[我国古代物理学在农业生产和生活中的应用] 我国古代农业生产的表现

　　内容提要　中国自古就是农耕文明国家，农业是中国万事之本。我国古代物理学与农业有着千丝万缕的联系，直接或间接地为农业生产服务，并在农业生产和生活中得以产生和应用。 　　关键词　古代物理；成就；应用
　　作者简介　余期洪(1965－)，男，南昌师范高等专科学校自然科学系副教授。(江西南昌330200)
　　
　　中国自古就是大河流域的农耕文明国家，农业是中国万事之本。我国古代物理学也与农业有着千丝万缕的联系，直接或间接地为农业生产服务，并在农业生产和生活中得以产生和应用。
　　
　　一、我国古代物理学主要成就
　　
　　1　力学方面。力学研究的是机械运动的规律，由于古人生产和生活都离不开机械运动，所以力学发展得最早。早在几千年前我国古人就会运用杠杆、螺旋、滑沦、斜面、齿轮等简单机械，并在实际活动中逐步形成了一些科学概念。《墨经》中对力作了“刑之所以奋”的定义，意思是：力是物体由静而动或动之愈来愈快的原因。关于力系杠杆平衡。认为“衡：加重于其一旁，必捶(垂)，权重相若也。相衡，则本短标长。两相加焉，重相若，则标必下，标得权也。挈有力也，引无力也。”不仅看到力和重物的因素，而且考虑两端与支点距离的因素。关于斜面“倚者不可正，说在剃”，意为：一个物体斜放在另一物体上就要滑下，得不到平衡。又说：“倚：倍、拒、坚、身出(射)，倚焉则不正。”这里讲的都是利用斜面能够省力。《考工记・轮人篇》对牛马拉车实验中斜面受力有很好的分析，“凡重，上弗挈，下弗板，旁弗劫，则下直”，讨论了重力的作用，还讨论了阻力问题。关于弹力，《天工开物》论述了弓弦的弹力及测定方法。关于物体运动的快慢，《论衡・状留篇》中有：“金铁在地，风(暴风)不能动，毛芥在其间，飞行千里。”意为：在同样的外力作用下，轻的物体运动起来较容易，重的物体运动起来就困难。《说日篇》中有：“日昼行千里，夜行千里，麒麟昼日亦行千里，然则日行舒疾”是相同的，这是“速度”概念的萌芽。关于功，王充在《论衡・询时篇》中指出：“且田与宅俱人所治，兴功用力，劳佚均等……必铨功之小大，立远近之步数。假令起三尺之功，食一步之内，起十丈之役，食一里之外，功有小大。”即考核功的大小时，除用力的多少外，还要确定路程的长短。关于运动，《墨经》对“运动”和“静止”的概念下了定义，“动，或(域)徙也。”意思是说，凡物之动，乃其所处的位置的变化。“动：偏祭(际)徙者，户枢免瑟。”说明了转动也是运动。“行：者(诸)行者必先近而后远。远近，修也；先后，久也。民行修必以久也。”明确指出了速度的两个构成要素――空间位移和时间间隔。《墨经》中在许多讨论中都涉及了参照系的概念。古人用运动的叠加来解释天体的运动。古人对于速度的矢量性也有涉及，甚至给出了定量的计算。《尚书纬・考灵曜》有：“地恒动不止，而人不知。譬如人在舟中，闭牖而坐，舟行而人不觉也。”反映了古人已认识了伽利略运动相对性原理。关于运动和静止的辩证关系，古代许多学者都研究过，如先秦时期惠施的“日方中方睨，物方生方死。”公孙龙的“镞矢之疾而有不行不止之时”、“飞鸟之影未赏动也”等。
