08中国通史第五卷－中古时代－三国两晋南北朝时期(下册)-第130部分
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华（232—300）《博物志》中③。
② 王振铎：《葛洪中飞车的复原》，《中国科技史料》第6 卷第1 期（1985 年）。③ 《山海经·海外西经》郭璞注。
第二节声学知识三国两晋南北朝时期的声学研究有较大的突破，主要表现在对律管内气柱振动的研究和对音律的研究两个方面。
律管气柱振动问题对律管内气柱振动的研究是由乐器的以管定音引起的。汉代京房发现律管的音高与管长不协，提出“竹声不可以度调”，因而创设以弦定音的弦准“均钟”。但弦线对湿度要求较高，季节变化对“准”的影响较大。晋代荀勖（？—289）另辟蹊径，研究律管的音高和管长关系，解决了以管定音的问题。实际上这一问题就是律管的气柱振动问题。一支开口的律管，管内的气柱振动要越出管端，即气柱的长度要比律管稍长。长出部分的数值正好等于律管长度与另一较高四律的律管长度之差，这个差数即是所谓“管口校正数”④。荀勖是通过对音高的辨别，得出这个校正数的。《晋书·律历志》载：“荀勖用十二律造笛像十二枚，声均调和，器用便利，讲肆弹击，必合律吕。”也就是说，荀勖利用这一管口校正数制出十二支笛管，以应十二律。笛管上所开各孔，合于音阶各音。以黄钟笛为例：荀勖当时黄钟的长度为9 寸，折合今尺为20。7798 厘米，而较高四律的姑洗长度为7 寸1 分1 厘强，合今尺为16。4186 厘米，相差4。3612 厘米，这就是黄钟笛上的管口校正数，亦等于黄钟笛的气柱长度同该笛宫音孔位至吹口距离的差数。荀勖以此差数（即管口校正数），用三分损益法精确地定出了黄钟笛上宫商徵羽各孔位置，制成了音高准确的管乐器。这种对管内空气振动的研究和对律管发音规律的探讨以及管口校正数的得出，是中国古代律学史上的一大进步，对后世产生了很大的影响。
音律研究的新成果汉京房为求旋宫转调，在十二律的基础上，用三分损益法定出六十律，这种作法虽然繁琐且并未解决旋相回宫的问题，但其积极探求真理的态度，客观上推动了律制的研究。南北朝时刘宋太史钱乐之对京房六十律加以引伸，在宋元嘉年间推出三百六十律，以附会周年360 日。这类引伸没有多大理论意义和实际价值。同时代人何承天（370—447）则摈弃京、钱之法，只在十二律内进行各律长度的调整，使得最后一律能回到出发律上。以黄钟律为例，黄钟律长9 寸，生律第11 次得仲吕长6。66 寸，再生律一次，即用三分损益法求得律长4。44 寸。移低八度，得倍长8。88 寸，比出发律（黄钟）短0。12 寸。何承天将此差数0。12 寸适当地分作12 份，分别加在各律上，形成中国音乐史上最早的十二平均律，初步使十二律周而复始，近似地达到了旋相回宫的目的。①共振现象的研究④ 张华：《博物志》卷二，《外国》。
① 参见缪天瑞：《律学》，人民音乐出版社1983 年版，第127—130 页。共振现象在声学中即是共鸣现象。这一现象在先秦和秦汉时期就已被观察到了。《庄子》和《易传》中都曾有所记载。魏晋时期人们除了认识共振现象外，还掌握了消除共振的方法。刘宋刘敬叔（390—470）在《异苑》中有两条记载涉及共振现象：“魏时殿前大钟无故大鸣，人皆异之。以问张华，华曰：‘此蜀郡铜山崩，故钟鸣应之耳。’寻蜀郡上其事，果如华言。”“晋中朝有人蓄铜澡盘，晨夕恒鸣，如人扣之。乃问张华，华曰：‘此盘与洛钟宫商相应，宫中朝暮撞钟，故声相应耳。可错令轻，则韵乖，鸣自止也。’如其言，后不复鸣。”①前一条记的是共鸣现象。张华认为，魏殿大钟是因蜀郡铜山崩毁而引起大鸣的。但蜀郡与魏都洛阳遥遥相距，其铜山崩能否引起洛钟大鸣，值得怀疑。然而张华作出这样的解释，说明他对共鸣现象早有观察并具有一定知识，因而当洛钟无故大鸣时能断定它是共鸣现象。后一条记的是共鸣消除法。张华不但具有共鸣的知识，而且还知道如何消除共鸣的办法。从现代科学观点看，共鸣是因振动体的固有频率同周期性作用的外力的频率相等或相接近而引起振动体振幅的剧增。张华叫人把铜澡盆（振动体）磨掉一些，是为了使其重量变轻，改变其固有频率，这样，铜澡盆就不会同洛钟发生共振，共鸣现象自然就消除了。
