世界古代后期科技史- 第37部分

向左转弯的影响，使木人指向不变，向右转的原理同此。这种自动离合的机　

械，体现了当时机械制造的高超水平，是中国古代技术的卓越成就。据史载，　

他还创造了以木为轮，以水为动力的水转百戏，以及连弩和发石车等。　

　　　　④船舶制造与航海技术的进步　

　　　　　三国两晋南北朝时期，船只的数量、种类、质量大大超过了汉代。偏居　

东南的孙吴，在刚建立不久即拥有战船5000多艘，最大的可乘3000余人。　

西晋的王濬在灭吴前曾组织人将许多小船联在一起，组成一个小小的可以移　

动的“水上城市”　（当时称为“连舫”），四周用厚木板垒成“城墙”，墙　

中和城中都有桨橹，周围开设四个门，城中可驰马。魏晋时所造的舸，行驶　

甚速，《太平御贤》称“飞驰如马之走陆地也。”北魏的造船业一向不很发　

达，但在公元430年这一年中，仅冀、定、杨三州所造船只即达3000艘。那　

时，军粮曾漕运至沃野镇，有专船二百艘负责运送。南朝的造船业更是发达，　

刘宋时著名科学家祖冲之制造的日行百余里的“千里船”，是中国的第一艘　

桨轮船，标志着中国造船技术的又一大进步。萧梁时曾出现了多达160桨的　

高速快艇“鸼■”，这是中国历史上桨数最多的船，正因桨数多，使该船速　

度极快，南朝史《梁书·王僧辨传》中曾称该船“去来趣袭，捷过风电”。　

当时的战船，有“飞龙”、“翔凤”、“金翅”、“青雀”、“舴艋”等名　

称。一般的战船上都装有拍击敌船的“拍”，有的多达6支。除此之外，南　

朝的船上已出现了安置在船尾上，可根据水深、流速而上下活动的升降舵，　

说明对舵的作用认识更加深刻。汉代出现的风帆也被很好地利用，面积不断　


…　Page　126…

加大，大帆竟用布120幅。帆的方位也作了调整，以利于更好地利用风力，　

有的船上还装上了可以改变方位的帆。　

　　　　　这一时期，人们在近海航行中，多利用海岸上或沿海岛屿上的特殊地物　

或其他特征作了为航行标志；在远洋航行中则利用日、月、星辰的方位来导　

航，这显然比汉代利用北斗七星和北极星来导航先进得多了。　

　　　　　⑤制车与漆器制造　

　　　　　三国时诸葛亮曾制造“木牛流马”，它是一种车子，用于运输军粮。虽　

然，《三国志·蜀志·诸葛亮传》中对这种车子的制作方法记述极详，但其　

后无人仿造，对后来运输工具的发展无甚影响。　

　　　　　记里鼓车是与指南车并称的中国古代奇车。基本原理是：车轮的转动带　

动一套减速齿轮系运转，让齿轮系最后的齿轮在车行1里或10里时刚好转过　

一周，再经过机械传动，使木人击鼓以计所行里程，这又是中国古代机械制　

造方面的一件杰出代表。两晋时期，中国的漆器技术又大大前进了一步，出　

现了脱胎技术：先用木头和泥土塑造底胎，在底胎上再裹贴上几层麻布，再　

在麻布上涂漆，然后绘上各种所需的彩纹，干燥后再除去底胎，形成中空的　

漆塑像。南北朝时众多的佛寺塑像多用此法，大大推动了漆器工艺的繁荣。　

以后，漆器的使用已相当普遍、且深入民间。　

　　　　　⑥造纸技术的进步　

　　　　　东汉蔡伦对造纸术进行改进之后，中国的造纸术不断提高。东晋时开始　

流行纯大麻纸、藤纸。西晋时曾创制了加工纸“发笺”（或“苔纸”），作　

法是：在捞纸前向纸浆中添加少量有色的纤维状物质　（常用绿色的水苔或黑　

色的发菜），捞出后纸面有纵横交织的有色纹理。　

　　　　　南北朝时，由于纸张的应用越来越广泛，造纸作坊和纸张种类因而大增。　

多为未经加料和加工的本色纸，但也不乏精美的纸，纸的花色也不断增多。　

　　　　　据考古资料证明，早在4世纪时中国已有涂布纸（古代称粉笺），将白　

色矿物粉借淀粉糊成胶粘剂均匀涂在纸面制成的，比欧洲早了1400余年。这　

一时期，竹纸已被生产出来，这在中国造纸技术上又是一个发展。　

