文科物理chapter01物理學(xué)史

1、文科物理基礎(chǔ)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院徐徐 燦燦 愛(ài)因斯坦：“興趣是最好的老師” 海 森 堡： “科學(xué)扎根于討論” 楊 振 寧： “現(xiàn)象是物理學(xué)的根源” 李 政 道： “物理學(xué)的精髓在于創(chuàng)新”我們應(yīng)該思考 美國(guó)第一任物理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)亨利奧古斯特羅蘭（ 1883年8月15日在美國(guó)國(guó)家科學(xué)促進(jìn)會(huì)AAAS年會(huì)的講話，題目為純科學(xué)呼吁) “ 美國(guó)科學(xué)只存在未來(lái)，并沒(méi)有今天和過(guò)去。在我這個(gè)位置上的人應(yīng)該思考的問(wèn)題是：我們必須做什么才能夠創(chuàng)造出美國(guó)的物理學(xué)；而不是把電報(bào)、電燈及其它令人方便的產(chǎn)品稱(chēng)之為“科學(xué)”。我并不是低估這些時(shí)尚產(chǎn)品的價(jià)值，整個(gè)世界的進(jìn)步需要依靠它們；成功發(fā)明這些高技術(shù)產(chǎn)品的人應(yīng)該

2、受到世界的尊重。但是，雖然一位廚師發(fā)明了餐桌上的一道美味佳肴，使世人享受到口福，但是我們不會(huì)尊稱(chēng)他為“化學(xué)家”?！?“我常常被問(wèn)及這樣的問(wèn)題：純科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)究竟哪個(gè)對(duì)世界更重要？為了應(yīng)用科學(xué)，純科學(xué)本身必須存在！假如我們停止純科學(xué)的進(jìn)步而只留意科學(xué)的應(yīng)用，我們很假如我們停止純科學(xué)的進(jìn)步而只留意科學(xué)的應(yīng)用，我們很快就會(huì)退化成為中國(guó)人那樣！快就會(huì)退化成為中國(guó)人那樣！多少代以來(lái)中國(guó)人沒(méi)有什么進(jìn)步，因?yàn)樗麄冎粷M足于科學(xué)的應(yīng)用，卻從來(lái)沒(méi)有追問(wèn)過(guò)他們祖先所做事情中的原理。這些原理就構(gòu)成了純科學(xué)！ 中國(guó)人很早就知道火藥的應(yīng)用，如果他們能用正確的方法來(lái)探索“火藥應(yīng)用”的原理，中國(guó)人就能夠在實(shí)現(xiàn)眾多應(yīng)用的同時(shí)

3、還能夠發(fā)展出化學(xué)，甚至物理學(xué)！因?yàn)橹粷M足于火藥爆炸的事實(shí)和應(yīng)用，而沒(méi)有尋根問(wèn)底，中國(guó)人已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界進(jìn)步；以至于我們現(xiàn)在只將世界上所有眾多以至于我們現(xiàn)在只將世界上所有眾多民族中這個(gè)最古老、人口最多的民族視為野蠻人！民族中這個(gè)最古老、人口最多的民族視為野蠻人！” 第一篇第一篇 古代物理學(xué)古代物理學(xué) -啟明之光啟明之光第一章第一章 中國(guó)古代的物理學(xué)萌芽中國(guó)古代的物理學(xué)萌芽第二章第二章 西方古代古代物理學(xué)進(jìn)展西方古代古代物理學(xué)進(jìn)展第一章第一章 中國(guó)古代的物理學(xué)萌芽中國(guó)古代的物理學(xué)萌芽第一節(jié)：物質(zhì)本原思想第一節(jié)：物質(zhì)本原思想 一一 元素與原子的觀點(diǎn)元素與原子的觀點(diǎn) 1.陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)陰陽(yáng)學(xué)說(shuō) 2.五行思

4、想五行思想 （3.原子的觀點(diǎn)）原子的觀點(diǎn)） 二二 元?dú)庹f(shuō)元?dú)庹f(shuō)第二節(jié)：物理學(xué)知識(shí)的積累第二節(jié)：物理學(xué)知識(shí)的積累 一一.力學(xué)力學(xué) 二二.熱學(xué)熱學(xué) 三三.光學(xué)光學(xué) 四四.電磁學(xué)電磁學(xué) 五五.聲學(xué)聲學(xué) 六六.天文學(xué)天文學(xué)概況概況 在古代，無(wú)論是古希臘還是中國(guó)，都談不上有在古代，無(wú)論是古希臘還是中國(guó)，都談不上有“物理物理學(xué)學(xué)”。當(dāng)時(shí)人們還不可能自覺(jué)地、系統(tǒng)地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法，。當(dāng)時(shí)人們還不可能自覺(jué)地、系統(tǒng)地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法，也不可能通過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理和數(shù)學(xué)形式進(jìn)行科學(xué)的概括，也不可能通過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理和數(shù)學(xué)形式進(jìn)行科學(xué)的概括，使之成為完整的知識(shí)體系。但這一階段仍是物理學(xué)形成和使之成為完整的知識(shí)體系。但這一階段

5、仍是物理學(xué)形成和發(fā)展的先導(dǎo)和淵源。是物理學(xué)發(fā)展的孕育和萌芽時(shí)期。發(fā)展的先導(dǎo)和淵源。是物理學(xué)發(fā)展的孕育和萌芽時(shí)期。 在中國(guó)，在中國(guó)，自夏、商、西周起自夏、商、西周起，隨著手工技術(shù)的發(fā)展，隨著手工技術(shù)的發(fā)展，物理知識(shí)開(kāi)始積累。物理知識(shí)開(kāi)始積累。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，中科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，中國(guó)古代物理學(xué)開(kāi)始形成國(guó)古代物理學(xué)開(kāi)始形成 ；秦漢時(shí)期秦漢時(shí)期，形成一個(gè)發(fā)展高峰；，形成一個(gè)發(fā)展高峰；宋元時(shí)期宋元時(shí)期達(dá)到鼎盛。至此，在西方近代科學(xué)誕生之前，中達(dá)到鼎盛。至此，在西方近代科學(xué)誕生之前，中國(guó)的科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都居世界領(lǐng)先地位。國(guó)的科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都居世界領(lǐng)先地位。明末至清初明末至

6、清初以后以后，科學(xué)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐漸落后于西方，這一時(shí)期，科學(xué)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐漸落后于西方，這一時(shí)期，西方物理知識(shí)開(kāi)始向中國(guó)輸入。西方物理知識(shí)開(kāi)始向中國(guó)輸入。一一. .元素與原子的觀點(diǎn)元素與原子的觀點(diǎn) 1. 1. 陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)陰陽(yáng)學(xué)說(shuō) 陰陽(yáng)是中國(guó)古代哲學(xué)的一對(duì)范疇。陰陽(yáng)的最初涵義是表陰陽(yáng)是中國(guó)古代哲學(xué)的一對(duì)范疇。陰陽(yáng)的最初涵義是表示陽(yáng)光的向背，向日為陽(yáng)，背日為陰。示陽(yáng)光的向背，向日為陽(yáng)，背日為陰。 后來(lái)，又給它賦予了一定的意義后來(lái)，又給它賦予了一定的意義，把自然界和社會(huì)上一，把自然界和社會(huì)上一切對(duì)立的現(xiàn)象抽象為陰陽(yáng)，用陰陽(yáng)概念來(lái)解釋自然界兩種對(duì)切對(duì)立的現(xiàn)象抽象為陰陽(yáng)，用陰陽(yáng)概念來(lái)解釋自然界兩種

7、對(duì)立和相互消長(zhǎng)的物質(zhì)勢(shì)力，用來(lái)解釋天文氣象、四季變化、立和相互消長(zhǎng)的物質(zhì)勢(shì)力，用來(lái)解釋天文氣象、四季變化、萬(wàn)物興衰等自然現(xiàn)象。萬(wàn)物興衰等自然現(xiàn)象。 如氣候的寒暖，方位的上下、左右、內(nèi)外，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的如氣候的寒暖，方位的上下、左右、內(nèi)外，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的躁動(dòng)和寧?kù)o，以及天地、男女、晝夜、君臣、夫妻等。躁動(dòng)和寧?kù)o，以及天地、男女、晝夜、君臣、夫妻等。 陽(yáng)代表陽(yáng)代表積極、進(jìn)取、剛強(qiáng)、上升、溫?zé)?、明亮、雄性、積極、進(jìn)取、剛強(qiáng)、上升、溫?zé)?、明亮、雄性、太?yáng)等陽(yáng)性和具有這些特征的事物；太陽(yáng)等陽(yáng)性和具有這些特征的事物； 陰代表陰代表消極、退讓、柔弱、消極、退讓、柔弱、下降、寒冷、晦暗、下降、寒冷、晦暗、雌性、雌性、

