世界古代中期科技史-第33部分
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关于空间，亚里士多德作了如下的说明：“（1）空间乃是一事物（如
果它是这事物的空间的话）的直接包围者，而又不是该事物的部分；（2）
直接空间既不大于也不小于内容事物；（3）空间可以在内容事物离开以
后留下来，因而是可分离的……”。他还进一步概括说：“空间是包围
物体的限”，即包围物体的限面。亚里士多德的这种认识，是发展相对
空间和相对运动概念的出发点，同时也是发展绝对空间和绝对运动概念
的出发点。
关于时间，亚里士多德把它看作是描述运动的数。他说：“时间既
不是运动，也不能脱离运动”；“运动完成了多少总是被认为也说明时
间已过去了多少”；“只有当我们已经感觉到了运动中的前和后时，我
① 亚里士多德：《物理学》，商务印书馆1982 年版。
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们才说有时间过去了。”于是他得出结论说，时间是使运动成为可以计
数的东西，“时间是一种数”。他还指出：“时间是永存的”；“在任
何地方，同时的时间都是同一的”。这是他对时间的无限性和同时性的
认识。
2。希腊时期的经验物理学知识
力学现象是最为直观的，古希腊人在这方面取得的成绩也最大。其
中成就最为突出的是亚里士多德关于运动的研究和阿基米德的静力学工
作。前者已在前面作过叙述。
阿基米德是静力学的真正创始人。他在物理学方面有多部著作，留
传至今的只有 《论平板的平衡或平板的重心》和《论浮体》。在前一部
书中，他把杠杆的实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”，
然后从这些公理出发，运用几何学的方法通过严密的逻辑论证，得出了
杠杆原理。这些公理包括：相同的重物置于杠杆二端离支点等距的位置
处，杠杆平衡；相同重物与支点距离不等时，杠杆不平衡，并向距离远
的一端下倾；不相同重物置于杠杆二端与支点等距处，重的一端将下倾；
在重心的位置保持不变的条件下，一个重物的作用可以用几个均匀分布
的重物的作用来代替。从这样一些人人都会接受的公理出发，阿基米德
证明了“二重物平衡时，所处的距离与重量成反比”。这就是杠杆原理。
据说阿基米德以这一原理为根据曾对叙拉古国王希罗宣称：“给我一个
稳固的支点，我就能把地球挪动！”
阿基米德的另一个重要成就，就是发现并精确论证了著名的阿基米
德定律，即浮力定律。传说这是他在洗澡时由于看到水的溢出和感到水
的浮力而突然想到的解决金王冠内是否掺了银的方法，从而得到了这个
定律的。从《论浮体》这部著作可以断言，他确实是思考过船体所受浮
力的问题。他同样采用严密的逻辑方法，从一些人们很容易接受的基本
公设出发，得到了他的结论：浸入液体中的物体所失去的重量 （即它所
受到的浮力），等于与它同体积的液体的重量。
阿基米德所开拓的不只是静力学的发展道路；他把实验和逻辑论证
结合起来的方法，更具有现代科学方法的特色，实际上是开辟了整个物
理学的通途。可惜的是随着古希腊学术的衰退，他的工作没有得到继续
和发展。
光学也是古希腊发展得较早的一个知识部门。他们很早就思考过视
觉的问题，提出了射入说、射入—射出说和射出说三种看法。毕达哥拉
斯学派和原子论者认为，物体的表面会向四面八方发射出一些粒子，它
们在运动过程中保持着物体的形状和颜色，当它们进入人的眼睛时就会
引起视觉。亚里士多德也赞同射入说，但反对物体粒子的直接入射的说
法，更强调介质的作用。他认为物体使它周围介质的性质发生了一定的
变化，这种变化通过透明介质（如空气、水）传播开去，当介质的作用
进入眼睛时，就会引起不同颜色的视觉。他说在没有介质的虚空里，人
的眼睛是什么也不会看到的。
恩培多克勒和柏拉图学派则提出射入—射出说。他们说物体会发出
某种东西，人的眼睛也会发出某种东西，它们在空间中相遇，就产生了
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视觉。恩培多克勒还认为，视觉过程需要时间，这是最早提出的光的传
播需要时间的思想。但是，视觉所获得的为什么恰好就是物体的真实形
象呢？欧几里得提出了射出说。他认为，视觉的产生是从人眼睛发出的
射线被物体反射回来的结果；这些与物体边界相切的射线形成一个锥体
从而被人所看到，物体的大小由视角来表达。
在《反射光学》一书中，欧几里得研究了光的传播问题。他把几何
学运用到光现象的研究中，开创了几何光学。他确认了光（射线）的直
进性并建立了光的反射定律，进而又把这个定律用于平面镜和球面镜的
成像上。欧几里得还知道凹面镜的聚焦作用，并假定其焦点在球心或球
心与球面之间。活动于亚历山大城的赫隆（约公元前150—约前100）也