　　　　　早在秦汉时代，人们已运用黄柏汁将纸染成黄色，并能防蛀。《齐民要　

术》中详细介绍了这种染法：先将黄蘖（即黄柏）泡入水中，直到浸出纯汁，　

取出这些纯汁，然后把渣滓捣烂，放入水中煮，煮过后装入布袋，挤出汁，　

再捣煮，前后共捣3次，煮两次，将得到的汁与最初泡出的汁混合即可用来　

染纸。此法对成书也适用，只是要等到过夏再染，以免书的衔接处脱离。不　

过，先用熨斗烫过接缝之处，未过夏的书也可入潢。因此法相当简单，南北　

朝时的写本多染作黄色。另外，南北朝时还有了修补纸张的方法，所用补纸　

薄似薤叶，几至乱真。　


…　Page　127…

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　十、世界古代后期的物理学　



　　　　　世界古代后期，物理学在东、西方都获得了卓有成效地发展。著名的物　

理学家欧几里德、阿基米德、希罗和卢克莱修等人在光学、动力学、原子论　

声学和电磁学方面的研究成果，奠定了物理学的科学基础。同时，中国的王　

充、董仲舒、张华、京房、荀勖、贾思勰、葛洪等哲学家、物理学家、炼丹　

术家和勤劳智慧的广大民间，在理论物理学和应用物理学上，都做出了开创　

性地贡献。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1。古希腊罗马时期的物理学　



　　　　　在希腊化时代，笼统的古希腊、罗马科学开始分化的天文学、力学、数　

学和医学。其中的数学，尤其是几何学的进步，大大促进了物理学的发展。　

同时，天文学与物理学紧密相联，特别是在论证行星运动方面。希腊人主要　

从整体上对自然界进行观察，他们虽然看到了自然现象间的相互联系，但并　

未达到对自然界进行分析的研究水平，也未能超出萌芽的、片断的经验范围。　

在研究方法上，古希腊化时代主要还停留在对自然的直接观察和简单的抽象　

与推理上其，理论常常带有猜测的性质，但在个别问题上有所突破，如阿基　

米德的“王冠”问题和托勒密的光的折射问题。罗马帝国崩溃后，宗教开始　

笼罩全社会，进入中世纪黑暗时期，物理学和化学同其它科学一样，受到摧　

残和破坏，走向了衰落。　

　　　　　　（1）光学的研究与成果　

　　　　　古希腊罗马时期，光学的研究倍受科学家的重视，发展很快。公元前3　

世纪的著名学者欧几里得第一个把光学研究建立在科学的基础之上，此后的　

科学家克里奥梅德斯、托勒密等人阐明了光学折射的理论。在光学领域里作　

出了卓越的贡献。　

　　　　　欧几里得（前3世纪）是欧氏几何的最后完成者。约公元前300年，应　

托勒密一世邀请，客居亚历山大城。在希腊化时代，亚历山大城是西方学术　

文化的中心。欧氏在这里从事数学研究，并成为亚历山大学派的创始人之一。　

他除了在公元前320年完成了惊世名著《几何原本》、创立了欧几里得几何　

学之外，同时也十分重视对光学的研究。他的《光学》和《反射光学》两篇　

文章为几何光学奠定了基础，被认为是最早的两部光学专著。欧氏也成为古　

希腊第一个把光学研究建立在科学基础上的人。　《光学》一文介绍了透影几　

何说的原理，　《反射光学》一文对光的反射定律有一定研究。其实，光的直　

线传播规律和反射规律是欧氏几何的基点，为此，他从形式上论述了光线的　

概念，同时，还描绘了来自眼睛里的线。他已知道凹镜聚集作用　（但不知焦　

点的具体位置）、分光作用以及凸镜的散光作用。他还论述了光折射的试验：　

将一指环放在一高脚杯底，眼睛刚好在指环被杯壁遮住的地方。位置不变，　

向杯里注水后指环就看不见了。这一试验表明，人类对光的折射现象已有了　

确切的认识。　

　　　　　欧几里得之后，亚历山大城的许多西方著名学者，在继承前人成就的基　

础上，又取得了新的成果，其中以希龙、克里奥梅德斯、托勒密等人的成就　

更为突出。希龙指出：光从始点传到另外的某一点，受到镜子的反射而经过　

