1、第一篇,古代物理学,第一章 中国古代物理学,中国古代物理思想的探索（1.1）,我国古代物理思想的主要成就（1.2）,第二章 西方古代及中世纪的物理学,古希腊的自然哲学（2.1）,古希腊的物理学（2.2）,西方中世纪的简况（2.3）,第一章,中国古代物理学,从整个中国古代科学技术的发展来看，应用技术走在前面（如指南针、造纸、印刷术、火药、丝绸、瓷器、农业、中医药等）而基础科学理论相对来说发展迟缓；其中天文、数学、化学又比物理强。,在我国古代物理学成就中，比较突出的有：物理思想比较活跃（特别是春秋战国时代）。力、声、磁、光等方面有较多的成就。从研究方法上看：,1. 基于生产技术中的经验和日常生活中
2、的观察 而作的定性描述较多。,2. 有目的的进行实验或结合数学上的推证和计算来思考则比较少。,社会上没有尊重科学技术（包括实验）的风气，所以这些自发的分散的成就被埋没或散失。从时间分期来看有三个科技高潮：,春秋战国（公元前83世纪）两汉（公元前2世纪公元后2世纪）宋明（1017世纪）,我们要正确对待这份珍贵的遗产，既不妄自尊大 ，也不妄自菲薄，一定要实事求是的探索。,为什么我国科学技术13世纪以前处在其他国家望尘莫及的领先地位，而近代科学却不是从中国开始发生？这是国际科学世界当前极感兴趣的一个研究课题。,第一节 中国古代物理思想的探索,原始人类用神话和宗教来解释大自然的威力，随着生产力的发展（
3、从石器时代，青铜时代到铁器时代），人们在制造和利用工具征服自然方面，逐渐积累了不少对物质世界运动的直觉经验。当思想家圣哲把群众的实践经验与自己的直觉观察做出条理性或哲理性的解释、并逐渐摆脱神的观念时，科学就开始萌芽了。,这种初期的自然哲理与人间祸福交织在一起构成了人们对自然与社会的总体认识。,2. 这些自然哲理影响着后代对自然的认识和斗争，成为物理学概念的最早起源。,萌芽特点,一. 中国古代自然哲学中的物质观,元气论原子论阴阳说五行说,原子说和元气说对物质的最终构成是否连续的问题给出不同的观点.特别是元气说,是我国古代一份独特的珍贵遗产.,阴阳说,五行说,我国古代人民对物质本原的认识：,世界是
4、由什么物质（几种元素）组成及 如何按阴阳消长而运动变化的问题。,五行说,古代人们把生活中常见的几种物质状态或运动形式 做出初步归纳分类，这是物性学概念的最初萌芽。因此，把万物归于几种基本元素的这类朴素观点，古代各国都是相同的。,中国的五行说产生的时代较早（殷末周初，约公元前10世纪前)。,国语周语记载：周幽王九年(773B.C.)太史伯见郑桓公曰:“以它平它谓之和，故能丰长而物生之，若以 同裨同，尽乃弃矣！故先王以土与金、木、水、火杂，以成百物。”,在五行中还有没有更根本的东西？在我国提出这一问题的首推管仲，他认为“水者，地之血气也基于天地，可藏于万物。人，水也，万物之本原也”这是认为水为万物
5、之本。,阴阳说,阴阳说是我国古代由巫术占卜发展起来并在我国古代哲学乃至科学理论（包括医学）中起了重要作用的一种哲学思想。,在殷周之际（公元前1100900年左右）逐渐形成的周易就是：“爻辞”与“卦辞”汇编，它集中反映了关于天文气象、阴阳交变的朴素观点并用以比拟人间祸福。形成了原始的宇宙生成观和对立统一的观点。“易有太极，是生两仪”，“两仪生四象”“四象生八卦”（天、地、风、雷、水、火、山、泽）老子道德经中提出“万物负阴而抱阳”,即万物本身都有正反、腹背、阴阳,思想十分鲜明。阴阳说后来的发展分两个方向：一个与元气说结合，成为我国独特的科学思想体系；一个与五行说相结合而成阴阳五行说。,原子论（中国
6、发展较少，立论不多） 墨翟（468382.B.C）墨经,逻辑严密，注意实验，包括数学、物理逻辑等内容，是我国最早的比较完整的科学文献。 以惠施为代表的名家惠施(370318.B.C),战国中期名家。古代对“原子”的叫法有“端” “毫” “微” “几” “邻虚”等。“邻 虚”有近于零的意思。概念十分准确，但缺乏实验基础，我国原子论始终停留在比较原始的阶段。,元气论元气论是我国古代自然哲学史上占主导地位的物质运动观 。包括从易经的“太极”到老子道德经的“道”和以荀子为代表的“气”等。,他整理自己的思想，反思宇宙运动本质，著有老子分为道经德经81条， 著书五千言。 老子核心是“道”。“道”无所不包，