　　2　光学方面。《墨经》对光的几何性质可归纳成八条：第一条叙述影的定义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条则是光的直进并用小孔成像予以说明；第四条说明光的反射性；第五条论述物与光源的关系来确定影之大小；第六、七、八条则分别叙述了平面镜、凹面镜及凸面镜中的物像关系。这已触及了几何光学很大一部分，经文虽然只有8条，总共约数百字，但却以严谨的文字，表述了几何光学的基础。关于光的反射，《庄子》里记载：“阳遂见日，燃而为火”，说的是周代古人把青铜镜磨成光滑的凹面形制成“阳遂”，利用光的反射来取火。利用光的反射原理，古人还揭开了月亮发光的秘密，知道了月亮本身不发光，战国时期著作《周髀》指出：“日兆月，月光万生，则成明月”。利用平面镜反射原理，汉代初期的《淮南万毕术》“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣”。关于光的折射，古人利用光的折射原理制作了一只蝴蝶杯，灌满白酒后，就会看到杯子里彩蝶纷飞。
　　3　声学方面。东汉王充认为“气括口喉”而发声，并用水波来比喻“气”的振动和传声，讲到了空气振动成声，声音是通过空气传播的，解释了声音大小与传播远近的关系。《考工记》有“凫氏为钟……薄厚之所震动，清浊之所以由出”懂得了物体发声的高低、音调是由振动情况决定的，而振动的情况又与物体的厚薄有关，书中还有制鼓、磬的声学技术(大小、长短、音响关系)。古人造琴时能注意弦的长短、粗细和紧松等因素对发声的影响。沈括讲了古乐钟“扁如盒瓦”消减哼音的道理。《庄子・杂篇・徐无鬼》中有“鼓宫则宫鸣，鼓角则角应，音律同矣。”不仅发现了基音共振现象，而能够用“音律同矣”去解释它。《考工记・凫氏篇》记载：“钟大而短，则其声疾而短闻，钟小而长，则其声舒而远闻。”讲了钟的结构和发声的响度、传声距离间的关系。“钟已厚则石，已薄则播”。“石”是声音太闷，不明快，“播”是声音太散，不集中，讲鉴别音色。《庄子・徐无鬼》中最早记载了弦线共振的现象。《墨子・备穴篇》记述了埋在地下的陶瓮具有共振效应，并用它来侦探敌人挖地道的方位与动静。沈括发现管与弦的共振，发现两个频率为简单整数比的音会共振，以“纸人”或游码演示了共振。晋代张华、唐代曹绍夔掌握了消除共振方法。北宋后期发明的喷水铜质鱼洗，能产生美丽的驻波。《管子・地员篇》中首次记载了我国定律调音的三分损益法：把一个被认定为基音的弦(或管)的长度三等份，“损一”乘以2／3去掉一份，或“益一”乘以4／3加上一份，以此来确定另一个律的长度，照此类推，确定了宫、征、商、羽、角五音，相邻二音间的音程是3／2和3／4，但存在长度差数。后来又增加了变宫、变征和其它一些半音，使得在一个八度(倍频程)内共有12个音构成了所谓十二平均律。晋代苟勖制造了十二支发音精确的洞箫，计算了管口校正数，得出了确定各笛的长度和笛上各个按孔的距离的规律。南朝何承天将长度差数平均分配到十二律，形式上解决了还相为宫的问题。明代朱载�于1584年以音程为100音分，从而彻底地取消了三分损益法得出的差数。
　　4　热学方面。50万年以前，北京猿人就从闪电引燃的森林大火中取回了火种。大约在春秋时期发明了用火镰石取火的方法，同时对物体热胀冷缩的现象、高温技术、控温技术已有认识和应用。《论衡・寒温篇》有：“夫近水则寒，近火则温，远之渐微。何则?气之所加，远近有差也。”对热传导见解颇深。早在2400年前，我国古人就开始思考物质的内部结构，有“五行说”、“阴阳八卦说”、苟况的“元气说”和墨翟的“原子论”。《庄子・天下篇》中写道：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”朴素地说出了物质无限可分。“热是 什么”?古人把“火”看作一种基本物质元素，北齐刘画说“木性藏火”。南北朝的《关尹子》认为“特因外物有去有来”，解释瓦石热温寒凉之变。明末清初的王夫之提出“且火入水中而成汤，彼此相函而固不相窖也”，是一种明确的热质观念，“火”流入水中可以产生升温效应，火本身并不发生消长，是对“热质”守恒的一种可贵的猜测。柳宗元《天对》中说：“一(元气)以统同，吁炎吹冷，交错而功”，把热冷与元气运动的快慢联系起来，是热运动说思想的萌芽。《淮南子》记载：“取鸡子，去其汁，然艾火纳空卵中，疾风因举之飞。”该是热气球的最早设想。明代《武备志》记载了多种多样的火箭，特别是名为“火龙出水”的火箭，其构造原理相当于一种二级火箭。
