中国古代物理史-对力学的研究

机械知识起源于古代人们对自然现象的观察和生产劳动的实践经验,并逐渐发展成为生产技术和初步的自然哲学,古代东西方都是如此。

在中国古代,手工技术的成就远比经验理论总结突出,这是中国古代机械研究的主要特点。从时间上看,它可以分为三个高潮:春秋、战国、汉朝和宋明。

(1)春秋战国时期(公元前770-221年)

公元前316年,蜀守李冰建造了都江堰,“从正面取水,从侧面排沙”。其飞沙堰工程巧妙地利用了弯道的环流,这表明测量河水流量、了解泥沙规律和水利工程等水利知识已达到相当水平,造福成都平原2000多年。

《考》是一部专门记载农具、兵器、乐器、炊具、酒具、水利、建筑等古代手工业规格的专著。现存的《秋石》、《师旷》、《雕诗》等版本已失传。其中,[对惯性现象的描述“当马力耗尽时,战车(Zhu不是u,指车辆的轴)仍能得到一件事”],车轮大小与拉力的关系(当车轮太低时,马总是像上坡一样挣扎),箭羽与箭飞速度的关系(“当尾部较弱时,箭飞,当中部较强时,箭羽丰富,箭晚”), 测试木材强度[的经验方法,例如“根据其位置(yuān,蠕变程度)放置并摇动它”,以及“根据其径向均匀性在两个壁之间”,“根据其强度水平摇动它”)

《墨经》与《考公基》基本相同,但它进一步引出了一些初步的机械论哲学(如“分”、“恒”、“本”、“标”、“冲”、“全”),并给出了更科学的定义:“力、刑(形)是分之所以也。”不幸的是,这种形成科学抽象思维的过程在后世并没有顺利进行。这一时期主要是记录和积累生产经验,也形成了初步的哲学。

(2)汉代至五代(206 ~ 960)

简单的机械逐渐发展成为精密的或大型的组合机械,如张衡的水载浑仪和气象地震仪,西汉(公元1世纪)没有熟练操作的“被子里的香炉”,世界上已知最早的长平支架,祖冲之(429 ~ 500年)的水磨等。

隋朝的造船业非常发达。例如,杨迪皇帝的龙舟高40英尺,宽50英尺,长200英尺。主持了河北省洹河赵县安吉桥(公元595-605年)的修建。它的跨度最大(37.02米),弧度最浅(7.23米高)。自1300年前以来,下沉水平的差异只有5厘米,表明了实用结构力学的发展水平。浮力被广泛应用,例如,[唐丽姬芙建造的浮桥:“以船为尺,竹为立(格恩,穿越。)的《》,《黄河画框》];东晋僧人慧远在庐山做了一个莲花漏,作为计时工具:“取一片铜叶,做一个莲花样的装置,放在水津上的一个盆里。洞底漏水,一半下沉。”也就是说,莲蓬从洞底逐渐下沉到中间,“一天到晚十二沉”,这是非常聪明的。陈寿的《三国志》卷二十和《江彪传》中也有关于曹冲形象的著名故事。

上述成就并没有收录在许多书中。北齐新都坊曾“收集了天空、地震、工具、渗漏、雕刻等各种灵动之物,并画了一幅名为“奇骏”的画”,但已失传。

这一时期具有直觉和经验的物理学哲学著作是王充的《论衡》。在他的作品中,他描述了运动的速度、力和运动、物质和运动,以及内力和外力的关系。其次,还有运动相对性的概念。晋代天文学家梁(261 ~ 303)说:“坐船去涉水时,船是不会迁移的”(《隋书年谱》)。金·(283 ~ 363)郝《抱朴子》一书在《抱朴子内篇》中说“游云西行,但称之为月亮之东”《金淑·Xi·田文志》进一步运用了这种相对运动的思想来解释天体的运动:“天空像磨坊一样向左转动,太阳和月亮向右移动,随着天空向左转动,所以太阳和月亮实际上是向东移动,而天空指向西方。”例如,蚂蚁走在磨盘上,磨着左,蚂蚁走在右,磨着病,蚂蚁迟到,所以它们必须跟着磨到左。最有价值的是《尚书·魏考令要》,它至少写于东汉时期(作者不详,收录于明代孙毅主编的《古代微书·尚书·魏书》卷一)。该书提出了著名的结论,同时提出“土地有四个旅游,冬至日去北部和西部30,000英里,夏至去南部和东部30,000英里,春分和秋分是其中之一。”与此同时,这本书提出了著名的结论:“陆地一直在移动,但人们不知道,例如,当你关上船走的时候,你没有意识到船没有任何运动。这种关于运动的相对性的观点至少比伽利略的对话早1500年。这一观点表明中国古代物理思想达到了一个很高的水平。

