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编辑评论：

文物物理学作者戴念祖，1942年生，福建长汀人。我国高级科学史学家，中国物理史学科创始人，中国科学院自然科学史研究所研究员，兼任编委、执行编委、以及物理学、物理学通报和力学与实践等期刊的顾问编辑委员会。

简介

人们往往从历史和艺术的角度欣赏文物，却忽略了隐藏的技术密码。

本书以物理学的各个分支（力学、光学、声学、热学、电学和磁学）为基础，收集相关文物，论述古人对物理知识的发现和应用：曾侯乙编《振动论》 “一铃二音”机构，应县木塔“千年不倒”的结构力学设计……

深入了解文物背后的科学原理，发现古人在科技上的创造和智慧，展示中国古代科技的亮点，让文物在物理学中焕发生机。

图书特色

中国科学院史学家为公众撰写的科学书籍

本书作者戴念祖，中国科学院资深科学史学家，中国物理史学科奠基人。在文物与物理的交叉研究中，加深了对中国古代科技的理解。笔者抛开复杂的物理公式和复杂的理论，用一种通俗有趣的形式向我们讲解文物中蕴含的物理知识。

揭示文物背后的物理原理，真正了解文物背后的奥秘

一件工艺精湛的文物，不仅反映了当时的历史文化艺术水平，而且往往是科技发展的结晶。从现代科学的角度看文物，可以真正了解文物生产和应用中的科技原理，深刻理解文物的价值和内涵，让参观时不再一头雾水博物馆。

看世界古代科技，带你探索古人的发明和生活智慧

怎么翻都不会溅出灰烬的“被子香炉”，两耳一擦就会喷水的鱼洗，千年屹立不倒的应县木塔演奏8000年前的完整七音阶 贾湖骨笛...探索影响世界文明的中国古代科技成果，探索古人的发明和生活智慧。

书籍内容

第一章力学知识

第二章光学知识

第三章声学知识

第四章热学知识

第五章电学和磁学知识

参考文献

后记

后记

免费试读原文

1、汉代石料和简单机械

在我国科学史上，汉代是一个值得注意的发展时期。这个时代的科学发展，不仅有成熟的钢铁冶炼技术、犁的发明和应用等，而且在砖或石板上刻有大量的图画（即人像石、人像砖） )，他们的画作包括许多手工艺品。和农业生产。尤其是当时许多先进的生产工具和生活用具，都是在这些石头或砖块上写实绘制的。如山东滕州红道院出土的画像石中，有铁艺作坊、风吹的场景；山东嘉祥洪山出土造轮画像石；山东滕州、陕西绥德出土牛耕。犁俑；四川成都郊区出土的盐井俑；等等。它们是汉代科学技术的真实记载，是汉代流传至今的科学艺术瑰宝。

其中一些石像是现代物理学中被称为简单机器的图像。通过简单的机器，我们的意思是它们可以改变力的大小，或改变施加力的方向。例如，杠杆、滑轮、轴、楔块、坡道和螺旋都是简单的机器。在 19 世纪，齿轮也被归类为一种简单的机械。最简单的杠杆是一根木棍，用来撬石子或举起重物；古代的抽水机，如橘子，古代的衡器，如天平或秤，都巧妙地利用了杠杆原理。滑轮，中国古代称为滑轮，是一种不带曲柄的滑轮；带有曲柄以使其转动的车轮是车轴的特定应用。楔子在日常生活中随处可见，从最简单的木楔子，到各种质地的刀、斧、针，甚至汉代耕地常用的犁头、犁墙或犁镜。应用程序。斜面其实是一个楔子，但在物理学和力学中，是指用来举起重物的斜面。把斜面卷起来变成螺旋状，这是简单机器中唯一的西方发明。除了螺旋，汉代画像石还描绘了所有其他简单的机械。

1.橙色

据统计，汉代石刻中展示烹调内容的图片约有40幅。屠宰、清洗和烹饪食物需要大量的水。因此，许多与烹饪有关的画作中都有橙子汲水的图像（见图1-1）。

图1-1中的五张橘子地图均来自山东。其中①、④为嘉祥嵩山画像石，②为临沂白庄画像石，③为凉山白木山画像石，⑤为济南南漳画像石。

从图片上看，一根单杠系在木柱或木架上。单杠一端悬空提桶，另一端系上石块，石块为橘色。横杆到铲斗一端的支点相当于力矩臂（动力臂）；另一端的支点相当于重臂（阻力臂）。从图中可以看出，其科学性是力臂比重臂略长。这样，在没有抽水的情况下，重臂末端的力矩大于杠杆臂末端的力矩，空桶悬空；只有当力作用在杠杆臂上时，空桶才能上下移动。落井取水时，由于杠杆臂比重臂长，人所受的力可小于重臂末端石头的重力；提起装满水的水桶时，由于重臂力矩的作用，可以省力地将水桶举到地面上。值得注意的是，横杆显然是绑在柱子上的，而不是在横杆上打孔让柱子穿过。可见，古人在制作橙子时，充分注意材料的强度。因为横杆一旦钻孔，其内部的均匀结构就被破坏，在使用过程中很容易折断或裂开。