8、月亮等陰性和具有這些特征的事物。月亮等陰性和具有這些特征的事物。第一節(jié)：物質(zhì)本原思想第一節(jié)：物質(zhì)本原思想 認(rèn)為：認(rèn)為：陰陽(yáng)的對(duì)立統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)，是自然界一切事物發(fā)生、發(fā)陰陽(yáng)的對(duì)立統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)，是自然界一切事物發(fā)生、發(fā)展、變化及消亡的根本原因。是自然界一切事物運(yùn)動(dòng)變化的固展、變化及消亡的根本原因。是自然界一切事物運(yùn)動(dòng)變化的固有規(guī)律。陰陽(yáng)的對(duì)立和消長(zhǎng)是宇宙的基本規(guī)律。有規(guī)律。陰陽(yáng)的對(duì)立和消長(zhǎng)是宇宙的基本規(guī)律。陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)的陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)的基本內(nèi)容基本內(nèi)容包括陰陽(yáng)對(duì)立、陰陽(yáng)互根、陰陽(yáng)消包括陰陽(yáng)對(duì)立、陰陽(yáng)互根、陰陽(yáng)消長(zhǎng)和陰陽(yáng)轉(zhuǎn)化四個(gè)方面。長(zhǎng)和陰陽(yáng)轉(zhuǎn)化四個(gè)方面。 “陰陽(yáng)有序、整體和諧陰陽(yáng)有序、整體和諧”是世間的最佳狀態(tài)，也

9、是世間的最佳狀態(tài)，也是事物穩(wěn)定的基本保證。是事物穩(wěn)定的基本保證。 周易周易以陰陽(yáng)的范疇為基礎(chǔ)，說(shuō)明天地變化及各種現(xiàn)以陰陽(yáng)的范疇為基礎(chǔ)，說(shuō)明天地變化及各種現(xiàn)象：象：“易有太極，是生兩儀；兩儀生四象，四象生八卦易有太極，是生兩儀；兩儀生四象，四象生八卦”（易經(jīng)易經(jīng)系辭上系辭上）。意思是：宇宙的的本原是）。意思是：宇宙的的本原是太極太極（物質(zhì)的原始狀態(tài)），太極生出天地（陰陽(yáng)），天地生出四（物質(zhì)的原始狀態(tài)），太極生出天地（陰陽(yáng)），天地生出四時(shí)（春、夏、秋、冬），再生出時(shí)（春、夏、秋、冬），再生出八卦八卦（天、地、山、澤、（天、地、山、澤、水、火、風(fēng)、雷）。水、火、風(fēng)、雷）。 白紙白紙稱(chēng)為無(wú)極，畫(huà)上一個(gè)

10、稱(chēng)為無(wú)極，畫(huà)上一個(gè)圓圈圓圈，稱(chēng)為無(wú)極生太極（宇宙），中間一條稱(chēng)為無(wú)極生太極（宇宙），中間一條曲線分成黑白兩個(gè)部分，稱(chēng)為太極生曲線分成黑白兩個(gè)部分，稱(chēng)為太極生兩儀，中間的兩儀，中間的曲線曲線表示了陰陽(yáng)的相互表示了陰陽(yáng)的相互運(yùn)動(dòng)和相互轉(zhuǎn)化。黑白兩個(gè)半球中各運(yùn)動(dòng)和相互轉(zhuǎn)化。黑白兩個(gè)半球中各有一個(gè)與之顏色相反的有一個(gè)與之顏色相反的小圓圈小圓圈，稱(chēng)為，稱(chēng)為陰陽(yáng)子，表示陰中有陽(yáng)，陽(yáng)中有陰。陰陽(yáng)子，表示陰中有陽(yáng)，陽(yáng)中有陰。 四象和陰陽(yáng)的組合再生四象和陰陽(yáng)的組合再生八卦八卦：乾、坤、震、撰、坎、離、艮：乾、坤、震、撰、坎、離、艮（g gn n）、兌。）、兌。 八卦八卦則是其形式化和符號(hào)化：則是其形式化和符號(hào)化

11、：為陰，為陰，為陽(yáng)為陽(yáng)，分，分別稱(chēng)作別稱(chēng)作陰爻（陰爻（y yo)o)和和陽(yáng)爻陽(yáng)爻，陰爻和陽(yáng)爻的組合構(gòu)成，陰爻和陽(yáng)爻的組合構(gòu)成四四象象：2223周易周易是以陰（陰爻）、陽(yáng)（陽(yáng)爻是以陰（陰爻）、陽(yáng)（陽(yáng)爻）為基本單位而）為基本單位而形成的一種對(duì)事物的理論性把握。陰與陽(yáng)二單位的不同組合形成的一種對(duì)事物的理論性把握。陰與陽(yáng)二單位的不同組合形成八卦，將八卦中之任意兩卦疊合即形成六十四卦。形成八卦，將八卦中之任意兩卦疊合即形成六十四卦。每卦每卦有六爻，共組成有六爻，共組成384爻。八卦的卦、爻、位之間，有復(fù)雜的關(guān)爻。八卦的卦、爻、位之間，有復(fù)雜的關(guān)系，系，64卦的卦象變化和爻數(shù)就更加復(fù)雜，它反映了事物之間卦

12、的卦象變化和爻數(shù)就更加復(fù)雜，它反映了事物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系。錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系。在易學(xué)中，事物的性質(zhì)即由陰與陽(yáng)所在易學(xué)中，事物的性質(zhì)即由陰與陽(yáng)所占整體成份之多少及陰陽(yáng)空間相對(duì)位置關(guān)系所決定。占整體成份之多少及陰陽(yáng)空間相對(duì)位置關(guān)系所決定。. .五行思想五行思想 五行五行：金、木、水、火、土五種基本物質(zhì)或元素。：金、木、水、火、土五種基本物質(zhì)或元素?！八凰谎咨?，木曰曲直，金曰從革，土爰稼穡。炎上，木曰曲直，金曰從革，土爰稼穡?！保ㄉ袝?shū)尚書(shū)洪范洪范） 構(gòu)成構(gòu)成：世界萬(wàn)物皆由上述五種元素構(gòu)成。：世界萬(wàn)物皆由上述五種元素構(gòu)成?！耙酝僚c金、木、以土與金、木、火、水雜，以成百物火、水雜，以成百物”（

13、國(guó)語(yǔ)國(guó)語(yǔ)鄭語(yǔ)鄭語(yǔ)）。）。 相互關(guān)系相互關(guān)系：相生與相克：土生金、金生水、水生木、木生：相生與相克：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?；?、火生金；土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。 發(fā)展：發(fā)展：五行說(shuō)的起源早于五行說(shuō)的起源早于“太極太極”和和“道道” ，在殷末已普遍流傳；春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，在殷末已普遍流傳；春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，五行說(shuō)與陰陽(yáng)說(shuō)相結(jié)合，形成了陰陽(yáng)五行說(shuō)，五行說(shuō)與陰陽(yáng)說(shuō)相結(jié)合，形成了陰陽(yáng)五行說(shuō)，形成了五行相生相克的關(guān)系。宋代以后，五行形成了五行相生相克的關(guān)系。宋代以后，五行作為由太極到萬(wàn)物的中間環(huán)節(jié)，被容納于宇宙作為由太極到萬(wàn)物的中間環(huán)節(jié)，被容

14、納于宇宙生成體系之中。宇宙由太極而生，太極生出陰生成體系之中。宇宙由太極而生，太極生出陰陽(yáng)，陰陽(yáng)生出五行，五行相互作用，生出男女陽(yáng)，陰陽(yáng)生出五行，五行相互作用，生出男女及世間萬(wàn)物。及世間萬(wàn)物。和西方比較：和西方比較：古希臘的四根說(shuō)，古印度的四大說(shuō)，無(wú)金。古希臘的四根說(shuō)，古印度的四大說(shuō)，無(wú)金。1. 1. 概述：概述：中國(guó)古代的哲人們期望著將世界萬(wàn)物本源歸結(jié)為一中國(guó)古代的哲人們期望著將世界萬(wàn)物本源歸結(jié)為一種統(tǒng)一的物質(zhì)，認(rèn)為世界應(yīng)該是由一種連續(xù)分布于整個(gè)空間種統(tǒng)一的物質(zhì)，認(rèn)為世界應(yīng)該是由一種連續(xù)分布于整個(gè)空間的物質(zhì)所構(gòu)成，而不像的物質(zhì)所構(gòu)成，而不像“五形說(shuō)五形說(shuō)”是各種元素的組合。在是各種元素的組合