7、无所不在。他的自然哲学部分至少 应说含有某些原始的唯物主义成份 。, 尹文、宋钘及以后的发展老子的弟子尹文、宋钘将“道”发展为“气”。论点举例：,荀子：“水火有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义，人有气有生有知且有义，故最为天下知也。这里明确提出无机物中的“气”，生物中的“生”,动物的“知” 社会的“义”等几个层次，水火、植物、动物、社会、 都是气的不同发展 阶段的形式表现.。,“ 道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴抱阳， 冲气以为和”,i 老子:又名李耳，字聃，楚国苦县（今河南贵德)人,b) 王充(东汉，公元27-97年) “天地，含气之自然也。”他反对“天造万物”之说：“如谓
8、天地为之，为之宜用手，天地安得用千千万万手，并为万万千千之物乎！, 气的本质 气是宇宙万物的本源。 气的变化运动规律是阴阳分合，“精”“形”不变。,中国自然哲学中的“气”，大致可归纳为是一种充斥于天、地、人、万物内外的、有生命力的（即自运动性的）、连续不绝的、变化无穷的物质本源,它比西方的“以太”,“能量”、“流体”、“波”、“场”都要广泛，或是以上几种概念的总和。,王夫之重视实践，曾深入手工作坊考察制墨烧汞过程，得出“生非创有，死非消灭”的重要结论。,唯一比较系统阐述的是由“气”导出的守恒原理, 对元气论的初步评价,元气论从我国公元前十世纪开始形成，流传两千多年，它包括了天与地、阴与阳、无机
9、与有机、物质与能量、有形与无形、连续与断续、微观与宏观、局部与整体的统一。,“元气论”完全不同于西欧近代科学的发展模式。它坚持：物质的统一性每一事物的矛盾性基元物质（元气）的连续性分布与运动。守恒原理等根本规律。, 守恒原理,c) 元气论在应用上特别是在生物物理方面有不少实际的研究价值。如：人体“内气”与“外气”问题，生物场的仪器探测，“ 外气”的信息传递与人体特异功能等。,d）元气论作为自然哲学派别在开辟认识自然的道路上有一定作用，但其发展缓慢，长期停留在定型观察、推测、玄想阶段，缺乏科学记述、实验、数学处理方法的配合，在相当程度上尚未完全脱离方家道士之类宗教玄学的影响。,二 中国古代自然哲
10、学的 时空观和运动观,1. 关于时空与宇宙的概念：战国时尸佼（390330B.C尸子成书于汉代） 说:“四方上下曰宇，往古今来曰宙”。“宇宙”包括了空间和时间的统一性与无限性。墨经： “宇，弥异所也”。经说：“宇、蒙东西南北”。“久（宙），弥异时也”，“久，合古今旦莫（暮） ”。,运动中的时空相关性墨经：“动，域徙也” （地点的变动）；“俱止，动”（物体上各 处作同样运动）；“偏，际徙”（边沿的移动， 转动）。“宇域徙，说在长宇久”（ 空间的位置变动,发生在一定 间隔的空间和时间内）。这是从直观观察中看到时空 的统一，看到时空与运动的 紧密联系。,3. 时空（宇宙）无限的观点张衡灵宪：“宙之端
11、 无穷”王充：“天去人高远，其气苍茫无端末”柳宗元：“无中无旁，乌际乎天则？”南宋邓牧：“天地大也，其在虚空不过一栗耳！”谓天地之外无复天地，岂通论耶？”元琅琊记：“天地亦物也，天地之外更有天地”。,4.惠施对直觉时空观的非难。建立科学的时空观，必须敢于怀疑通常建立在知觉经验上的时空观与运动观，惠施的非难应该是使这一认识深化的起点，闪烁着我国古代人民智慧的光辉，其“历物十事”和“二十一辩”除前述两条和个别条之外，可以按性质作如下排列：,（a）“无厚不可积也，其大千里”(二维平面);,（b）“天与地卑，山与泽平” （从宇空看地球）,（c）“距不方，规不可以为圆” (无理想的线条),（d）“南方无
12、穷而有穷”(地可能为球形),（e）“我不知天下之 中央，燕之北越之南是也”,（2） 关于时间,“今日适越而昔来”（没有绝对的“同时性”）。,（1） 关于空间,（3） 关于物质及其变化,（a）“指不至，物不绝” （人眼之外，物质连绵不绝）；,（b）“日方中方睨，物方生方死”（太阳刚到中心又偏了，万物也是生死不断）。,（4） 关于运动的非难,（a）“飞鸟之景（影），未尝动也”,（b）“镞矢之疾，而有不行不止之时” （飞矢既在一处又不在一处）。这与西方之诺的佯谬有异曲同工之妙。,（5）关于非常状态,（a）“火不热” （对高温而言）；,（b）“目不见” （有不可见的光）；,（c）“山出口” （地震）；
