中国在古典力学方面的贡献

中国是四大文明占国之一，中国人曾以超人的智慧创造了灿烂辉煌的中国古{佗文化，物理学是中国古代文化的一个重要篇章.然,r,在现今使用的中学物理教科书和诸多教学参考书中，X"}作为中华民族优秀文化遗产之一的中国古代物理学介绍得比较少.究其原因，不外乎两个方面:一是中国古代在物理学方面的成果大多是一些分散的思想和深藏在生产应用中的一些观念，不便于介绍;二是我们大多数物理教学工作者没有着意去搜索这个方面的资料.本文作者把中国古代对古典物理学力学方面的成就予以整理，供中学生和中学物理教师参考，旨在为弘扬民族文化，从物理学科对学生进行爱国主义教育提供资料.
　　
　　一、时空观的认识
　　
　　最早提出时间、空间概念的是《管子·宙合》篇.《宙合》作者指出:“天地，万物之囊;宙合又豪天地.”意即，世界万物都包纳在天地之中，而天地又包纳在表示时间、空间的宙合之中.
　　
　　墨家所著的《墨经》，不仅对时空概念作了更深刻的认识，而且认识到了时间和空间之间的联系.《墨经》中说:“宇，弥异所也;久，弥异时也.”也就是说:宇，包括东、南、西、北四面八方;久，包括现在、过去、早晨、黄昏.《墨经》又指出:宇或徙，说在长宇久.”即认为事物的运动必经历一定的时间和空间，由此时此地到达彼时彼地.《墨经》中的这一观点，初步揭示了时空之间联系，连经典力学的奠基人牛顿尚未认识到，直到本世纪上半叶伟大物理学家爱因斯坦才把时空统一起来，足见我国古代科学家对时空认识的深刻性
　　
　　我国古代学者还对时间的无限性、空间的广延性做过论述.春秋时代的名家惠施，东汉的黄宪、王充，唐代的柳宗元，南宋的邓牧都曾提出过宇宙在空间上无限的观点.战国的庄子，东汉的张衡，明代的王夫之曾提出过宇宙在时间上无限的观点.
　　
　　可见，我国古代劳动人民在时空观上的认识是达到了一个相当的高度的，与现代时空观比较相差无几‘
　　
　　二、在静力学方面的贡献
　　
　　我国古代在静力学方面的主要贡献是:重心的应用，杠杆的平衡问题和球体放在平面上的随遇平衡等方面.
　　
　　重心的概念虽然在我国古代没有明确提出，但在春秋时期劳动人民制作的一种尖底提水壶却是重心的一个明显应用.这种提水壶底尖、腹大、口小，壶空时，悬挂起来倾斜，当装600}0-70务的水时，重心下降，壶身由斜而正，当水装满时，复又倾斜.这种壶随装水的
　　
　　多少，由斜而正，再到斜，其实是自动调节重心的一个例子.可见，当时人们已注意到重心的变化了.
　　
　　关于杠杆的平衡问题在《墨经》中有过详细的记载，现在研究杠杆所用的动力、阻力、动力臂、阻力臂等概念，在《墨经》中分别叫“重、权、本、标”.
　　
　　《墨经》还讨论了球形物体的平衡问题，认为球形物体放在平面上就自然平衡而难得安定.实质上指出了球形物体的随遇平衡.
　　
　　三、在运动学方面的贡献
　　
　　我国古代在运动学方面的研究成果主要有:1.运动和静止的概念;2.机械运动的相对性原理的原始思想;3.运动快慢问题的初步研究;
　　
　　在《墨经》中有一论述:“动，或徙也;止，或久也.”意思是，动是指物体位置的变化，静是指物体在某一位置上停有一段时间.在先秦时期有过关于“鸟影”的论述，认为“飞鸟之影未尝动也”.这里面包含了静止的相对性的思想.
　　
　　在l(墨经》中还讨论到:观察者和运动体的位置移动情况不尽相同时，才觉察出运动.言下之意，同一运动物体，当选择的参照物不同时，其运动情况就不相同.这里虽然没有提到“参照物”的概念，但相对运动的思想已非常明显了.
　　
　　关于运动物体运动快慢的研究，在我国古代没有定量分析，也没有明确提到速度、加速度等描述快慢和运动类型的概念.但至少有以下三方面的成就:①物体运动的快慢是如何观察分析的;②物体运动的快慢是如何衡量的;③物体运动的快慢和物体本身的重量有何关系.
　　
　　四、在动力学方面的贡献
　　
　　我国古代在动力学方面的主要贡献有:力的概念，力的测量，惯性，力与运动的关系，滚动摩擦间题等.
　　
　　《墨经》指出:“力，刑之所奋也，”“力，重之谓.下、举，重奋也”.即力是物体运动的原因，重量也是一种力，即重力.
　　
　　《弓人》篇中写道:“量其力，有三均，均者三，谓之九和”.意思是说，弓人在制成弓以后，需要测量弓的拉力和弓的各部分的承受能力是否一致，可用的正比关系.这里不仅指出了力的大小与弹簧(弓)的伸长成正比，而且给出了用弹簧来测力的大小的方法.至今我们
　　
　　测力的大小仍然使用这一原理.
　　
　　在王充所著《论衡》中，潜在地指出了力是物体运动的原因.
　　
　　在《考工记》中论述了滚动摩擦问题.
　　
　　五、在应用力学方面的贡献
　　
　　由于我国古代的科学成果都是从生产实践中总结出来的，因此也易于直接应用到生产实践中去.他们不但把力学研究成果应用于杠杆、斜面这样一些简单机械，而且利用力学成果发明了地动仪、指南车、水排、丁香炉、弹力工具等在当时相当先进的仪器设备.而且直接把力学成果应用到材料领域，提出了应力、材料强度的概念.应用到液体领域，研究了液体的浮力、液体的比重，大气的压力，也直接把力学成果应用于建筑施工，为工程结构力学奠定了基础.总之，我国古代在应用力学方面的贡献比理论研究内容更丰富，限于篇幅，在此不一一赘述了.
　　
　　综上所述，我国古代在古典力学方面的贡献是巨大的，这充分体现了我国古代劳动人民的智慧和才能，也说明了我国占代文明在世界上是遥居领先地位.即便成就显赫，也有他们的缺陷，就是他们从生产实践中总结出这些成果之后，没有更进一步把它们上升到理
　　
　　论阶段，没有把它们和数学结合起来成为定量化的系统理论.这是在现代经典力学中很少提到中国人的一个重要原因.不能不说是中国人的一大遗憾.
　　
　　参考资料:
　　
　　《物理学家传》，束炳如倪汉彬杜正国，湖南教育出版社
　　
　　《十六、十七世纪科学技术和哲学史》，[英]亚·沃尔夫著，商务印书馆
　　
　　《物理学史讲义》，蔡寅牟袁运开，高等教育出版社
　　
　　《墨家物理学澎优吊主》，《物理》杂志第1·4期