物理学史精品课程课件 第一篇 古代物理学

第一节：物质本原思想
一.元素与原子的观点
1. 阴阳说
阴阳是中国古代哲学的一对范畴。阴阳的最初涵义是表 示阳光的向背，向日为阳，背日为阴。 后来，又给它赋予了一定的意义，把自然界和社会上一 切对立的现象抽象为阴阳，用阴阳概念来解释自然界两种对 立和相互消长的物质势力，用来解释天文气象、四季变化、 万物兴衰等自然现象。 如气候的寒暖，方位的上下、左右、内外，运动状态的 躁动和宁静，以及天地、男女、昼夜、君臣、夫妻等。 阳代表积极、进取、刚强、上升、温热、明亮、雄性、 太阳等阳性和具有这些特征的事物； 阴代表消极、退让、柔弱、下降、寒冷、晦暗、雌性、 月亮等阴性和具有这些特征的事物。
3.元气说的局限、以太和场
元气学说注重物质连续与不连续的相互统一，强调事物间 的相互联系和相互转化。符合自然界的真实变化，与自然本 性更接近。但元气说终究是一种思辩理论，没有实验、数学 等科学方法的配合，长期停留在推测、玄想阶段，致使中国 没有走上诞生近代科学的道路。 中国古代的气概念因为在理论上要泛化而更多脱离了自然 存在的一种物质形态的范畴，另一方面在抽象程度上又没能达 到哲学的高度。在具体运用中气的内涵也是可以在抽象的元气 与具体的空气间漂移。尽管也被中国古人用来解释自然现象， 但在中国的文化中，气更多地成为了自然哲学层次的概念而不 是物理学层次的概念。 1644年，笛卡儿提出以太旋涡理论，以解释原子间的虚 空问题和超距作用。后经美国传教士丁韪良的考证，他认为， 笛卡儿的以太论可能来源于张载的元气论。
《周易》以阴阳的范畴为基础，说明天地变化及各种现
象：“易有太极，是生两仪；两仪生四象，四象生八卦” （《易经· 系辞上》）。意思是：宇宙的的本原是‘太极’ （物质的原始状态），太极生出天地（阴阳），天地生出四 时（春、夏、秋、冬），再生出‘八卦’（天、地、山、泽、 水、火、风、雷）。
八卦则是其形式化和符号化：－－为阴，——为阳，分
别称作‘阴爻（yá o)’和‘阳爻’，阴爻和阳爻的组合构成四 象： 22
四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮 （gè n）、兑。 23
《周易》是以阴（阴爻－－）、阳（阳爻—）为基本单位而 形成的一种对事物的理论性把握。阴与阳二单位的不同组合 形成八卦，将八卦中之任意两卦叠合即形成六十四卦。每卦 有六爻，共组成384爻。八卦的卦、爻、位之间，有复杂的关 系，64卦的卦象变化和爻数就更加复杂，它反映了事物之间 错综复杂的相互关系。在易学中，事物的性质即由阴与阳所 占整体成份之多少及阴阳空间相对位置关系所决定。 《老子》说：“万物负 阴而抱阳”。 周代人伯阳父将地震 成因归于“阳伏而不能出， 阴迫而不能蒸。”
启
明
之
光:
一. 中 国 古 代 的 物 理 学 萌 芽
第 中一 国章 古 代 物 理 学
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概况
在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有“物理 学”。当时人们还不可能自觉地、系统地运用实验方法， 也不可能通过严密的逻辑推理和数学形式进行科学的概括， 使之成为完整的知识体系。但这一阶段仍是物理学形成和 发展的先导和渊源。是物理学发展的孕育和萌芽时期。
２.五行思想
五行：金、木、水、火、土五种基本物质或元素。“水曰 炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。”（《尚书· 洪范》） 构成：世界万物皆由上述五种元素构成。“以土与金、木、 火、水杂，以成百物”（《国语· 郑语》）。 相互关系：相生与相克：土生金、金生水、水生木、木生 火、火生金；土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。 发展：五行说的起源早于“太极”和 “道” ，在殷末已普遍流传；春秋战国时期， 五行说与阴阳说相结合，形成了阴阳五行说， 形成了五行相生相克的关系。宋代以后，五行 作为由太极到万物的中间环节，被容纳于宇宙 生成体系之中。宇宙由太极而生，太极生出阴 阳，阴阳生出五行，五行相互作用，生出男女 及世间万物。 和西方比较：古希腊的四根说，古印度的四大说，无金。
二 元气说