13、,（d）“轮不辗地” （飞轮之类，勿须辗地）。,惠施的这些思想都是非常光辉的，但是不少儒家学士认为“荒诞不经”，而扼杀了物理思想的讨论和发展，于是没有流传下来。,另外，公孙龙还与惠施有“石坚白”之争，但不仅仅是物理问题而是哲学问题了。,目前一些学者对我国古代物理思想颇感兴趣。例如汤川秀树在1974年日本召开的十四届国际科学史代表大会上“日本科学一百年”的讲话中谈到老子、庄子思想对他的影响。我们应该大力发掘和深入研究。,第二节,我国古代物理学各分支的主要成就,一. 我国古代力学的成就,研究方法流体力学机械与技术成就刚体力学动力学运动学基本测量,人类工具的制造和使用中，慢慢的积累了 简单的力学知识
14、。我国古代在力学的基本理 论方面有相当完整的概念体系，但在表述方 面却不精密。,1.基本测量,长度,家语载：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻”等,“以蚕吐丝为忽”（说文）,“十马尾为分” （易纬通挂脸）, 时间的计量与计时器,我国古代设官专司天文历算，因此在 时间的计量与测时仪器方面在十四世纪 欧洲出现机械时钟前一直有很高水平。,“土圭一致四时四月”（周礼春官）,“挈壶氏悬壶以水火守之，分以日夜” （周礼夏官），“周礼挈壶氏，其法总以百刻，分以昼夜，冬至昼漏四十刻，夜漏六十刻，夏至昼漏六十刻，夜漏四十刻，春秋二分，昼夜各五十刻。,周汉时代，我国开始用等分一昼夜为百刻（或十二时辰）的办法来计时。,
15、链接,（3）重量,1954年湖南长沙左家公山战国楚墓出土的我国最早的天平及砝码，在半两范围内比较准确。,（4）容积,秦始皇公元前221年统一中国时，采用统一度量衡制度，采用商鞅方升为标准量具之一。其制作精度在1%以内。,（5） 比重,汉书食货志：“黄金方寸，其重一斤，白金方寸，重十一两”，(16两=1斤） （详见下表）,液体比重：古代制盐工人（如台州，11世纪）用十枚莲子测盐卤（十粒有三粒以上直立浮起便是浓卤，二粒以下且有水平浮气的是稀薄液），以蛋或桃仁也可。,原理近似与近代的 浮笔式比重计,（6） 其他技术的测量,唐代中国人在世界上第一次用科学方法测量了子午线的长度。到了清代又组织了两次较大
16、规模的子午线实测，并以2部营造尺为标准，把长度单位和地球经线一度的弧长联系起来，规定1800尺为一里，而200里合地球的1度,最早的科技书考工记（成书于700400B.C）汇集有春秋末齐国的手工业生产与科技知识，可惜散失不少。,其他技术的测量,运动学,运动与静止的相对性。,汉代特别是后汉盛行的一种纬书，有不少天文历算及自然哲学方面古杂书的汇编。其中，宋均（卒于公元76年）注的尚书纬考灵曜有“地有四游”之说。 提出了著名的论断：,“地恒动而不止，而人不知，譬人在巨舟中闭牖而坐，舟行而不觉也。”, 快慢与速率,考工记对羽毛影响箭行速度的描写是：“后弱则翔，中强则扬，羽丰则迟。”,王 充论衡说心篇
17、：,“日昼行千里，夜行千里，麒麟昼日亦行千里，然则日行舒疾，与麒麟相类似也，”,“月行十三度（每月按27天计算），十度二万里，三度六千里，月一昼夜行二万六千里，与晨凫（音扶）飞相类似也。天行三百六十五度积凡七十三万里也。其行甚疾，无以为验，当与陶钧（制陶器之盘）之运，弩矢之流。相类似乎。”把日、月、天、飞鸟、麒麟、弩矢的速率都看作“类似”的。,“翔”、“迟”、“疾”是定性对比，数字只是一种猜测。,唐代观象玩占记风速：,“动叶十里，鸣条百里，摇之二百里，拔大根三 千里，”这种分类方法比较科学，但只是“平均速 率”概念。,（3）斜抛,考工记轮人谈到水在从伞形车盖边沿飞洒时说：“上尊而宇卑，则吐水疾
18、而远。”但缺乏几何图形的研究。,（4） 刚性球的滚动,墨经：“正而不可谵（安），说在搏（团），”这是说球正放在水平面上随遇而安的状况。,（5）转动速度,“钟鼓轮”部分描述的转动：,六牙距为一刻，五十牙距为一时，六百牙距为十二时。,我国历代重视天文观测与历法。对日月星辰的 周年或周日运转时刻与位置十分重视。,如：考工记“昼参诸日中之景（影）夜考之极星，以正朝夕”。,张衡在浑仪注中把圆周分为365.25;,“周天三百六十五度又四分度之一，,北极乃天之中也，在正北出地上三十六度天转如车毂之运也。”这是很宝贵的定量描述。,3.动力学, 惯性,考工记轮人：“马力既竭，辀（辕）犹能一取也”。此结论要比亚里
