中國古代物理學
我國古代對浮力的認識及應用
大約在殷商時期，我們的祖先就開始認識和應用浮力了，是世界上應用浮力最早的國家之一。當時是利用較大的獨木，從中間挖成槽形，放在江河的水中漂流，稱為獨木舟。人們利用它來載人和裝運收獲的獵物。后來又發展到用木板做成船體，在江河中代替獨木舟航行。隨著生產和技術的發展，以后各個朝代對船的形狀和結構又進行了多次改進，使木船不僅能在內河、湖泊中航行，還制造了能適用于大海、大洋中航行的大型船舶。明朝時的鄭和出使西洋用的大型“寶船”船隊，其船體在結構上合理、精致、美觀，都達到了古代造船工藝史上的顛峰。這一偉大的成果，是古代造船史上非常光輝的業績，是我們祖先對世界航海事業作出的偉大貢獻。
浮橋是我國古代歷史上應用浮力的偉大奇跡，在公元前8世紀周朝時就得到了廣泛的應用。在以后的年代，發展到不僅可以在小河上架起浮橋，而且像黃河這樣的大河上也架起了浮橋。相傳在11世紀初，在蒲州附近潼關以北的黃河上曾架起一座很大的浮橋，浮橋的纜繩用8只鐵牛系住，這些鐵牛立于兩岸，每只鐵牛重數萬斤。后來由于洪水泛濫，浮橋被沖垮，
鐵牛也沉入河中。如何把鐵牛打撈起來，在當時的條件下，是比較困難的。和尚懷丙派人潛入水中，用鐵索把鐵牛和兩只裝滿泥土的大船系在一起，然后再把船中的泥土除去，利用大船所受的浮力，把鐵牛拉上來。
利用物體的沉浮原理估測液體的密度，在我國的宋、元時代已經開始。根據有關文獻記載，密度的測定主要是和古代的制鹽業密切聯系的，即由于估測鹽水的需要，發展了液體密度的測量技術，為曬鹽業提供了條件。11世紀，姚寬在臺州做官時，為了檢查鹽商是否舞弊，他首創了一種簡單的估測鹽水密度的方法。選用體積大體相同，而質量不同的蓮子十粒，當把蓮子放在鹽水中時，如果這些浮沉子——蓮子有5粒以上浮起，說明鹽水是最濃的；如果有三四粒蓮子浮起，說明此鹽水是濃鹽水；如果不足3粒蓮子浮起，說明此鹽水是稀鹽水。到了元代，經進一步改進，制造了便于攜帶的簡單裝置。取四個蓮子，分別用四種不同濃度的鹽水浸泡，放在一個竹筒內，便成為簡單的測定鹽水濃度的裝置。如果要測某種鹽水的濃度，只要把待測鹽水的一小部分裝入筒內，觀察各類蓮子浮起的情況，便可以估測鹽水的濃度。到了明代，測定鹽水濃度的方法進一步簡化，選一粒輕重合適的蓮子，放在竹筒內，當把待測的鹽水放入竹筒中時，如果蓮子浮在水面上成橫倒形，則鹽水最濃；如果成垂直形，則鹽水次濃；如果蓮子沉而下浮，則鹽水不濃。我國古代這種簡單
估測鹽水濃度的方法，與現代密度計的原理相似，這說明我國古代對浮力的研究與應用已經相當深入了。
中國古代對力學的研究
力學知識起源于古代人對自然現象的觀察和生產勞動中的實踐經驗，并逐步發展為生產技術和初步的自然哲理，這在東西方古代都是如此。
在我國古代，手工工藝技術成果遠比經驗性的理論總結突出得多，這是中國古代對力學研究的主要特點。從時間來看，大體可分為春秋戰國、兩漢、宋明三個高潮。
（1）春秋戰國時期（公元前770～前221年）
公元前316年，蜀守李冰修建都江堰，“正面取水，側面排沙”，其飛沙堰工程巧妙地利用了彎道環流，說明當時測河水流量、了解泥沙規律等水力學知識及水利工程已有相當的水平，成都平原二千多年來始終受益。
傳為齊人著的《考工記》，是記錄我國古代農具、兵器、樂器、炊具、酒具、水利、建筑
等古代手工藝規范的專著，現存版本中如《裘氏》、《筐氏》、《雕氏》等篇內容已散佚。其中慣性現象的記述[“馬力既竭，輈（zhōu，指車轅）猶能一取焉”〕，車輪大小與拉力的關系（輪太低，馬總是像上坡一樣費勁），箭羽影響箭飛行速度的關系（“后弱則翔，中強則揚，羽豐則遲”），檢驗木料強度的經驗方法[如“置而搖之，以視其蜎（yuān，蠕動程度）]，“橫兩墻間，以視其橈之均”，“橫而搖之，以視其勁”），以及堤壩設計的經驗尺寸等，都反映了我國當時的生產技術水平和經驗知識水平。