　　5　电学方面。《淮南子・地形训》说：“阴阳相薄为雷，激扬为电”，认为雷电是阴阳两气相互作用的结果。《汉书・西域传》说：“予端生火”，即金属尖端放电。明末方以智提出：“雷火所及，金石销熔，而漆器不坏。”这正是关于导体和绝缘体观念的早期萌芽。我国古人很早就发现摩擦起电，汉初就有琥珀和玳瑁的静电吸引的记载。晋代张华曾发现用梳子梳头发和解脱丝绸毛料衣服时的起电现象，有闪光和噼啪声。南朝陶弘景发现，当布和琥珀磨擦代替用手磨擦的方法时，琥珀的静电吸引力明显增加。
　　6　磁学方面。《管子・地数篇》记载“上有慈石者下有铜金”，《吕氏春秋・精通》记有：“慈石召铁，或引之也”说明慈石特性已得到运用。《韩非子・有度篇》记有：“故先王立司南，以端朝夕。”这位“先王”无疑是指南工具的发明家，是第一批利用天然磁体指南的人。《淮南万毕术》有“磁石拒綦”即相斥。宋代曾公亮的《武经总要》记有用人工磁化方法制造的指南鱼，并在实践中(使铁片倾斜)发现了磁倾角的存在。沈括在《梦溪笔谈》中记有指南针水浮、指甲、碗唇、丝悬四种安放法，提出了磁针所指的方向“常微偏东，不全南”发现了地磁偏角。清初刘献庭记下磁屏蔽现象：“惟铁可以隔耳”。
　　
　　二、我国古代物理学在农业生产和生活中的应用
　　
　　我国古代的物理学应用范围非常广，几乎涉及古代社会生活的各个层面。其中力学知识是与农耕技术、农业工具、简单机械的应用、各种原动力、都邑建筑、水利工程、船舶制造和材料选配等紧密相连的；声学知识是与乐器制造、音乐娱乐活动、礼乐制度的推进、特殊需要建筑的建造以及军事活动等紧密相关；热学与物性学知识则与火的利用、冶炼业和炼丹术、火药、火箭的研制、气象、气候的观测以及日常生活等相联系；电学与磁学知识则与雷电现象的观察防避、冶铁业的发展、地形测量、航海事业、军事、医学以及日常生活等紧密相关；光学知识则与古镜研制、照相、自然现象的观察、对天然晶体的考察等息息相连。
　　1　在古代农业生产工具上的应用。中国是农耕文明国家，古代中国人的发明都属于技术革新，甚至可以说，都是农业技术革新。农业生产工具在我国古代称为“田器”、“农器”和“农具”。我们的先民富有才智和突出的创造力，利用古代物理知识发明创造了许多农具，如楼车播种、牛犁耕地及齿轮机构、曲柄连杆机、传动链机构、交叉皮带传动机构等农具。
　　我国原始社会的刀耕火种，主要运用石斧、石铲、耒耜等简单工具。旧石器时代，元谋人、北京人已学会制造和使用石器工具。旧石器时代晚期，山顶洞人使用打制石器，已掌握钻孔技术。距今6000年以前的新石器时代，普遍使用磨制石器，半坡遗址发现了石斧、石锄、石铲，还有弓箭、石镞。河姆渡遗址出土有石凿、石斧和大量的骨制耒耜，还发现了木器遗迹。大汶口文化中晚期和良渚文化生产工具更加进步，骨、石器种类有锄、镰、矛等多种，并出现了小型铜器农具。考古学家上世纪70年代在西安仰韶文化半坡遗址上挖掘出土了新石器时代的一件特殊的汲水容器陶制尖底瓶罐叫“欹器”，罐有两个小耳，耳上系上绳子，向上一提，若陶罐是空的，重心在两耳之间，稍微晃动就会倾斜，把它慢慢地放进水里汲水，尖底受到浮力，罐自动倾斜，水就会自动流进去，让水注入，罐中将满末满时重心移到罐底，一提绳罐就会直立着被提上来。说明半坡人在制陶罐时是专门测定过重心的，己懂得巧妙地运用重心和浮体平衡的原理。古书《荀子》对“欹器”有过记载“虚则欹，中则正，满则覆”，孔子根据“欹器”悟出了“损之而又损，谦之而又谦”的道理。
