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中国古时的数学!中国太强悍了

2023-09-10 08:27:51信息公告26

《墨经》PkS物理好资源网(原物理ok网)

《墨经》是法家学派的专著,也是她们进行私学教育的教材。《墨经》中有关数学知识的内容,主要是在热学和光学方面。PkS物理好资源网(原物理ok网)

热学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《墨经》中对时间和空间概念分别作了正确的定义。如“久,弥异时也”。“宇,弥异所也”。就是说,时间是不同时侯的通称。空间是包括各个方面的一切地点。并分辨了时间和时刻的概念,如“始,当时也。”“时,或有久,或无久。始,当无久。”就是说,时间可分为“持续(有久)的”和“非持续(无久)的”,即瞬时的两种。“开始”则属于“无久”的瞬时的那一种。法家又把机械运动定义为“动,或(域)徒也”。意思是说,运动乃是物体空间位置的变动。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《墨经》中对力的概念提出了初步的阐述。“力,刑(形)之所以奋也。”即是说现代物理学家,力是使物体开始运动或推动运动的诱因。《墨经》中还进一步把重量与力联系了上去,“力,重之谓。下与(举),重,奋也”。其实它强调了物体的重量也是一种力。并说明物体下落或向下举时,都有力的作用。法家以桔槔和秤的工作原理为例,总结了杠杆的工作原理,提出了“本(重臂)”、“标(力臂)”、“权”、“重”等概念,阐述了等臂杠杆和不等臂杠杆的平衡条件,并强调“挈,长重者下,轻短者上。”即杠杆的平衡,不但取决于两物的重量,还与“本”、“标”的长短有关。可见法家已晓得了可以用两种方式来调节杠杆的平衡,并已进行了杠杆原理的剖析。PkS物理好资源网(原物理ok网)

法家还表述了斜面上的物体丧失平衡的道理,以及借助斜面来提高重物的方式。她们曾设计了一种装着滑轮的前低后高的斜面车,称为“车梯”,拿来载重物沿斜面不断下降,以节约人力。PkS物理好资源网(原物理ok网)

光学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《墨经》从早就被人们认识的光的直线传播原理出发,首先提出了影与光、物之间的关系。如“景不徙,说在改为。”就是说影是不动的,为何有时见到影在联通呢?这是因为光源(或物体)联通而使影改变位置的缘故。接着对本影和半影及影子的大小跟光源、物体的关系等等作了阐述,如“景二,说在重。”“景之大小,说在迆正、远近。”这两句分别是说,两种阴影区之所以产生,是因为两个光源的光线照射到同一物体上,在物体前面形成的两个阴影区相互重叠的结果。同一物体之影所以会有时大有时小,是因为光线照射于该物体有时斜、有时正,以及光源离物体有时远、有时近的缘故。又如“景倒,在午有端,与景长,说在端”,强调了小孔成像之所以倒立,是因为光线在小孔处交叉,至于像的长短,则与小孔的位置有关。并进一步说“光之人照若射。下者之人也高,高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端与于光,故景库内也。”具体解释了小孔成像的诱因。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《墨经》还介绍了平面镜成像,表述了凹面镜、凸面镜成像的规律,如“低,景一小而易,一大而正,说在中之内外。”即凹面镜可以生成一个倒立缩小的虚像,或一个正立放大的实像,缘由是因为人在球面中心和焦点之外还是之内。又如“团,景一。”即物体不管离凸面镜的距离远近如何,凸面镜只可以生成一个正立缩小的实像。可见,墨家具学除了相当系统地研究和传授了几何光学方面的知识,得出了精辟的看法和推论,但是在研究和传授中已运用了观察、分析和科学实验的方式。PkS物理好资源网(原物理ok网)