19、士多德“运动要靠力维持”的直觉结论高明的多。,（2）力的定义,墨经：“力，刑之所以奋也”。刑（形）是指受力物体还是施力者（人体），有争论。,注意“奋”由静到动，有慢到快，明确含有加速度 的意思，由此可见墨家观察之细，用词之恰当。,墨经又说：“力，重之谓，下举，重奋也”，把重归于力的范畴。“奋”指施力者使物体由下而上的抵抗重力的作用过程。, 力与运动的关系,王充论衡效力篇：“凿所以入木者，槌叩之也，”,“诸锋刃之器所以能割削者，手能把持之也，力能推引之也”，说明物体间由于相互作用而运动。,“金铁在地，焱风不能动，毛芥在其间，飞扬千里”；,“车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾。”其解
20、释为：“任重，其进取疾速，难矣！” 这尽管是定性的，比牛顿早1500年。, 功的概念,淮南子谬称训：“物之功，动而有益，则损随之。”“功”的概念，在这里明确和“动”相联系，又和“损”与“益”相联系。,81B.C.桓宽盐铁论力耕第二：“自古及今，不施而得报，不劳而有功，未之有也。”,王充论衡：,“且天与宅惧人所治，兴功用力，劳佚均等必铨功之小大，立远近之步数，”,（5） 力的平衡,古代建筑、桥梁、造船都应用了力的平衡原理。,例如：隋代李春在公元605年建的赵州大石拱桥，跨度达37.02米，主拱旁又用了空腔结构，1300多年来下沉水平差只有5。,（6）内力与外力,王充“力重不能自称，须人乃举，”,
21、“古之多力者，身能负荷千钧，手能决角伸钩，使之自举，不能离地”。,（7）运动的储存与转换,4. 刚体力学,本,标,重,权,（重臂）,（力臂）,（1）杠杆及杠杆原理：,公元前18世纪，春秋末，出现了天平、秤、剪、手钳、脚踏碓等。,墨经中的杠杆原理,（2） 应力,墨经“衡木加重焉而不挠（弯曲），极（内部）胜重也，若校交绳，无加焉而挠，极不胜重。”极表示内应力，衡木加重而不挠，绳不加重就下垂。,（3）回转效应,陀螺：西汉末（1世纪初）巧匠丁缓“被中香炉”：“为机转运四周而炉体常平，可置之被褥。”公元1500年左右达 芬奇（14521519）才提出类似万用支架的设计。,5 . 机械与技术成就中利用力学
22、原理的一些例子,（1）杜诗（公元31年）的“水排”（王桢农书）将转动变为往复运动，利用水力鼓风。,（2）龙骨水车（“翻车”）， 后汉书为毕岚所作，原理类似唧筒。,（3）西汉刘歆西京杂记载“记里鼓车”，使用齿轮传动系统。,（4）指南车：机械方法，利用差动齿轮维持原方向。,（5） 水运浑天仪（117年）：体现了我国天文学、时间测量、机械论系与水力推动系统、冶金等方面的成就。,（6）侯风地动仪（32年）,侯风是预报风向及风灾的仪器。,“相逢铜鸟，遇风乃动。”,（7）元郭守敬的简仪、仰仪、定时仪、日月食仪等十几种天文仪器，在结构、设计、精度等方面都有新创造，达到当时的高水平。,6. 流体力学,（1）
23、欹器（手提系绳尖底吸水陶罐）,“虚则欹，中则正，满则浮，” 。,（2） 关于沉浮条件,墨经：“形之大，其沉浅也，说在具（衡）”。,“沉，形之具也，则沉浅，非形浅也，若易五之一”。,“鸿毛一羽，在水而没者，无势也，黄金万钧，在舟而浮，依舟之势也。”,（3） 浮力的利用,“鸿毛之囊，可以渡江”（淮南万毕书）,宋治平三年（1066），曹冲称象,僧怀丙以浮船打捞万斤铁牛,（4）在国民经济的应用方面,水利，造船业，（在秦汉、唐宋及明代为三次发展高潮）如“秦有50万大军运粮船队。,隋炀帝龙舟高40尺，宽50尺，长200尺。,明郑和“宝船”60多艘，船长44丈，阔18丈，78千吨，可容千人，贮粮一年有余。,
24、“舟为巨室，帆若垂天之云”。30多年访东非、波斯等,比 哥伦布早一世纪。,（5）元气说对大气压强的解释,我国元气论将各种物理运动形式均归之为“气”，如：,“力气”、“热气”、“电气”、“磁气”等等。古代解释压强的缺点是缺乏明晰性，带有几分猜测成分，但可贵的是已经有一些实验或观察事实做基础。,（6）液面表面张力,明：“水面坐膜，绣针投之则浮。”这一观察实际已涉及液体分子作用的宏观表现。,7. 研究方法,墨经中提出了很好的理论结合实践的方法：“闻（知），说（知），亲（知），名实合，为。”三知的方法可以 达 到名实相符并且实用的程度。,(7)竹蜻蜓和风筝中国风筝有悠久的历史,1。声的发生 （1）乐器
