怎样认知中国古代的力学知识

"公元前650一前550年，古希腊人发现摩擦琥珀可使之吸引轻物体；发现磁石吸铁。公元前480一前380年间战国时期，《墨经》中记有通过对平面镜、凹面镜和凸面镜的实验研究，发现物像位置和大小与镜面曲率之间的经验关系(中国 墨子和墨子学派)。公元前480一前380年间战国时期，《墨经》中记载了杠杆平衡的现象(中国 墨子学派)。公元前480一前380年间战国时期，研究筑城防御之术，发明云梯(中国 墨子学派)。
公元前4世纪，柏拉图学派已认识到光的直线传播和光反射时入射角等于反射角。公元前350年左右，认识到声音由空气运动产生，并发现管长一倍，振动周期长一倍的规律(古希腊 亚里士多德)。公元前3世纪，实验发现斜面、杠杆、滑轮的规律以及浮力原理，奠定了静力学的基础(古希腊 阿基米德)。公元前3世纪，发明举水的螺旋，至今仍见用于埃及(古希腊 阿基米德)。公元前250年左右，战国末年的《韩非子·有度篇》中，有\"先王立司南以端朝夕\"的记载，\"司南\"大约是古人用来识别南北的器械(或为指南车，或为磁石指南勺)。
《论衡》叙述司南形同水勺，磁勺柄自动指南，它是后来指南针发明的先驱。公元前221年，秦始皇统一中国度、量、衡，其进位体制沿用到二十世纪。公元前2世纪，中国西汉记载用漏壶(刻漏)计时，水钟使用更早。公元前2世纪，发明水钟、水风琴、压缩空气抛弹机(用于战争)(埃及 悌西比阿斯)。公元前1世纪，最先记载过磁铁石的排斥作用和铁屑实验(罗马 卢克莱修)。
公元前31年，中国西汉时创用平向水轮，通过滑轮和皮带推动风箱，用于炼铁炉的鼓风。"

中国古代科学相关的著作不多，大概就是 墨经，天工开物，梦溪笔谈这些吧。

力学史
力学史，是力学的一个分支，也是科学史的一个分支，它记述和研究人类从自然现象和生产活动中认识和应用物体机械运动规律的历史。

悠久的历史
力学本身的发展有悠久的历史，但是关于力学历史的著作是在经典力学臻于完善以后才出现的，其中著名的是E.马赫的《力学的一般批判发展史》（1883）。当代力学史专著有R.杜加斯的《力学史》（1950），其中把力学作为物理学的一部分。运用历史唯物主义观点阐明力学史的有以Н.Д.莫伊谢耶夫为代表的莫斯科大学学派的著述，如A.T.格里戈良所写《力学，从古到今》（1974）。力学的专科史有I.托德亨特和K.皮尔孙的《弹性理论和材料强度学史》两卷（1886、1893），S.P.铁木辛柯的《材料力学史》（1953）。中国从50年代起开始把力学史作为物理学史的一个组成部分，对力学史单独的、系统的研究则刚刚开始。

力学的发展
力学的发展是分析和综合相结合的过程。从总的发展趋势来看，牛顿运动定律建立以前力学研究的历史大致可分为两个时期：①古代，从远古到公元5世纪，对平衡和运动有初步的了解；②中世纪，从6世纪到16世纪，这个时期对力、运动以及它们之间的关系的认识已有进展，为牛顿运动定律的建立作了准备。牛顿运动定律的建立和从此以后力学研究的历史大致可分为四个时期：①从17世纪初到18世纪末，经典力学的建立和完善化；②19世纪，力学各主要分支的建立；③从1900年到1960年，近代力学，它和工程技术特别是航空、航天技术密切联系；④1960年以后，现代力学，力学同计算技术和自然科学其他学科广泛结合。当然，各个时期的分界年代并不是绝对的。
古代的力学

从自然现象中获得
人类最早的力学知识是从对自然现象的观察和生产劳动中获得的。中国西安半坡村遗址（新石器时代仰韶文化，公元前3000多年）出土的汲水壶采取尖底的形式，且壶空时在水面上会倾倒而壶满时又能自动恢复竖直位置。埃及第四王朝建立的胡夫陵墓即金字塔（约公元前2600）每边长232米，高146米，斜面倾角约为5°，用230余万块巨石垒成，平均每块重2.5吨，建造运用滑轮组。有关运动学的很多知识是同对天体运行观测有联系的，中国河南安阳出土的甲骨文（约公元前1400）已有日食和月食的常规记录。巴比伦人发现（约公元前700）日食、月食的沙罗周期。生产力水平接近的不同地区，在劳动中运用力学知识也往往相似。古希腊罗马有一种提水壶（amphora），它的外形和力学特点同中国半坡村的汲水壶类似。又如有一种灌溉设备，用短柱或树杈支承一根横木，横木一端挂水桶，另一端系重物，提水时可以省力。中国称这种器械为桔槔（最早记载见《庄子·天地》，约公元前300）；在埃及也使用它，称为shadoof。（见彩图）