距离最短的路线。即光线为起点到某一点隔镜相对点的连线。　


…　Page　128…

　　　　　克里奥梅德新（公元1世纪）对光的折射实验作了大量的论述，其中就　

包括欧几里得的指环实验。这些试验都是极为科学的，是古代人类智慧的结　

晶。他认为：当光线从较稀薄的介质进入较密集的介质时，在入点上几乎与　

分界面垂直。他还指出：由于光线在大气中的折射，在太阳刚落山时，仍可　

看见太阳。　

　　　　　托勒密是位卓越的天文学家和杰出的地理学家，但在光学领域里也有贡　

献，他曾经作了一个出色的实验：在一圆盘中心固定两地可以转动的尺子，　

圆盘的一半浸入水中，将一支尺子拨到一定的方向，转动另一尺子，使它表　

示前尺所表现入射线的延续，量入射角和折射角，就会得出相当准确的结果，　

即入射角为0°，折射角为0°，从折射率中算出折射角为0°；入射角为10　

°，折射角为8°，从折射率中算出折射角为7°29’；入射角为20°，折　

射角为15°30＇，从折射率中算出折射角为14°54’……。从这一实验中可　

以看出，托勒密相信折射角与入射角成比例，但还没有找出准确的折射率。　

他在　《光学》一书中曾论述了光的折射理论，并首次记载了不同海拔高度外　

气差观象。这些结果以及对光的认识，对后世光学的发展起到了一定的促进　

作用。　

　　　　　　（2）卓越的力学家阿基米德　

　　　　　阿基米德（公元前287—前212年）是古希腊亚历山大时期的著名学者。　

他不仅在数学方面作出了巨大的贡献，而且在物理学方面也取得了惊人的成　

果。他的主要功绩是在实验基础上发掘出一些静力学原理，并对静力学进行　

数学研究，在实验基础上运用数学抽象，导出了力学定律。　

　　　　　在《论面平衡》一书中，阿基米德解释了平面型重心的数学定义，并阐　

述了面平衡问题。同时，他从下列假设出发，提出了杠杆定律的依据：　

　　　　　a。相等的重量作用在离支点相等的距离上，二者相互平衡；　

　　　　　b。不同的重物置于离支点相等的距离上，大的重物占优势；　

　　　　　c。离支点距离不等的相等重物，离支点近的占优势；　

　　　　　d。一个重物的作用可以用几个同样分布的、但重心不变的重物的作用来　

代替；相反，几个同样分布的重物也可以用一个来代替，这个重物的重心要　

和那几个一致；　

　　　　　e。重量不等而形状相同的重心分布一样。　

　　　　　阿基米德证明了这一定律，后来，他又把它用到了无法比较的重物上。　

　　　　　阿基米德所发现的浮力定律（亦称阿基米德定律）的内容是：一个物体　

浮于液体中时，其重量等于它所排开液体的重量；当物体沉入液体中时，物　

体重量的减少数等于该物体排开液体体积的重量。后来，这一定律也转用于　

气体研究中。　

　　　　　此外，阿基米德还首次提出了密度和相对密度的概念，即密度是某物质　

单位体积所言的质量；相对密度是某物质与标准物质密度的比值。　

　　　　　大量的研究成果充分显示了阿基米德在力学领域里为人类作所出的巨大　

贡献，他的这些力学理论是古代力学科学的顶峰。同时，其数学与力学相结　

合的研究方法更为后世的数学家、物理学家等指出了光明的道路。　

　　　　　　（3）希罗与气动力学研究　

　　　　　希罗　（公元前130—75年，又译作希隆）是希腊化时代著名学者。他曾　

详细描述了杠杆、尖劈、螺旋、绞车、滑轮等机械，并正式确定了杠杆和滑　

轮的法则。另外，他还提出了著名的希罗三角公式，即平面的反射法则。公　


…　Page　129…

元前100年左右，他写成《气动力学》一书，详细地论述了利用蒸汽的反冲　

作用力而旋转的汽转球　（又称作风神轮）。这种汽转球应该是世界上最早的　

反动式汽轮机的雏形。这本专著的问世无疑是对古希腊人们所积累的气动力　

学知识的总结，也是人类原始的气