　　进入奴隶社会文明时代，商周时期使用的农具，绝大部分是木、石和骨、蚌所制，耒耜仍是农业生产的重要工具，由于商周时期已进人“青铜时代”，已出现少量青铜制农具，在西周晚期开始使用少量的铁器农具。
　　进入封建社会，春秋战国时期推广牛耕，冶铁技术逐渐被人们掌握，进入“铁器时代”，发明铸铁柔化技术，用木炭做燃料，用皮囊鼓风冶炼生铁，铁农具(铁锄、铁斧等)已广泛使用。创制桔槔提水灌田，《庄子》记载：孔子的学生子贡路过汉阴时，看到老农抱着瓮跳到水洼里取水灌田，非常吃力，便对老农介绍桔槔取水，“后重前轻，挈水若抽”，桔槔是一种杠杆，一端系水桶另一端栓了大石头，中间用长木支撑作为支点。鲁班发明锯、刨、伞，利于农具改造和农业生产。西汉中期，冶铁业已经开始用煤作燃料，发明炼钢技术。铁农具质量得以提高，赵过发明蓄力播种机铁脚楼车。发明了犁壁，牛耕马耕广泛使用。东汉时期，滑动轴承出现，在我国汉代古墓的壁画上可以看到利用轴承原理制造的古代纺车。扬场工具风扇车利用滑动轴承原理和惯性原理，将饱满水稻小麦籽粒与秕壳碎草分离开来。南阳太守杜诗发明“水排”，利用水力推拉风箱，鼓风冶铁，制造农具。魏晋南北朝，曹魏创造粮食加工工具水碓和水磨。曹魏国马钧发明水利灌溉机械龙骨水翻车，采用木制齿轮，利用畜力转动主动轮，带动从动轮转动，实现翻车抽水灌田；隋唐时期，创制筒车，长江下游出现曲辕犁，曲辕犁的出现标志着中国传统步犁的基本定型；元朝郭守敬发明滚动轴承，在轴与轴承之间安放圆圆的滚棒，使滑动摩擦变成滚动摩擦，用于改良农具。《王祯农书》有4／5是农器图谱、力学知识应用集。
　　2　在古代农业和手工业生产技术上的应用。我国古代农业生产技术非常先进。早在二千年前的《汜胜之书》里，就记载了“存优汰劣”的穗选育种法，商周时期古人就懂得施肥，魏晋南北朝时农民就知道农田深耕细作。控温技术也应用于农业生产。据《汉书・召信臣传》，西汉末年已利用温室在冬季栽培蔬菜。北魏贾思勰《齐民要术》讲了霜冻的预报和用熏烟的方法防止霜冻害等技术，用于保护农作物，当霜冻要来时，在田间烧柴熏烟，让缭绕的烟雾笼罩大地，就像给农作物盖上一层大棉被，保护地表的温度，防止水汽凝华成霜。我国西北地区有高山，山上终年积雪，山下的土地却经常干旱，古代农民利用黑体吸热原理融雪取水，在春耕前，把草木灰、牛马粪等肥料碎末运上高山，洒在冰雪上，碎末吸收了阳光的热，使冰雪迅 速融化，带着肥料的雪水就流下山来灌溉农田。汉代起研究了潮汐时间、地点规律，即从日、月作用及宇宙元气阴阳交感来解释作用力的传递(而非超距作用)，导致海水涨落，用于防止潮汐对农业生产的侵害。
　　由于农业生产的需要，古代手工业几乎与古代农业同时产生，我国古代手工业生产技术也非常先进。1、春秋战国时期，漆器采用夹苎技术，农民学会了用曲造酒。青铜制造业工艺创新，发明合金技术，物体热胀冷缩的现象，不仅早已为古人所认识，而且得到了有效的运用，如李冰开凿都江堰，借以碎裂巨石。西汉发明的“透光镜”在制作工艺中就应用了热胀冷缩的原理。高温技术成就突出，这与制陶业以及金属冶炼业的发展是密切相关的，江西仙人洞发现了万年前的陶器，河姆渡文化和仰韶文化中已有精美纹饰的彩陶，龙山文化有红铜器，商代炼青铜必须鼓风炉。古人在制陶和冶金中，学会了以观察“火候”来定性地判断温度的高低，如《考工记》记有几种火色。还有一种利用某些标准的恒定温度点――如冰点和人的体温来确定温度高低的方法。古代冶铜技术经历了由纯铜到合金铜、由低级向高级发展的阶段，古人发现合金铜的物理性能要更优于纯铜，且合金的比例对物理性能也有影响。