写过一本名为《反射光学》的书，其内容是关于镜子的理论和实际应用。
他认为光 （射线）所行经的路程必须是最短的；从这个原则出发借助于
几何学方法，他论证了光的反射定律，得出光的入射角和反射角相等的
结论。
希腊人似乎还知道了利用透镜 （玻璃球）制造取火镜的事实；亚里
士多德还曾经描写过光的折射现象：插入水中的棍子，好象是折断了似
的。
西方古代对电和磁的知识了解很少。据说泰勒斯已经知道摩擦过的
琥珀会吸引轻小的物体。淡黄色的琥珀古代称之为“琥珀金”，“电”
这个词就是由此而来的。磁石吸铁的现象，也早就被认识了。据亚里士
多德载，泰勒斯可能说过“磁石有灵魂，因为它吸动铁”。柏拉图在他
的《蒂迈欧》中明确地说出了磁石和琥珀有吸引它物的能力，他说这是
一种奇异的现象。亚里士多德的学生提奥弗拉斯特收集和研究过许多矿
石，他在一篇名为 《论石》的文中说，琥珀能吸引小草以至于小块的铜
或铁。在一些文学作品中，还有关于磁石吸铁现象的描写。如关于牧人
玛格内斯的神话讲到，玛格内斯在克里特岛的艾达山上，他鞋底上的钉
子和手杖的铁尖牢固地被大地所吸引，使他无法离开，从而发现了地下
一种奇妙的石头（磁铁矿）。这些记载，都是对电和磁现象的初步描述。
声的现象很早就受到人们的注意。毕达哥拉斯学派曾经从对竖琴的
弦长、笛子的管长与音调高低的研究中，发现了谐和的音调之间简单整
数比的关系。
恩培多克勒对听觉问题作了可能是最早的论述。他说当打击坚硬的
物体时会引起空气的振动，它传入人的耳朵就引起听觉。毕达哥拉斯学
派的阿契塔（活动于公元前4世纪）认为声音是由被撞击的物体的振动
产生的，他把音调的高低与振动的快慢联系起来，认为较快的振动产生
高音，较慢的振动产生低音；但他却错误地认为高音传播的速度比低音
为快。亚里士多德则认识到介质的作用，认为介质的存在也是声音现象
存在的条件。他指出发声物体的振动碰撞介质，使介质在各个方向发生
拉伸和压缩运动，从而传播开去。他说空气和水都可以传播声音，但他
没有得出声波的概念。他还指出，当声音碰到障碍时，就会像光一样被
反射而产生回声。
罗马的建筑师们从经验中提出了一些建筑声学问题。建筑师维特鲁
威 （活动于公元前1世纪）所著的《论建筑》中论及了交混回响、回声
和共鸣等，开创了建筑声学的研究。
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关于热现象，亚里士多德等把热看成是先于物质元素的一种基本性
质。原子论者则认为热的感觉是由原子流引起的；他们把火看成是由最
轻、最滑、最活泼的原子组成的。
总的看来，古希腊的物理学，除阿基米德的静力学外，都还未超出
萌芽的、零散的经验范围。在研究方法上，也基本上停留在对自然现象
的直接观察和简单的抽象和推理上；只在个别问题上，如阿基米德关于
浮力现象的研究上，进行了卓越的科学实验。
3。中国春秋战国时期的物理学成就
春秋战国时期百家争鸣的局面，促使人们提出了诸如时间空间、运
动静止等重要问题；以铁器的使用为代表的生产技术的发展，又促进了
力、热、声、光等物理知识的积累，使物理学取得了重大的进展。
（1）力学知识
春秋战国时期，中国古代力学已进入形成时期，表现出两种发展趋
势。一是以《考工记》为代表的实用力学知识的积累，如物体的滚动，
箭矢的飞行，物体的沉浮等现象的知识；一是以《墨经》为代表的理性
力学的萌芽，如时空与运动，力与重，重心和平衡，简单机械原理等方
面带有理论性的粗略概括等。
《管子·宙合》篇最早明确地提出了时间、空间的概念。“宙”含
日月往复、四时循环之意，所以一般指时间；“合”古义为“盒”，上
下四方为“六合”，意指空间。文称：“天地，万物之橐，宙合又橐天
地。”说万物纳于天地之中，天地又纳于时空之中。《墨经》中用“久”
和“宇”分别表示所有不同时刻的总和与所有场所的总和，这是很有概
括性的时间和空间的概念。战国时代的学者们还提出了宇宙在时间和空
间上的无限性问题。名家惠施所说的“至大无外，谓之大一”的“大一”，
正是无限宇宙的朴素概念。《庄子·庚桑楚》称：“有实而无乎处者，
宇也；有长而无本剽（标）者，宙也”。认为空间是实际存在的，但又
没有穷处；时间有古今之长，但又无始无终。
《墨经》中还讨论了机械运动的问题。文称：“动，或（域）徙也”，
指出运动即位置的变化，这是关于机械运动的一个确切定义。 《墨经》
还准确地描述了转动和平动，提出了静止的定义。特别是墨家已认识到
了运动和时空之间不可分割的联系，指出：“宇，或徙，说在长宇久”。
是说物体的运动必然经历一定的空间和时间的变化。
“力”是力学中最基本的概念之一，墨家最早给出了“力”的定义。
《墨经》中称：“力，刑之所以奋也”。“刑”同“形”，指物体；“奋”
泛指各种运动状态的变化。所以上面这段话是说，“力”是使物体运动
状态发生变化的原因。墨家对“力”的本质�
