中國古代文明中的物理之光

  來源: 光明日報

『物理』一詞，在2300年前我國的先秦時期就出現了。當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。
其實『物理』一詞，在2300年前我國的先秦時期就出現了，但當時的含義比現在的『物理』要廣泛得多。它泛指人類對自然界及人類自身的理性認識或世界萬物的道理。中國古代的學者很注意對自然現象的觀察和理解，他們認為對自然規律的認識，對於每個人的世界觀、人生觀以至於人格的形成至關重要。當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則；後來有人把這個觀點概括為『天人合一』。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。
例如，孔子在【大學】中把人的教育過程描述為:一個人首先要盡力探求世界萬物的道理，深入理解得到的各種知識，才會有崇高的理想和堅定的信念，才能修養好個人高尚的品德；每個人有了好的品德，才能處理好家族、社會與國家的關係，達到天下太平。
生活在公元前4世紀的屈原，在他著名的【天問】一詩中就曾一連向大自然提出了172個問題，表現了中國古代先賢追求真理的精神。
中國古代學者對物理現象和規律的重視和探究不僅深刻地影響着人們的價值觀，促進了中國社會經濟和科學文化的發展,還導致一系列的技術發明。例如中國在很早的時期就建立了先進的天象綜合觀測技術，創建了一批珍貴的記錄，包括用甲骨文記錄的、世界最早的超新星爆發事件。通過長期的觀測與實踐，中國創造了與農業生產相結合的農曆，促進了農業經濟的發展，並延用至今。

又如聲學上,在樂器製作、聲音傳播規律的掌握以及具備完美聽覺的音樂殿堂的建造上都取得了突出的成就。1978年在湖北隨縣出土了公元前500年製造的曾侯乙編鐘，共8組合計65件。現代中國物理工作者通過研究，發現它所包含的物理內容令人驚嘆!由青銅鑄成的編鐘，鐘形是扁瓦形的而不是圓的,每個鐘具有雙音性質，各自可以發頻率相差大三度或小三度的兩個音。整個編鐘的音域共5個八度，中音區12個半音俱全，音高几乎與現代樂器的音高一致。編鐘的延音短，能夠演奏旋律快的音樂，鐘上突起的鐘枚起到濾波的作用，使音質更為優美，無論是中國民族音樂還是西方的交響樂曲都能演奏。

聲學分析表明，編鐘正着敲時鐘體振動波譜的最大振幅正好在正中，而波節則在離正中側敲點處；編鐘側敲時振動波譜的最大振幅正好在側邊，而波節則正好在正敲點處，因此兩種聲音互不干擾。扁形的鐘體剛性比圓形的要高得多，因此振幅衰減得快，從而延音短能夠演奏旋律快的樂曲。
2000年9月在巴黎中國文化周上演出的古代編鐘樂舞，曾引起歐洲觀眾的廣泛讚揚。編鐘在法國巴黎舞台上演奏時，除了中國古代樂曲外，還演奏了一段第9交響曲。
其他如力學方面我國在槓桿原理、靜力平衡原理以及在能夠演奏旋律快的音樂秤量工具和建築結構等方面也很早就有很多建樹；光學方面，在墨子的【墨經】中對幾何光學的現象已有相當完整的表述，當時已發現小孔成像技術，發展了金屬放大鏡技術等。
歷史上，中華民族以高度的智慧和能力通過各種各樣的發明創造，為人類文明的發展作出了偉大的貢獻。在16世紀之前的相當長的一個時期中，中國科技領先世界,其中對物理現象及其規律的研究和應用起了十分重要的作用。
無庸諱言，中國的物理儘管在當時是先進的，但與近代的物理相比，卻有着質的差距：還沒有在系統實驗的基礎上，通過『由此及彼』、『由表及里』、『去粗取精』、『去偽存真』的過程上升到系統的、科學的理性認識；還不能定量地表達客觀世界的普遍規律，進而精確預言客觀物體未來的狀態。 （陳佳洱）

註：本文摘自陳佳洱先生的演講【我國物理學的發展與挑戰】