在运用吗?在这里,还应特别予以注意的是王充实际上已指出了振动的传播要通过媒质。
3.热学方面
《论衡》中有“夫近水则寒,近火则温,远之渐微,何则?气之所加,远近有差也。”“云雾,雨之征也,夏则为露,冬则为霜,温则为雨,寒则为雪,雨露冰凝者,皆由地发,不从天降也。”这些论述可以说明,王充不仅用“气”来解释热现象,指出热传递与距离远近的关系,而且对自然界中雨、露、霜、雪的成因也进行了研究,指出了它们都是地面上的水蒸发所致,所以实质上他已进入了物态与温度之间的关系的研究。可见,王充对热现象的观察和分析是十分细致深入的,这种运用观察、分析的方法对现在的物理教学和科学研究,都有指导意义。
4.电磁方面
关于摩擦起电的现象,西周末年已有“玳瑁吸褡”的记载。(玳瑁是一种跟龟极相似的海生爬行动物,产于中国沿海地区,它的甲壳黄褐色,光滑、有黑斑,是一种绝缘体,故摩擦能生电)。在《论衡》中,对这现象作了进一步的解释:“顿牟拾芥,磁石引针,皆以其真,不假他类,他类肖似,不能掇取者,何也?气性异殊,不能相感动也。”这里顿牟即玳瑁,王充用气性相同,也就是性质相同来解释上述相互吸引的现象,和气性不同,即性质不同来解释别类物体不能“感动”的原因。
对于“雷电”现象:“夫雷之发动,一气一声也。”即不过是一种气和一种声而已。那么,为什么会有声呢?他以“人伤于寒,寒气入腹,腹中素温,温寒分争,激气雷鸣。”为喻,认为是不同的气相互激发出来的。可见,王充认识到雷电也是物质的,也是自然界的一种变化现象。
四、运用力学原理的创造发明浑天仪与地动仪
漏水运转浑天仪和候风地动仪,是东汉张衡(公元78—139年)根据物理的力学原理先后制成的。它们分别在天象和地震观察上发挥了作用。漏水运转浑天仪是一台自动测示天象的仪器,它以一空心铜球表示天球,天球画有星座和黄道、赤道,紧附在天球外的有地平环和子午环等,天球可以支架在子午环上绕天轴转动。另外把计量时间的漏壶与浑象联系起来,即利用漏壶的等时性,以漏壶漏出的水为原动力,再通过浑象内部装置的齿轮等使传动和控制设备,以使浑象每日均匀地绕天轴旋一周从而达到自动地、近似正确地演示天象的目的。候风地动仪以精钢制成,形似酒尊,里面均匀排列八根“都柱”上粗下细的立柱。由于都柱重心高,当地面一有震动,就极容易向震动方向倒下。尊外相应地设置八条口含小铜球的龙,每个龙头下面都有一只蟾蜍,昂首张口(见插页图5)。当某一都柱倒下时,就带动了连接的龙,使龙口张开,所含的铜球落下到其下面的蟾蜍口中。因此观察落下的铜球的方位,就可判断地震发生的方向。
五、《梦溪笔谈》
《梦溪笔谈》是北宋中期的政治家和科学家沈括(1031—1195)所著,这是中国科学史上一部重要的著作,英国科技史家李约瑟把它称为“中国科技史上的座标”。
《梦溪笔谈》这一举世闻名的科学巨著,内容涉及领域十分广阔(《梦溪笔谈》书页见插页图6)。在物理知识方面,主要是生动地记述了磁学、光学和声学知识。
1.磁学方面
早在春秋战国时期,我国发现磁石具有吸铁和指南的性质。到北宋的沈括,他对指南针的使用作了多种试验。例如,他作了把指南针设法放在水面上(水浮法),碗边上(碗唇法),手指甲上和把指南针悬挂起来等试验,并且进行比较,指出了它们各自的特点,这可以说是世界上关于指南针的最早实验记录。同时其实验方法也十分巧妙。例如,他是如何把指南针悬挂起来进行实验的呢?“其法取新纡中独茧丝,以芥子许蜡缀于针腰,无风处悬之,则针常指南”。(《梦溪笔谈》卷24)这种指南针的实验方法在今天看来,仍不失为是值得仿效的较好方法。
更可钦佩的是,《梦溪笔谈》上还指出了“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”说明沈括在实验中已发现了磁偏角。西方一般认为哥伦布在1492年远渡大西洋时首先观测到磁偏角,实际上沈括的发现要比哥伦布早400多年。
2.光学方面
在《梦溪笔谈》中,有许多光学方面的观察和实验的记录及其分析。如对日蚀、月蚀的成因作了理论总结,并第一次用类比演示实验来验证月亮圆缺的科学道理。其中说:“如一弹丸,以粉涂其半,侧视之,则粉处如钩,对视之,则正圆。”(《梦溪笔谈》卷七)在该书中还除了通俗地讲凹面镜成像和针孔成像的
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