弦长、笛子的管长与音调高低的研究中，发现了谐和的音调之间简单整
数比的关系。
恩培多克勒对听觉问题作了可能是最早的论述。他说当打击坚硬的
物体时会引起空气的振动，它传入人的耳朵就引起听觉。毕达哥拉斯学
派的阿契塔（活动于公元前4世纪）认为声音是由被撞击的物体的振动
产生的，他把音调的高低与振动的快慢联系起来，认为较快的振动产生
高音，较慢的振动产生低音；但他却错误地认为高音传播的速度比低音
为快。亚里士多德则认识到介质的作用，认为介质的存在也是声音现象
存在的条件。他指出发声物体的振动碰撞介质，使介质在各个方向发生
拉伸和压缩运动，从而传播开去。他说空气和水都可以传播声音，但他
没有得出声波的概念。他还指出，当声音碰到障碍时，就会像光一样被
反射而产生回声。
罗马的建筑师们从经验中提出了一些建筑声学问题。建筑师维特鲁
威 （活动于公元前1世纪）所著的《论建筑》中论及了交混回响、回声
和共鸣等，开创了建筑声学的研究。
… Page 103…
关于热现象，亚里士多德等把热看成是先于物质元素的一种基本性
质。原子论者则认为热的感觉是由原子流引起的；他们把火看成是由最
轻、最滑、最活泼的原子组成的。
总的看来，古希腊的物理学，除阿基米德的静力学外，都还未超出
萌芽的、零散的经验范围。在研究方法上，也基本上停留在对自然现象
的直接观察和简单的抽象和推理上；只在个别问题上，如阿基米德关于
浮力现象的研究上，进行了卓越的科学实验。
3。中国春秋战国时期的物理学成就
春秋战国时期百家争鸣的局面，促使人们提出了诸如时间空间、运
动静止等重要问题；以铁器的使用为代表的生产技术的发展，又促进了
力、热、声、光等物理知识的积累，使物理学取得了重大的进展。
（1）力学知识
春秋战国时期，中国古代力学已进入形成时期，表现出两种发展趋
势。一是以《考工记》为代表的实用力学知识的积累，如物体的滚动，
箭矢的飞行，物体的沉浮等现象的知识；一是以《墨经》为代表的理性
力学的萌芽，如时空与运动，力与重，重心和平衡，简单机械原理等方
面带有理论性的粗略概括等。
《管子·宙合》篇最早明确地提出了时间、空间的概念。“宙”含
日月往复、四时循环之意，所以一般指时间；“合”古义为“盒”，上
下四方为“六合”，意指空间。文称：“天地，万物之橐，宙合又橐天
地。”说万物纳于天地之中，天地又纳于时空之中。《墨经》中用“久”
和“宇”分别表示所有不同时刻的总和与所有场所的总和，这是很有概
括性的时间和空间的概念。战国时代的学者们还提出了宇宙在时间和空
间上的无限性问题。名家惠施所说的“至大无外，谓之大一”的“大一”，
正是无限宇宙的朴素概念。《庄子·庚桑楚》称：“有实而无乎处者，
宇也；有长而无本剽（标）者，宙也”。认为空间是实际存在的，但又
没有穷处；时间有古今之长，但又无始无终。
《墨经》中还讨论了机械运动的问题。文称：“动，或（域）徙也”，
指出运动即位置的变化，这是关于机械运动的一个确切定义。 《墨经》
还准确地描述了转动和平动，提出了静止的定义。特别是墨家已认识到
了运动和时空之间不可分割的联系，指出：“宇，或徙，说在长宇久”。
是说物体的运动必然经历一定的空间和时间的变化。
“力”是力学中最基本的概念之一，墨家最早给出了“力”的定义。
《墨经》中称：“力，刑之所以奋也”。“刑”同“形”，指物体；“奋”
泛指各种运动状态的变化。所以上面这段话是说，“力”是使物体运动
状态发生变化的原因。墨家对“力”的本质的这一深刻准确的概括，是
