中国物理

001 中国物理

中国古代没有 “物理学”这一称呼。偶尔出现的“物理”词组，是指事物的道理，与今天的含义不同。我国古代人民发现并记录了大量的物理现象，并试图加以科学的解释，为世界物理学的发展作出了不朽的贡献。但由于方法论和指导思想的变化，这些重大发现和理论探索没有发展成系统的物理学科。钻木取火的传说，说明我国很早就已掌握并利用某些物理知识。陕西半坡遗址出土的两侧系绳的尖底汲水陶罐，空时倾斜，满后直立，便于汲水，说明五六千年前的先民对重心和平衡就有一定的认识。战国百家争鸣，是一个思想异常活跃的时期。不但哲学有突飞猛进的发展，对自然科学方法论也提出了有意义的看法。儒家经典《礼记·大学》 中说“致知在格物”。用今天的话来解释，就是要通过探究(考察、推究)事物而求得知识。所以，当时很多思想家都在探究大自然的奥秘。他们努力寻求事物的本源，对商周时代就已产生的阴阳学说作进一步探讨。管子认为水是“万物之本源”，荀况认为“气”是万物的根源，并提出“天行有常”的命题，即自然界遵循自己的规律运行。人们还试图探讨物质的结构。名家指出“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，即物质无限可分。当时的物理发现及物理规律的应用，在很多方面远远走在世界的前面。出现了世界上最早的有关磁石的记载。用“三分损益法”确定五音是对声学的杰出贡献。《墨经》中有关于力、平衡、杠杆、斜面、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜、共鸣等现象的记载和研究。考古发掘还证明我国在春秋末年就使用了天平和砝码。古籍中关于“司南”的记载，说明发明指南针的历史十分悠久。汉代以后，统治阶级实行“罢黜百家，独尊儒术”，提倡“谶纬之学”和封建迷信，破坏了百家争鸣的局面，对物理学的进展也造成了不利的影响。使尔后千余年的众多物理发现难以上升到系统理论的高度上。但仍有很多学者进行物质本源及其规律的探索。甚至一些宣扬封建迷信的著作也偶尔包含某些科学认识。如西汉《尚书纬》本是讲谶纬的，但在《考灵曜》篇中却提出了“地恒动不止而人不知。譬如人在大舟中闭牖(窗)而坐，舟行而人不觉也”的认识，实际上阐发了物质恒动的思想。东汉哲学家王充在《论衡》中阐述了“气”是物质本源的学说，“天地合气，万物自生”，确认了世界的物质性。两汉的物理学成就在先秦的基础上进一步发展。声学、音律的研究和记载进一步精确；光学，有了透镜聚焦和原始潜望镜的记载；磁学，发现了同极相斥现象，出现了人造磁体和指南针的前身司南勺；电学，记录了摩擦玳瑁吸引细小物体和尖端放电的现象。独尊儒术的结果，束缚了思想，使人们轻视实际工作，停留在“思辨”上。唐代在物理学上的突出建树不很多，但从一些文人言论中，也可以看出唯物的科学物理观仍有发展。柳宗元的 《天对》认为，“东西南北，无极无方”，“无中无旁”，就是认为宇宙既没有边界，也没有中心。刘禹锡的《天论》说，“空者，形之希微者也”，认为空间充满了物质。宋代在物质本源及物理现象的发现和研究上都有重大进展。北宋王安石不仅认为“生物者气也”即“气”是万物的本源，还进一步认为“气”“往来乎天地之间而不穷”，即万物的变化运动是无穷的。沈括的《梦溪笔谈》记载了大量物理发现包括一些实验，如人工磁化方法、指南针装置方法，研究了小孔成像、凹面镜、凸面镜成像规律，形象地说明了焦点和焦距，还利用纸人做了共振实验。宋末元初的赵友钦在《革象新书》中详细叙述了他进行小孔成像和照度研究的大型实验。明代中国在物理学的某些方面仍居世界领先地位，清代特别是鸦片战争以后则全面落后于西方了。明代朱载堉在《律吕精义》中创造的“新法密律”，用等比级数划分音律，比欧洲人提出的“十二等程律”仍早50年。明朝中叶以后，西方传教士来到中国，带来了西方已经领先了的某些自然科学知识。中国学者一方面吸收了一些西方物理知识，如1607年王征与瑞士传教士邓玉函合译的《远西奇器图说》，介绍了西方一些物理知识。另一方面，中国学者仍在独立研究。明末清初学者方以智的《物理小识》是一部民间的百科全书，也包括了丰富的物理内容。他详细叙述了利用比重不同进行选矿的方法，记录了以莲子、鸡蛋、桃仁、饭豆等不同比重的物体测量盐卤浓度的方法，还研究了表面张力现象。郑光复在1846年刊行的《镜镜詅痴》，介绍了我国古代的光学成果和西方近代光学理论。从鸦片战争到新中国成立，中国政治上处于最黑暗的时期，物理学的研究和发展几乎谈不到有重大成就。但很多中国学者仍在极艰苦的条件下从事物理研究或在国外从事物理研究工作，取得了惊人成果。如王诠昌的β衰变研究、张文裕在美国发现μ子原子、黄昆的固体杂质缺陷研究等等。新中国成立后，经过短时期的恢复，物理学在五十年代就已大大缩短了与西方发达国家的差距。中国海内外和海峡两岸的物理学工作者，克服了重重困难，在很多方面取得突破性进展，甚至走在世界先进行列。国家花大力气支持基础物理和应用物理的研究。特别是在原子物理学的研究中，我国独立地研制成功原子弹和氢弹。我国首先提出了层子模型，推动了国际原子物理的发展。在超导物理的研究中，也走在世界的前列。应用物理的研究成果对我国国民经济的高速发展起了重大推动作用。独创爆炸力学就是一个成功的事例。