15、。在“道道”和和“太極太極”的思想指導(dǎo)下，逐漸形成并發(fā)展成為在中的思想指導(dǎo)下，逐漸形成并發(fā)展成為在中國(guó)古代自然觀中重要的、占主流地位的國(guó)古代自然觀中重要的、占主流地位的“元?dú)庹f(shuō)元?dú)庹f(shuō)”。 春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，老子老子認(rèn)為由最高范疇的道生出陰陽(yáng)二氣，認(rèn)為由最高范疇的道生出陰陽(yáng)二氣，進(jìn)而產(chǎn)生萬(wàn)物。進(jìn)而產(chǎn)生萬(wàn)物。莊子莊子繼承和發(fā)揚(yáng)老子的學(xué)說(shuō)，提出繼承和發(fā)揚(yáng)老子的學(xué)說(shuō)，提出“通天下通天下一氣一氣”的思想。戰(zhàn)國(guó)末期的的思想。戰(zhàn)國(guó)末期的荀（荀（x xn n）況）況也指出氣是構(gòu)成萬(wàn)也指出氣是構(gòu)成萬(wàn)物的基本元素。物的基本元素。 元?dú)庹f(shuō)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期出現(xiàn)，在漢代逐漸成熟，經(jīng)過(guò)唐、元?dú)庹f(shuō)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期出現(xiàn)

16、，在漢代逐漸成熟，經(jīng)過(guò)唐、宋得到相當(dāng)大的發(fā)展，明末清初達(dá)到高峰。由漢代的王充、宋得到相當(dāng)大的發(fā)展，明末清初達(dá)到高峰。由漢代的王充、唐代的柳宗元和劉禹錫為代表，形成了唐代的柳宗元和劉禹錫為代表，形成了“元?dú)庾匀徽撛獨(dú)庾匀徽摗?；由；由宋代張載和明末清初的王夫之為代表形成了宋代張載和明末清初的王夫之為代表形成了“元?dú)獗倔w論元?dú)獗倔w論”。二二 元?dú)庹f(shuō)元?dú)庹f(shuō)2 2“元?dú)庹f(shuō)元?dú)庹f(shuō)”的主要思想的主要思想氣是充滿整個(gè)宇宙氣是充滿整個(gè)宇宙 客觀存在的物質(zhì)，是萬(wàn)物本原。客觀存在的物質(zhì)，是萬(wàn)物本原。 王充在王充在論衡論衡中說(shuō)：中說(shuō)：“天地，含氣之自然也。天地，含氣之自然也?！闭撜摵夂?談天談天，“天地合氣，萬(wàn)物自生

17、天地合氣，萬(wàn)物自生”論衡論衡 自然自然。 王充（王充（27-27-約約9797）：）：東漢時(shí)期的唯物主義哲學(xué)家和進(jìn)步東漢時(shí)期的唯物主義哲學(xué)家和進(jìn)步思想家，創(chuàng)立了以氣為基礎(chǔ)的元?dú)庾匀徽摗Ｖ饕饔兴枷爰?，?chuàng)立了以氣為基礎(chǔ)的元?dú)庾匀徽?。主要著作有論論衡衡，共，?030卷，卷，8585篇，涉及力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁篇，涉及力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等多方面的知識(shí)，是我國(guó)中古時(shí)期的一部百科全書(shū)。學(xué)等多方面的知識(shí)，是我國(guó)中古時(shí)期的一部百科全書(shū)。氣有聚散兩態(tài)，太虛為氣，氣形轉(zhuǎn)化氣有聚散兩態(tài)，太虛為氣，氣形轉(zhuǎn)化 張載（張載（1020102010771077，宋）：，宋）：“太虛者，氣之體太虛者，

18、氣之體形聚形聚為物，形潰反原為物，形潰反原”正蒙正蒙 乾稱(chēng)乾稱(chēng) 王夫之王夫之（1619161916921692，明末清初，明末清初) )：“虛空者，氣之量，虛空者，氣之量，氣彌淪無(wú)崖而希微不形，則人見(jiàn)虛空而不見(jiàn)氣。凡虛空者，氣彌淪無(wú)崖而希微不形，則人見(jiàn)虛空而不見(jiàn)氣。凡虛空者，氣也。氣也。聚則顯，顯則人謂之有；散則隱，隱則人謂之無(wú)聚則顯，顯則人謂之有；散則隱，隱則人謂之無(wú)?！睆堊诱勺堊诱勺⑻吞?。氣分陰陽(yáng)，永遠(yuǎn)處于運(yùn)動(dòng)變化之中氣分陰陽(yáng)，永遠(yuǎn)處于運(yùn)動(dòng)變化之中物質(zhì)不滅思想物質(zhì)不滅思想 王夫之王夫之張子正蒙注張子正蒙注太和太和：氣：氣“散而歸于太虛，復(fù)其散而歸于太虛，復(fù)其氤氳之本體，非消滅也。

19、聚而為庶物之生，自氤氳之常性，氤氳之本體，非消滅也。聚而為庶物之生，自氤氳之常性，非幻成也非幻成也”“”“聚散變化，而氣本體不為之損益聚散變化，而氣本體不為之損益?！?；“車(chē)薪車(chē)薪之火，一烈而盡，而為焰，為煙，為燼，木者仍歸木，水者之火，一烈而盡，而為焰，為煙，為燼，木者仍歸木，水者仍歸水，土者仍歸土，特希微而人不見(jiàn)者。仍歸水，土者仍歸土，特希微而人不見(jiàn)者?！?；“一甑一甑（zengzeng）之炊，濕熱之氣，蓬蓬勃勃，必有所歸；若蓋嚴(yán)密，）之炊，濕熱之氣，蓬蓬勃勃，必有所歸；若蓋嚴(yán)密，則郁而不散。則郁而不散。”3.3.元?dú)庹f(shuō)的局限、以太和場(chǎng)元?dú)庹f(shuō)的局限、以太和場(chǎng) 元?dú)鈱W(xué)說(shuō)注重元?dú)鈱W(xué)說(shuō)注重物質(zhì)連續(xù)與

20、不連續(xù)的相互統(tǒng)一，強(qiáng)調(diào)事物間物質(zhì)連續(xù)與不連續(xù)的相互統(tǒng)一，強(qiáng)調(diào)事物間的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化。符合自然界的真實(shí)變化，與自然本的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化。符合自然界的真實(shí)變化，與自然本性更接近。但元?dú)庹f(shuō)終究是一種思辯理論，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)性更接近。但元?dú)庹f(shuō)終究是一種思辯理論，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)等科學(xué)方法的配合，長(zhǎng)期停留在推測(cè)、玄想階段，致使中國(guó)等科學(xué)方法的配合，長(zhǎng)期停留在推測(cè)、玄想階段，致使中國(guó)沒(méi)有走上誕生近代科學(xué)的道路。沒(méi)有走上誕生近代科學(xué)的道路。 中國(guó)古代的氣概念因?yàn)樵诶碚撋弦夯嗝撾x了自然中國(guó)古代的氣概念因?yàn)樵诶碚撋弦夯嗝撾x了自然存在的一種物質(zhì)形態(tài)的范疇，另一方面在抽象程度上又沒(méi)能達(dá)存在的一種

21、物質(zhì)形態(tài)的范疇，另一方面在抽象程度上又沒(méi)能達(dá)到哲學(xué)的高度。在具體運(yùn)用中氣的內(nèi)涵也是可以在抽象的元?dú)獾秸軐W(xué)的高度。在具體運(yùn)用中氣的內(nèi)涵也是可以在抽象的元?dú)馀c具體的空氣間漂移。與具體的空氣間漂移。盡管也被中國(guó)古人用來(lái)解釋自然現(xiàn)象，盡管也被中國(guó)古人用來(lái)解釋自然現(xiàn)象，但在中國(guó)的文化中，氣更多地成為了自然哲學(xué)層次的概念而不但在中國(guó)的文化中，氣更多地成為了自然哲學(xué)層次的概念而不是物理學(xué)層次的概念是物理學(xué)層次的概念。第二節(jié)第二節(jié) 物理學(xué)知識(shí)的積累物理學(xué)知識(shí)的積累一一 力學(xué)力學(xué)1.1.物理計(jì)量：物理計(jì)量：時(shí)間計(jì)量、度量衡時(shí)間計(jì)量、度量衡2.2.時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)：時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)： 空間和時(shí)間空間和時(shí)間 運(yùn)動(dòng)與

22、靜止運(yùn)動(dòng)與靜止 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性3.3.對(duì)力的認(rèn)識(shí)：對(duì)力的認(rèn)識(shí)：4.4.力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用一一 力力 學(xué)學(xué)1.1.物理計(jì)量物理計(jì)量時(shí)間計(jì)量時(shí)間計(jì)量 a.a.干支紀(jì)法干支紀(jì)法：春秋時(shí)魯隱公三年（前：春秋時(shí)魯隱公三年（前722722）二月己巳日至清宣統(tǒng)年）二月己巳日至清宣統(tǒng)年（19111911）。）?！案芍Ц芍А笔鞘恰疤旄商旄伞焙秃汀暗刂У刂А钡暮戏Q(chēng)。的合稱(chēng)。 天干：天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。 地支：地支：子、丑、寅、卯、辰、巳、戊（午）、未、申、酉、戍、亥。子、丑、寅、卯、辰、巳、戊（午）、未、申、酉、戍、亥。 組成組

