第一篇 古代物理学 ------启明之光,第一章 中国古代的物理学萌芽,第一章 中国古代的物理学萌芽,第一节：物质本原思想 一元素与原子的观点 1.阴阳学说 2.五行思想 3.原子的观点 二 元气说,第二节：物理学知识的积累 一.力学 二.热学 三.光学 四.电磁学 五.声学 六.天文学,概况,在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有“物理学”但这一阶段仍是物理学形成和发展的先导和渊源是物理学发展的孕育和萌芽时期自夏、商、西周起，随着手工技术发展，物理知识开始积累 春秋战国时期科学技术蓬勃发展，中国古代物理学开始形成 秦汉时期，形成一个发展高峰； 宋元时期达到鼎盛至此，在西方近代科学诞生之前，中国的科学技术在各个领域都居世界领先地位 明末至清初以后，科学和科学技术的发展逐渐落后于西方，这一时期，西方物理知识开始向中国输入一.元素与原子的观点 1. 阴阳学说 阴阳是中国古代哲学的一对范畴阴阳的最初涵义是表示阳光的向背，向日为阳，背日为阴 后来，又给它赋予了一定的意义，把自然界和社会上一切对立的现象抽象为阴阳，用阴阳概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力，用来解释天文气象、四季变化、万物兴衰等自然现象。
第一节：物质本原思想,认为：阴阳的对立统一运动，是自然界一切事物发生、发展、变化及消亡的根本原因是自然界一切事物运动变化的固有规律阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律 素问阴阳应象大论：“阴阳者，天地之道也，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始”阴和阳，既可以表示相互对立的事物，又可用来分析一个事物内部所存在着的相互对立的两个方面阴阳学说的基本内容包括阴阳对立、阴阳互根、阴阳消长和阴阳转化四个方面阴阳有序、整体和谐”是世间的最佳状态，也是事物稳定的基本保证白纸称为无极，画上一个圆圈，称为无极生太极（宇宙），中间一条曲线分成黑白两个部分，称为太极生两仪，中间的曲线表示了阴阳的相互运动和相互转化黑白两个半球中各有一个与之颜色相反的小圆圈，称为阴阳子，表示阴中有阳，阳中有阴在中医学理论体系中，处处体现着阴阳学说的思想阴阳学说被用以说明人体的组织结构、生理功能及病理变化，并用于指导疾病的诊断和治疗周易以阴阳的范畴为基础，说明天地变化及各种现象：“易有太极，是生两仪；两仪生四象，四象生八卦”（易经系辞上）意思是：宇宙的的本原是太极（物质的原始状态），太极生出天地（阴阳），天地生出四时（春、夏、秋、冬），再生出八卦（天、地、山、泽、水、火、风、雷）。
八卦,八卦则是其形式化和符号化：为阴，为阳，分别称作阴爻（yo)和阳爻，阴爻和阳爻的组合构成四象：,四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮（gn）、兑在易学中，事物的性质即由阴与阳所占整体成份之多少及阴阳空间相对位置关系所决定老子说：“万物负阴而抱阳” 周代人伯阳父将地震成因归于“阳伏而不能出，阴迫而不能蒸故事：德国数学家莱布尼兹1679年提出“论二进位制”，1701年他将二进位制表寄给中国的法国传教士白晋，白晋立即看出二进位制与中国伏羲八卦的六爻有关，遂回信并附寄伏羲64卦图1703年4月1日，莱布尼兹收到到回信和图，4月2日又复信，并将论文送出发表，论文题目是：“二进位制计算的阐述”，副题是“关于只用0和1，兼论其用途和伏羲所用数字的意义”八卦与二进制： 若以阴爻表示0，阳爻表示1，则坤卦即为000，乾卦即为111，实际相当于八进制：0----7五行思想 五行：金、木、水、火、土五种基本物质或元素水曰润下,火曰炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑尚书洪范） 构成：世界万物皆由上述五种元素构成以土与金、木、火、水杂，以成百物”（国语郑语） 相互关系：相生与相克：土生金、金生水、水生木、木生火、火生土；土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。
