第一节 力学知识 力系的平衡
三国时期，人们已研究了系统的力的平衡问题。魏明帝（226—230）时关于凌云台的修造和倾倒情况是很突出的例子。刘宋时刘义庆《世说新语》载：“凌云台楼观精巧，先称平众木轻重，然后造构，乃无锱铢相负。揭台虽高峻，常随风摇动，而终无倾倒之理。魏明帝登台，惧其势危，别以大木扶持之，楼即颓坏。论者谓轻重力偏故也。”①这一段话是说，在建造凌云台之前，预先做出精密的设计，建台时又“先称平众木轻重”，这样建成的楼台，便“无锱铢相负”，因而尽管高台常随风摇动，但仍保持了力系的平衡而不致倾倒。后来魏明帝令用大材扶持，反而使楼台颓坏。当时的人就议论说，此台之所以颓坏，是由于“轻重力偏”所引起的后果。这一事例反映了我国当时建筑师的高超水平，也反映了当时人们已具有较高的力系平衡的知识。
辘轳的新用途
除了用辘轳打水或提举重物外，魏时还以辘轳举人。《世说新语》载：“韦仲将能书。魏明帝起殿，欲安榜，使仲将登梯题之。既下，头鬓皓然，因敕子孙无复学书。”梁刘孝标注引《文章叙录》曰：“韦诞字仲将，京兆杜陵人，太仆端子。有文学，善属辞，以光禄大夫卒。”又引卫桓《四体书势》曰：“诞善楷书，魏宫观多诞所题。明帝立凌霄观，误先订榜。乃笼盛诞，辘轳长絙引上，使就题之。去地二十五丈，诞甚危惧。乃戒子孙绝此楷法，著之家令。”①《世说新语》说韦诞是“登梯题之”，而《四体书势》则谓以“笼盛诞，辘轳长絙引上”，看来后者或较可信。因匾额高于地面达二十五丈，安梯登梯都相当困难。
水浮力的巧妙利用
在先秦、秦汉造舟技术以及浮囊渡江等知识的基础上，这一时期还出现了“以舟量物”的好办法。这就是人所共知的曹冲称象的故事。《三国志·邓哀王冲传》载：“邓哀王冲，字仓舒，少聪察岐嶷，生五六岁，智意所及，有若成人之智。时孙权曾致巨象，太祖欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰：‘置象大船之上，而刻其水痕所致，称物以载之，则校可知矣。’太祖大悦，即施行焉。”用可分解称量的重物（如一堆石头）代替不可分解的巨象，在船的吃水线（水痕）相同的情况下，算出巨象的重量，这确是巧妙的办法。近人陈寅恪认为，曹冲称象的故事系佛教故事流传中国后比附而成的①，季羡林亦持此说①，这或许有可能。中印文化交流甚早，公元前242年，西域沙门室利防等18人曾携带梵本经籍到过咸阳。至少在公元前1世纪印度佛教已由克什米尔传入于阗②。但是宋人吴曾的《能改斋漫录》卷二载：“予按《符子》曰：‘朔又献燕昭王以大豕，曰养奚若，……王乃命豕宰养之。十五年大如沙坟，足不胜其体，王异之，令衡官桥（桥即大衡器）而量之。折十桥，豕不量。命水官浮舟而量之，其重千钧。……乃知以舟量物，此燕昭王时已有此法矣，不始于邓哀王也。”燕昭王于公元前311—前279年在位，此时佛教故事或未传入中国，那么浮舟量豕之事可说是中国之发明。然而《符子》原书已佚，且系汉晋时人追叙春秋遗事，难以为据。不过，以舟量物之事不论是否由印度传入（抑或由中国传至印度），从《三国志》所载，可知我国魏晋时期已经拥有利用水浮力称量重物的知识了。
除以舟量物外，水浮力还广泛利用于农事选种上。北魏农学家贾思勰在《齐民要术》中说：“将种前二十许日开出，水洮（浮秕去，则无莠），即晒令燥，种之。”③又说：“地既熟，净淘种子（浮者不去，秋则生稗）。”①水浮法选种虽初见于《齐民要术》，但其渊源应当更早。
对大气压力和浮力的进一步认识
南北朝时期成书的《关尹子》载：“瓶有二窍，以水实之，倒泻，闭一则水不下，盖不升则不降；井虽千仞，汲之水上，盖不降则不升。”②这是一个关于大气压力的实验。所谓不升不降或不降不升之说，即是人们从实验中得出的经验知识。当瓶倒覆之时，二孔之中，只有其一孔进入空气，另一孔才可出水；若闭其一孔，即不让空气进入瓶内（不升），则另一孔的孔面就会被空气所阻，水也不会流出（不降）。井筒汲水，气从筒外降至井之水面，则水可从筒汲上；若气不降（例如井盖严密封闭，空气无由出入），则井水亦不被汲上（不升）。当时人们虽没有明确的“大气压力”的概念，但业已知道空气具有阻遏水的流动的能力，或者说具有浮托水孔中的水的能力。