23、成“六十干支六十干支”：甲子、乙丑、：甲子、乙丑、癸酉、甲戊、乙亥癸酉、甲戊、乙亥癸亥。共癸亥。共6060個(gè)組合，也稱(chēng)個(gè)組合，也稱(chēng)“六十甲子六十甲子”，周而復(fù)始，不斷循環(huán)。，周而復(fù)始，不斷循環(huán)。 b.b.十二時(shí)辰記時(shí)法十二時(shí)辰記時(shí)法： 子時(shí)：子時(shí)：23231 1時(shí)，丑時(shí)：時(shí)，丑時(shí)：1 13 3時(shí)，時(shí)，, ,亥時(shí)：亥時(shí)：21212323時(shí)。時(shí)。 c. c.百刻時(shí)制（漏壺記時(shí)制）百刻時(shí)制（漏壺記時(shí)制）： 采用采用日晷日晷或或漏壺漏壺將一晝夜分為十時(shí)，一時(shí)分為十刻。將一晝夜分為十時(shí)，一時(shí)分為十刻。刻刻為漏壺為漏壺的基本記時(shí)單位，在竹或木制的箭上的基本記時(shí)單位，在竹或木制的箭上100100個(gè)等分刻度，

24、其高度正好等于一個(gè)等分刻度，其高度正好等于一晝夜漏壺滴水的高度。晝夜漏壺滴水的高度。1 1刻等于現(xiàn)在的刻等于現(xiàn)在的14.414.4分鐘。分鐘。 d.d.機(jī)械記時(shí)：機(jī)械記時(shí)： 東漢時(shí)期張衡東漢時(shí)期張衡117117年發(fā)明年發(fā)明渾天儀渾天儀，用于測(cè)定天體位置，一天轉(zhuǎn)一周。，用于測(cè)定天體位置，一天轉(zhuǎn)一周。后經(jīng)唐宋發(fā)展，成為世界上最早的天文鐘。后經(jīng)唐宋發(fā)展，成為世界上最早的天文鐘。星晷星晷月晷月晷圭表圭表日晷日晷漏漏壺壺： 漏壺有兩種形式：漏壺有兩種形式：瀉水型瀉水型和和受水型受水型。我國(guó)最早的西漢青銅挈壺為瀉水型漏壺，我國(guó)最早的西漢青銅挈壺為瀉水型漏壺，只有一把挈壺，出水口在壺底側(cè)。由于只有一把挈壺，

25、出水口在壺底側(cè)。由于挈壺里水位不同時(shí)出水速度不同，后來(lái)挈壺里水位不同時(shí)出水速度不同，后來(lái)又發(fā)展出受水型。并逐漸由最初的兩壺又發(fā)展出受水型。并逐漸由最初的兩壺發(fā)展成多壺。右圖為根據(jù)唐朝呂才發(fā)展成多壺。右圖為根據(jù)唐朝呂才歷歷象匯編歷法典象匯編歷法典9999卷刻漏圖制作的四級(jí)卷刻漏圖制作的四級(jí)漏壺。漏壺。浮漏：浮漏： 宋代沈括在多級(jí)漏壺的基礎(chǔ)上發(fā)明宋代沈括在多級(jí)漏壺的基礎(chǔ)上發(fā)明了浮漏，每晝夜誤差小于了浮漏，每晝夜誤差小于2020秒。宋代燕秒。宋代燕肅制作的蓮花漏改進(jìn)了刻箭的刻度方法，肅制作的蓮花漏改進(jìn)了刻箭的刻度方法，精度提高到精度提高到14.414.4秒；宋代趙友欽則將精秒；宋代趙友欽則將精度提高

26、度提高6 6秒。秒。度量衡：度量衡：度度-長(zhǎng)度長(zhǎng)度 量量-容量容量 衡衡-重量重量 漢書(shū)漢書(shū) 律歷志律歷志詳細(xì)記載：詳細(xì)記載：長(zhǎng)度單位：引、丈、尺、寸、分，十進(jìn)制；長(zhǎng)度單位：引、丈、尺、寸、分，十進(jìn)制；容量單位：斛（容量單位：斛（h h ) )、斗、升、合、龠（、斗、升、合、龠（yuyu ），十進(jìn)制。），十進(jìn)制。 重量單位：石、鈞、斤、兩、銖，非十進(jìn)制。重量單位：石、鈞、斤、兩、銖，非十進(jìn)制。長(zhǎng)度：長(zhǎng)度：孔子家語(yǔ)孔子家語(yǔ)記載：記載：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋布指知寸，布手知尺，舒肘知尋”即：即：從中指的指端到第一橫紋叫一寸，拇指和中指一扎為一尺，兩臂伸開(kāi)從中指的指端到第一橫紋叫一寸，拇指和

27、中指一扎為一尺，兩臂伸開(kāi)長(zhǎng)八尺，叫一尋。長(zhǎng)八尺，叫一尋。孫子算經(jīng)孫子算經(jīng)：“度之所起，起與忽。蠶吐絲為忽。度之所起，起與忽。蠶吐絲為忽。十忽為一絲，十絲為一毫，十毫為一厘，十厘為一分。十忽為一絲，十絲為一毫，十毫為一厘，十厘為一分?！?。 漢書(shū)漢書(shū)律歷志律歷志記載：記載：“度本起黃鐘之長(zhǎng)。度本起黃鐘之長(zhǎng)。九十分黃鐘之長(zhǎng)，九十分黃鐘之長(zhǎng)，一為一分，十分為寸，十寸為尺，十尺為丈，十丈為引一為一分，十分為寸，十寸為尺，十尺為丈，十丈為引”。容量：容量：一手所盛為一手所盛為“溢溢”, ,二手合盛為二手合盛為“掬掬”, ,“掬四謂之豆掬四謂之豆”重量：重量：古人將重量器具稱(chēng)之為古人將重量器具稱(chēng)之為衡衡，衡

28、的形式包括：等臂天平、，衡的形式包括：等臂天平、不等臂天平、桿秤。不等臂天平、桿秤。權(quán)權(quán)就是砝碼或秤砣。就是砝碼或秤砣。 公元公元211211年，秦始皇統(tǒng)一中國(guó)后，在商鞅變法的基礎(chǔ)上對(duì)度年，秦始皇統(tǒng)一中國(guó)后，在商鞅變法的基礎(chǔ)上對(duì)度量衡進(jìn)行了統(tǒng)一，制發(fā)了一大批度量衡標(biāo)準(zhǔn)器，意義重大。量衡進(jìn)行了統(tǒng)一，制發(fā)了一大批度量衡標(biāo)準(zhǔn)器，意義重大。2.2.時(shí)間、空間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間、空間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間與空間時(shí)間與空間尸子尸子“上下四方曰宇，往古今來(lái)曰宙上下四方曰宇，往古今來(lái)曰宙”。運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性呂氏春秋呂氏春秋：“刻舟求劍刻舟求劍”故事；故事；隋書(shū)隋書(shū) 天文志天文志：“乘船以涉水，水去船不徙也乘船以涉水，水去

29、船不徙也”，“仰仰游云以觀，日月常動(dòng)而云不移游云以觀，日月常動(dòng)而云不移” 。抱樸子抱樸子 塞難塞難：“見(jiàn)游云西行，而謂月之東馳見(jiàn)游云西行，而謂月之東馳”。春秋緯春秋緯 元命苞元命苞（漢代）：（漢代）：“天左旋，地右動(dòng)天左旋，地右動(dòng)”。春秋緯春秋緯 考靈曜（考靈曜（y y o o）“地恒動(dòng)不止，而人不知，比地恒動(dòng)不止，而人不知，比如人在大舟中，閉牖（如人在大舟中，閉牖（yuyu）而坐，舟行而人不覺(jué)）而坐，舟行而人不覺(jué)”。比比伽利略（伽利略（1564-16421564-1642）相對(duì)性原理）相對(duì)性原理早一千多年。早一千多年。3 3 對(duì)力的認(rèn)識(shí)對(duì)力的認(rèn)識(shí)（1 1）力的概念）力的概念 墨徑墨徑：“力，

30、刑之所以?shī)^也力，刑之所以?shī)^也”，這里，這里刑刑即形，指物，即形，指物，奮奮即飛，動(dòng)的意思。即飛，動(dòng)的意思。 王充王充論衡論衡效力篇效力篇：“人有知學(xué)，則有力矣。文吏以人有知學(xué)，則有力矣。文吏以理事為力，而儒理事為力，而儒 生以學(xué)問(wèn)為力生以學(xué)問(wèn)為力”，“舉重拔堅(jiān)，壯士之力舉重拔堅(jiān)，壯士之力也也”，“故故 夫墾草殖谷，農(nóng)夫之力也夫墾草殖谷，農(nóng)夫之力也”（東漢）。（東漢）。 西方，西方，1717世紀(jì)初世紀(jì)初弗蘭西斯弗蘭西斯培根培根提出：提出：“知識(shí)就是力知識(shí)就是力量量”。（3 3）杠桿原理）杠桿原理 墨徑墨徑中對(duì)不等臂天平的論述：中對(duì)不等臂天平的論述：“衡，加重于其一衡，加重于其一旁，必捶，權(quán)、重相

31、若也。相衡，則本短標(biāo)長(zhǎng)。兩加焉，旁，必捶，權(quán)、重相若也。相衡，則本短標(biāo)長(zhǎng)。兩加焉，重相若，則標(biāo)必下，標(biāo)得權(quán)也。重相若，則標(biāo)必下，標(biāo)得權(quán)也?！保? 2）外力與內(nèi)力）外力與內(nèi)力 王充王充論衡論衡：“古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉不能離地。角伸鉤，使之自舉不能離地。”（4 4）浮力）浮力：曹沖稱(chēng)象等。曹沖稱(chēng)象等。（5 5）彈力）彈力：弓箭的制作等（東漢鄭玄弓箭的制作等（東漢鄭玄127-200127-200）。）。（6 6）大氣壓力）大氣壓力 西漢時(shí)期已利用西漢時(shí)期已利用虹吸虹吸管管-渴烏，東漢時(shí)已廣泛用于渴烏，東漢時(shí)已廣泛用于灌溉，唐朝已有隔山取水的

32、大型引水工程。灌溉，唐朝已有隔山取水的大型引水工程。 關(guān)尹子關(guān)尹子：“瓶存二竅，以水實(shí)之，倒瀉；閉一則水瓶存二竅，以水實(shí)之，倒瀉；閉一則水不下，蓋（氣）不升則水不降。不下，蓋（氣）不升則水不降?！?唐代王冰唐代王冰素問(wèn)素問(wèn)：“虛管灌滿，捻上懸之，水固不虛管灌滿，捻上懸之，水固不瀉，瀉，；空瓶小口，頓灌不入，為氣不出而不能入也。；空瓶小口，頓灌不入，為氣不出而不能入也?！保? 7）慣性）慣性：春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的考工記考工記中描述：中描述：“馬力既馬力既竭，軸猶能一取焉竭，軸猶能一取焉”4 4 力學(xué)知識(shí)應(yīng)用力學(xué)知識(shí)應(yīng)用 尖劈、轆轤、滑輪、水轉(zhuǎn)筒車(chē)、水轉(zhuǎn)連磨、尖劈、轆轤、滑輪、水轉(zhuǎn)筒車(chē)、水

33、轉(zhuǎn)連磨、水碓水碓（dudu 舂米用具舂米用具）、水排鼓風(fēng)機(jī)（公元）、水排鼓風(fēng)機(jī)（公元3131年?yáng)|漢南陽(yáng)太守杜詩(shī)發(fā)年?yáng)|漢南陽(yáng)太守杜詩(shī)發(fā)明）、明）、被中香爐被中香爐、記里鼓車(chē)、水運(yùn)渾象儀等。、記里鼓車(chē)、水運(yùn)渾象儀等。 古代建筑學(xué)上力學(xué)的應(yīng)用：如隋代李春建造的古代建筑學(xué)上力學(xué)的應(yīng)用：如隋代李春建造的趙周橋趙周橋，是我國(guó)古代留傳至今最古老、跨度最大、弧度最淺的石拱橋，是我國(guó)古代留傳至今最古老、跨度最大、弧度最淺的石拱橋，距今已距今已13001300年；年； 公元公元10561056年建造的遼代山西應(yīng)縣年建造的遼代山西應(yīng)縣木塔木塔，是世界上現(xiàn)存的是世界上現(xiàn)存的最高的古代木構(gòu)建筑，高最高的古代木構(gòu)建筑，高

34、67.3167.31米，經(jīng)受近一個(gè)世紀(jì)的風(fēng)雪米，經(jīng)受近一個(gè)世紀(jì)的風(fēng)雪襲擊，襲擊，1212次六級(jí)以上地震，至今安然屹立。次六級(jí)以上地震，至今安然屹立。 宋代建筑師喻皓曾在開(kāi)封建宋代建筑師喻皓曾在開(kāi)封建“開(kāi)寶寺塔開(kāi)寶寺塔”斜塔斜塔：“塔初塔初成，望之不正，而勢(shì)傾西北。人怪而問(wèn)之。皓曰：成，望之不正，而勢(shì)傾西北。人怪而問(wèn)之。皓曰：京師地京師地平無(wú)山，而多西北風(fēng)，吹之不百年當(dāng)正也。平無(wú)山，而多西北風(fēng)，吹之不百年當(dāng)正也?！睔w田錄歸田錄。 明代的北京明代的北京故宮群故宮群等等。等等。被中香爐被中香爐水排鼓風(fēng)機(jī)水排鼓風(fēng)機(jī)（取自（取自王禎農(nóng)書(shū)王禎農(nóng)書(shū)）啟啟 明明 之之 光光: : 一一. . 中中 國(guó)國(guó) 古古

35、 代代 的的 物物 理理 學(xué)學(xué) 萌萌 芽芽中國(guó)古代科技中國(guó)古代科技水碓水碓天工開(kāi)物中的水碓圖 復(fù)原的二頭水碓模型圖連機(jī)碓的復(fù)原模型圖1、利用水力、杠桿和凸輪的原理去加工糧食。2、水碓是腳踏碓機(jī)械化的成果。3、使用立式水輪結(jié)構(gòu)。4、連機(jī)碓是一個(gè)大水輪驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)水碓，即一個(gè)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)數(shù)個(gè)工作機(jī)的形式。5、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)上下擺動(dòng)輸出運(yùn)動(dòng)。 二二 熱學(xué)熱學(xué)1.1.對(duì)熱現(xiàn)象和熱本質(zhì)的認(rèn)識(shí)對(duì)熱現(xiàn)象和熱本質(zhì)的認(rèn)識(shí)溫度、濕度極其測(cè)量溫度、濕度極其測(cè)量“火候火候”：在在燒制陶器燒制陶器和和冶煉金屬冶煉金屬的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)“火火候候”的觀察，來(lái)定性的判斷溫度的高低。的觀察，來(lái)定性的判斷溫度的高低?？脊?/p>

36、記考工記記記載了青銅冶煉時(shí)火色與溫度的關(guān)系：載了青銅冶煉時(shí)火色與溫度的關(guān)系：“凡鑄金之狀，金凡鑄金之狀，金與錫。黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；與錫。黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也。青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也。”即當(dāng)即當(dāng)“爐火純爐火純青青”時(shí)，爐溫達(dá)到時(shí)，爐溫達(dá)到12001200度度 左右，雜質(zhì)揮發(fā)，銅錫融合，左右，雜質(zhì)揮發(fā)，銅錫融合，可以用來(lái)澆鑄了?；鹕珜?shí)際為物質(zhì)原子的發(fā)射光譜及其可以用來(lái)澆鑄了?；鹕珜?shí)際為物質(zhì)原子的發(fā)射光譜及其強(qiáng)度的表現(xiàn)。強(qiáng)度的表現(xiàn)。濕度：濕度：淮南子淮南子：“琴弦緩，天且雨琴弦緩，天且雨”“”“風(fēng)雨之變，可風(fēng)

37、雨之變，可以音律知之以音律知之”，即現(xiàn)在，即現(xiàn)在毛發(fā)濕度計(jì)毛發(fā)濕度計(jì)的原理的原理. .熱脹冷縮與熱應(yīng)力熱脹冷縮與熱應(yīng)力 熱脹冷縮；增大熱應(yīng)力：熱脹冷縮；增大熱應(yīng)力：在公元前在公元前250250年都江堰水利工程中年都江堰水利工程中的應(yīng)用記載：的應(yīng)用記載：“大灘江中，其崖嶄峻不可鑿，乃積薪燒之。大灘江中，其崖嶄峻不可鑿，乃積薪燒之?！边@種增大熱應(yīng)力開(kāi)鑿巨石的記載很多。這種增大熱應(yīng)力開(kāi)鑿巨石的記載很多。熱的本性熱的本性 五行說(shuō)：五行說(shuō)：熱（火）是構(gòu)成物質(zhì)的一種元素；熱（火）是構(gòu)成物質(zhì)的一種元素； 元?dú)庹f(shuō)：元?dú)庹f(shuō)：熱這種物質(zhì)的本原仍是氣。熱這種物質(zhì)的本原仍是氣。2 2 熱能利用與熱功熱能利用與熱功 高

