中国古代物理学-力

力是物理学中最重要、最基本的概念。它的形成在物理学史中经过了漫长的时期，直到十七八世纪，物理学家才给出它的准确定义。

　　在甲骨文中，“力”字像一把尖状起土农具耒。用耒翻土，需要体力。这大概是当初造字的本意。《墨经》最早对力作出有物理意义的定义：

　　力，刑之所以奋也。

　　这里“刑”，同“形”，表示一切有生命的物体。“奋”的原意是鸟张开翅膀从田野里飞起，墨家用它描述物质的、运动的或精神的状态改变，如同现在常用词“奋飞”、“奋发”、“振奋”等含义一样。由此可见，墨家定义力，是指有形体的状态改变；如果保守某种状态就谈不上奋，也就无需用力了。《墨经》还举了一个例子，从地面上举起重物，就要发“奋”，需要用力。墨家定义力，虽然没有明确将它与加速度联系在一起，但他们从状态改变中寻找力的原因，实际上包含了加速度概念，其意义是极为深刻的。

　　在浩瀚的中国历史典籍中记述了各种各样的力，其中人们对惯性力和重力的认识是值得称道的。

　　战国初期成书的《考工记》最早记述了惯性现象。在它描述赶马车的经验时，它写道：“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉。”“劝登马力”即赶马车、劝马用力，辀指小车。这句话的意思是，在驾驶马车过程中，即使马不再用力拉车了，但车还能继续往前进一小段路。

　　古代人不仅记述了惯性现象，而且能充分认识和利用惯性力。张衡(公元78—139年)于东汉顺帝阳嘉元年(公元132年)创制的候风地动仪就是其中之一。地动仪中的主要部件是一根倒立柱，称它为“都柱”。在其受到来自某方向的地震横波袭击时，由于惯性力的作用，它将倒向震源方向，从而带动有关方向的杠杆牙机，使龙嘴张开，铜丸掉落于地上蟾蜍口中。

　　对重力现象最早作出描写的是《墨经》。远在2000余年前，它就指出，凡是重物，其上不提挈，其下无支撑，其旁无力牵引，则必定垂直下落。这就是说，只要物体不受到任何人为的力的作用，它必定作垂直下落运动。这正是重力对物体作用的结果。

　　“合力”的概念在中国起源甚早。《墨经》曾讨论过许多力合成一个力时，可以“举之则轻”。明代茅元仪明确提出“合力”一词，他写道：

　　合力者积众弱以成强也。今夫百钧之石，数十人举之而不足，数人举之而有余，其石无加损，力有合不合也。(《武备志·军资乘·守五·堡约》)

　　遗憾的是，中国传统文化中却很少述及力的方向，而讨论分力与合力时，必须指出力的作用方向。然而，在生产实践中，古代人有许多利用合力的经验及创造发明。诸如众人抬木头，利用两头牛耕地的耦耕操作，戽〔hu户〕斗的应用等。戽斗取水，两人用力拉动斗侧双绳，盛满水的斗就沿合力方向运动，正好构成了力的平行四边形法则的实际图。

　　在力学中有一条法则：一个系统的内力无作用效果。饶有趣味的是，中国人发现与此有关的现象惊人地早。《韩非子·观行》写道：

　　有鸟获之劲，而不得人助，不能自举。

　　鸟获，据说是秦武王宠爱的大力士，能举千钧之重。但他却不能将自己举离地面。东汉王充也说：

　　力重不能自举，需人乃举。

　　古之多力者，身能负荷千钧，手能决角伸钩，使之自举，不能离地。(《论衡·效力篇》)

　　似乎很可悲，一个身负千钧重载，手能折断牛角、拉直铁钩的大力士，却不能将自己举离地面。然而，这正是真理所在。再大力气的人，也不能违背上述那条力学法则。因为当自身成为一个系统时，他对自己的作用力属于内力。系统本身的力对本系统的作用效果等于零。否则，今天就不会有这样的口头禅来嘲讽一个人的能耐是有限的；你有再大的本事，也不能揪着自己的头发使自己离地三寸。