据悉,墨翟曾在地下设瓮,借助共鸣现象,探察敌军钻洞攻城的计谋。到北宋曾公亮,在他的《武经总要》中,把这些技巧称为“瓮听”,这是声学效应在军事中的应用。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记》PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记》是春秋战国时期赵国人的一部科技专著。它是我国古时一部手工技术规范的汇集。全书所论包括了当时手工业的主要工种,并在阐述各类手工技术的同时,还探讨了其科学道理。经剖析可以看见在描述每一项手工技术的文字中都包含了一定的化学知识,其中主要是热学和力学方面。PkS物理好资源网(原物理ok网)

热学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记·轮人篇》在阐述车轮制造时,以受力、运动和不同接触地面的影响等诱因出发,在谈到轮子的形状与运动快慢之间的关系时说:“凡察车之道……不微至,无以为速也”。“微至”是指轮和地面的接触面积少。就是说,车轮与地面接触少,就容易转得快。这么,如何能够达到“微至”呢?它接着强调:“欲其微至也,无所取之,取之圜(圆)。”即要尽量把轮子弄成理想圆。这是在实践中对滚动物体的滚动速率与滚动物体的接触面积大小有关的经验总结,是符合近代磨擦理论的。在阐述怎样检验轮子各部份是否做得均匀时,它说:“楺辐必齐,平沈(沉)必均。”“水之以眡(视)其平沈之均也。”这里水之,即溶入水底,假如“平沈”即沉浮相同,则轮子各部份必将是均匀的,就符合制做轮子的要求了。这是压强原理在制造轮子中的应用。在阐述到轮子大小对拉力(牛或马)的影响时,它说:轮太瘦,马就老在下坡一样。从现今热学知识看,当轮太低时,辕与地面成一角度,马不仅要克服运动阻力外,要承受部份重力,为此马总象下坡一样费力。这是实践中对斜面受力的一种极好的剖析。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记》还剖析了与弹道有关的技术。它在《矢人篇》中说:“水之以辩其阴阳,以设其比,夹其比以设其羽,参分其羽,以设其刃,则虽非疾风,亦弗之能惮矣。”这就是说,为了要使箭在飞行中保持稳定,采取了把箭上的羽毛按一定比列对称地安排,之后加上箭头,则在飞行中就不怕风的影响了。接着又说:“前弱则俛(俯),后弱则翔(仰),中弱则纡(纡絗旋转之意),中强则扬。”“羽丰则迟,羽杀则。”这说明了箭矢倘若前轻后重,或前重后轻,就会影响飞行的高度;中间轻重配置不当,会影响飞行的稳定性;羽毛太多,则飞行速率慢。而羽毛太少,则箭容易落向后侧,射不到目的物。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记》最早做出了关于物体惯性的阐述。在《辀人篇》中说:“劝登马力,马力既竭,辀尤能一取焉”。意思是说,马拉车的时侯,马已停止使劲了,但车能够前进一段路程,这儿强调了物体的一种基本属性惯性,这也是世界上对惯性现象的最早阐述。PkS物理好资源网(原物理ok网)

力学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《考工记》中阐述的力学知识,是很有实际意义的。它说:“凡铸金之状,金(铜)与锡,黑浊之气竭,黄白次之,黄白之气竭,青白次之,青白之气竭,青气次之。之后可铸也。”指出了炼铁金属时加热后先呈暗灰色,气温渐高,依次是呈红色、黄色、白色、最后是紫色。这是由于金属里富含碳、钠一类的杂质,不同物质有不同的气化点,所以可以按照气化物质的颜色作为判定火候或气温高低的标准,最后达到“炉火纯青”,就可以铸造了。这个从实践中总结下来的区别炼钢金属程度的实际知识,传至今日,仍为炼钢工人所借助。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《论衡》PkS物理好资源网(原物理ok网)

《论衡》是明朝王充所著,内容非常丰富,其所述的化学知识,也较之《墨经》有非常显著的充实和发展。PkS物理好资源网(原物理ok网)

现代物理学家有哪些著名人物_现代物理家有哪些人_现代物理学家PkS物理好资源网(原物理ok网)