25、 a)打击乐器 鼓.磬.钟等b)调频弦乐器 琴.瑟等c)管乐器 箫.笛.笙等,二、我国古代声学的成就,（2）发声原理 :“瑟者小弦大声,大弦小声”,即弦声与弦粗细成反比. （3）响度 “大而短,则其声疾而短闻,小而长则其声舒而远闻”.,音色 :“中者铿,石者磬,鼓鼙之声.” 音律 :自殷以前,但有五声.“宫商角徵羽”,2。声的传播 （1）声速 魏已有记载 （2）波 公元前3-4:“海水三岁一周流,波相薄,故地动.” （3）空穴效应 宋沈括(10301094)记载 :“士兵夜枕空牛皮箭囊,虚能纳声.” （4）共振效应 “汉洗与龙洗” “未央钟无故自鸣” “纸人共振”等现象 （5）声的反射 北京天
26、坛的回音壁,三音石和圜丘.我国古代有“四大回音建筑”.,三、中国古代热学的成就 （1）热胀冷缩的利用: 李冰父子在都江堰工程中, 有“积薪烧之”,利用热胀冷缩开山辟岭的记载. （2）对热辐射的解释: 王充在论衡寒温篇有精辟论述“近水则寒,近火则温”. （3）“温度”的概念（即火侯）:考工记中记载了火候的经验指标.,（4）关于热的本质 （5）冷热空气的对流 :如松脂灯 孔明灯 走马灯的转动.,(6) 火箭 :如“火龙出水” “神火飞鸦”“流星”等,四、我国古代的电磁学成就 1、雷电的描述 “阴阳相薄为雷,激扬为电,”“电,激气也.” “夫雷之发动,一气一声也.” 2、静电与静磁现象及其应用 “琥
27、珀不取腐芥 ,磁石不受曲针” “山中有磁石,其下有铜金”及磁石吸铁的记载.,3、指南针及其发展（1）天然磁石制成的司南（2）指南鱼、指南龟、指南针（3）罗盘,1、几何光学的基本原理 1)影之生成与定义 2)影和半影 3)小孔成像2、镜及光学仪器 （1）镜 “金燧,取火于日月之器也”.即凹面铜镜用于取火. 还有“木燧钻火” （2）平面镜与球面镜成像规律 平面镜反射成像 :“临鉴而立,景倒” 凹面镜:“鉴洼,景一小而易倒,一大而正,说在中之外内” 凸面镜 :“鉴团,景一.” （3）潜望镜 “取大镜高悬,置水盆于下,则见四邻矣” （4）西汉:“魔镜”-应声镜、透光镜,五、 我国古代的光学成就,3、大
28、气中的光学现象,（1）色散 虹霓 “阳炙阴为虹”宋朝沈括“虹乃雨中日影也,日照雨见有之”.(2）北极光、地光我国从公元前1世纪到10世纪,历史上记载了达170次,还指出地球磁场960年由东向西转动一周.,第二章,西方古代及中世纪的物理学,本章内容,古希腊的自然哲学,历史背景 古希腊的自然哲学观,西方中世纪简况,古希腊的物理学,以亚里士多德为代表的天文学与物理学 阿基米德物理学,2.1 古希腊的自然哲学,一、历史背景,1. 东方和西方,古代文化中心除中国外,还有埃及、巴比伦、印度等，东方的河域文化，巴比伦的历法、水钟，埃及的几何学丈量和金字塔建筑，印度的数字等等。这些自然科学萌芽都首先与天文、数
29、学、占卜相关。,西方的古希腊，地处亚非之交的海岛与半岛。在奴隶制、航海和比较自由的生活的基础上，产生了古希腊文化。希腊的地理位置与航海、贸易等，使“自由民”有条件在自由争辩中认识世界，因此形成了与中国东西辉映的古希腊文化，或叫希腊罗马文化。产生了不少著名的“智者”、“圣贤”或自然哲学家。,2. 希腊罗马文化的分期,（1）早期希腊（公元前5世纪以前）也称雅典时期，爱奥尼亚时期）。,（2）古典希腊（公元前5-4世纪）。,（3）希腊化时期（也称作亚历山大里亚时期，公元前3世纪-公元30年）。,（4）罗马帝国时期（公元30-476年）。,3. 早期希腊的最早学派,（1）泰勒斯（Thales，约公元前6
30、24-547年）学派，也称米利都学派。泰勒斯是个商人、哲学家、政治家、数学家和天文学家。,他是第一个把哲学从宗教、神话中分离出来的人。创 立了初等几何学，以下六个命题据说是他提出的。, 一个圆被其直径等分。, 等腰三角形的两底角相等。, 两条直线相交其对顶角相等。, 半圆上的弓形角是直角。, 相似三角形的对应边成比例。,两个三角形的两个角及其夹边对应相等，则这两个三角形全等。 他曾预言过冬至、夏至和公元前585年5月28日的那次日蚀。,哲学方面，他提出了统一的物质本原的命题，还 提出物质的永恒和不灭性的思想。,他首先发现摩擦过的琥珀可以吸纸片，elektron在希腊原意为琥珀。,（2） 毕达格
31、拉斯 （公元前584-497）学派,毕达格拉斯生于米利都附近的萨摩斯岛一个商人家庭。 他，, 第一个把秤和尺介绍到希腊, 第一个指出晓星和昏星是同一颗星。,毕达格拉斯学派反对米利都学派的物质元素观点，认为“数”才是万物的本原，,二、 古希腊的自然哲学观,1. 物质观,（1） 物质的本原问题,泰勒斯认为”水是万物的本原“，抛弃了造物主。,“数支配着世界。数不但有量的多少，而且有几何形状，它是独立与物质外的实质，是一切事物的总的根源。,阿那壳米西尼（公元前585528年）则认为只有空气才是原始物质，其他元素由空气构成。,亚里士多德认为地上物体是由土、火、水、气四 种元素构成，天上物体（星球）则由“
32、以太” 这种纯粹物质构成。,（2） 物质结构的连续问题,赫拉克利特认为万物来自“永生的火”，火既是有机世界又是灵魂的本质，可以连续进行性质转化，是无限不可分割的基质。, 原子论,德莫克里特（公元前460370年）认为:,宇宙万物都是由原子组成，原子是不可分割的最小物质单元。,宇宙中有无数的原子，并在一个无限的虚空中运动着。,原子是自古以来就已存在的，它们是既不能创造出来，也不能毁灭的。,后来，伊壁鸠鲁（公元前342270年）和卢克莱 修（约公元前9555年）认为原子在重量上各不相同，原子有直线运动与自动的偏斜运动。,2. 运动关和时空观,亚里士多德（公元前384322年）,亚氏是古希腊著名哲学
33、家苏格拉底（470399B.C）的学生柏拉图（427347B.C）的学生。亚氏在天文、气象、物理、生物等方面都进行过比较广泛和深入的研究。他一方面对这些领域里的自然现象进行观察，一方面对现象进行细致的解释。并善于从同类自然现象中概括出规律性的结论。,他把一般的变化理解为运动，其中包括产生和消灭， 数量的增加和减少，性质的变化，位置的移动。提出了物质运动和空间、时间的不可分割性。,关于空间，提出球形大地的观点。他说“空间这种 “ 上、下、左、右”不是就和我们的关系而言的。就和我们 的关系而言，它不是永远统一的，而是随着我们转动所产生的相对位置而定的，因此统一位置可左可右，可上可下可前可后。”这就
34、剥夺了空间中特殊方向所赋予的特别优越性萌发了空间的各项同性的概念，这是人类宇宙观的一个重要 进步。,亚氏认为，宇宙是有限的，它以恒星天球为其界面；在恒星天球之外，既无物质也无虚空，那么，作为外包物质的内表面的位置的概念，也失去了意义。,2.2 古希腊的物理学,古希腊的物理学成就，主要表现在天文学、力学和光学方面，亚氏和阿基米德是古希腊物理学集大成者。,亚氏从归纳日常生活的直觉观察经验出发加上哲学的思辨，后来发展为经院哲学，成为自然科学革命的障碍。,阿氏以实验和观察、生产实践为基础，发展了静力学与流体力学，成为伽利略的重要启示。,一、以亚里士多德为代表的天文学与物理学,1. 天文学,亚氏“地心说
35、”宇宙观的核心是：地心与宇宙中心重合论。 如：“以太的运动是圆”，“天是完善的圆形”。宇宙是有限的， 球状的和同心的，在此之外没有任何物体、位置、真空与时间。 亚氏托勒密的地心学与当时经验相合，便于航海实际应用， 符合圣经教义，所以成了统治学说。,古希腊的另一派“日心说”，据猜测太阳、地、月、五大行星、银河都围绕“中心火”旋转。,阿利斯塔克（315230B.C）大胆提出“行星与地球沿以太阳为中心的圆周绕太阳运动，而恒星所在的天球的中心与太阳中心相重合。,2. 亚里士多德的物理学,（1）首先把“自然” 作为客观存在对象加以科学的研究与分类，把科学分为理论科学（数学、物理学、神学）、实务科学（政治
36、学、伦理学、修辞学），认为物理学“以本身包含运动和静止的根源的那种本体为对象”，研究那些“容许被推动的东西” ，即一切无生命界的组成和运动。,（2） 亚氏对“运动的原因”的探索，他将世界分质 料（物质）和形式两个部分，认为质料是“潜在的” 一种可能性，是僵死的和被动的；非物质的形式 可以独立于质料而存在，形式才是主动的，具有 活动性的和现实的，联系着目的和运动的本原或 原因是推动者，形式高于质料。,亚氏把地上的物体的运动分为自然运动和强迫运动，自然运动即重物下落和轻物上升的运动。,（a） 强迫运动定律,一切非天然的运动（包括匀速直线运动在内）都只能在外力强迫下才能进行。但这种强迫作用，只有在推
37、动者的直接接触下才能实施。“推一个物体的力不再推它时，物体便归于静止，物体运动的速度与施加外力成正比，所以，一辆四匹马拉的车跑起来比两匹马拉的车要快。 ”,（b） 落体定律：,亚氏通过观察发现，下落物体的速度越接近地球时越大，有两种解释：,（1）落体的加速度越奔向天然处所处的倾向也越得到加强。,（2）物体下落时，它上面的空气柱的重量越来越大，加强了强迫降落的作用，下面的空气在缩短，从而减小了对物体的阻力。,所以，物体下落的速率由它的重量被阻力来除决定。,二、 阿基米德物理学,阿基米德(公元前287-212年)生于叙拉古,古希腊亚历山大时期的著名学者.他曾发现杠杆原理和浮力定律,确定多面体表面积