静力学
人类在生产劳动和对自然现象观测基础上积累了力学知识，逐渐形成一些概念，然后对一些现象的规律进行描述。这种描述，先是定性的，而后是定量的。中国春秋时期墨翟及其弟子的著作《墨经》（公元前4～前3世纪）中，有涉及力的概念、杠杆平衡、重心、浮力、强度和刚度的叙述。古希腊阿尔库塔斯的著作中也有关于静力学的记录。在亚里士多德的著作中有关于杠杆平衡的见解：距离支点较远的力容易移动重物，因为它画出一个较大的圆。为静力学奠定科学基础的是阿基米德，他在研究杠杆平衡、平面图形重心位置时，先建立一些公设，而后用数学论证的方法导出一些定理，成果之一是用类似求和数再取极限的方法，求出一个抛物线和它们两平行弦线（与抛物线斜交）所围成平面图形面积的重心位置。阿基米德关于杠杆公设之一是：不等距的等重不能平衡，杠杆将向距离较大一侧倾斜。亚里士多德关于画圆大小的见解和阿基米德这个公设略有不同，它们分别是静力平衡条件的运动学方法和几何学方法的开端。约公元1世纪，亚历山大的希罗把亚里士多德的提法明确为平衡时“运动着的力和所经历的时间成反比”。经过一千多年的发展，运动方法演化为虚位移原理，几何方法演化为用力矩表达的平衡条件。阿基米德还用推理方法证明了关于浮体或潜体的浮力定律和抛物线回转浮体平衡稳定性条件。古罗马的帕普斯在古希腊成果的基础上论证了平面图形重心位置和由这图形回转而得体积之间的关系，这个结果在一千多年后为P.古尔丁重新获得（见重心）。

运动的观念
古代对机械运动的描述只限于匀速直线和匀速圆周运动，亚里士多德认为行星轨道应是最完美的曲线──圆。托勒密在《天文学大成》（公元140年左右）的地心说中，认为太阳绕地球作匀速圆周运动，行星又绕太阳作匀速圆周运动；至于运动和力的关系，古代尚无正确的认识。亚里士多德在《论天》中认为，体积相同的两物体，重者下落比轻者快。由于亚里士多德的权威地位，他的这个错误观点长期被奉为信条，直到16世纪末才被S.斯蒂文和德·格罗特（1586）、伽利略（1589～1591）用实验所推翻。亚里士多德还认为运动物体必须有最初原因或一定有不断的推动者，直到1277年才受到教皇约翰21世的批判。古代对运动的记录大多停留于定性的描述，许多和哲学观点相联系。上述亚里士多德所说运动并不限于机械（力学）运动。就运动的哲理而言，有些古代的论点颇有独到之处。赫拉克利特认为“一切皆流”，芝诺认为运动的东西既不在它所在的地方运动，又不在它所不在的地方运动，提出“飞矢不动”。中国惠施提出相同的理论：“镞矢之疾而有不行不止之时”。《庄子·逍遥游》把风的举力和水的浮力作了类比。王充在《论衡·变虚》中描述了水波振荡随距离的衰减。

生产技术和力学
古代的建筑工程和器物制造反映出当时的力学水平。阿基米德制造过能牵动船只的机械、车水用的螺旋、表示日月运行的机构，但他认为这不能和纯科学相提并论。这种把以数学为根据的力学理论和在工程技术中应用的力学分离开来的观点在后世时隐时现。在中国对力学的理解只能在技术应用中看到，而理论上的说明始终未能越出定性描述的范围 （见中国古代力学知识）。《墨经》有专讲守城工事的篇幅，其中给出工事的尺寸，但未涉及力学理论。春秋末期成书的《考工记》中有不少与力学有关的技术问题的记述，如嵌入车轮辐条的轮毂尺寸的选择，调整磬、钟等乐器的音律等，都符合力学原理。都江堰工程约兴建于公元前3世纪，当时领导这项工程的李冰对于水量变化、开渠引水灌溉都很了解。都江堰由分洪工程、开凿工程和闸坝工程组成一个整体，它经历代整修至今仍在发挥作用。《管子·地员篇》和《史记·律书》记述了中国音律所采用的三分损益律：各音程比（即振动频率比）交错地为三比二、三比四，这反映了中国早期乐器制造方面的理论水平。中国音律还可用战国时期 （公元前433）铸成的曾侯乙编钟（1978年湖北省随县出土）来说明，每一只钟最低两个频率之比符合三度（比值约1.2），反映了工艺的精巧和对频率比（音律）的深刻理解（见彩图）。古罗马建筑师维特鲁威著有《论建筑》10卷（公元前13），讨论了起重机械和建筑的结构形式。罗马帝国在公元100年左右已建成许多水道，现存法国南部的尼姆渡槽长40公里，最高处离地面约48米，结构采用多层半圆石拱的形式。中国张衡制造的地动仪（132） 中采用可在地震时丧失平衡的倒立柱子（称为都柱）来带动机构使龙头口中含的铜丸落入下面蟾蜍口中，以指明地震震源的方向。这座安放在洛阳的仪器成功地测得138 年甘肃发生的一次地震。反映中国机械传动水平的还有马钧、祖冲之等人的指南车、记里鼓车，杜诗的水排等。亚历山大里亚的希罗制成多种机械设备，包括一种用蒸汽反冲力推动的器具。

古人把力用开弓所使出的劲来衡量，单位称作石。