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光学知识 光学知识起源甚早。日光或火光照射物体时所出现的阴影，平静湖面反映山丘、树木所成的倒影，对原始人类光学知识的积累都有一定的影响。商周时期已利用静止的水面来照自己的影。《庄子·德充符篇》：“莫鉴于流水，而鉴于止水，以其静也”。金文中的“鉴”字，写作“■”，表示一个人弯腰向水盆照自己的脸。由于商周青铜冶铸技术的发展，人们铸造了不少铜镜。它的出现为光学的实验研究提供了重要前提。《墨经》中记载了物体成影、光的反射、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像的实验结果，内容相当丰富。 墨家认为，影是由物体遮住了光而出现的，其大小同物体、光源、影屏三者之间的位置有关。并且指出，影是不会随着物体运动而移动的（“景不徙”，景，即影）。当物体移动时，前影消失，后影产生。人们通常所看到的影的移动，其实只是前影不断消失，后影不断产生的连续过程。这是很科学的见解。《庄子·天下篇》也有“飞鸟之景未尝动也”的见解。 “光的直线前进”是几何光学中的一条重要原理，在二千四五百年前的墨家学派就已知道了。墨家指出，光的照耀就跟射箭一样（“煦若射”）。基于这样的看法，对小孔成像实验做了正确的解释：人体反射的光线经过小孔以后，“足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下”，这样，所成的便是倒像。墨家还指出：单个平面镜所成的像只有一个，同物体的大小、形态完全一样，而且总是跟物体以镜面成对称的。对于凸面镜来说，所成的也只有一个正立的像，但较小。凹面镜所成的像较复杂。墨家把凹面镜的曲率中心至焦点的一段距离称为“中”，当物体在“中”以外时，所成的是倒立的小像；当物体在靠近镜面的“中”以内时，所成的是正立的放大的像。（“镜洼，景一小而易，一大而正，说在中之外内”）。墨家没有区分焦点和圆心是其光学成就上的一个缺陷，但他们的实验研究在世界几何光学发展史上占有重要的地位。墨家关于几何光学的理论比古希腊欧几里得（约公元前330—275年）所著《反射光学》约早了一百多年。 磁学知识 春秋战国时期，人们在采矿、冶金过程中，在与磁铁矿的经常接触中，发现了磁铁矿的吸铁性。这种吸铁性就象母亲吸引子女一样，因而人们最初把这种矿石称为“磁石”。如《管子·地数篇》就写到：“上有慈石者，下有铜金。” 磁石除了具有吸铁性之外，还具有南北指向性，指向性与吸铁性，实际上都是磁石同性相斥、异性相吸的表现。当时人们已利用磁石指向性，制造出指向仪器——司南。《鬼谷子》说到山中采玉，一定要带着司南以不迷失方向。《韩非子》也说“先王立司南以端朝夕”。古帝王用司南端正方向，以保障皇位的尊严。它实际上就是后世指南针的最早形式。 对运动及时空的认识 运动是物质的基本属性。远古时代的人们对于运动已有一定的认识，特别是对机械运动更为熟悉。如日月的东升西落，江河的奔腾流逝，门扉的启闭，矢石的飞行等等。先秦时期的科学家和思想家，曾对机械运动作了探讨与研究，其中尤以墨家学派的研究较为深入，墨家给机械运动下的定义是“动，或从（徒）也”。这里的“或”，应借为“域”，即区域；徙即迁徙。“或徙”即指位置的移动。这种移动包括转动（“偏际徙”），这就象门扉去掉门闩时，可以随意开闭一样（若户枢免瑟）。至于圆球的滚动，墨家也进行了讨论，认为圆球在平面上无论怎样滚动，都能保持平衡（“丸，无所处而不中”）。  墨家对静止的定义是：“止，以久也”。就是说，静止表现为物体在某一位置上停留了一段时间。如果物在这段时间内并不停在一个位置上，那就是“不止”了。不止也就是运动。快的运动，墨家称为“无久之不止”，它就象飞矢过楹一样快；较慢的运动，墨家称为“有久之不止’，它就象人走过桥，要有一定的时间。这里的“有久”、“无久”都是时间的量度。值得注意的是，墨家所谓的“无久”，并非指时间为零。墨家认为，“无久”就是刚开始的时候，或者是指“当时”（“始，无久也”，又“始，当时也”）。因此，墨家的“无久”，是指时间极短，就象刚开始的时刻。 春秋战国时期对于时空问题已有较正确的认识。《管子·宙合篇》中提出了“宙合”的概念，认为天地十分之大，它囊括了世界万物；而宙合比天地更大，它又囊括了天地（“天地，万物之橐，宙合又橐天地”）。这宙合就是后来所说的宇宙。《庄子·庚桑楚》说到：“有实而无乎处者，宇也，有长而无乎本剽（即本梢）者，宙也。”因此，宇宙是无限空间，无限时间的总称。墨家则把它称为“宇”和“久”。他们定义“久”为“弥异时也”即贯穿所有不同的时刻，包括“古、今、旦、暮”。定义“字”为“弥异所也”，即遍及所有不同的场所，包蒙乎东西南北。 关于运动与时空的关系，墨家指出：“宇域徙，说在长宇久”，意思是物体的运动必须经过一定的空间和时间（在空间上要有一个距离，在时间上要有一个时间间隔），也就是说运动必须在时空中进行。  物质结构假说 在殷周之际，人们已从日常的生产生活实际中抽象出两种有关宇宙生成的朴素唯物主义学说。一种是“八卦”说，认为天、地、山、泽、水、火、风、雷等八种自然物是构成世界的基本物质；另一种是“五行”说，认为水、火、木、金、土五种自然物质构成了世界万物。这两种学说长期并行，对后世影响很大。  至春秋战国时期，人们又进一步地对构成世界万物的那些自然物的内部结构，作了思辩性的探索。墨家学派认为物质内都是由无数个“端”所组成的。端极细小，内部无间隙（“端，是无间也”），因此它不可能剖开（“非半，弗■”）。要是把一根木条（假如下考虑它的厚度）一半一半地砍断，可有两种砍法：如果是从前头砍起，先砍掉一半，后再砍掉一半的一半，这样砍下去，砍到某一步必定会出现砍不下去的情况（“进前取也，前则中无为半”），那是因为在中间的位置上恰好有端的存在（“犹端也”）；如果是从前后同时砍，同样砍到某一步也会遇到砍不下去的端（“前后取，则端中也”）。 公元前四世纪的名家惠施也持相同的见解，他说：“至小无内，谓之小一。”这个“小一”无内部可言，也和端一样，可以看成是一种原子。但是某佚名辩者提出了相反的论点，即认为物质内部的结构是连续不断的，他们说：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”。这是一种关于物质无限可分的思想。 也是公元前四世纪时期的宋钘、尹文等人则提出了另一种学说——“元气说”。他们认为“凡物之精，比则为生，下生五谷，上为列星’。这“精”是什么？“精也者，气之精者也”。“精”就是“气”，“气”流行于天地间，登于天，入于渊，在于海，在于山。也就是说，天地间一切东西都是由精气产生的。宋钘、尹文学说是从老子继承来的。老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。”在这里，老子把“道”看成是物质的始原，它是物质性的，也就是气。  元气学说是我国古代关于物质结构的最主要的学说，春秋战国时期启其端，汉唐时期对其作了充实与发展，至宋明时期出现了更大的发展。元气学说的产生与发展，在我国物理学史和哲学史上，都占有重要的地位。 |
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