《考工记》里记载，制造钟鼎，铜和锡的重量比是6:1；制造斧头，铜和锡的重量比是5:1；制造戈戟，铜和锡的重量比是4:1；制造刀剑则为3:1；制造箭头是5:2。1965年在湖北省江陵望挖掘出土的越王勾践的佩剑一“纯钧”，非常锋利、闪闪发光、没有锈斑、吹发可断，表面刻有黑色菱形格子花纹，性能优越，用x射线、原子光谱等现代技术进行分折，发现其成分比是：铜50％、锡20％、铝镍硫等30％。其中黑色菱形格子花纹是采用硫化技术印制上去的。发明雕铸技术，战国的随县编钟表面铸纹清晰，利用了铁水在凝固过程中体积反常膨胀的特性，在编钟上雕铸出了凸起的花纹。2、西汉时期，发明了造纸术，造纸术是古人从漂絮和沤麻的经验中总结发明出来的，但纸的质地比较粗糙，都是植物纤维纸，需要改进质量。东汉主管御用手工作坊的蔡伦，凭借充足的人力物力，在总结前人经验的基础上，以破布、树皮、旧麻为原料，改进了造纸工艺，造出了质量比较高的实用纸；3、魏晋南北朝时，孙吴人就懂得培育八辈之蚕，冶铁业发明百炼钢技术和灌钢法。4、隋唐时期，冶铁业采用切削、抛光、焊接技术。造船业能造使用推进器的战舰和世界上最大的海船，采用风帆和桨轮为推进器，用舵掌控方向，运用水密隔舱法让船成为不沉之舟。陶瓷业创制唐三彩和秘色瓷。丝织业出现织机和提花机。在印章石刻的拓印方法启示下，隋代人发明了雕版印刷技术。5、北宋时期毕升，发明了活字印刷技术，它用胶泥制成活字，然后排版印刷，既经济又方便，大大提高了效率，是印刷史上的一次大的革命。《天工开物》在论述风帆与舟身比例、风帆高度与受力大小关系，分析风向、航向、帆向的关系，舵向与航向等时，运用了许多的物理知识。6、元代王祯又成功研制了木活字，还发明了转轮排字架。7、明清朝冶炼业已经用焦炭作燃料，提高金属的纯度，采矿业用火药爆破采矿，丝织业使用“纱绸机”，印刷业推广双色套印技术，出现彩色印刷品。
　　在上述古代农业和古代手工业生产技术中，可以看到古人运用力学、热学等物理知识去革新技术、创造发明等事实。
　　3　在古代农业水利工程上的应用。我国是传统的农业国家，水利是农业的命脉，水利工程与水文知识与农业灌溉、防止水患侵袭、保障皇粮军粮运输等需求紧密相关，但在古代，农业生产的自然条件十分恶劣，水旱灾害十分频繁，个体农民无力抵御自然灾害，政府只好组织人力物力兴修水利灌溉工程。
　　水利工程主要有：战国时修建的芍陂；秦国的都江堰。都江堰是蜀守李冰在成都附近的岷江流域修建综合性防洪灌溉工程，采取“引水灌田，分洪减灾”的办法，从公元前256年到公元前251年，先后在今灌县西边的岷江中凿开了与虎头山相连的离堆，在离堆上游修筑了分水堤，以元坝引水为特征，把岷江分为内江和外江两支，并筑有水门利用连通器原理调节两江水量，把岷江的水流分散，既可免除泛滥的水灾，又便利了航运和灌溉，修成了具有防洪、灌溉、航运多种效益的综合水利工程，保证了大约三百万亩良田的灌溉，使成都平原成为旱涝保收的“天府之国”，为川西平原变成千里沃野创造了条件，至今仍发挥巨大效益；郑国在咸阳附近开凿郑国渠，灌溉田地400万亩；汉武帝在关中郑国渠上游南岸凿了六道辅助渠道――六辅渠，又开凿了白渠；三国北魏孝文帝下令水田之处通渠灌溉，兴修渠堰堤塘；王安石变法期间，各地兴修小型水利工程一万多处，灌溉农田。
　　运河工程主要有：公元前214年秦政府为解决运输军粮的困难，秦始皇派监禄(有说令禄)率士卒修建、开凿灵渠，灵渠是世界上最早的梯级船闸运河，全长33公里，利用连通器原理设计了36座梯级船闸，沟通了长江与珠江两大水系，使湖南零陵一带成为中原地区进出岭南最便捷的水上通道；隋炀帝于605年下令开凿大运河，加强南北交通，促进南北经济文化交流，用于农田灌溉；元世祖为解决运粮困难，开凿会通河、通惠河。