1. 概述：中国古代的哲人们期望着将世界万物本源归结为一 种统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间 的物质所构成，而不像“五形说”是各种元素的组合。在 “道”和“太极”的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中 国古代自然观中重要的、占主流地位的“元气说”。 春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气， 进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下 一气”的思想。战国末期的荀（xún）况也指出气是构成万 物的基本元素。 元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、 宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。由汉代的王充、 唐代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由 宋代张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”。
第一篇
古代物理学
------启明之光
第一章 中国古代的物理学萌芽 第二章 西方古代古代物理学进展
第一章
中国古代的物理学萌芽
第一节：物质本原思想
一元素与原子的观点
1.阴阳学说 2.五行思想 3.原子的观点
二 元气说
第二节：物理学知识的积累
一.力学 四.电磁学 二.热学 五.声学 三.光学 六.天文学
3 .原子的观点
名家：代表人物 慧施（约前375～前318）：“至大 无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”（《庄子· 天 下》）。 儒家：“语小，天下莫能破焉”（《中庸》）。 墨家：“端，体之无厚而最前者也”，“非半弗著 斤，则不动，说在端”（《墨经· 经上》）。意思是‘端’ 无厚，不可再分。墨家观点的特征是：对物质可进行分 割，但分割到‘端’就不能再分割下去。类似现在的原 子观点。 相反观点：战国时期公孙龙提出： “一尺之棰，日 取其半，万世不竭”（《庄子· 天下》）。 和西方相比：古希腊原子论：原子是不能再分割的最小单位。
八卦与二进制： 若以阴爻－－表示0，阳爻——表示1，则坤卦≡≡即 为000，乾卦≡即为111，实际相当于八进制：0----7。
故事：德国数学家莱布尼兹1679年提出“论二进位制”， 1701年他将二进位制表寄给中国的法国传教士白晋，白晋立 即看出二进位制与中国伏羲八卦的六爻有关，遂回信并附寄 伏羲64卦图。1703年4月1日，莱布尼兹收到到回信和图，4月 2日又复信，并将论文送出发表，论文题目是：“二进位制计 算的阐述”，副题是“关于只用0和1，兼论其用途和伏羲所 用数字的意义”。
2.“通天下一气”思想和“精气”说
《庄子· 知北游》中记载：“人之生，气之聚也。聚则为 生，散则为死。……故万物一也。……通天下一气耳。” 《管子•内业》记载：“凡物之精，比则为生。下生五谷， 上列为星；流于天地之间，谓之鬼神；藏于心中，谓之圣 人。杲（gao，明亮）乎如登于天，杳（yao 阴暗，隐没） 乎如入于渊，淖（nao 泥沼，柔和）乎如在大海，卒乎如 在于屺（qi 不长草木的山）”。 荀（xun）子（约前298～前238）《荀子•王制》： “水火有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义， 人有气有生有知有义，故谓天下贵也”
阴阳学说的基本内容包括阴阳对立、阴阳互根、阴阳消 长和阴阳转化四个方面。 在中医学理论体系中，处处体现着阴阳学说的思想。阴 阳学说被用以说明人体的组织结构、生理功能及病理变化， 并用于指导疾病的诊断和治疗。
“阴阳有序、整体和谐”是世间的最佳状态，也 是事物稳定的基本保证。
白纸称为无极，画上一个圆圈，称为 无极生太极（宇宙），中间一条曲线 分成黑白两个部分，称为太极生两仪， 中间的曲线表示了阴阳的相互运动和 相互转化。黑白两个半球中各有一个 与之颜色相反的小圆圈，称为阴阳子， 表示阴中有阳，阳中有阴。
3．“元气说”的主要思想：
①气是充满整个宇宙 客观存在的物质，是万物本原。 王充在《论衡》中说：“天地，含气之自然也。”《论 衡• 谈天》，“天地合气，万物自生”《论衡• 自然》。 《论衡•言毒》说：“万物之生，皆禀元气。” 宋代《二程遗书》卷五说：“万物之始，皆气化。” 宋代朱熹《朱子遗书》说：“天地之间，一气而已。” 明代王廷相的《雅述》上篇说：“元气之上无物……” 王廷相《王氏家藏集》卷二十七说：“天地未判之前， 只有一气而已。一气中即有阴阳，……二者离之不可得”。 王充（27-约97）：东汉时期的唯物主义哲学家和进步思想 家，创立了以气为基础的元气自然论。主要著作有《论衡》， 共30卷，85篇，涉及力学、声学、光学、热学、电磁学等多 方面的知识，是我国中古时期的一部百科全书。
