古代物理全憑想象？全憑經(jīng)驗(yàn)？

2020-03-03 21:40 作者:銷(xiāo)魂很銷(xiāo)魂 0人讀過(guò) | 我要投稿

在這個(gè)系列里，我將帶你一起理清人類社會(huì)物理學(xué)發(fā)展的歷史。

我們習(xí)慣講物理學(xué)史，分為三個(gè)階段：經(jīng)驗(yàn)物理、經(jīng)典物理、現(xiàn)代物理。

那第一期，我們就來(lái)講經(jīng)驗(yàn)物理。

公元前4000—前2000年間，在兩河流域、尼羅河、印度河和黃河，逐漸形成了古代文明的中心（CV4590453）。公元前7世紀(jì)到前2世紀(jì)，古代科學(xué)在希臘和中國(guó)獲得了較大的進(jìn)展。

歐洲

物理學(xué)來(lái)源于古希臘唯物思想。早期哲學(xué)家提出了許多范圍的問(wèn)題，比如宇宙的來(lái)源是哪里、世界多樣性和各類變種的起源、怎樣說(shuō)明物質(zhì)和形式、運(yùn)動(dòng)和變化之間的關(guān)系等，尤其是以留基波、德謨克利特為代表。

后又被伊壁鳩魯和盧克萊修發(fā)展的原子論，以及以愛(ài)利亞學(xué)派的芝諾主張自然界連續(xù)性的觀點(diǎn)，對(duì)自然界的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)、變化等作出各自的說(shuō)明。

古希臘和古羅馬的物理學(xué)最優(yōu)秀的是靜力學(xué)，其代表人物是阿基米德。他建立了杠桿定律、浮體定律，發(fā)明了后來(lái)以他名字命名的螺旋抽水機(jī)，并且他將歐幾里得幾何學(xué)和邏輯推理用于解決物理問(wèn)題。

亞里士多德的物理學(xué)，大部分是由錯(cuò)誤判斷、邏輯集合而成的幾個(gè)概念。他將宇宙分成天上的和地上的兩種領(lǐng)域，將運(yùn)動(dòng)分為“自然的”和“非自然的”兩類等。后被伽利略一一推翻。

亞里士多德：我招你惹你了。

泰利斯觀察到琥珀吸引現(xiàn)象，畢達(dá)哥拉斯可能知道某些音程的數(shù)字比例；歐幾里得探討了凹面鏡的反射現(xiàn)象；托勒玫發(fā)現(xiàn)光線入射角和折射角成比例。

中世紀(jì)時(shí)期，迫于社會(huì)壓力、政治迫害和宗教因素，剩下少數(shù)的科學(xué)家和哲學(xué)家逃向東方。他們的大量科學(xué)書(shū)籍傳進(jìn)阿拉伯國(guó)家，被譯成阿拉伯文而被保存下來(lái)。

但在物理方面，只有光學(xué)在阿拉伯得以發(fā)展。阿爾·哈增發(fā)展了光反射和折射知識(shí)，對(duì)眼睛的構(gòu)造作出了解剖研究，創(chuàng)立了“角膜”、“玻璃液”等至今仍被沿用的一些術(shù)語(yǔ)。

12—13世紀(jì)，在歐洲相繼建立了一些大學(xué)。一些學(xué)者開(kāi)始對(duì)希臘文化重拾興趣。

13—14世紀(jì)，一些學(xué)者提出并發(fā)展了“沖力說(shuō)”。這些人雖然在希臘科學(xué)的框架內(nèi)工作，但為16—17世紀(jì)的科學(xué)革命和經(jīng)典物理奠定了基礎(chǔ)。

中國(guó)

西周時(shí)代手工業(yè)特別發(fā)達(dá)，出現(xiàn)了造車(chē)輪的“輪匠”，造車(chē)軸的“軸匠”，造箭的“矢匠”等工匠。在這些手工技術(shù)中有豐富的物理學(xué)知識(shí)，但人們并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到。