在此期间,基于机械和液压技术的发展,物理思想是活跃的,但是很少给出物理现象的定量描述。

(3)宋元明(960 ~ 1644)

中国古代的科技成就极其丰富,但他们的作品往往不为人知或失传,只有他们的名字为人所知,但他们的细节却不为人所知。因此,在过去的朝代里,许多“精巧的装置”又被“创造”出来了。例如,仰韶文化时期,一种由尖底发展而来的陶器,名为“盱眙、中泽、正泽、满泽、厚泽”(“苟左”),因其重心由高到低再到高而发展起来。魏晋南北朝的杜预、祖冲之、魏、隋、唐、宋等都有许多人试用过它。东汉张衡、三国马军、祖冲之、苏、吴德仁等也多次制作或不制作指南车。魏以后,郭、、同时致力于此。郭没有成功,而是嫉妒。看到马跃的成功,他用毒酒杀死了他。而严肃制造的这种指南车,依靠齿轮传动来保持木人手指的方向不变,遇到困难时,他就走出去“看车动而得其法”(宋的《后山丛谈》卷一),这也是从力学原理上实现的。遗憾的是,它经常丢失,因为古代人意识到了它,而没有说或描述它。李稷鼓车还利用传动装置使齿轮转动一整圈,并在车轮满一英里时搅动小人鼓一次。这表明中国手工制造的齿轮结构和其他技术是相当熟练的,但直到宋代才被详细记录。

1092年,苏颂(1020 ~ 1101)和韩红莲建造了中国古代最大的高级天文钟楼——“水运天文台”。其结构详载于苏颂的《新乐器与意象法》。它涉及天文学、力学和机械制造。其中,“天堂天平”相当于一个时钟擒纵机构,是一个杠杆装置,以确保同步。元代(1231 ~ 1316年)的郭守敬在天文仪器的种类(简易仪器、倒置仪器、计时仪器、日月食等十几种)、结构和精度上都达到了较高的水平。

到了宋代,(997 ~ 1087)不仅在军事著作《军事典籍总纲》中记载了军用机械、枪支、军用油泵(“猛火油罐”)等,而且在《水泉寻踪法》中也详细记载了虹吸(“渴武”)。《后汉书·张让传》和《唐书·通典》都有记载,包括“取大竹节”、“油灰黄蜡封”、“竹头入水五尺”、“内热入水”、“水从中间倒灌”等。

河北省石家庄市龙兴寺的转轮建于北宋。当人们在舞台上绕着轴线行走时,轮子会慢慢向相反的方向转动。这实际上是动量矩原理的应用。

宋(1587 ~ 1644(?)是明代农业和手工业生产技术的百科全书。在第15卷《贾冰篇》中,它描述了测试弓弦弹性的方法:“测试弓弦时,一个人用脚踩在现场,把秤钩挂在弓腰上,当弦满了,就知道压了多少重量”。这个方法非常聪明。这本书在中国遗失了300年,直到1926年日本才取回重印本。

一般来说,我国古代的机械知识和古代精湛的技术往往是分不开的。然而,各个时期对技术知识的整理、收集、研究、改进、保存和流通却没有得到足够的重视,导致技术尤其是科学技术理论无法取代人力形成明显的生产力。科举八股吸引了教育和知识分子对文字游戏或仕途的关注。一方面,大量的生产知识和技术被积累和丢失,缺乏系统的安排。另一方面,经验力学和定性力学的概念都是思辨的(如“气”、“道”、“理”),缺乏定量的数学参考和系统的实验基础。因此,经典力学理论只能等待西方的引入。

标题:中国古代物理史-对力学的研究

如若转载,请注明出处:http://www.ikepu.com/wenzhang/60645.html