以天地而言，天气轻清为阳，地气重浊为阴；以水火而 言，水性寒而润下属阴，火性热而炎上属阳。 认为：阴阳的对立统一运动，是自然界一切事物发生、发 展、变化及消亡的根本原因。是自然界一切事物运动变化的固 有规律。阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律。 《素问· 阴阳应象大论》：“阴阳者，天地之道也，万物之 纲纪，变化之父母，生杀之本始”。 阴和阳，既可以表示相互对立的事物，又可用来分析一 个事物内部所存在着的相互对立的两个方面。 事物的阴阳属性，并不是绝对的，而是相对的。这种相 对性，一方面表现为在一定的条件下，阴和阳之间可以发生 相互转化，即阴可以转化为阳，阳也可以转化为阴。另一方 面，体现于事物的无限可分性。
二 元气说
1. 概述：中国古代的哲人们期望着将世界万物本源归结为一
种统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间的 物质所构成，而不像“五形说”是各种元素的组合。在“道” 和“太极”的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中国古代自 然观中重要的、占主流地位的“元气说”。 春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气， 进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下一 气”的思想。战国末期的荀（xú n）况也指出气是构成万物的 基本元素。 元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、 宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。由汉代的王充、唐 代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由宋代 张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”。
张载简介：宋代唯物主义者，提出“元气本体论”和物质不 灭思想，主要著作有《正蒙》；王夫之简介：明末清初人， 学术著作较多，有《周易外传》，《张子正蒙注等》。
③气分阴阳，永远处于运动变化之中 阴阳二气的相互作用、相互感应，构成了天地万物存在与 变化的多样性，天地万物变化的实质即气的运动变化。张载 《正蒙》：“气有阴阳，屈伸相感之无穷”。王夫之《张子 正蒙注》：“感者，交相感。阴感于阳而形乃成，阳感于阴 而象乃著”。西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天 地之气，不失其序。若过其序……阳伏而不能出，阴迫而不 能蒸，于是有地震。”（《国语· 周语》） ④物质不灭思想 王夫之《张子正蒙注•太和》：气“散而归于太虚，复其 氤氲之本体，非消灭也。聚而为庶物之生，自氤氲之常性， 非幻成也”“聚散变化，而气本体不为之损益。”；“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，特希微而人不见者。”；“一甑 （zeng）之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有所归；若盖严密， 则郁而不散。”
②气有聚散两态，太虚为气，气形转化 《黄帝内经•素问》：“地气上为云，天气下为雨” ； 《左传•昭公元年》：“气有六，阴、阳、风、雨、晦、明” 张载（1020～1077，宋）：“太虚者，气之体…形聚为物， 形溃反原”《正蒙• 乾称》；“气不能不聚而为万物，万 物不能不散而为太虚”“气之聚散于太虚，犹冰凝释于水， 知太虚即气”《正蒙•太和》。 王夫之（1619～1692，明末清初)：“虚空者，气之量，气 弥沦无崖而希微不形，则人见虚空而不见气。凡虚空者， 气也。聚则显，显则人谓之有；散则隐，隐则人谓之无。” 《张子正蒙注•太和》。
在中国，自夏、商、西周起，随着手工技术的发展， 物理知识开始积累。春秋战国时期科学技术蓬勃发展，中 国古代物理学开始形成 ；秦汉时期，形成一个发展高峰； 宋元时期达到鼎盛。至此，在西方近代科学诞生之前，中 国的科学技术在各个领域都居世界领先地位。明末至清初 以后，科学和科学技术的发展逐渐落后于西方，这一时期， 西方物理知识开始向中国输入。