人类对“力”的最早的理性认识。《墨经》还进一步指出：“力，重之
谓；下、举，重奋也”。这里把“重”看作是力的一种表现，认为物体
的下落、上举，都是在重力作用下的运动变化。
《墨经》中描述了一个横梁承重实验，对完整的横木和用绳索连接
的连木的抗弯能力作了比较。在《考工记·轮人》篇中说明了必须使车
轮尽量接近正圆形，以达到与地面的接触面最小，这实际上涉及到了滚
… Page 104…
动摩擦的问题。
《考工记·辀人》篇明确地描述了物体运动中普遍存在的惯性现象。
文称：“马力既竭，辀犹能一取也”。是说马拉的车当马不再用力拉时，
车辕还能继续趋前一段距离。这种认识比古希腊的亚里士多德要深刻得
多。
《墨经》中对浮力的作用原理进行了概括。文曰：“荆（形）之大，
其沈浅也，说在具”；“荆：沈荆之贝（衡）也，则沈浅非荆浅也，若
易五之一”。这是说将一大的浮体放到水里，当浮力与重力平衡时，浮
体下沉的深度虽然小于浮体的高度 （即浮体上部露出水面），但浮体的
重量与下沉部分受到的浮力却是相等的，就像市场上五件商品与一件商
品的交换那样，是完全等价的。这段叙述实际上包含了浮力定律的内容。
中国很早就广泛应用了杠杆一类的简单机械。墨家根据桔槔和不等
臂秤的运用，深入地探讨了杠杆平衡的问题。墨家把杠杆中的支点到重
物间的距离叫作“本”，把支点到秤锤（权）之间的距离叫作“标”，
用这些概念论述了著名的杠杆原理。《墨经》中写道：“天（衡）而必
正，说在得”；“衡：加重于其一旁，必捶（垂）。权重相若也，相衡，
则本短标长。两加焉，重相若，则标必下，标得权也”。这段论述是说，
如果秤的二边平衡，则秤杆一定是水平的 （“正”）。“得”表契和，
说平衡是由于秤锤 （“权”）与力臂（“标”）、重物（“重”）与重
臂 （“本”）相互契和的联合作用造成的。这实际上已经表述了杠杆原
理的实质：重×本=权×标。进而又指出，在平衡时若加重于边，这一边
一定下垂；只有使权、重成一定比例，才能达成二边平衡，此时必然“本
短标长”；假如在二边增加相等的重量，“标”的一边必定下垂，这是
“标”与“权”的联合作用较大所致。可以看出，墨家已用确切的术语
比较完整地表述了不等臂杠杆的状态。
（2）声学知识
春秋战国时期，中国古人对物体的振动和发声的关系，各种质料与
形态的物体所发声音的响度与音色，声音的共鸣现象等，已有较清楚的
了解；还创立了古代律学的基础。
《考工记·凫人》篇记载：“凫人为钟，……薄厚之所震动，清浊
之所由出”，指出声音之清浊 （即音调的高低）是由厚薄不同的钟的振
动产生的。《磬人》篇也指出：“凡乐器，厚则声清，薄则声浊”。钟
与磬都是板乐器，而板振动的频率正比于板的厚度。所以文中指出：“磬
人为磬，……已上则摩 （磨）其旁，已下则摩其耑（端）”。这是说声
音太高时就磨磬的两面，使之变薄，声音就降至正常；声音太低时就磨
其二端，使磬体相对变厚，声音就会升高。《意林卷一·韩子》中还有
“瑟者，小弦大声，大弦小声，大细易位”的记载，说明至迟在公元前
四世纪，中国古人已定性地知道了弦的发音与弦线粗细成某种反比关
系。
春秋战国的古籍中，对音调的响度、音品和共振，都有记载。《考
工记·凫氏》篇称：“钟大而短，则其声疾而短闻；钟小而长，则其声
舒而远闻”。这是说大而短的钟，振动的振幅小，响度（声强）小，传
播的距离也小；小而长的钟，响度大，能远闻。这一现象的记述是很准
… Page 105…
确的。 《礼记》中对不同的物体的音品已有初步的认识，文称：“钟声