发展：五行说的起源早于“太极”和“道” ，在殷末已普遍流传；春秋战国时期，五行说与阴阳说相结合，形成了阴阳五行说，形成了五行相生相克的关系宋代以后，五行作为由太极到万物的中间环节，被容纳于宇宙生成体系之中宇宙由太极而生，太极生出阴阳，阴阳生出五行，五行相互作用，生出男女及世间万物和西方比较：古希腊的四根说，古印度的四大说，无金,3 .原子的观点 名家：代表人物 慧施（约前375前318）：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一庄子天下） 儒家：“语小，天下莫能破焉”（中庸） 墨家：“端，体之无厚而最前者也”，“非半弗靳，则不动，说在端”（墨经经上）意思是端无厚，不可再分类似现在的原子观点 相反观点：战国时期公孙龙提出： “一尺之棰，日取其半，万世不竭”（庄子天下）和西方相比： 古希腊原子论：原子是不能再分割的最小单位1. 概述： 春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气，进而产生万物庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下一气”的思想战国末期的荀（xn）况也指出气是构成万物的基本元素 元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。
由汉代的王充、唐代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由宋代张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”二 元气说,管子内业记载：“凡物之精，比则为生下生五谷，上列为星；流于天地之间，谓之鬼神；藏于心中，谓之圣人杲（gao，明亮）乎如登于天，杳（yao 阴暗，隐没）乎如入于渊，淖（nao 泥沼，柔和）乎如在大海，卒乎如在于屺（qi 不长草木的山）” 荀（xun）子（约前298前238）荀子王制：“水火有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义，人有气有生有知有义，故谓天下贵也”,2.“通天下一气”思想和“精气”说 庄子知北游中记载：“人之生，气之聚也聚则为生，散则为死故万物一也通天下一气耳3“元气说”的主要思想：,气是充满整个宇宙 客观存在的物质，是万物本原 王充在论衡中说：“天地，含气之自然也 论衡言毒说：“万物之生，皆禀元气 宋代二程遗书卷五说：“万物之始，皆气化 宋代朱熹朱子遗书说：“天地之间，一气而已 明代王廷相的雅述上篇说：“元气之上无物” 王廷相王氏家藏集卷二十七说：“天地未判之前， 只有一气而已一气中即有阴阳，二者离之不可得”王夫之（16191692，明末清初)：“虚空者，气之量，气弥沦无崖而希微不形，则人见虚空而不见气。
凡虚空者，气也聚则显，显则人谓之有；散则隐，隐则人谓之无张子正蒙注太和张载（10201077，宋）：“太虚者，气之体形聚为物，形溃反原”正蒙 乾称；“气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚”“气之聚散于太虚，犹冰凝释于水，知太虚即气”正蒙太和气有聚散两态，太虚为气，气形转化 黄帝内经素问：“地气上为云，天气下为雨” ； 左传昭公元年：“气有六，阴、阳、风、雨、晦、明”,气分阴阳，永远处于运动变化之中,阴阳二气的相互作用、相互感应，构成了天地万物存在与变化的多样性，天地万物变化的实质即气的运动变化张载正蒙：“气有阴阳，屈伸相感之无穷”王夫之张子正蒙注：“感者，交相感阴感于阳而形乃成，阳感于阴而象乃著”西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天地之气，不失其序若过其序阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，于是有地震国语周语）,物质不灭思想,王夫之张子正蒙注太和：气“散而归于太虚，复其氤氲(yinyun)之本体，非消灭也聚而为庶物之生，自氤氲之常性，非幻成也”“聚散变化，而气本体不为之损益车薪之火，一烈而尽，而为焰，为烟，为烬，木者仍归木，水者仍归水，土者仍归土，特希微而人不见者一甑（zeng）之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有所归；若盖严密，则郁而不散。