魏晋时期人们还利用空气的反作用力制成飞行器具。葛洪（284—363）在《抱朴子》中说：“或用枣心木为飞车，以牛革结环，剑以引其机。或存念作五蛇六龙三牛，交罡而乘之，上升四十里，名为太清。太清之中，其气甚罡，能胜人也。师言鸢飞转高，则但直舒两翅，了不复扇摇之而自进者，渐乘罡气故也。”③飞车是类似竹蜻蜓之类的玩具，状如现在的电风扇，其叶片从轴心按一定方向顺次斜插，可借助空气的浮力升空。其中所谓“剑”，即是通过牛革绳以旋动轴心的拉弓。近人王振铎对此飞车作了精审的考证和复原①。《抱朴子》的作者指出，太清之中，罡气能托起人（胜人），并说鸢飞高空，虽不复扇翅，仍可渐乘此罡气而自进，这说明当时人们对空气浮力有较深的理解。晋人郭璞（276—324）注《山海经》时，也谈到“飞车”。《山海经·海外西经》“奇肱之国”条下郭璞注：“其人善为机巧，以取百禽。能作飞车，从风远行。汤时得之于豫州界中，即坏之，不以示人。后十年，西风至，复作谴之。”②类似的文字也见于晋张华（232—300）《博物志》中③。
①《隋书·律历志》。
①刘义庆：《新语世说》卷五《巧艺·第二十一》。
①刘义庆：《世说新语》卷五《巧艺·第二十一》。
①《陈寅恪文集之一·寒柳堂集》，上海古籍出版社1980年版，第157—161页。
②季羡林：《中印文化关系史论文集》，三联书店1982年版，第122页。
③沈福伟：《中西文化交流史》，上海人民出版社1985年版，第78页。
①贾思勰：《齐民要术》卷一《收种第二》。
②同上卷二《水稻第十一》。
③《关尹子》卷下，《九药篇》。
①葛洪：《抱朴子》内篇杂应卷第十五。
②王振铎：《葛洪抱朴子>中飞车的复原》，《中国科技史料》第6卷第1期（1985年）。
③《山海经·海外西经》郭璞注。
三国时期，人们已研究了系统的力的平衡问题。魏明帝（226—230）时关于凌云台的修造和倾倒情况是很突出的例子。刘宋时刘义庆《世说新语》载：“凌云台楼观精巧，先称平众木轻重，然后造构，乃无锱铢相负。揭台虽高峻，常随风摇动，而终无倾倒之理。魏明帝登台，惧其势危，别以大木扶持之，楼即颓坏。论者谓轻重力偏故也。”①这一段话是说，在建造凌云台之前，预先做出精密的设计，建台时又“先称平众木轻重”，这样建成的楼台，便“无锱铢相负”，因而尽管高台常随风摇动，但仍保持了力系的平衡而不致倾倒。后来魏明帝令用大材扶持，反而使楼台颓坏。当时的人就议论说，此台之所以颓坏，是由于“轻重力偏”所引起的后果。这一事例反映了我国当时建筑师的高超水平，也反映了当时人们已具有较高的力系平衡的知识。
辘轳的新用途
除了用辘轳打水或提举重物外，魏时还以辘轳举人。《世说新语》载：“韦仲将能书。魏明帝起殿，欲安榜，使仲将登梯题之。既下，头鬓皓然，因敕子孙无复学书。”梁刘孝标注引《文章叙录》曰：“韦诞字仲将，京兆杜陵人，太仆端子。有文学，善属辞，以光禄大夫卒。”又引卫桓《四体书势》曰：“诞善楷书，魏宫观多诞所题。明帝立凌霄观，误先订榜。乃笼盛诞，辘轳长絙引上，使就题之。去地二十五丈，诞甚危惧。乃戒子孙绝此楷法，著之家令。”①《世说新语》说韦诞是“登梯题之”，而《四体书势》则谓以“笼盛诞，辘轳长絙引上”，看来后者或较可信。因匾额高于地面达二十五丈，安梯登梯都相当困难。
水浮力的巧妙利用