铿，……石声磬，……丝声哀，……竹声滥，……鼓鼙之声灌，……”。
《考工记》中还讲：“钟已厚则石，已薄则播”。“石”指声音太闷，
不响亮；“播”指声音太散，不集中实在。
《庄子·徐无鬼》中记载了西周初年的鲁遽演示过瑟弦的共振现象：
“（鲁遽）为之调瑟，废一于堂，废一于室。鼓宫宫动，鼓角角动，音
律同矣。夫或改调一弦，于五音无当也，鼓之，二十五弦皆动”。“废”
为放置之意。分别放在堂和室的两具瑟，在其一上奏出宫或角音时，另
一具上相应的弦就发生共振，这是基音的共振现象；若改调一弦使之与
任何一音皆不合，则当弹奏它时另一瑟上的25根弦皆动，这是基音和泛
音的共振现象。文中还用“音律同矣”对这一现象作出解释，这是很确
切的。《墨子·备穴》篇还记述了用埋缸听声的方法判断地下声源方向
以侦探敌方行动的几种设计，这是对声音的共鸣现象的实际应用。
春秋战国时期，随着音乐活动和乐器制造的发展，中国古代律学也
得到了很大的进步。所谓“律”，即指构成音阶的每个音，又指选择音
阶中各音的构成规律。人们从实践中发现，可以根据弦和管的长度与所
发音调的关系，来确定出音阶中各个音调之间的数学比例，由此产生了
乐律计算法。中国古代的乐律是先有五声（宫、商、角、征、羽），后
有七声 （五音再加上变征和变宫而组成七音）。在七声的基础上由于转
调的需要，就产生了十二律。《国语·周语》记载，公元前六世纪时一
个叫伶州鸠的乐官已经把十二律的名称列叙出来。这十二律即黄钟、大
吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟，
# # # # #
相当于今之c、c、d、d、e、f、f、g、g、a、a、b这12个音调。
春秋时期产生了一种乐律的计算方法，即“三分损益法”。《管子·地
员》篇载：“凡将起五音，凡首，先主一而三之，四开以合九九，以是
生黄钟小素之首，以为宫。三分而益之以一，为百有八，为征；不无有
三分而去其乘，适足，以是生商；有三分而复于其所，以是成羽；有三
分去其乘，适足，以是生角。”即以一个被定为基音的弦 （或管）的长
度为基础，把它三等分，再加长一份（“益一”）或去掉一份（“损一”），
就可以定出另一个律的长度。从数学上讲，即把基音的弦 （管）长乘以
4/3或2/3，照此依次进行下去，直到获得比基音高出一倍或低一倍的音，
就得出一个五声音阶。具体推算方法为：令黄钟宫音的弦（管）长为81，
即1×3×3×3×3=81，则
征音弦长为81×4/3=108；
商音弦长为108×2/3=72；
羽音弦长为72×4/3=96；
角音弦长为96×2/3=64。由此可知，“三分损益法”就是“五度相
生法”。“三分损益法”是中国古代乐律学的一个杰出成就，并且是古
代物理学应用数学的最早例证。
#
用“三分损益法”由五音再加上变宫（b）和变征（f）两个半音，
就可得出七声音阶。《吕氏春秋·音律》篇还记载了用“三分损益法”
相生十二律的计算方法
（3）关于电和磁的认识
… Page 106…
在殷商时代的甲骨片中，已经出现了“雷”字；西周时代青铜器的
铭文中，也有了“电”字，这指的是雷电。《淮南子·坠形训》中说：
“阴阳相薄为雷，激扬为电”，即认为雷和电是阴阳二气相抗斥和激荡
而产生的。
春秋时期，人们对磁石已有初步的认识。据记载，周大夫关尹子（关
喜）对“慈石无我，可见大力”提出解释说：�
小提示：按 回车 [Enter] 键 返回书目，按 ← 键 返回上一页， 按 → 键 进入下一页。
赞一下
添加书签加入书架