热学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

王充在对物体的运动进行了仔细观察的基础上,在《论衡》中指出了人的视觉,在观察物体的运动快慢时会导致错觉的缘由和怎样量度物体运动的快慢。他在《论衡》中说:“天行已疾,人去高远,视之若迟。盖望远物者,动若不动,行若不行;何以验之?坐船江海之中,顺风而驱,岩礁则行疾,远岸则行迟,船行一实也,或疾或迟,远近之视使之然也。”说明是因为观察者离运动物体远近不同,因此倍感它的快慢也就不同了的道理。这也说明王充已晓得了视角差对于观察物体运动快慢的影响。在关于运动的快慢上,又说“日昼行千里,夜行千里,麒麟昼日亦行千里,然则日行舒疾与麒麟之步相类似也。”意思是太阳和麒麟在日间运动的快慢相比是一样的,说明已有了现代化学学中“速率”概念之萌芽。PkS物理好资源网(原物理ok网)

关于力和运动的关系,说:“是故车行于陆,船行于沟,其满而重者行迟,空而轻者行疾,”“任重,其进取急速,难矣。”又说“古之多力者,身能负荷千钧。乎能决角伸钩,使之自举。不能离地。”显然已除了晓得在外力的作用下,若外力大小一定,则物体越重,要它开始运动,或使之运动状态发生变化就越难。这其实是现今称之为牛顿第二运动定理的萌芽,并且还认识到内力不能改变物体运动状态这一事实。PkS物理好资源网(原物理ok网)

声学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

在《论衡》中有:“生人所以言语倡议者,气括口喉之中,动摇其舌,张歙其口,故能成言。譬犹吹萧笙,萧笙折破,气越不括,手无所弄,则不音。夫箫之管犹人之口吞也,手弄其孔犹人之动吞也。”又说:“令人操行变气远近,宜与鱼等,气应而变,宜与水均。”可见他已认识到人发声是使空气震动而形成的,并将声音在空气中的传播用可见的水波的传播来作了比喻。这些比喻,在昨天的数学教学中,在讲光的干涉和衍射时,不是一直在运用吗?在这儿,还应非常给以注意的是王充实际上已强调了震动的传播要通过媒质。PkS物理好资源网(原物理ok网)

力学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《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。”这些阐述可以说明,王充除了用“气”来解释热现象,强调热传递与距离远近的关系,并且对自然界小雨、露、霜、雪的动因也进行了研究,强调了它们都是地面上的水蒸发所致,所以实质上他已步入了物态与湿度之间的关系的研究。可见,王充对热现象的观察和剖析是非常细致深入的,这些运用观察、分析的方式对现今的数学教学和科学研究,都有指导意义。PkS物理好资源网(原物理ok网)

电磁方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

关于磨擦起电的现象,东汉末年已有“玳瑁吸褡”的记载。(玳瑁是一种跟龟极相像的海生爬行植物,产于中国沿海地区,它的甲壳褐色,光滑、有斑点,是一种绝缘体,故磨擦能生电)。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互相吸引的现象,和气性不同,即性质不同来解释别类物体不能“感动”的缘由。PkS物理好资源网(原物理ok网)

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。这么,为何会有声呢?他以“人伤于寒,阴气入腹,肚里素温,温寒分争,激气雷鸣。”为喻,觉得是不同的气互相迸发下来的。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。PkS物理好资源网(原物理ok网)

运用热学原理的创造发明日晷与浑天仪PkS物理好资源网(原物理ok网)