38、和体积的计算方法,发明了“阿基米德螺旋提水器”,制造过测量太阳外表直径的仪器-天球仪。设计多种机械和建筑物。在罗马帝国进攻叙拉古时，他应用机械技术协助防御，城破遇难。,阿氏在物理学上的主要贡献是从数学上证明了有关 静力学方面的基本定律，称之为力学之父。,1. 杠杆定律的证明：,“被动重物与主动重物（重量）之比，等于臂长的反比，因为凡一物理离杠杆支点越远，它就越易运动。”,他首先从数学上应用几何学的证明方法对此加以论证，提出：,（1） 相等的重物放在距支点相同的距离上，则杠杆处于平衡状态。,（2） 在距支点相等的距离上放上不相等的重物时，杠杆则不平衡，向较重的那个重物倾斜。,（3） 距支点不相等
39、的距离上放相等的重物时，杠杆不平衡，向较远距离上的那个重物倾斜。,（4） 两重物平衡时，他们对支点的距离与重量成反比。,（5） 两个相等的重物组成一个整体，则它们的重心必定 在它们各自重心连线的中点上。,（6）如果把几个全等的平面图形重叠的放在一起，则它们 的重心必定重合。,2. 重 心,他引入了重心的定义，并用于求出各种简单物体、平面及浮体的中心与平衡问题，论述了三角形、平行四边形、梯形、抛物线截面的重心求法。,3. 阿基米德浮体定律：,阿基米德在物理学上最重要的发现时浸在液体中的物体失重定律，即浮体定律。,他发现：,（1） 一个物体浮于液体中时，其重量等于排开的液体的重量。,（2）一个物体
40、沉没于液体中时，其失去的重量等于排开液体的重量（这一定律可用于测定物体的密度，因而可检验珍贵金属的纯度。）,据说这一定律使阿氏在叙拉古国王检验 王冠是否是 纯金制成时发现的，为检验王冠，阿氏绞进了脑汁。一天，当他疲惫的跨进浴盆洗澡时，发现盆里的水不断溢出，这使他头脑中立刻形成了解决这一问题的方案，从而也使他认识了比重这一概念。,小故事,阿氏定律的发现，并非靠一时的灵感而是连续对问题 的思索，已构成灵感的基础。,2.3 西方中世纪简况,欧洲大部分地区的封建主义，大体从公元五到十七世纪为止，主要形式是自然经济为主 的各种封建城堡和公园，又分为三个阶段。,一.中世纪早期，五世纪到十一世纪。,这段时期
41、被称为“黑暗时期”，是欧洲文明的衰退时期。古希腊许多有益的知识，像德莫克利特、伊壁鸠鲁和阿基米德的学说都被丢弃了，此时东方各国做出重大贡献。,二、中世纪后期，十一到十五世纪。,学术复兴时期，是随着十一世纪-十三世纪之间工艺和商业的扩大，以及营造教堂和建立大学而出现的（十四世纪末欧洲已有65所大学）。,如牛津大学（1168）、剑桥大学（1209）、巴黎大学（1253）。西欧教俗两界为了掠夺东方财产，于十一世纪末发动了一场前后八次，历时近二百年（10691270）的侵略战争，即“十字军东征”。战争促进了东西方交往，我国四大发明传入欧洲。,三、文艺复兴时期，十五到十六世纪。,科学革命的开始。,结 束
42、,造纸术,造纸为我国古代四大发明之一。早在1800多年前，造纸术的发明家蔡伦即使用树肤（即树皮）、麻头（麻屑）、敞布（破布）、破鱼网等为原料制成“蔡侯纸，于公元105年献给东汉和帝，受到高度赞扬。造纸术的发明对中国和世界文明进步做出了巨大贡献。,蔡伦,印刷术,活字印刷术根据沈括梦溪笔谈 “卷十八”记载。最早发明活字印刷术的是我国宋朝人毕升，时间是公元10411043年。 目前所能看到的最早的雕版印刷实物，是中国敦煌发现的唐代雕版印刷的金刚经。根据所注的雕版日期确认其是公元868年的印刷品。专家们认为雕版印刷术的诞生年代大约是在公元7世纪前期的唐朝初年。这是世界上最早的印刷术。,指 南 针,战国
43、时代，我国人民利用磁铁造成了一种指示方向的工具，叫“司南”。“司南”就是指南的意思。 司南的形状和现在的指南针完全不同。它是根据我国古代的勺子的形状制成的，很象我们现在用的汤匙。,火药,北宋初年，由于生产力的发展，手工业相当发达，武器的制造也不断改进。就在这时候，用火药做的火箭出现了。据宋史上说，宋太祖开宝三年（公元九七零年），有个冯继升，向宋朝政府献上了做火箭的方法，宋朝政府还赐了他一些东西，作为奖励。宋真宗咸平三年（公元一零零零年），有个唐福，又向宋朝政府献火箭。,返回,墨 子,、生平简介 墨翟（公元前468376），人们尊称墨子。他是战国初年的鲁国人，大约生于公元前468年，死于公元前3