38、溫技術(shù)：高溫技術(shù)：殷商時(shí)期在高溫冶煉鑄造技術(shù)方面就已卓有成殷商時(shí)期在高溫冶煉鑄造技術(shù)方面就已卓有成效：殷代文物司母戊鼎、商代的四羊尊、戰(zhàn)國(guó)的銅尊盤(pán)、效：殷代文物司母戊鼎、商代的四羊尊、戰(zhàn)國(guó)的銅尊盤(pán)、秦始皇陵的大型銅馬車(chē)等。春秋末期制造的白口鐵和中碳秦始皇陵的大型銅馬車(chē)等。春秋末期制造的白口鐵和中碳鋼劍，表明當(dāng)時(shí)的冶煉已達(dá)到鋼劍，表明當(dāng)時(shí)的冶煉已達(dá)到13001300的高溫。的高溫。 松脂燈（孔明燈）：松脂燈（孔明燈）： 走馬燈：走馬燈：利用冷熱空氣對(duì)流帶動(dòng)紙輪旋轉(zhuǎn)。利用冷熱空氣對(duì)流帶動(dòng)紙輪旋轉(zhuǎn)。 熱氣球：熱氣球：1414世紀(jì)初，元朝仁宗登基時(shí)在元大都（北京）升世紀(jì)初，元朝仁宗登基時(shí)在元大都（北京

39、）升起世界上第一個(gè)熱氣球。起世界上第一個(gè)熱氣球。火藥：火藥：四大發(fā)明之一?；鹌鳎瑹熁ǖ?。四大發(fā)明之一?；鹌?，煙花等。 火箭：火箭：宋代宋代的管形火器的管形火器“突火槍突火槍”。元代元代的銅炮；的銅炮；明代明代的的多種多發(fā)火箭。多種多發(fā)火箭。萬(wàn)虎：萬(wàn)虎：明代官員，是明代官員，是“第一個(gè)企圖利用火箭飛行的人。他用第一個(gè)企圖利用火箭飛行的人。他用4747只最大的火箭綁在椅子背后，只最大的火箭綁在椅子背后，手拿兩個(gè)大風(fēng)箏，想借助火箭的推力和風(fēng)箏上升的力量飛向空中。手拿兩個(gè)大風(fēng)箏，想借助火箭的推力和風(fēng)箏上升的力量飛向空中。19701970年國(guó)際天文學(xué)會(huì)年國(guó)際天文學(xué)會(huì)為了紀(jì)念他，把月球背面的一個(gè)環(huán)行山命名

40、為為了紀(jì)念他，把月球背面的一個(gè)環(huán)行山命名為“萬(wàn)虎環(huán)行山萬(wàn)虎環(huán)行山”。三三 光學(xué)光學(xué) 1. 1.光的直線傳播與小孔成像光的直線傳播與小孔成像 2.2.光的反射與鏡面成像光的反射與鏡面成像 3.3.光的折射與透鏡光的折射與透鏡 4.4.光的色散光的色散1.1.光的直線傳播與小孔成像光的直線傳播與小孔成像 墨徑墨徑：景倒，在午有端與。景：光之人，照若射，下：景倒，在午有端與。景：光之人，照若射，下者之人也高，者之人也高， 高者之人也下。足蔽下光，故成景與高者之人也下。足蔽下光，故成景與 上。首蔽上光，故成景與下。上。首蔽上光，故成景與下。( (午：交叉；午：交叉； 端：小孔端：小孔) )。 趙友欽實(shí)

41、驗(yàn)趙友欽實(shí)驗(yàn)（宋末元初）：（宋末元初）：趙友欽實(shí)驗(yàn)在中國(guó)古代史趙友欽實(shí)驗(yàn)在中國(guó)古代史上占有重要地位，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，設(shè)計(jì)合理，步驟清晰，上占有重要地位，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，設(shè)計(jì)合理，步驟清晰，結(jié)果可靠，是中國(guó)物理學(xué)史上的的一個(gè)首創(chuàng)。結(jié)果可靠，是中國(guó)物理學(xué)史上的的一個(gè)首創(chuàng)。 夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談：“若鳶（若鳶（yuyu n n）飛空中，其影隨鳶而移；）飛空中，其影隨鳶而移；或中或中 間為窗所間為窗所 束則影與鳶相違，鳶東則影西，鳶西則影束則影與鳶相違，鳶東則影西，鳶西則影東。又如窗隙中樓塔之影，中間為窗所束，亦皆倒垂。東。又如窗隙中樓塔之影，中間為窗所束，亦皆倒垂。”趙友欽實(shí)驗(yàn)：趙友欽實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)中他固定

42、幾個(gè)條件，改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)中他固定幾個(gè)條件，改變一個(gè)條件來(lái)觀察成像情況。實(shí)驗(yàn)分五步進(jìn)行：條件來(lái)觀察成像情況。實(shí)驗(yàn)分五步進(jìn)行：改變孔的大小，比較改變孔的大小，比較成像情況；成像情況；改變光源強(qiáng)度，作日改變光源強(qiáng)度，作日月蝕模擬實(shí)驗(yàn)；月蝕模擬實(shí)驗(yàn)；改變像距；改變像距；改變光源距離，觀察改變光源距離，觀察小孔成像的變化；小孔成像的變化；改變孔的大小和形狀，改變孔的大小和形狀，做大孔成像實(shí)驗(yàn)。做大孔成像實(shí)驗(yàn)。小罅光景影象小罅光景影象平面鏡：平面鏡：“景，日之光反燭人，則景在日與人之間景，日之光反燭人，則景在日與人之間”凸面鏡：凸面鏡：“鑒團(tuán)，景一。鑒團(tuán)，景一。鑒者近，則所鑒大，景亦大；其鑒者近，則所鑒大，

43、景亦大；其遠(yuǎn)，所鑒小，景亦小，而必正。遠(yuǎn)，所鑒小，景亦小，而必正?！?即鑒團(tuán)只成一縮小的正立即鑒團(tuán)只成一縮小的正立的像（虛）。的像（虛）。凹面鏡：凹面鏡：“鑒洼，景，一小而易，一大而正，說(shuō)在中之外、鑒洼，景，一小而易，一大而正，說(shuō)在中之外、內(nèi)。內(nèi)。 中之內(nèi)，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則中之內(nèi)，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則所鑒小，景亦小，而必正，起于中緣正而長(zhǎng)其直也。中之外，所鑒小，景亦小，而必正，起于中緣正而長(zhǎng)其直也。中之外，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則所鑒小，景亦小而鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則所鑒小，景亦小而必易。合于中長(zhǎng)直也。必易。合于中長(zhǎng)直也?！薄啊薄拌b

44、洼鑒洼”即凹面鏡，即凹面鏡，“中中”為焦點(diǎn)，為焦點(diǎn)，“易易”即倒置。即倒置。2.2.光的反射與鏡面成像光的反射與鏡面成像 墨經(jīng)墨經(jīng)中中論述了光的反射，包括平面鏡、凹面鏡、凸論述了光的反射，包括平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的反射情況。面鏡的反射情況。鏡術(shù)：鏡術(shù)：利用平面鏡成像制成利用平面鏡成像制成“萬(wàn)花筒萬(wàn)花筒”樣的樣的“魔鏡魔鏡”：日月：日月鏡、四規(guī)鏡等。鏡、四規(guī)鏡等。 “燈衢燈衢”( (清代黃履莊造清代黃履莊造) )：“做小屋一間，內(nèi)懸燈數(shù)做小屋一間，內(nèi)懸燈數(shù)盞，人入其中，如至通街大市，人間稠雜，燈火連綿，盞，人入其中，如至通街大市，人間稠雜，燈火連綿，一望數(shù)里。一望數(shù)里?！?“羅漢堂羅漢堂”(

45、(清代鄭復(fù)光造清代鄭復(fù)光造) )：從側(cè)面小洞向里看：從側(cè)面小洞向里看“千千門(mén)萬(wàn)戶(hù)，百千羅漢門(mén)萬(wàn)戶(hù)，百千羅漢”。 凹凸面鏡：凹凸面鏡：殷武丁時(shí)期就出現(xiàn)了凹、凸面銅鏡。殷武丁時(shí)期就出現(xiàn)了凹、凸面銅鏡。 透光鏡透光鏡：現(xiàn)上海博物館珍藏有西漢時(shí)期的現(xiàn)上海博物館珍藏有西漢時(shí)期的“透光鏡透光鏡”（青銅）。（青銅）。 隋唐隋唐古鏡記古鏡記記載：記載：“承日照之，則背上承日照之，則背上文字，墨入影內(nèi)，纖毫無(wú)失文字，墨入影內(nèi)，纖毫無(wú)失”。沈括：沈括：“陽(yáng)燧面洼，以一指迫而照之則正，漸遠(yuǎn)則無(wú)所見(jiàn)，陽(yáng)燧面洼，以一指迫而照之則正，漸遠(yuǎn)則無(wú)所見(jiàn)，過(guò)此遂倒。過(guò)此遂倒?！?“小鑒不能全觀人面，故令微凸，收人面小鑒不能全觀人

