物理學(xué)

秦漢時(shí)期的物理知識有著豐富的內(nèi)容，在力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電和磁等方面，同先秦時(shí)期相比，都有不少新的成果。

力學(xué)知識

關(guān)于力的性質(zhì)和作用的認(rèn)識繼春秋戰(zhàn)國時(shí)期墨家學(xué)派對力進(jìn)行定義（“力，刑之所以奮”）之后，秦漢時(shí)期對力的認(rèn)識又有發(fā)展。

在西漢劉安（前179—前122）組織編寫的《淮南子》、《淮南萬畢術(shù)》和東漢王充（27—約79）所著的《論衡》等著作中有許多精彩的論述。歸納起來約有以下幾點(diǎn)：

物體內(nèi)力不能使物體自身發(fā)生運(yùn)動：“力重不能自稱，須人乃舉古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉，不能離地。”這是關(guān)于物體的內(nèi)力不能使物體自身產(chǎn)生運(yùn)動的最早表述。

外力的作用因物體重量的不同而不同：“湍瀨之流，沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙石輕也金鐵在地，焱風(fēng)不能動；毛芥在其間，飛揚(yáng)千里。”物體形狀影響了物體的運(yùn)動：“圓物投之于地，東西南北，無之不可，策杖叩動，才微輒停；方物集地，一投而止，及其移徒，須人動舉。”移動物體所需之力比舉起物體所需之力少：“夫舉重鼎者，力少而不能勝也；及至其移徙之，不待其多力者。”就是說，移動物體要比舉起該物用力少。這是從日常生活經(jīng)驗(yàn)中就可得知的，但已隱含著對移動摩擦阻力問題的認(rèn)識。此同先秦著作《考工記》中所提到的車輪著地須“微至”，以減少滾動摩擦阻力的認(rèn)識相類似。

有鋒刃的器具也須外力作用才能產(chǎn)生運(yùn)動：“鑿所以入木者，槌叩之也；鍤所以能撅地者，跖蹈之也。諸有鋒刃之器，所以能斷割削者，手能把持之也，力能推引之也。”如果沒有外力，利器也不能發(fā)揮作用：“干將之刃，人不推頓，苽瓠不能傷；苽瓠之箭，機(jī)不動發(fā)，魯縞不能穿。”截面積對壓力有直接影響，截面積越大，壓力越小：“針錐所穿，無不暢達(dá)；使針錐末方，穿物無一分之深矣。”關(guān)于“勢”的概念

在先秦著作《孫子?勢篇》中提出了“勢”的概念，此概念包含了物理學(xué)中的動能和勢能。如“激水之疾，至于漂石者，勢也”，指的是動能；“轉(zhuǎn)圓石于千仞之山者，勢也”，指的是勢能；“勢如彍弩，節(jié)如發(fā)機(jī)”，指的是彈性勢能。至秦漢時(shí)期對于“勢”的概念亦多有論述。如“夫舟浮于水，車轉(zhuǎn)于陸，此勢之自然也。”“夫七尺之橈，而制船之左右者，以水為資。天子發(fā)號，令行禁止，以眾為勢也。”“是故得勢之利者，所持甚小，其存甚大；所約甚守，所制甚廣。是故十圍之木，持千鈞之屋；五寸之鍵，制開闔之門。豈其材之巨小足哉，所居要也。”十圍之木與五寸之鍵，巨小懸殊，但因五寸之鍵居于要處，故其用甚大。對于弓矢之勢，視遠(yuǎn)近而有別：“矢之于十步，貫兕甲；及其極，不能入魯縞。”注云：“言勢有極。”就是說，矢至最大射程時(shí)，動能為零（勢有極），雖薄如魯縞，亦無力穿入。

對浮力的認(rèn)識和利用對水浮力：遠(yuǎn)古時(shí)代已有舟楫，因而對水浮力早有所認(rèn)識。秦漢時(shí)期造船業(yè)具有一定規(guī)模，水浮力在實(shí)踐中得到廣泛的利用。如“抱壺而渡水”，“鴻毛之囊，可以渡江。”也就是說，空壺和裝滿鴻毛的皮囊，可以助人渡江。這可看成是后世救生圈、救生衣的濫觴。人們還從竹和金屬相比較角度對水浮力進(jìn)行探討：“長竹之性浮，殘以為牒，束而投之水則沉，失其體也；金之性沉，托之于舟上則浮，勢有所支也。”

秦漢時(shí)期對空氣浮力也有一定的認(rèn)識。相傳帝舜曾借助于空氣浮力而免于死難。因舜父瞽叟偏愛后妻子，常欲殺舜。有一次，瞽叟讓舜上糧倉（廩）修頂，“瞽叟從下縱火焚廩。舜乃以兩笠自扦而下，去，得不死。”王莽時(shí)為抗擊匈奴，特招募“有奇技術(shù)可以攻匈奴者，或言能飛，一日千里，可窺匈奴。莽輒試之，取大鳥翮為兩翼，頭與身皆著毛，通引環(huán)紐，飛數(shù)百步墜。”這是人類第一次仿生滑翔飛行的大膽嘗試。

對于表面張力的認(rèn)識

秦漢時(shí)期，人們已注意觀察液體的表面，記載了一種屬于液體表面強(qiáng)力的現(xiàn)象。《淮南萬畢術(shù)》云：“首澤浮針。”高誘注：“取頭中垢以涂針，塞其孔，置水即浮。”因頭垢有油脂，涂在針表面，并塞其孔，鐘與水便不浸潤，當(dāng)針足夠輕的時(shí)候，由于水的表面張力的作用，便能使針浮于水面。這是關(guān)于表面張力的最早記載。其后晉葛洪說：“頭垢猶足以使金鐵浮水，況妙于茲乎？”即是指表面張力現(xiàn)象。

對大氣壓力的利用

有關(guān)利用大氣壓力的具體例子突出表現(xiàn)在制造虹吸管上。東漢靈帝中平年間（公元184—189年），掖庭令畢嵐曾作“翻車”、“渴烏”，李賢云：“翻車，設(shè)機(jī)車以引水；渴烏，為曲筒，以氣引水上也。”渴烏就是利用大氣壓力而制成的虹吸管。此種虹吸管自漢代以后，歷代都有制造。

關(guān)于運(yùn)動問題，漢代有一段非常精彩的論述：“地恒動不止，人不知，譬如人在大舟中，閉牖而坐，舟行，不覺也。”這段話清楚地表明了地動思想和運(yùn)動相對性思想，是十分可貴的。可惜的是，這兩種重要思想未受到后世應(yīng)有的重視。