，物理学虽一直没有从哲学和自然科学中分化出来成为一门独立

的科学，然而通过含有物理知识的哲学、自然科学和科技知识等著作的流传和有

关的教学活动，物理知识还是不断地在社会上传播，仍然得到了一定的发展，并

在其运用中还有许多举世闻名的发明创造，以致今天人们在追寻物理教学的历史

渊源时，不能不看到它们在中国的黄土地上已有最早萌发的绿芽。这里，我们仅

对古代在传授物理知识方面比较突出的著作中的主要物理内容及其运用物理知

识的典型事例，作一扼要的介绍。

一、《墨经》

《墨经》是墨家学派的著作，也是他们进行私学教育的教材（墨经书页见插

页图3）。《墨经》中有关物理知识的内容，主要是在力学和光学方面。

1.力学方面

《墨经》中对时间和空间概念分别作了正确的定义。如“久，弥异时也”。

“宇，弥异所也”。就是说，时间是不同时候的通称。空间是包括各个方面的一

切地点。并区分了时间和时刻的概念，如“始，当时也。”“时，或有久，或无

久。始，当无久。”就是说，时间可分为“持续（有久）的”和“非持续（无久）

的”，即瞬时的两种。“开始”则属于“无久”的瞬时的那一种。墨家又把机械

运动定义为“动，或（域）徒也”。意思是说，运动乃是物体空间位置的变动。

《墨经》中对力的概念提出了初步的论述。“力，刑（形）之所以奋也。”

即是说，力是使物体开始运动或加快运动的原因。《墨经》中还进一步把重量与

力联系了起来，“力，重之谓。下与（举），重，奋也”。显然它指出了物体的

重量也是一种力。并说明物体下落或向上举时，都有力的作用。墨家以桔槔和秤

的工作原理为例，总结了杠杆的工作原理，提出了“本（重臂）”、“标（力臂）”、

“权”、“重”等概念，论述了等臂杠杆和不等臂杠杆的平衡条件，并指出“挈，

长重者下，轻短者上。”即杠杆的平衡，不但取决于两物的重量，还与“本”、

“标”的长短有关。可见墨家已知道了可以用两种方法来调节杠杆的平衡，并已

进行了杠杆原理的探讨。

墨家还叙述了斜面上的物体失去平衡的道理，以及利用斜面来提升重物的方

法。他们曾设计了一种装着滑轮的前低后高的斜面车，称为“车梯”，用来载重

物沿斜面不断升高，以节省人力。

2.光学方面

《墨经》从早为人们认识的光的直线传播原理出发，首先提出了影与光、物

之间的关系。如“景不徙，说在改为。”就是说影是不动的，为什么有时看到影

在移动呢？这是由于光源（或物体）移动而使影改变位置的缘故。接着对本影和

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半影及影子的大小跟光源、物体的关系等等作了论述，如“景二，说在重。”“景

之大小，说在迆正、远近。”这两句分别是说，两种阴影区之所以形成，是由于

两个光源的光线照射到同一物体上，在物体后面产生的两个阴影区互相重叠的结

果。同一物体之影所以会有时大有时小，是由于光线照射于该物体有时斜、有时

正，以及光源离物体有时远、有时近的缘故。又如“景倒，在午有端，与景长，

说在端”，指出了小孔成像之所以倒立，是由于光线在小孔处交叉，至于像的长

短，则于小孔的位置有关。并进一步说“光之人照若射。下者之人也高，高者之

人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端与于光，

故景库内也。”具体解释了小孔成像的原因。

《墨经》还介绍了平面镜成像，叙述了凹面镜、凸面镜成像的规律，如“低，

景一小而易，一大而正，说在中之内外。”即凹面镜可以生成一个倒立缩小的实

像，或一个正立放大的虚像，原因是由于人在球面中心和焦点之外还是之内。又

如“团，景一。”即物体不管离凸面镜的距离远近如何，凸面镜只可以生成一个

正立缩小的虚像。可见，墨家私学不仅相当系统地研究和传授了几何光学方面的

知识，得出了精辟的见解和结论，而且在研究和传授中已运用了观察、分析和科

学实验的方法。

此外，墨翟曾在地下设瓮，利用共鸣现象，探查敌方挖洞攻城的计谋。到宋

代曾公亮，在他的《武经总要》中，把这种方法称为“瓮听”，这是声学效应在

军事中的应用。

二、《考工记》

《考工记》是春秋战国时期齐国人的一部科技著作（《考工记》书页见插页

图4）。它是我国古代一部手工技术规范的汇集。全书所论包括了当时手工业的

主要工种，并在论述各种手工技术的同时，还阐述了其科学道理。经分析可以看

到在描述每一项手工技术的文字中都包含了一定的物理知识，其中主要是力学和

热学方面。

1.力学方面。《考工记·轮人篇》在论述车轮制造时，以受力、运动和不同

接触地面的影响等因素出发，在讲到轮子的形状与运动快慢之间的关系时说：

“凡察车之道……不微至，无以为速也”。“微至”是指轮和地面的接触面积少。

就是说，车轮与地面接触少，就容易转得快。那么，怎样才能达到“微至”呢？

它接着指出：“欲其微至也，无所取之，取之圜（圆）。”即要尽量把轮子做成

理想圆。这是在实践中对滚动物体的滚动速度与滚动物体的接触面积大小有关的

经验总结，是符合近代摩擦理论的。在论述如何检验轮子各部分是否做得均匀时，

它说：“楺辐必齐，平沈（沉）必均。”“水之以眡（视）其平沈之均也。”这

里水之，即浸入水中，如果“平沈”即浮沉相同，则轮子各部分必定是均匀的，

就符合制作轮子的要求了。这是浮力原理在制造轮子中的应用。在论述到轮子大

小对拉力（牛或马）的影响时，它说：轮太矮，马就老在上坡一样。从现在力学

知识看，当轮太低时，辕与地面成一角度，马除了要克服运动阻力外，要承受部

分重力，因此马总象上坡一样费劲。这是实践中对斜面受力的一种极好的分析。

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