渗漏运转日晷和候风浑天仪,是明朝张衡(公元78—139年)依照化学的热学原理先后制成的。它们分别在星象和水灾观察上发挥了作用。渗漏运转日晷是一台手动测示星象的仪器,它以一空心铜球表示天球,天球画有天秤和黄道、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上去,即借助漏壶的等时性,以漏壶露出的水为原动力,再通过浑象内部装置的蜗杆等使传动和控制设备,以使浑象每日均匀地绕天轴旋一周进而达到手动地、近似正确地演示星象的目的。候风浑天仪以精钢制成,酷似酒尊,上面均匀排列八根“都柱”上粗下细的立柱。因为都柱重心高,当地面一有振动,就极容易向振动方向倒下。尊外相应地设置八条口含小铜球的龙,每位龙头下边都有一只蟾蜍,昂然张嘴。当某一都柱倒下时,就推动了联接的龙,使龙口伸开,所含的铜球落下到其下边的蟾蜍口中。因而观察落下的铜球的方位,就可判定水灾发生的方向。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《梦溪笔谈》PkS物理好资源网(原物理ok网)

《梦溪笔谈》是清朝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专著,美国科技史家李约瑟把它称为“中国科技史上的坐标”。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《梦溪笔谈》这一举世著称的科学专著,内容涉及领域非常宽广。在数学知识方面,主要是生动地记述了磁学、光学和声学知识。PkS物理好资源网(原物理ok网)

磁学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

早在春秋战国时期,我国发觉磁石具有吸铁和手册的性质。到清朝的沈括,他对手册针的使用作了多种试验。比如,他作了把手册针设法置于海面上(水浮法),碗边上(碗唇法),右手甲上和把手册针悬挂上去等试验,但是进行比较,强调了它们各自的特征,这可以说是世界上关于手册针的最早实验记录。同时虽然验方式也非常巧妙。比如,他是怎样把手册针悬挂上去进行实验的呢?“其法取新纡中独茧丝,以芥子许蜡缀于针腰,无风处悬之,则针常手册”。这些手册针的实验方式在明天看来,仍不失为是值得效仿的较好方式。PkS物理好资源网(原物理ok网)

更可敬佩的是,《梦溪笔谈》上还强调了“方家以磁石磨针锋,则能手册,然常微偏东,不全南也。”说明沈括在实验中已发觉了磁偏角。西方通常觉得哥伦布在1492年远渡大西洋时首先观测到磁偏角,实际上沈括的发觉要比哥伦布早400多年。PkS物理好资源网(原物理ok网)

光学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

在《梦溪笔谈》中,有许多光学方面的观察和实验的记录及其剖析。如对日蚀、月蚀的动因作了理论总结,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。”在该书中还不仅浅显地讲凹面镜成像和针眼成像的道理,对光的直线传播、光的折射现象和虹的产生进行了研究和解释以外,还曾认真地作过凹面镜成像的实验,得到了较《墨经》前进一步的结果。如:“阳燧面洼,以一指迫而照之则正,渐远则无所见,过此遂倒。”这里所谓“过此”的“此”,指凹面镜的焦点和中心之间的这段距离,沈括又称之为“碍”。这就明晰地强调了物在凹面镜焦点之内时得正像,在焦点和中心之间看不到像,而在中心之外时得倒像。PkS物理好资源网(原物理ok网)

现代物理家有哪些人_现代物理学家_现代物理学家有哪些著名人物PkS物理好资源网(原物理ok网)

《梦溪笔谈》中还对我国的一种古钱币透光镜的透光原理,也作了精辟的解释。透光镜可能在东汉时代已能制做,最早记载于隋唐之际王度的《古镜记》中,该书说透光镜“承泰安之,则背上文、画、墨入影内,纤毫无失”。对于这些现象历来导致人们的注意,沈括对它的制造工艺和原理作了阐述,他说:“此为铸时薄处先冷,唯背文差厚,后冷而铜缩多,文虽在背,而镜面遽然有迹,所以于光中现。”这个解释表明,因为镜背纹样花纹,使得整个穿衣镜薄厚不匀,因而在浇铸时薄厚不同,冷却有先后,后冷而铜缩多,导致镜面也有和反面纹样相同的微小的凸凹花纹,在它反射光线时就显露下来了。一句话,就是镜面的铭文是因为铜的收缩有差异所导致的。PkS物理好资源网(原物理ok网)