44、76年。 墨子出身于下层，少年时代曾经“学儒者之业，受孔子之术”，后来觉得儒家的礼过于烦扰，厚葬浪费财物，使百姓贫困，而长时间的服丧也有伤身体，妨碍生计。所以撇弃儒学，并进而创立了墨家学说，成了儒家的反对派。他有弟子三百人，结成有组织有纪律的墨家学派团体。,老 子,老子姓李，名耳，字伯阳，一说即老聃。据说为春秋末期楚国苦县（今河南鹿邑）人.道家学派的始祖，是中国，也是全世界最早具有朴素辩证法思想的伟大哲学家。,庄 子,（约前369前286）战国时哲学家，道家学派主要代表人物。 名周，宋国蒙（今河南商丘东北）人。曾做过蒙地方的漆园吏。与梁惠王、齐宣王同时。继承发挥老子思想，以“道”为世界的本原，
45、认为道“自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地”，无为无形，可得而不可见。又以为万物无时不变化推移，原因在于其内部有两种力量互相作用。但又认为，事物之间本质上无差别。要求人们安时处顺，逍遥自得，顺应世俗，随遇而安。为文汪洋恣肆，想象丰富，善用寓言，富有浓厚的文学气息和浪漫主义色彩，颇有艺术价值。著作有庄子（其中外、杂篇为其后学所作）。,荀 子,（约前313年-前238年） 名况，又称荀卿，汉朝时避汉宣帝的讳，曾被称为孙卿。赵国人，战国后期思想家，在儒学分化中，代表革命新势力。,王 充,字仲任,会稽上虞(今浙江上虞)人。东汉著名唯物主义思想家和无神论者。出身在一个以“农桑贾贩”为业的
46、“细族孤门”的家庭。他“居贫而志不倦”,致力于写作，著有饥俗、政务、论衡、养性等， 但保留下来的只有今本论衡一书。 他根据客观事物的真实情况和当时自然科学研究的成果，否定了天有意志，批判了封建统治阶级宣扬的“天人合一”的欺骗性。他还抨击了“人死为鬼，有知，能害人”的迷信邪说，表达了自己大无畏的唯物主义精神。,墓,王 夫 之,字而农，号姜斋，湖南衡阳人。晚年隐居于衡阳石船山，故后人称船山先生。 在哲学上，对中国古代哲学作了总结，把中国传统的朴素辩证法和唯物论，推向新的高度。,故居,张 衡,我国东汉时期伟大的科学家、文学家。张衡对中国古代的天文学、地震学和机械力学作出了杰出的贡献. 传说他还制造过
47、指南车、记里鼓车等，因其机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。,刻 漏,从一个漏壶流出的水，流入一个直柱形容器，箭在其中便逐渐上浮。只要流注均匀，箭刻便可均匀上升，计时易于精确，为了得到均匀水流，自东汉起就采用复式漏壶：从一个漏壶向第二个漏壶注水，重叠使用二级以至六级，最后的漏壶才把水注入放置浮箭的壶。,返回,观 星 台,我国现存最古老的天文台，是世界上著名的天文科学建筑物。 观星台由台身与石圭、表槽组成。台身上小下大，形似覆斗。台面呈方形，用水磨砖砌造。台高9.46米，连台顶小屋通高12.62米。台下边宽16米多，上边约为下边之半。台顶两端小屋中间，由台底到台顶，有凹槽的“高表”。在凹槽正北是
48、三十六块青石平铺的石圭（俗称量天尺）。 石圭通长31.19米。观星台的建立反映了当时我国天文科学的巨大成就。 测影台又名“周公测景台”。台用青石制作，分台座和石柱两部分：台座上大下小，呈梯形锥体，四边稍有偏斜，各边宽窄不等。石柱为表，台座为圭,返回,日 晷,“日晷”是利用日影位置的变化，计量时间的一种仪器，它是由圭表演变而来。 我国传统的日晷是赤道式的，晷面一般为石质，晷面和地球面（也是天球赤道面）平行，晷面中心立一根垂直于晷面的铜制指针，这个指针，同地球自转轴的方向是平行的，晷西边缘刻有子、丑、寅、卯等等十二个时辰，每年春分以后，看盘上面的针影，秋分以后看盘下面的针影，太阳绕日晷运动，使针影投射向晷面，晷面上指示的地方时刻就是真正当地的太阳时刻。,返回,浑 天 仪,张衡不但是浑天论的完成者，而且还根据此种理论和实际天象观测知识，于公元年在洛阳研制成功了观察天象的新型仪器浑天仪。 这是世界上第一台用水力推动的大型天文仪器。,返回,赵 州 桥,赵州桥最大的科学贡献，则在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了四个并列的小孔，既增大流水通道，节省石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱的被动压力，增强了桥身的稳定性。这就有力地保证了安济桥在多年的历史中，经受住无数次洪水冲击，次大地震摇撼，以及车辆重压，至今仍巍然挺立在河之上。,