先秦時(shí)期的偉大哲學(xué)家墨子及其墨家學(xué)派在他們的論著《墨經(jīng)》中記述了大量的物理知識(shí)，這是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期物理學(xué)成就最大的學(xué)派。《墨經(jīng)》的主要成就在力學(xué)與光學(xué)方面。它探討了力的定義，敘述了慣性運(yùn)動(dòng)，研究了杠桿、滑輪、輪軸、斜面等裝置省力的原因，以及浮力與平衡原理，指出了光的直線傳播及反射規(guī)律以及小孔、平面鏡、凹凸面鏡的成像情況；觀察了溫度與火色的關(guān)系。

《考工記》是應(yīng)用力學(xué)、聲學(xué)方面的書(shū)，記載了滾動(dòng)摩擦、斜面運(yùn)動(dòng)、慣性現(xiàn)象、拋物軌道、水的浮力、材料強(qiáng)度以及鐘、鼓、磬的發(fā)音、頻率、音色、響度及樂(lè)器形狀的關(guān)系，還記載了在熔煉金屬過(guò)程中，根據(jù)物體顏色判斷物體冷熱程度，這是我國(guó)最早對(duì)溫度的認(rèn)識(shí)。

《莊子》記載了調(diào)瑟時(shí)發(fā)生的共振現(xiàn)象，歐洲直到15世紀(jì)才由達(dá)芬奇首次進(jìn)行共振實(shí)驗(yàn)。

《呂氏春秋·精通》中有世界上最早對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

《管子·地?cái)?shù)篇》、《鬼谷子》、《呂氏春秋》等書(shū)中還記載了天然磁石的吸鐵現(xiàn)象以及最早的指南針“司南”。

西漢到隋唐時(shí)期制造了許多大型復(fù)雜機(jī)械：西漢初的指南車(chē)和記里鼓車(chē)，張衡的渾天儀和地動(dòng)儀，畢嵐的“翻車(chē)”和名為“渴烏”的虹吸管，唐僧一行的水運(yùn)渾儀。

漢代王充的《論衡》是中國(guó)古代中期的百科全書(shū)。在力學(xué)方面指出外力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，改變運(yùn)動(dòng)速度，內(nèi)力不能改變物體的運(yùn)動(dòng)，還討論了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在聲學(xué)方面研究了聲的發(fā)生、傳播與衰減。在熱學(xué)方面研究了熱的平衡、傳導(dǎo)及物態(tài)變化。在光學(xué)方面描述了光的強(qiáng)度、光的直線傳播及球面聚焦現(xiàn)象。在電磁學(xué)方面記錄了摩擦起電和指南針。

《漢書(shū)》記載尖端放電，避雷知識(shí)和有關(guān)裝置。

東漢時(shí)代的《尚書(shū)緯考靈》記載了對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)論的觀點(diǎn)，比伽利略的《對(duì)話》早1500年。

唐代，《玄真子》中記敘了人造虹的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：“背日噴水”。人們將風(fēng)力分為八個(gè)等級(jí)。了解到共鳴的道理并應(yīng)用于音樂(lè)中，并指出了雷與電的關(guān)系。

宋代沈括的《夢(mèng)溪筆談》，研究了聲音的共振現(xiàn)象、針孔成像與凹凸鏡成像規(guī)律，形象地說(shuō)明了焦點(diǎn)、焦距、正倒像等問(wèn)題，研究了人工磁化方法，指出了磁偏角，討論了指南針的裝置方法，研究了大氣中的光、電現(xiàn)象。

元代的趙友欽在《革象新書(shū)》中研究了光的直進(jìn)、針孔成像，利用模擬實(shí)驗(yàn)研究月亮盈虧以及日、月蝕。

明清時(shí)期由于八股取士，嚴(yán)重阻礙科學(xué)技術(shù)發(fā)展，是我國(guó)科學(xué)發(fā)展的落后時(shí)期。但是個(gè)別的有關(guān)物理學(xué)方面也有發(fā)現(xiàn)。

朱載堉在《樂(lè)律全書(shū)》中用精密方法首次闡明了音樂(lè)中的十二平均律。

方以智兼收中外物理知識(shí)精華，在《物理小識(shí)》中涉及力、光、磁、熱學(xué)，研究了比重、濃度、表面張力及杠桿原理，螺旋原理，研究了光的反射、折射、光學(xué)儀器，進(jìn)行了分光實(shí)驗(yàn)解釋虹，還研究了磁偏角隨地域的變化以及金屬導(dǎo)熱問(wèn)題。