据最近的中外研究,冷却法和磨刮法均可得到透光镜的疗效,但从制镜的技术上看,较一致的想法,是觉得借助磨刮的方式而成的。PkS物理好资源网(原物理ok网)

声学方面PkS物理好资源网(原物理ok网)

《梦溪笔谈》中论述的声学知识,包括关于乐律,古乐钟的发声,钢琴的制做和传声、共鸣等等,并记载了一个作者悉心设计的共振实验。因为弦震动比较微弱,不易观察,他剪了一些纸人置于弦上来做试验。他写道:“琴瑟皆有应声:宫弦则应少宫,商弦则应少商,其余皆隔四相应。今曲中有声者,须依此用之。欲知此应者,先定弦令和声,乃泥塑人加弦上,鼓其应弦,则纸人跃,他弦即不动。”这比日本人诺布尔和皮戈特使用类似的方式来演示共振现象要早约6个世纪。还值得强调的是,沈括的这个用简单的仪器来证明弦线的基音与滑音共振关系的实验,形象非常生动,若用于教学,更会导致中学生学习数学的兴趣。PkS物理好资源网(原物理ok网)

沈括不仅上述把声学知识广泛应用于钢琴的调、制以外,他还拿来科学地解释生活中与此有关的种种现象,比如他在《梦溪笔谈》中记载了他在行军时应用的声学知识。他写道:“古法以羊皮为天服(即箭袋),卧则为枕,取其中虚,附地振之,数里内有人马声,则皆闻之,盖虚能纳声也。”沈括的这些重视知识的实际应用,对于我们昨天进行数学教育,也是值得借鉴的。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《草象新书》PkS物理好资源网(原物理ok网)

《草象新书》是我国唐代突出的实验化学学家赵友钦(1279—1368)所著。他在书中对光学现象作了比较深入的研究和详尽的描述,并用实验进行小孔成像的研究,强调了小孔成像的规律。PkS物理好资源网(原物理ok网)

从实验晓得,光通过小孔时,不论孔的形状怎样,屏上得到的光斑总是发光物的像。当孔相当大时,则屏上得到的光斑形状随孔的形状而定,孔方则方,孔圆则圆。他对这个现象的解释是“罅小则不足容日月之体,是以随日、月之形而圆,及其缺则皆缺。”“罅大而可容日、月之体也。”说明了小孔成像与孔的大小有关。PkS物理好资源网(原物理ok网)

为了证明这个推论,赵友钦设计了一个完备的实验(赵友钦实验图见插页图7)。他把一个二层房屋作为实验室,在楼下的两间房屋的地面上各挖一个半径约1.33米(四尺)的圆井,右侧井深约1.33米(四尺),左侧井深约2.66米(八尺),在右边井里放一只约1.33米(四尺)高的椅子,在左井桌上和右井井底各放一块密插1000多支蜡烛的圆板,作为光源,把它们看作太阳或月亮。在墙体上各有一小方孔,右边的孔宽约3.3分米(一寸),左侧的孔宽约1.65分米(半寸)。他的那些设计都是有道理的。诸如他用相邻两个卧室而墙体开孔不同,就是为了对比;他把作为光源的蜡烛置于井内,就可以使烛焰比较稳定;井开得相当大,就可以放得下1000多支烛;墙体上孔是较小的圆形,可以看见出现的像是方形,证明像的形状与小孔的形状无关,只是孔较大的较明亮,孔较小的较黯淡。但光源的形状假如改变,像的形状也要改变,比如,熄灭一半蜡烛,光源变为一半方形时,像也缺了一半,烛盘缺左半,像缺右半;烛盘缺右半,像缺左半,证明小孔成的像是倒像。假如撤掉左井内小桌,把烛盘置于井底,也就是减小了光源与小孔的距离(物距),则天花板上的像就缩小,而色温却降低了。这些实验设计可以说是考虑得很缜密的。PkS物理好资源网(原物理ok网)