从橘子石的图片来看，这些水桶不是用绳子悬挂的，就是用木杆悬挂的。图 1-1 中的①、②、④、⑤ 很可能是绳索。比如①，屏幕显示绳子被手拉的弯曲状态。 ⑤ 挺有意思的。它表现了提水者注意力不集中，松开绳索的瞬间：绳索和水桶漂浮在空中，使绳索不断弯曲，画面模糊。而③，明明是吊桶的木杆或竹杆；为了使水桶落入井中，将木杆斜插进井中。作为杠杆，有些是直的，如①、②；有些是弯曲的，如③、④、⑤。弯成弧形可能是长期使用导致横杆变形，如③；也可以是特殊加工的曲木或柔性竹板，如④、⑤。这些画像虽然是两千多年前的生活画像，但在今天的偏远农村，仍然可以一一找到它们的对应物。

画像石出自汉代，但枣的起源比汉代要早得多。明代罗启编着《婺源》，说：“伊尹开始做橘子。”相传，伊尹是商汤的贤臣。据此，枣起源于公元前17世纪。汉代以前，聚居亦称介高、楔、皋、桥、横，或简称冀、桥。 《墨子·备点》中，守城的墨家弟子，按照师父墨荻的教导，遇敌挖地道，“开洞迎敌”，“以劫高攻”。攻城。这可能是一把刀附在荆棘长臂的末端，把它变成了挖掘机或战斗机器。可见，最迟在战国时期，橘子是相当普遍的。

《庄子·外篇·天地》讲述了孔子的弟子子贡教农民用橘子的故事。子贡指出，像鞠鞠这样的机器，“用力少见功德多”，“用力少见功德多，是圣人之道”。然而，农民宁愿拿着一个瓮来灌溉田地，也不愿使用橘子之类的机器。不确定的生活”。因此，农夫“惭愧，没有行动。”实际上，农夫的原因是故事作者的道德。

2.滑轮

滑轮或滑轮也出现在带有厨房图片的象形文字中。图1-2中①、③分别为山东诸城台前石像、滕州庄里石像、②山东沂南汉代画像石、④汉代人像石。成都郊区出土的王朝盐井画像石。在古墓出土的随葬品中，还有许多带滑轮的陶井，如河南洛阳汉代陶井、洛阳五奴中新芒墓陶井（见图1-2） -5)、湖北随州西城区东汉墓。陶晶等。无论是肖像石还是出土器物，滑轮的形状基本相似。

井架上安装有滑轮，滑轮周围的绳索一端悬吊铲斗，绳索的另一端用手拉动或放置，铲斗会升降。图1-2中的①正是对这种滑轮抽油作业的描述。如果起重机漏绳，绳子的两端很可能翻转到滑轮的同一侧，铲斗会掉入井中。 ③在图1-2中描绘了这个错过的时刻。 ①、②、③都是用短原木制成的滑轮，端大中细。有些人错误地认为它们是卷轴。 ④图为滑轮拉卤场景：桶在绳索两端悬挂在滑轮周围；井架上下两层站着两个人，左边两个人弯腰提绳，右边两个人也同时用力。拉下绳子。这样，通过滑轮就达到了始终做有用功的目的。

在山东嘉祥无量寺的“泗水取鼎”画中，可以找到一个非常有趣的滑轮使用描述（见图1-3）。故事出自《史记·秦始皇传》。相传禹造了九个大鼎，让人分清善恶。九鼎代代相传，成为权力的象征。周王十九年（公元前296年），秦昭王从周王室取了九鼎。不幸的是，一个三脚架在途中“飞”进了泗水河。后来，秦始皇在东海寻仙，返程途经彭城，命千人去泗水打捞保定。画像石正是描绘了这一打捞场景：河两岸三个人一个接一个地拉着绳子，踩在斜坡上，用力弯腰；绳索的一端通过滑轮与铁鼎相连；有很多人在看；保定刚从水里被拉出来，不料一条龙（图三脚架上）冲了出来，把绳子给咬断了。画面生动地描绘了绳索断裂的瞬间，两边拉绳子的人往后倒退。

从物理的角度来看，施加固定滑轮可以改变力的方向；应用一组匹配得当的滑轮可以省力。从出土的汉代画像石及相关明代器物来看，古人只是用固定滑轮来改变受力方向。

中国最迟在战国时期就使用滑轮举重。记录大量物理知识的墨家名著《墨经》，将滑轮和绕其上拉重物的绳索统称为“绳系”，论述了“绳系”举重的全过程”和武力的情况。