3.元气说的局限、以太和场,元气学说注重物质连续与不连续的相互统一，强调事物间的相互联系和相互转化符合自然界的真实变化，与自然本性更接近但元气说终究是一种思辩理论，没有实验、数学等科学方法的配合，长期停留在推测、玄想阶段，致使中国没有走上诞生近代科学的道路中国古代的气概念在理论上要泛化而更多脱离了自然存在的一种物质形态的范畴，另一方面在抽象程度上又没能达到哲学的高度尽管也被中国古人用来解释自然现象，但在中国的文化中，气更多地成为了自然哲学层次的概念而不是物理学层次的概念李约瑟认为：“元气，像现代人心目中以太波或辐射线JoscphNeedham:ScienceandCivilisationinChinaJ.Cambridge press,Vol.,1962.472）,何祚庥先生则认为气“与其说是接近于以太，不如说更接近于现代科学所说的场”，“元气学说是现代量子场论的滥觞（lan shang:事物的起源) ” （杨仲耆，申先甲：物理学思想史，湖南教育出版社）,评价：,,1644年，笛卡儿提出以太旋涡理论，以解释原子间的虚空问题和超距作用后经美国传教士丁韪良的考证，他认为，笛卡儿的以太论可能来源于张载的元气论。
第二节 物理学知识的积累,一 力学 1.物理计量：时间计量、度量衡 2.时间、空间、运动： 空间和时间 运动与静止 运动的相对性 3.对力的认识： 4.力学知识的应用,一 力学 1.物理计量 时间计量 a.干支纪法：春秋时鲁隐公三年（前722）二月己巳日至清宣统年（1911）干支”是“天干”和“地支”的合称 天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 地支：子、丑、寅、卯、辰、巳、戊（午）、未、申、酉、戍（x)、亥 b.十二时辰记时法：子时：231时，丑时：13时，,亥时：2123时表1-1 十二时辰与24小时纪日法的对应关系,c.百刻时制（漏壶记时制）： 采用日晷或漏壶将一昼夜分为十时，一时分为十刻刻为漏壶的基本记时单位，在竹或木制的箭上个等分刻度，其高度正好等于一昼夜漏壶滴水的高度1刻等于现在的14.4分钟d.测时仪器： 圭表由圭和表垂直构成利用太阳投影指示时间的仪器表为直立的杆子，圭为一平板，板上有刻度，由表向北延伸日晷：和圭表原理相似，由晷盘和晷针组成，晷针安在晷盘中央，并垂直与晷盘星晷,月晷,漏壶： 漏壶有两种形式：泻水型和受水型我国最早的西汉青铜挈壶为泻水型漏壶，只有一把挈壶，出水口在壶底侧。
由于挈壶里水位不同时出水速度不同，后来又发展出受水型并逐渐由最初的两壶发展成多壶右图为根据唐朝吕才历象汇编历法典99卷刻漏图制作的四级漏壶周礼夏宫记载：“挈(qe)壶氏：掌挈壶以令军井，皆以水火守之，以分昼夜 隋制上说：“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，各五十刻浮漏：宋代沈括在多级漏壶的基础上发明了浮漏，每昼夜误差小于20秒宋代燕肃制作的莲花漏改进了刻箭的刻度方法，精度提高到14.4秒；宋代赵友钦则将精度提高6秒机械记时：东汉时期张衡117年发明浑天仪，用于测定天体位置，一天转一周后经唐宋发展，成为世界上最早的天文钟度量衡：度---长度 量---容量 衡---重量 a.计量单位：汉书律历志详细记载： 长度单位：引、丈、尺、寸、分，十进制； 容量单位：斛（h)、斗、升、合、龠（yu），十进制 重量单位：石、钧、斤、两、铢，非十进制长度：孔子家语记载：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻”即：从中指的指端到第一横纹叫一寸，拇指和中指一扎为一尺，两臂伸开长八尺，叫一寻孙子算经：“度之所起，起与忽蚕吐丝为忽十忽为一丝，十丝为一毫，十毫为一厘，十厘为一分。
汉书律历志记载：“度本起黄钟之长九十分黄钟之长，一为一分，十分为寸，十寸为尺，十尺为丈，十丈为引”容量：一手所盛为“溢”,二手合盛为“掬”,“掬四谓之豆” 公元211年，秦始皇统一中国后，在商鞅变法的基础上对度量衡进行了统一，制发了一大批。