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## 世界力学史中的中世纪的力学（6～16世纪）

西罗马帝国灭亡（476）后，欧洲进入了中世纪。中世纪的科学技术发展有自己的特点。古希腊罗马的科学通过阿拉伯人得以继承和发展。欧洲的科学进展迟缓，到文艺复兴时期才有回升。在同一时期，中国的科学技术沿袭原有传统，并在12～13世纪达到高峰。这些特点也反映在力学中。下面按地区介绍这个时期的力学成就。

### 阿拉伯

阿拉伯人在7～8世纪兴起以后，搜罗和保存了古希腊罗马的典籍，包括数学、天文、物理等方面的著作，并把许多著作译成阿拉伯文，其中有亚里士多德的《物理学》《论天》，阿基米德的《论支承》，欧几里得的《几何原本》，托勒密的《天文学大成》等。阿拉伯人继承并发展了关于静力学中平衡规律和运动学方面的知识。塔比·本·库拉的《秤书》（后译为拉丁文Libercharastonis）从运动学观点讨论杠杆平衡条件，他说平衡时的“运动力”由力和运动距离两者决定。哈齐尼的《智慧之重》一书中记载了多种金属的比重，如银的比重是10.30（今值是10.49），水银13.56（今值13.557），铁7.74（今值7.87）等。天文学家巴塔尼观测了太阳远地点的进动。阿维森纳（即伊本·西那）和比鲁尼在注释亚里士多德《论天》《物理学》等典籍中互相问答，对运动的理解有所深化。如阿维森纳定量地计算传给物体的推动力，但总的未脱离亚里士多德的观点；比鲁尼有地球绕太阳运动的思想，提出行星轨道可能是椭圆而不是圆。12～13世纪，许多科学著作陆续由阿拉伯文译成拉丁文并传入欧洲。

### 欧洲

在这一千多年中，欧洲的科学受到神学的束缚，进展很慢。宗教势力把古人的学说绝对化，不容些许违犯。原来限于当时历史条件不完整的认识，其中包括亚里士多德有不动的推动者才有运动的观点和托勒密的地心学说，这时成为阻碍科学进步的教条。唯名主义尊重事实，在和这些教条作斗争中，促进了科学的发展。例如法国的J.内莫拉里写了《关于重力的证明要点》，提出物体系统形状变化时重力是变化的。这个“重力对应于位置”的理论似乎是错的，但实际上，他的重力有重量和它的虚位移之积的含义，所以他和他的后继者对静力平衡条件的运动学理论做出了贡献。14世纪30年代，英国牛津大学默顿学院以T.布雷德沃丁、W.海特斯伯里等为代表的“计算学派”开始注意到非匀速的运动。他们把运动分为单样的和异样的两种，逐渐有了瞬时速度与平均速度的概念，并证明了默顿定理：运动距离等于平均速度和时间之乘积。后来N.奥尔斯姆在《论质的位形》（1371）中进而提出速度的强度概念，这是加速度思想的早期形式。法国另一唯名主义者J.比里丹论证物体被抛出时，推动者把冲力印刻于物体，因而物体在运动中仍然不断受到推动，而冲力由速度和物质的量两者决定。可见中世纪的学者在努力探讨动力学的规律，但又不敢违背亚里士多德的观点。欧洲科学的回升在文艺复兴时代。这时资本主义的生产方式已逐渐形成并开始发展。远洋航行和探险事业应运而生。中国古代的重大发明造纸、火药、指南针、印刷术等先后传入欧洲。物质生产的需求推动科学技术的进步。在力学方面，达·芬奇研究过斜抛体和自由落体的运动，以及摩擦对物体运动的影响，还作过铁丝的拉伸强度试验。乌巴尔迪在其《力学卷》（1577）利用虚速度列出平衡条件。

### 中国

在这一千多年中，中国的科学技术按照固有传统发展着。当欧洲科学受到神学束缚时，中国的科学技术总的说来居于世界领先地位。力学科学仍然以和工程技术、生产应用相结合的形式出现，但仍然未能作逻辑分析推理，特别是未能作数学分析。一些至今尚存的建筑物从它们的结构中反映出当时所具备的力学知识：591～599年建筑的赵州桥（安济桥），跨度37.4米，采用拱券高只有7米的浅拱；1056年建成的山西应县木塔，采用筒式结构和各种斗拱，900多年来经受过多次地震的考验。利用反推力的带火药的箭是火箭的雏形。宋代李诫的《营造法式》（1103）指出梁截面广（高）与厚（宽）之比以3∶2为好，这个比值符合在圆截面木料中取出的矩形兼顾抗弯强度和刚度两方面的因素。沈括的《梦溪笔谈》（1088）记载了频率为1∶2的琴弦共振，以及“虚能纳声”即固体弹性波（声波）的空腔效应等力学知识。但是，当欧洲资本主义萌芽、科学开始复苏时，中国仍处在封建社会，科学技术仍以旧的方式缓慢地前进，科学水平渐渐落后于欧洲。中国资本主义萌芽时出现的综合性科技著作——明末宋应星的《天工开物》（1637）标志着中国传统科学技术的终结。宋应星的《论气》（1637）试图用荡气（空气振动）解释声音，只限于同水波作定性的对比。中国虽有东晋虞喜发现岁差的天文观测，有北齐张子信30年的天文观测，发现“日行盈亏”即太阳视运动的不均匀性，有1054～1056年对于客星（后世的脉冲星）的观测和记录，但没有孕育出像J.开普勒那样的科学家，开普勒能从第谷的30年天文观测资料中导出有关定律，成为经典力学的先导。中国的个别学者虽有突出成就，但后继无人，无补于大局。如明代朱载堉在1610年《乐律全书》中创立音律十二平均法（计算到十位有效数字），比欧洲斯蒂文和默森早几十年，得到的结果只是“宣付史馆以备稽考”而已。除了封建统治这个社会原因外，就科学本身来说，可能是中国传统的科学始终没有出现像古希腊阿基米德那种严格推理的风尚，也没有后来欧洲出现的科学实验，而一直停留在综合而不是分析、定性而不是定量的描述上。在力学中，始终没有提炼出加速度的概念，也就不可能建立力学的科学体系。经典力学是从欧洲输入中国的。这个输入过程从明末开始，中间又经历18世纪20年代到19世纪40年代的闭关自守，中断了一百多年。19世纪中叶西方科学再度被引进后，中国才知道“奈端重学”（牛顿力学当时译名）。从此中国的力学随着世界潮流前进。
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