　　治黄工程主要有：大禹用疏导的办法把洪水引入江河再流入海洋；西汉武帝治理黄河；东汉明帝时王景治理黄河；唐朝在黄河、长江流域修筑旧渠和堤塘；元世祖征发军民治理黄河。
　　海塘工程主要有：五代十国时吴越为防止潮汐灾害，在钱塘江边修筑海塘，使万亩水田免于水患。
　　上述各种水利工程对农业生产发展至关重要，工程建造宏大、技术复杂，设计要科学、测量要精确、计算要准确、建造工具要实用、建造方法要得当，没有足够的智慧和丰富的物理知识是难于建造的。
　　古人在设计和建设各种水利工程的过程中，有许多很有特色的设计和方法。如河工高超首创了合龙堵口的先进方法，都江堰的水门和分水堤的防洪泄洪设计，李冰开凿都江堰利用物体热胀冷缩碎裂巨石，曾公亮清晰地记载建造大型虹吸引水过山工程技术，灵渠的梯级船闸设计等。
　　4　在古代农业社会生活上的应用。我国古代最早的尺子是长在人身上的，汉字是象形字，“尺”这个字就像伸出拇指和中指的手的样子，一尺在古代就是人伸出手的拇指和中指之间的长度，一寸则是中指尖到中指节上的一段，一丈就是成年男子的身高，古书上说：“布指知寸，布手知尺”。但由于人与人的长度不一样，随着生产和交换的发展，便出现了统一计量的要求，秦始皇就统一过度量衡，“度”是指长度的计量，所用的工具是尺，当时的秦尺约为现代的23厘米；“量”是指容量的计量，常见的工具有“斗”、“升”；“衡”是指质量的计量，常见的工具是天平和秤。这些都是古人对物理量的量度。隋朝天文学家刘焯提出，用不变的天文学常数或测地学常数来定义地球上的长度单位，并具体地建议用日影长来测定长度，这种长度标准的思想和具体实践，是世界物理测量史上的 一颗珍贵的明珠。
　　日影长不仅被古人用来测定长度，而且用来报告时间。大约2700年前，古人发明了用日影来测时的仪器――圭表，在江苏仪征就出土了一件汉代圭表，是由长19.2厘米的竖“表”和长34.39厘术的卧“圭”组成，“圭”上有刻度，标志尺寸，让“表”的影子投到平放的“圭”上，影子的长短便可读出测定时间，古人还能用它推算当时的季节。除圭表外，我国古人还发明了利用日影来测时的日晷(又叫日规，也叫太阳钟，北京太和殿前有座日晷)。我国古代还有过“太阳闹钟”，原理是：在大炮引火线上方安置一个凸透镜，阳光经透镜会聚到一点，当太阳走到适当位置时，那焦点刚好投射到导火线上，于是大炮轰鸣，向人报告了时间。
　　我国是天平和秤的故乡。天平和秤在我国已有6000来年的历史，传说轩辕皇帝曾令伶伦制造过秤，古书《慎子》上记载，春秋战国时代天平和秤已得到普遍使用。在湖南发掘了近2000座楚墓，就有100多座藏有天平和砝码，最小的砝码为一“铢”，仅有0.6克，可见当时的天平制造水平已相当准确了。
　　东汉张衡(公元78至139年)利用了重心很高的“都柱”的不稳平衡和力学上的惯性原理制造了世界上第一台地震仪――侯风地动仪，是一种测定震源方向的仪器。《后汉书张衡列传》上有下面一段记载：“当一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西。”说明他对地震波传播和方向性有一定的了解和利用。
　　三国时魏人马钧根据以前的记载模仿制成的两种利用各种齿轮的复合运动传动的自动机构――记里鼓和指南车。记里鼓是利用原动齿轮带动大小不同的一套从轮，使车轮转动把车行的里数自动地表示出来的一种装置。指南车是利用一套能自动离合的齿轮系统的定向装置，使得立在车上的一个木制人像的手永远指着固定的方向。说明古人对齿轮系统的工作原理有较深的认识和利用。