经过一系列的缜密的观察实验之后,赵友钦强调:“凡景近窍者狭,景远窍者广;烛远窍者景亦狭,烛近窍者景亦广。景广则淡,景狭则浓。烛虽近而光衰者,景亦淡,烛虽远而光盛者,景亦浓。由是察之,烛也,光也,窍也,景也,四者消长胜负,皆所当论者也。”赵友钦的这些正确科学论断,西方直至16世纪末才由开普勒得出,比我国晚了300年。PkS物理好资源网(原物理ok网)

这儿也应强调的是,赵友钦在进行上述小孔成像的研究中,采用的那个实验步骤,即只改变孔的大小;只改变光源的形状;只改变像距;只改变物距;只改变孔在物、像间的位置,即同时改变像距和物距等等,都是确定一个诱因作为研究对象,而将其他诱因控制不变的实验方式,至今仍为数学教学广泛采用。PkS物理好资源网(原物理ok网)

声学效应在乐律上的运用十二平均律PkS物理好资源网(原物理ok网)

近代竹笛上用的新律制十二平均律,是北宋乐律理论家朱载堉(公元1536—1610)提出和创造的。在我国,早在周初,就有了在一个和弦中确定的十二个律,并在十二律中选定五个或七个音组成一个和弦的乐制。大概在春秋战国时期,我国开始使用定理调音的三分损益法,来确定管或弦的长短和发音高低之间的关系(见《管子·地员篇》)。这些方式就是从一个被认定为基音的弦(或管)的宽度出发,把它三等分,再除去一份(“损一”)或加上一份(“益一”),借此来确定另一个音的厚度。在物理上,就是把发音的弧长除以2/3或4/3,以这种推下去,直至在弦(或管)上得出比基音约高一倍或低一倍的音,就完成了一个和弦的估算。应用这些三分损益后完成一个和弦中各律的估算之后,比基音位(或低)8度的音只能的高(或低)一倍,而不能恰好一倍,这样就不能真正组成一个完整的8度,为了去除这个差数,达到对音乐艺术更高的要求,自唐代以来,不少音律乐家提出过许多修正的方式,但都不能得到简单、合理而又精确的结果。朱栽堉于1584年以公比的等差级数分配音律,使一个和弦中任何两个相邻音律之间的公比都是,或和弦为100音分,进而彻底清除了三分损益法出现的差数。朱栽堉的这些科学地运用声学效应的革命性改革,极有利于曲风的创作和钢琴的制做,具有很高的科学性和实用价值。PkS物理好资源网(原物理ok网)

十二平均律的提出,在我国数学学的研究和音乐教学中,具有非常重要的意义,这就是从化学现象的定性讨论步入定量的物理估算,这在我国唐代数学学的研究中是一项壮举,并且与欧洲比较上去,也早于欧洲约50年。因而,当这项发明由传教士传入亚洲时,导致了整个世界的震惊,并得到了美国化学学家亥姆霍兹的高度评价。PkS物理好资源网(原物理ok网)

《正蒙》和《正蒙注》PkS物理好资源网(原物理ok网)

我国古时在寻求物质组成的规律时,也曾反映了朴实的物质不连续性和物质最小单位不可分割的思想。诸如《墨经》中说:“端,体之无厚而最后者也”,“端,无间也”。即觉得“端”是物的起始,把物体分割到“无厚”,便达到处于最前(即分割到最后)的质点。端是最基本的东西,最基本的东西是无间隙的。这可以说是原子论的萌芽。并且这些“原子论”的观点,后来没有得到多少发展。与此类似的是早在古埃及时代,西方就觉得原子是物质结构的基本粒子。这些观点经过了好几个发展阶段,到19世纪初,法国道尔顿构建了物理原子论,成功地解释了物质的各类变化,因此确定了原子论的地位。PkS物理好资源网(原物理ok网)