與《考工記》幾乎同時的《墨經》，則進一步得出一些初步的力學哲理（如“奮”、“衡”、“本”、“標”、“重”、“權”等），給力下了比較科學的定義：“力，刑（形）之所以奮也。”可惜這一形成科學的抽象思維進程在后世沒有順利繼續下去。
這一時期是以記錄與積累生產經驗為主，也形成了初步哲理。
（2）兩漢到五代時期（前206～960）
簡單機械逐漸發展為精巧的或大型的聯合機械，如張衡的水運渾天儀、候風地動儀，西漢未巧工丁緩（公元1世紀）的“被中香爐”是世界上已知最早的常平支架，祖沖之（429～500年）的水磨等等。
隋代造船業已很發達，如隋煬帝的龍舟已高40尺，寬50尺，長200尺。李春主持建造的河北洨河趙縣安濟橋（公元595～605年），跨度最大（37.02米），弧度最淺（拱矢高7。23米），至今1300多年，下沉水平差只有5厘米，說明實用結構力學發展的水平。浮力的利用甚多，如：浮橋的建造[唐李吉甫：“以船為腳，竹篾亙（gèn，橫貫。）之”，“架黃河為之”]；東晉僧人惠遠在廬山造蓮花漏作為記時工具：“取銅葉制器，狀如蓮花，置盆水之上，孔底漏水，半之則沉”，即蓮花漏由孔底進水到一半時就逐漸下沉，“每一晝夜十二沉”，非常巧妙。還有著名的曹沖稱象故事，在陳壽著《三國志》卷二十及《江表傳》中均有記載。
上述種種成就，集之于書的不多，北齊信都芳曾“集渾天、地動、攲器、漏刻諸巧事并畫圖名曰器準”，但已散失。
這一時期帶有直覺經驗型的物理哲理性著作是王充的《論衡》，在他的著作中對于運動的疾舒（快慢）、力與運動、物與運動、內力與外力的關系等作了敘述。其次是運動的相對性概念，晉天文學家束皙（261～303年）說過：“乘船以涉水，水去而船不徙矣”（《隋書·天文志》）；晉葛洪（283～363年），號抱樸子，在其著作《抱樸子·內篇·塞難》中說：“
游云西行，而謂月之東馳。”《晉書卷十一天文志》更將這一相對運動的思想用于解釋天體運行：“天旁轉如推磨而左行，日月右行，隨天左轉，故日月實東行，而天牽之以西沒。譬之蟻行磨石之上，磨左旋而蟻右去，磨疾而蟻遲，故不得不隨磨以左回焉。”有極大價值的是至少成書于東漢時代的《尚書緯·考靈曜》（著者不詳，收入明代孫毅編纂的《古微書》卷一《尚書緯》），該書在提出“地有四游，冬至地上行北而西三萬里，夏至地下行南而東三萬里，春秋二分是其中矣”的同時，提出了著名論斷：“地恒動而人不知，譬如閉舟而行，不覺舟之運也。”這種對運動相對性的觀點，《考靈曜》比伽利略的《對話》至少早約1500年。此觀點說明我國古代物理思想達到過的高度。
這一時期在機械、水力等技術發展基礎上物理思想活躍，但時物理現象很少作定量敘述。
（3）宋元明時期（960～1644）
我國古代技術成就極為豐富，但往往著述不詳或流散失傳，只知其名而不知其詳，因而許多“巧器”歷代都有人重新“創制”。如由仰韶文化時期尖底陶罐發展而成的攲器，“虛則攲，中則正，滿則覆”（《茍子·宥坐》），是由于重心由高變低而又變高而致的，晉人杜預、南北朝祖沖之，魏、隋、唐、宋都有多人試制，指南車也有東漢張衡、三國馬鈞、祖沖之
、宋燕肅、吳德仁等多人多次制成或未成。后魏時有郭善明與馬岳同時研造，郭未成但妒嫉，見馬岳垂成，便用毒酒殺之。而燕肅造這種憑靠齒輪傳動使木人手指方向不變的指南車遇困難時，出門“見車馳門動而得其法”（宋陳師道《后山叢談卷一》），這也是從機械原理中悟出的。可惜的是往往因古代人悟而未述或述而失傳。記里鼓車也是利用傳動，使車輪走滿一里時有一齒輪轉滿圈并撥動小人打鼓一次。這說明我國手工制造中齒輪構造等工藝相當嫻熟，但直到宋代才記載較詳。
蘇頌（1020～1101）和韓公廉1092年建成了我國古代最大型的先進天文鐘樓“水運儀象臺”，其結構詳細載于蘇頌《新儀象法要》中，它涉及天文、力學、機械制造，其中有相當于鐘表擒縱器的“天衡”，是保證等時性的杠桿裝置。元代郭守敬（1231～1316）在天文儀器制造的種類（簡儀、仰儀、定時儀、日月食儀等十幾種）、結構和精度方面達到很高水平。