　　我国宋代工程家怀丙和尚，曾利用水的浮力打捞水中的大铁牛。1066年山西永济县发生大洪水，县里一座浮桥被河水冲断，连8只用来固定浮桥的几万斤重的大铁牛也被冲到下游，陷入淤泥里。要修复浮桥，就得把铁牛从水中捞出来。怀丙揭了县府贴出的“招贤榜”，找来两只大木船，把大船拴在一起装满泥沙，用绳子将铁牛和船牢牢地绑住，然后把船上的泥沙铲去，利用水的浮力打捞出了大铁牛。
　　我国古人很早就知道拱形物体具有很强的抵抗外力的本领，能用最少的砖瓦盖出最牢固的房子、用最少的材料架成最坚固的桥梁。如东汉古墓多数采用“拱”式结构，隋朝李春设计监造的赵州桥采用双曲拱结构。古人的筑拱技术，符合现代强度理论和现代工程学理论。
　　我国早在春秋时期就建有世界上最古老的声学实验室――缇室，《吕氏春秋》里就有关于缇室的散记。缇室利用声音的共鸣现象来为各种乐器定音，或用来测证“黄钟律管”的真假。缇是一种素色无纹的丝织品，用它布置一间房，房外面有三层套间，还有三重曲折的门，使室内听不到外来的声响，吹不进外来的风，这就是缇室。“黄钟律管”是我国古代统一的度量衡，有一定的管长、管径和容量，中央政府把“黄钟律管”翻造以后分发全国各地当做长度的标准。如地方有人作假，肉眼又不能分辩，只要把国家保存的“黄钟律管”与之对比，就能戳穿，能与国家的黄钟发生共鸣的黄钟才是真的。测证“黄钟律管”的真假在缇室中进行，实验时人在缇室中央，四周摆一圈桌子，桌上微微倾斜地放着几根一端开口一端封闭的圆形待测管，每根待测管里都放一点轻灰，轻灰用芦苇杆中的薄膜烧成，稍有振动就会移动。当人在中心位置吹笛，发出标准的黄钟音，凡能共鸣的管子，都会把管内的轻灰振成一小堆一小堆的；不会共鸣的管子，轻灰不动，真假就分清了。古人利用声学原理的例子还有不少，如明代《长物志》一书记载了古琴家以缸助琴的事实，古琴家在琴室的地下埋一口大缸，缸里还挂一口铜钟，在缸上弹琴，琴声尤其宏亮悦耳，古人用缸增加音乐的泛音。音乐是人类在生产劳动和社会生活中创造的，最初的音乐就是随着劳作而产生。古书《淮南子》里说，许多人抬举重物时，“前呼‘邪许’，后亦应之，此举重劝力之歌也”。这种劳动号子、夯歌，使音乐节奏与劳动节奏合拍，音乐旋律与动作轻重协调，在劳动中起着鼓舞干劲、战胜疲劳、协调动作的作用。
　　上海博物馆珍藏了一面西汉时期的古镜，这面古铜镜很奇怪，正面磨得异常光洁平滑，背面有精细的花纹，并刻有“见日之光天下大明”八个字。奇怪的是把镜子放在日光下反射，让反射光投到墙壁上，背面的花纹和八个字也会“透射”出现在墙壁上，变成了所谓的“透光镜”。为了探索其中奥秘，专家运用x射线荧光分析、激光干涉法等手段进行研究，发现透光镜看似很光滑，其实有很微小的起伏，且起伏构成的图案与背面竟是一一对应。这样，光经镜面反射时，就会出现与背面花纹文字完全相同的图案，造成光透射过铜镜的错觉。其实古人利用了一种快速冷却法来铸造铜镜，把加热后的青铜镜快速地投入冷水中，利用镜面厚薄不同，存在着冷却差异，使镜子的正面隐显出与背面相对应的凹凸图案。按此方法，现在已经仿制出了与西汉古镜完全一样的透光镜。
　　综上所述，可以看出我国古代物理学与农业生产、社会生活密切的应用关系和发展关系，我国古代物理学极大地促进了农业生产的发展，提高了劳动生产率和社会生活质量，而农业生产和社会生活的实践又丰富和发展了我国古代物理学，它们之间相互促进又相互发展。也可以发现我国古代物理学的缺陷，零星不系统，定性不定量，如古人使用各种简单机械，因“用力甚寡而见功多”，但不重视对简单机械运动的观察研究，缺少与数学相结合的定量分析与总结，知识表面化难于完整和深入。

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