46、面，故令微凸，收人面令小，則鑒雖小而能全納人面。仍覆量鑒之小大增損高下，令小，則鑒雖小而能全納人面。仍覆量鑒之小大增損高下，常令人面與鑒大小相若。常令人面與鑒大小相若?！?.3.光的折射與透鏡光的折射與透鏡 冰透鏡冰透鏡：西漢：西漢淮南萬(wàn)畢術(shù)淮南萬(wàn)畢術(shù)記載：記載：”削冰令圓，舉削冰令圓，舉向以日，以艾承其影，則火生。向以日，以艾承其影，則火生?！?鯽魚(yú)杯鯽魚(yú)杯：宋代：宋代春渚（春渚（zhzh）紀(jì)聞）紀(jì)聞：“有一鯽，長(zhǎng)寸有一鯽，長(zhǎng)寸許，游泳可愛(ài)。水倒出，魚(yú)不復(fù)見(jiàn)。復(fù)酌水酒中，須臾許，游泳可愛(ài)。水倒出，魚(yú)不復(fù)見(jiàn)。復(fù)酌水酒中，須臾一魚(yú)泛然而起。一魚(yú)泛然而起?！?“蝴蝶杯蝴蝶杯”、“蘭花杯蘭花杯”等。

47、等。4.4.光的色散光的色散雨后成虹和造虹實(shí)驗(yàn)：雨后成虹和造虹實(shí)驗(yàn)： 唐初孔穎達(dá)唐初孔穎達(dá)禮記注疏禮記注疏“日照雨滴則虹生日照雨滴則虹生” 唐代張志和唐代張志和玄真子玄真子“雨色映日而為虹雨色映日而為虹”“”“背日噴背日噴乎水，成虹霓之狀。乎水，成虹霓之狀?！?南宋蔡卞南宋蔡卞毛詩(shī)名物解毛詩(shī)名物解：“云薄漏日，日照雨滴則云薄漏日，日照雨滴則虹生。今以水噴日，自側(cè)視之，則暈為虹霓虹生。今以水噴日，自側(cè)視之，則暈為虹霓。故今雨。故今雨氣成虹，朝陽(yáng)射之則在西，夕陽(yáng)射之則在東。氣成虹，朝陽(yáng)射之則在西，夕陽(yáng)射之則在東。”雞子石英證含光圖：雞子石英證含光圖： 著名道士張果修煉內(nèi)丹的著作著名道士張果修煉內(nèi)丹

48、的著作修真歷驗(yàn)鈔圖修真歷驗(yàn)鈔圖：講到從白石英看到：講到從白石英看到：“映日則光玉也映日則光玉也，五色玄英，五色玄英”。白。白石英為無(wú)色透明晶體，屬六角晶系。用白石英作的三棱鏡石英為無(wú)色透明晶體，屬六角晶系。用白石英作的三棱鏡對(duì)日光產(chǎn)生了色散。對(duì)日光產(chǎn)生了色散。 明末方以智明末方以智物理小識(shí)物理小識(shí)四四 電磁學(xué)電磁學(xué)1.1.對(duì)電的認(rèn)識(shí)對(duì)電的認(rèn)識(shí)2.2.對(duì)磁的認(rèn)識(shí)對(duì)磁的認(rèn)識(shí)3.3.電與磁的應(yīng)用電與磁的應(yīng)用1.1.對(duì)電的認(rèn)識(shí)對(duì)電的認(rèn)識(shí) 摩擦起電：摩擦起電：* *東漢王充東漢王充論衡論衡：“頓牟掇芥，磁石引頓牟掇芥，磁石引針針?biāo)?lèi)肖似，不能掇取者，何也？氣性異殊，不能相感動(dòng)他類(lèi)肖似，不能掇取者，何也？

49、氣性異殊，不能相感動(dòng)也。也?！鳖D牟指玳瑁（爬行動(dòng)物，形狀象龜，這里指其殼）。頓牟指玳瑁（爬行動(dòng)物，形狀象龜，這里指其殼）。（用元?dú)饨忉岇o電現(xiàn)象）；（用元?dú)饨忉岇o電現(xiàn)象）；* *西晉張華西晉張華博物志博物志記載：記載：“今人梳頭，脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，也有吒今人梳頭，脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，也有吒聲。聲?！? *唐代唐代酉陽(yáng)雜俎酉陽(yáng)雜俎“貓貓黑者，暗中逆循其毛，即黑者，暗中逆循其毛，即著火星著火星”。 雷電現(xiàn)象：雷電現(xiàn)象：沈括沈括夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談：“雷火自窗間出，赫然雷火自窗間出，赫然出檐，人以為堂屋已焚，皆出避之，及雷止，其舍宛然，墻出檐，人以為堂屋已焚，皆出避之，及雷止，其舍宛

50、然，墻壁窗紙皆黔（黑）。有一木格，其中雜儲(chǔ)諸器，其漆器銀扣壁窗紙皆黔（黑）。有一木格，其中雜儲(chǔ)諸器，其漆器銀扣者，銀悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一寶刀，極堅(jiān)剛，就者，銀悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一寶刀，極堅(jiān)剛，就刀室中熔為汁，而室亦儼然。刀室中熔為汁，而室亦儼然?！泵鞔揭灾牵好鞔揭灾牵骸袄谆鹚埃谆鹚?，金石銷(xiāo)熔，而漆器不壞。金石銷(xiāo)熔，而漆器不壞?！?武當(dāng)山天柱峰金頂三大奇觀之一的武當(dāng)山天柱峰金頂三大奇觀之一的“雷火練殿雷火練殿”。1.1.對(duì)電的認(rèn)識(shí)對(duì)電的認(rèn)識(shí) 淮南子淮南子記載：記載：“陰陽(yáng)相薄為雷，激揚(yáng)為電。陰陽(yáng)相薄為雷，激揚(yáng)為電。”2.2.對(duì)磁的認(rèn)識(shí)對(duì)磁的認(rèn)識(shí) 磁性：磁性：呂氏春秋

51、呂氏春秋：“慈石召鐵，或引子也慈石召鐵，或引子也”；鬼鬼谷子谷子：“慈石取針慈石取針”；高誘注釋?zhuān)桓哒T注釋呂氏春秋呂氏春秋時(shí)指出：時(shí)指出：“石，石，鐵之母也，以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引鐵之母也，以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也也”。 磁石吸引物質(zhì)只限于鐵磁石吸引物質(zhì)只限于鐵：淮南子淮南子：“若以慈石之能若以慈石之能連鐵也，而求其引瓦，則難矣連鐵也，而求其引瓦，則難矣”，“及其于銅則不通及其于銅則不通”。 屏蔽：屏蔽：明末劉獻(xiàn)廷明末劉獻(xiàn)廷廣陽(yáng)雜記廣陽(yáng)雜記：“慈石吸鐵，隔礙潛慈石吸鐵，隔礙潛通?；騿?wèn)余曰：通?；騿?wèn)余曰：慈石吸鐵，何物可以隔之？慈石吸鐵，何物可以隔之？猶子

52、阿儒曰：猶子阿儒曰：唯鐵可以隔之耳唯鐵可以隔之耳。其人去而復(fù)來(lái)，曰：。其人去而復(fù)來(lái)，曰：試之果然試之果然?！?.3.電與磁的應(yīng)用電與磁的應(yīng)用 避雷針：避雷針： 磁性指南器：磁性指南器： 磁化磁化 地磁場(chǎng)磁化法地磁場(chǎng)磁化法： 10441044年出版的宋代年出版的宋代曾公亮曾公亮武經(jīng)總要武經(jīng)總要：“魚(yú)法，以魚(yú)法，以薄鐵葉剪裁，長(zhǎng)二寸闊五分，首尾銳如魚(yú)形，置碳火中燒薄鐵葉剪裁，長(zhǎng)二寸闊五分，首尾銳如魚(yú)形，置碳火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐（之，侯通赤，以鐵鈐鈐（qiqi n n 印、章印、章) )魚(yú)首出火，以尾正魚(yú)首出火，以尾正對(duì)子位，蘸水盆中，沒(méi)尾數(shù)分則止，以密器收之，用時(shí)置對(duì)子位，蘸水盆中，沒(méi)尾數(shù)分

53、則止，以密器收之，用時(shí)置水碗于無(wú)風(fēng)處，平放魚(yú)在水面令浮，其首常南向午也。水碗于無(wú)風(fēng)處，平放魚(yú)在水面令浮，其首常南向午也?！睂㈣F片燒紅的是使磁疇重新分布成為順磁體，淬火使磁疇將鐵片燒紅的是使磁疇重新分布成為順磁體，淬火使磁疇穩(wěn)定。穩(wěn)定。 磁石磁化法：磁石磁化法： 沈括沈括夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談：“方家以磁石磨針?shù)h，則能指方家以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東（地磁偏角），不全南也。南，然常微偏東（地磁偏角），不全南也。中國(guó)古代科技中國(guó)古代科技 指南車(chē)模型指南車(chē)模型 啟啟 明明 之之 光光: : 一一. . 中中 國(guó)國(guó) 古古 代代 的的 物物 理理 學(xué)學(xué) 萌萌 芽芽五五 聲學(xué)聲學(xué)1.1.聲音的產(chǎn)生（略）