然而,我国唐代哲学家,始终没有舍弃元气的观点,直至现代,西方数学学家觉得中国的元气学说、提出了物质组成连续性的观点是极为宝贵的,这儿对其中比较有代表性的张载、王夫之构建的“元气本体论”作一简略的介绍。PkS物理好资源网(原物理ok网)

清代张载(1020—1077)在中国唐代元气自然论的基础上,提出了“元气本体论”,他觉得宇宙万物的本源是物质性的“气”,并因而引入了“聚”和“散”的概念,以说明客观世界不同物质形态的存在和它们的运动变化。张载在这方面最重要的专著是《正蒙》。在该书中他提出了“太虚即气”的观点。他说:“太虚无形,气之本体。其聚其散,变化之客形尔。”就是说,元气的聚合分散,都是暂时现象(客形),而不是永久不变的。一切自然现象,变化无穷,都可以用气来解释。所以“有无、隐显、神化、性命、通一无二。”他明晰地强调了所有自然现象是物质的运动变化。并举例说:“气之聚散于太虚,犹冰之凝释于水。”说明“知太虚即气,则无‘无’”的道理。意思是说,假如晓得了太虚即气,则气四处都存在,没有所谓“无”了。其实更不会有“无中生有”的唯物观点了。他又说:“动必有机,既谓之机,则动非自外也。”更一步强调了事物变化的缘由在于事物的内部。PkS物理好资源网(原物理ok网)

张载在探讨事物的运动变化时,又引进了事物对立统一的观念。他说:“两不立,则一不可见,一不可见,则两之用息。”这是由于任何一物总是有虚实、动静、聚散和清浊等相反的特点,因而导致了“循环迭至,聚散相荡,升降相求,絪温相楺,盖相兼相制,欲一之而不能。”(《正蒙·参两》)由此可见,张载已认识到自然界中总存在正、反两个方面,一切自然变化,无非是正反两方面互相斗争、运动变化的结果。这儿似乎包含了物质转化思想的萌芽。PkS物理好资源网(原物理ok网)

宋代王夫之(1619—1692)又把张载的“元气本体论”的思想作了进一步的发展。他在《张子正蒙记》中指出:“虚空者气之量,气弥论无涯而希微不形,则人见空虚而不见气。凡虚空皆气也。聚则显,显则人谓之有,散则隐,隐则人谓之无。”其中凡“虚空皆气”与张载所说“太虚即气”是一样的意思。PkS物理好资源网(原物理ok网)

王夫之还从“元气本体论”出发,提出物转变而不灭的思想。在《正蒙注》中“散亦吾体,聚亦吾体。”意思就是气只有聚散,没有生灭,元气是永恒的。他举了三个显著的实例加以探讨:一个是“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,特细微而人不见尔。”二是“一甑之炊,血淤之气,蓬蓬勃勃,必有所归;若盖严密现代物理学家,则郁而不散。”三是“汞见火则飞,不知何往,而究归于地”。这就是说汞燃烧后,蒸气充溢,终究要落到地上,不会消失。这种事例充分说明了“形”是可生可灭的,但“形”的生灭不过是“形”与“气”的互相转化而已。由此不难看出,王夫之已确立了自然界物质不可创造、不可剿灭的守恒思想了。上述事例,在明天的数学教学中,仍有可用之处。PkS物理好资源网(原物理ok网)

在中国唐代“元气论”的发展过程中,应予非常强调的是:它从一开始就坚持了物质的统一性,并按从通常到某些的模式,去考察各类具体的规律和作用。这些从总体、辨证、综合和动态的观点,统一去观察世界的认识路线,在当前科学发展中具有新的意义;“元气论”中的“元气”,要聚而成“形”,而“形”这种不连续的物质,要散而为“气”。这些元气聚散、气形互相转换的思想,除了较之古埃及的“原子论”所揭发和勾画的自然界的客观变化要丰富、深刻得多,但是其涉及到的连续和不连续的对立统一的物质观,也将在很大程度上影响今后数学学的研究。PkS物理好资源网(原物理ok网)