宋代曾公亮（997～1087）在《武經總要》這一軍事著作中除記載兵工機械、槍炮、軍用油泵（“猛火油柜”）等外，還在《尋水泉法》中詳載了虹吸管（“渴烏”），它在《后漢書·張讓傳》及唐代《通典》中都有記載，包括“取大竹去節”，“油灰黃蠟固封”竹首插入水中五尺”，燒火使“火氣潛通”入水，“則水自中逆上”等。
河北石家莊隆興寺的轉輪藏建于北宋，人在臺上繞軸走動時輪藏會緩慢地反向轉動，這實際上是動量矩原理的應用。
宋應星（1587～1644（？））的《天工開物》是明代農業和手工業生產技術的百科全書，在卷十五《佳兵篇》中記述了測試弓弦彈力大小的方法：“凡試弓力，以足踏弦就地，秤鉤搭掛弓腰，弦滿之時，推移秤錘所壓，則知多少”，方法十分巧妙。該書在我國失傳300年，于1926年才由日本找回翻印本。
總的來說，我國古代力學知識與古代精湛的工藝技術往往密不可分，但各時期對技術知識的整理匯集、研究提高、保存流傳都未受到重視，致使技術特別是科技理論不能代替人力形成明顯的生產力，科舉八股把教育與知識分子的注意力引到文字游戲或仕途官場上。一方面是大量生產知識與技術積累而又散失，缺乏系統整理，一方面是經驗性的定性的力學概念始終帶有思辨色彩（如“氣”、“道”、“理”），缺乏數學的定量引用和系統實驗的基礎，因此經典力學理論只能等待西方傳入。
中國古代的熱學知識
我國古代的熱學知識大部分是生活和生產經驗的總結。至今所知的古籍中對熱的研究記載較少，還有待于進一步發掘。
火的利用和控制，使人類第一次支配了自然力，使人類文明大大前進了一步，同時，它也是古人對熱現象認識的開端。我國山西省芮城西侯度舊石器的遺址，說明大約180萬年前人類已經開始使用火。
對冷熱的認識。約在公元前2000年，我國已有氣溫反常的記載，在兩周初期，人們開始掌握降溫術和高溫術。據《周禮》記載，當時已設專人司貯冰事，冬季鑿冰加以貯藏，到春、夏季用以冷藏食物和保存尸體。說明當時已利用天然冰來降溫。我國冶煉業的發展較早，高溫技術也很早被人們掌握。江蘇省曾出土春秋晚期的一塊鐵，經科學分析，它是一塊生鐵，生鐵的冶煉溫度比熟鐵高，需達攝氏千度以上。生鐵的出土，說明在那時的高溫技術已達到一定水平。
溫度計還沒有發明以前，古人在冶煉金屬的實踐中，創造了通過觀察火候和火色來判別溫度高低的方法。據《考工記》記載，在鑄銅與錫時，隨溫度的升高，火焰的顏色先后變為暗紅色、橙色、黃色、白色、青色，然后才可以澆鑄。這種方法同樣也應用于制陶工業。
從現代科學分析，不同物質有不同的汽化點，因此從火焰的顏色可以判斷所汽化的物質，從而判斷溫度的高低。對同一種物質，隨著溫度的升高，其顏色也先后有所變化。“火候”（包括火色）成了我國古代熱工藝中一個內容豐富的特有概念。
除制陶和冶煉金屬之外，我國古代還在農業中采用了控溫技術。據《漢書·召信巨傳》記載，西漢末年，我國己利用冬季栽培蔬菜，其方法是“覆以屋廡，晝夜蘊火，待溫氣乃生。”北魏時期，還利用熏煙的方法防止霜凍。
對冷熱問題，東漢王充還曾從理論上加以探討，在他的著作《論衡·寒溫篇》中寫道：“夫近水則寒，近火則溫，遠之漸微，何則？氣之所加，遠近有差也。”他把“氣”作為物體之間進行“溫”“寒”傳遞的物質承擔者，還指出距離變遠，“氣”的作用漸小。這里已涉及熱傳遞的理論問題，但它只是思辯性的，是我國“元氣說”的一種應用。
對熱是什么這一問題，我國古代也已注意到，南北朝成書的《關尹子》中認為：“外物”的來去是使瓦石一類物體發生寒熱溫涼之變的原因。而另一種說法見于據傳可能為北齊劉晝著的《劉子·崇學篇》，則從“五行”觀念出發，猜想物體寒、熱、溫、涼的變化是一種“內物”在起作用。這種所謂的“外物”或“內物”都是把熱設想為一種實體物質，它類似于18世紀“
燃素”和“熱素”的觀念。