54、聲音的產(chǎn)生（略）2.2.聲音的傳播（略）聲音的傳播（略）3.3.共振共振4.4.共鳴及其消除共鳴及其消除5.5.聲音的反射聲音的反射6.6.古代樂(lè)器古代樂(lè)器7.7.律學(xué)律學(xué)1.1.共振共振 莊子莊子徐無(wú)鬼徐無(wú)鬼：“為之調(diào)瑟，廢于一堂，廢于一室。鼓為之調(diào)瑟，廢于一堂，廢于一室。鼓宮宮動(dòng)，鼓角角動(dòng)，音律同矣。夫改調(diào)一弦，于五音無(wú)當(dāng)也，宮宮動(dòng)，鼓角角動(dòng)，音律同矣。夫改調(diào)一弦，于五音無(wú)當(dāng)也，鼓之，二十五弦皆動(dòng)。鼓之，二十五弦皆動(dòng)?！?夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談：“琴瑟弦皆有應(yīng)聲，宮弦則應(yīng)少宮，商弦則琴瑟弦皆有應(yīng)聲，宮弦則應(yīng)少宮，商弦則應(yīng)少商，其余皆隔四相應(yīng)。今曲中有聲音，須依此用之。欲應(yīng)少商，其余皆隔四相應(yīng)。今

55、曲中有聲音，須依此用之。欲知其應(yīng)者，先調(diào)諸弦令聲和，乃剪紙人加弦上，鼓其應(yīng)弦，知其應(yīng)者，先調(diào)諸弦令聲和，乃剪紙人加弦上，鼓其應(yīng)弦，則紙人躍，則紙人躍，他弦則不動(dòng)。聲律高下茍同，雖在他琴鼓之，應(yīng)他弦則不動(dòng)。聲律高下茍同，雖在他琴鼓之，應(yīng)弦亦震，此謂之正聲。弦亦震，此謂之正聲?！保ü舱駥?shí)驗(yàn)共振實(shí)驗(yàn)魚(yú)洗魚(yú)洗）2.2.共鳴及其消除共鳴及其消除 南北朝時(shí)期劉敬叔南北朝時(shí)期劉敬叔異苑異苑：“晉中朝有人蓄銅澡盆，晨晉中朝有人蓄銅澡盆，晨夕恒鳴如人扣，乃問(wèn)張華。華曰：夕恒鳴如人扣，乃問(wèn)張華。華曰：此盆與洛鐘宮商相應(yīng)，此盆與洛鐘宮商相應(yīng)，宮中朝暮撞鐘，故聲應(yīng)爾?？慑e(cuò)（挫）令輕，則韻乖。鳴自宮中朝暮撞鐘，故聲應(yīng)爾

56、?？慑e(cuò)（挫）令輕，則韻乖。鳴自止也。止也。依其言，后不復(fù)鳴。依其言，后不復(fù)鳴?！?唐代韋絢唐代韋絢劉賓客嘉話錄劉賓客嘉話錄記載了當(dāng)時(shí)的太樂(lè)令曹紹記載了當(dāng)時(shí)的太樂(lè)令曹紹 為一為一僧人治病的事：該僧人因僧房?jī)?nèi)一磬無(wú)故自鳴，而驚恐成疾。僧人治病的事：該僧人因僧房?jī)?nèi)一磬無(wú)故自鳴，而驚恐成疾。3.3.聲音的反射聲音的反射 北京天壇：北京天壇：回音壁、三音石、對(duì)話石回音壁、三音石、對(duì)話石 山西永濟(jì)山西永濟(jì)“鶯鶯塔鶯鶯塔”：普救寺舍利塔，因普救寺舍利塔，因“西廂記西廂記”而稱(chēng)而稱(chēng)“鶯鶯塔鶯鶯塔”，是一座空心磚塔，初建于唐武則天，后重建于，是一座空心磚塔，初建于唐武則天，后重建于明嘉靖明嘉靖4242年（年（1

57、5641564），因其），因其 可產(chǎn)生蛙鳴般的回聲，而列河可產(chǎn)生蛙鳴般的回聲，而列河?xùn)|東“清八景清八景”之一。（之一。（ 普救蟾聲）普救蟾聲） 河南三門(mén)峽河南三門(mén)峽“蛤蟆塔蛤蟆塔”：建于金大定十六年，在塔外十余建于金大定十六年，在塔外十余米處擊石拍掌，有蛙鳴回音。米處擊石拍掌，有蛙鳴回音。 四川潼南四川潼南“石琴石琴”：實(shí)為登山石階，鑿于江邊完整無(wú)縫凹實(shí)為登山石階，鑿于江邊完整無(wú)縫凹處，沿石階拾級(jí)而上，自第四級(jí)到第十九級(jí)，凡步履所觸，處，沿石階拾級(jí)而上，自第四級(jí)到第十九級(jí)，凡步履所觸，便會(huì)發(fā)出悠揚(yáng)婉轉(zhuǎn)的古琴聲在洞內(nèi)回蕩。其中有七級(jí)石蹬的便會(huì)發(fā)出悠揚(yáng)婉轉(zhuǎn)的古琴聲在洞內(nèi)回蕩。其中有七級(jí)石蹬的發(fā)音特

58、別洪亮，稱(chēng)為七步彈琴。題為石蹬琴聲。發(fā)音特別洪亮，稱(chēng)為七步彈琴。題為石蹬琴聲。回音壁回音壁傳聲示意圖傳聲示意圖 三音石三音石和和對(duì)話石對(duì)話石回回聲示意圖聲示意圖鶯鶯塔鶯鶯塔回聲示意圖回聲示意圖編種編種4.4.古代樂(lè)器古代樂(lè)器 新石器時(shí)代：新石器時(shí)代：陶塤（陶塤（x x n n）和骨哨。和骨哨。 詩(shī)經(jīng)詩(shī)經(jīng)記載：記載：有有2929種之種之多，包括各種彈琴、吹奏、多，包括各種彈琴、吹奏、打擊等樂(lè)器。打擊等樂(lè)器。 戰(zhàn)國(guó)曾侯乙墓：戰(zhàn)國(guó)曾侯乙墓：出土的有：出土的有：編鐘、磬、笙、排蕭等。編鐘、磬、笙、排蕭等。5.5.律學(xué)律學(xué) 商代商代：已有五聲音階：宮、商、角、徵（：已有五聲音階：宮、商、角、徵（zhzh

59、）、羽（）、羽（1 1、2 2、3 3、5 5、6 6）。后又增加了兩個(gè)半音：變徵（近）。后又增加了兩個(gè)半音：變徵（近4 4）、變宮（）、變宮（7 7），），成為七聲音階。成為七聲音階。 西周：西周：已發(fā)展為十二律：黃鐘、大呂、太簇、夾鐘、姑洗、已發(fā)展為十二律：黃鐘、大呂、太簇、夾鐘、姑洗、仲呂、蕤仲呂、蕤ruru賓、林鐘、夷則、南呂、無(wú)射（賓、林鐘、夷則、南呂、無(wú)射（y y）、應(yīng)鐘。）、應(yīng)鐘。樂(lè)律的計(jì)算：樂(lè)律的計(jì)算： 三分損益法：三分損益法：最早見(jiàn)于最早見(jiàn)于管子管子地員地員（公元前公元前4世紀(jì)），世紀(jì)），是世界上最早的樂(lè)律計(jì)算方法。是世界上最早的樂(lè)律計(jì)算方法。 具體操作是：將一空弦依次乘以具

60、體操作是：將一空弦依次乘以2/3或或4/3，即縮短，即縮短1/3(損一損一)或加長(zhǎng)或加長(zhǎng)1/3(益一益一)，分割成不同的長(zhǎng)度，這就產(chǎn)生出不同頻率的，分割成不同的長(zhǎng)度，這就產(chǎn)生出不同頻率的樂(lè)音。具體的推算是：設(shè)黃種宮音的弦長(zhǎng)為樂(lè)音。具體的推算是：設(shè)黃種宮音的弦長(zhǎng)為34=81，徵音的弦，徵音的弦長(zhǎng)為長(zhǎng)為814/3=108，商音的弦長(zhǎng)為，商音的弦長(zhǎng)為1082/3=72，羽音的弦長(zhǎng)為，羽音的弦長(zhǎng)為724/3=96，角音的弦長(zhǎng)為，角音的弦長(zhǎng)為962/3=64，依次類(lèi)推。，依次類(lèi)推。(清史稿清史稿樂(lè)志二樂(lè)志二)十二平均律：十二平均律： 發(fā)明者：朱載育（發(fā)明者：朱載育（1536-16101536-1610？