在先秦、秦汉造舟技术以及浮囊渡江等知识的基础上，这一时期还出现了“以舟量物”的好办法。这就是人所共知的曹冲称象的故事。《三国志·邓哀王冲传》载：“邓哀王冲，字仓舒，少聪察岐嶷，生五六岁，智意所及，有若成人之智。时孙权曾致巨象，太祖欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰：‘置象大船之上，而刻其水痕所致，称物以载之，则校可知矣。’太祖大悦，即施行焉。”用可分解称量的重物（如一堆石头）代替不可分解的巨象，在船的吃水线（水痕）相同的情况下，算出巨象的重量，这确是巧妙的办法。近人陈寅恪认为，曹冲称象的故事系佛教故事流传中国后比附而成的①，季羡林亦持此说①，这或许有可能。中印文化交流甚早，公元前242年，西域沙门室利防等18人曾携带梵本经籍到过咸阳。至少在公元前1世纪印度佛教已由克什米尔传入于阗②。但是宋人吴曾的《能改斋漫录》卷二载：“予按《符子》曰：‘朔又献燕昭王以大豕，曰养奚若，……王乃命豕宰养之。十五年大如沙坟，足不胜其体，王异之，令衡官桥（桥即大衡器）而量之。折十桥，豕不量。命水官浮舟而量之，其重千钧。……乃知以舟量物，此燕昭王时已有此法矣，不始于邓哀王也。”燕昭王于公元前311—前279年在位，此时佛教故事或未传入中国，那么浮舟量豕之事可说是中国之发明。然而《符子》原书已佚，且系汉晋时人追叙春秋遗事，难以为据。不过，以舟量物之事不论是否由印度传入（抑或由中国传至印度），从《三国志》所载，可知我国魏晋时期已经拥有利用水浮力称量重物的知识了。
除以舟量物外，水浮力还广泛利用于农事选种上。北魏农学家贾思勰在《齐民要术》中说：“将种前二十许日开出，水洮（浮秕去，则无莠），即晒令燥，种之。”③又说：“地既熟，净淘种子（浮者不去，秋则生稗）。”①水浮法选种虽初见于《齐民要术》，但其渊源应当更早。
对大气压力和浮力的进一步认识
南北朝时期成书的《关尹子》载：“瓶有二窍，以水实之，倒泻，闭一则水不下，盖不升则不降；井虽千仞，汲之水上，盖不降则不升。”②这是一个关于大气压力的实验。所谓不升不降或不降不升之说，即是人们从实验中得出的经验知识。当瓶倒覆之时，二孔之中，只有其一孔进入空气，另一孔才可出水；若闭其一孔，即不让空气进入瓶内（不升），则另一孔的孔面就会被空气所阻，水也不会流出（不降）。井筒汲水，气从筒外降至井之水面，则水可从筒汲上；若气不降（例如井盖严密封闭，空气无由出入），则井水亦不被汲上（不升）。当时人们虽没有明确的“大气压力”的概念，但业已知道空气具有阻遏水的流动的能力，或者说具有浮托水孔中的水的能力。
魏晋时期人们还利用空气的反作用力制成飞行器具。葛洪（284—363）在《抱朴子》中说：“或用枣心木为飞车，以牛革结环，剑以引其机。或存念作五蛇六龙三牛，交罡而乘之，上升四十里，名为太清。太清之中，其气甚罡，能胜人也。师言鸢飞转高，则但直舒两翅，了不复扇摇之而自进者，渐乘罡气故也。”③飞车是类似竹蜻蜓之类的玩具，状如现在的电风扇，其叶片从轴心按一定方向顺次斜插，可借助空气的浮力升空。其中所谓“剑”，即是通过牛革绳以旋动轴心的拉弓。近人王振铎对此飞车作了精审的考证和复原①。《抱朴子》的作者指出，太清之中，罡气能托起人（胜人），并说鸢飞高空，虽不复扇翅，仍可渐乘此罡气而自进，这说明当时人们对空气浮力有较深的理解。晋人郭璞（276—324）注《山海经》时，也谈到“飞车”。《山海经·海外西经》“奇肱之国”条下郭璞注：“其人善为机巧，以取百禽。能作飞车，从风远行。汤时得之于豫州界中，即坏之，不以示人。后十年，西风至，复作谴之。”②类似的文字也见于晋张华（232—300）《博物志》中③。
①《隋书·律历志》。
①刘义庆：《新语世说》卷五《巧艺·第二十一》。
①刘义庆：《世说新语》卷五《巧艺·第二十一》。
①《陈寅恪文集之一·寒柳堂集》，上海古籍出版社1980年版，第157—161页。
②季羡林：《中印文化关系史论文集》，三联书店1982年版，第122页。
③沈福伟：《中西文化交流史》，上海人民出版社1985年版，第78页。
①贾思勰：《齐民要术》卷一《收种第二》。
②同上卷二《水稻第十一》。
③《关尹子》卷下，《九药篇》。
①葛洪：《抱朴子》内篇杂应卷第十五。
②王振铎：《葛洪抱朴子>中飞车的复原》，《中国科技史料》第6卷第1期（1985年）。
③《山海经·海外西经》郭璞注。
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