① 参见缪天瑞：《律学》，人民音乐出版社1983 年版，第121—123 页。第三节光学知识对视差和大气消光问题的认识我国在战国秦汉之间就提出了对人眼所观察到的远处物体距离远近的判断问题，其中“小儿辨日”的故事尤为著名。《列子·汤问》载：“孔子东游，见两小儿辨斗。问其故，一儿曰：‘我以日始出时去人近，而日中时远也。’一儿以日初出远而日中时近也。一儿曰：‘日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？’一儿曰：‘日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？’孔子不能决也。两小儿笑曰：‘孰为汝多知乎！’”①日初出时远还是日中时远的问题，实际上是个光学问题，它涉及到视差和大气的消光等因素。这个问题从汉代就开始讨论了。东汉初年桓谭（前？—56）在《新论》中提到：汉“长水校尉平陵关子阳，目为日之去人，上方远而四旁近”①。东汉王充（27—约79）则把日中时的距离看作是直角三角形的直角边，而把日出入时的距离看作是斜边，从而断定“日中近而日出入远”；至于日中近为什么反而看起来小则是由于亮度对视觉影响的结果（“日中光明，故小；其出入时光暗，故大。犹昼日察火光小，夜察火光大也”）②。西晋束晳则认为日中与日出入同人的距离相等（“旁方与上方等”）。他先从生理上找原因，认为人们习惯于平视，对于同大的物体，仰视时总觉其小（“旁视则天体存在于侧，故日出时视日大也。日无大小，而所存者有伸厌。厌而形小，伸而体大”）。又从亮度上分析人们视白小，视赤大（“日始出时色白者，虽大不甚；始出时色赤者，其大则甚”）。还从比衬的角度分析，认为有比较则觉其大，无所比较则觉其小（“且夫置器广庭，则函中之鼎如釜；堂崇十仞，则八尺之人犹短。物有陵之，非形异也”）。因此，他认为“物有惑心，形有乱目”，“此终以人目之惑，无远近也”。总之，束晳从生理、亮度、比衬三个方面解答了日出日中的视差问题③。后秦姜岌赞同日出日中与人距离相等的观点。他还进一步指出，日出日入时所呈现的赤色是由于“地有游气”作用的结果（“夫日者纯阳之精也，光明外耀，以眩人目，故人视日为小。及其初出，地有游气，以厌日光，不眩人目，即日赤而大也。无游气则色白，大不甚矣。地气不及天，故一日之中，晨夕日色赤，而中时日色白”）。在这里，姜岌用“游气”已对日出入时的赤色作了科学的解释，实际上他所认识的是关于大气的吸收与消光问题④。
关于多面平面镜成象和凸透镜取火的认识魏晋时期人们已开始用多面平面镜进行成象实验。葛洪在《抱朴子》中说：“明镜或用一或用二，谓之日月镜。或用四，谓之四规者，照之时，前① 刘敬叔：《异苑》卷二。
① 《列子·汤问》。
② 桓谭：《新论》，离事第十一。
③ 王充：《论衡·说日》。
④ 王锦光等：《中国光学史》，湖南教育出版社，1986 年，第128—129 页。后左右各施一也。用四规所见来神甚多，或纵目，或乘龙驾虎，冠服彩色，不与世同，皆有经图。”①用两个平面镜或用四个平面镜照人，可得到众多的人像，“所见来神甚多”即指此。这是葛洪的实验所得。
西汉时期成书的《淮南万毕术》载有削冰令圆以取火的方法。晋张华也提到此事，而且他更进一步提到用珠取火。他说：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。取火法如用珠取火。多有说者，此未试。”②这是现存历史文献中最早关于用珠取火的记载，说明当时人已有以珠聚焦取火的知识。当然，这里所说的珠，应该是相当大的水晶球、琉璃球或玻璃球。关于以珠取火，在晋王嘉所撰的《拾遗记》中也有类似的记述：糜竺“货财如山，不可算计。内以方诸盆瓶，设大珠如卵，散满于庭，谓之‘宝庭’，而外人不得窥。。。旬日，火从库内起，烧其珠玉十分之一。皆是阳燧旱燥，自能烧物。”③王嘉认为这是因“阳隧旱燥”起燃，但文中提到“设大珠如卵，散满于庭”，所以也有因珠聚焦起火的可能性。
① 薛道远：《大气吸收、消光和蒙气差现象在我国的发现》，载《科技史文集》第3 辑，上海科技出版社，1980 年，第77—78 页。
② 葛洪：《抱朴子·内篇·杂应》。
③ 张华：《博物志》卷四《戏术》。
第四节电磁学知识我国远在战国秦汉时期就对静电现象和静磁现象进行观察研究，并创制了磁性指向器——司南。魏晋南北朝时期，这种观察研究仍在继续进行，并取得了一些新成果。
关于静电现象的进一步发现汉以前人们已知玳瑁、琥珀等物体经过摩擦可以吸取草芥等一类轻小物体。至三国时期，人们又发现发霉以后的腐芥不被吸引。《三国志·吴书》载：“虞翻少好学，有高气。年十二，客有侯其兄者，不过翻。翻追与书曰：‘仆闻琥珀不取腐芥，磁石不受曲针。过而不存，不亦宜乎！’”①从现代科学观点看，草芥要能被琥珀吸引，必须干燥，在带静电的琥珀作用下，草芥表面也形成带相反极性的静电层，因而能被琥珀所吸引。而腐芥则含有水份，本身已成为导体，自然不能被琥珀吸引。年仅十二的虞翻，闻知琥珀不取腐芥，说明时人已经有此经验知识。
南北朝时期，人们还通过能否拾芥的试验来判断琥珀的真伪。刘宋雷教在《雷公炮炙论》中写道，“琥珀如血色，熟于布上拭，吸得芥子者真也。”②可见此时对于琥珀拾芥现象的认识已相当普遍了。
关于尖端放电及导电现象的记载汉时已发现“矛端生火”的尖端放电现象。晋代干宝的《搜神记》亦载，“晋惠帝永兴元年（304），成都王之攻长沙也，反军于邺，内外陈兵。是夜戟锋皆有火光，遥望如悬烛，就视则亡焉。其后终以败亡。”①此处的“戟锋皆有火光”等语，亦应是一种尖端放电现象。
雷击是自古常见的现象。南北朝时期人们对雷击现象有了新的发现。《南齐书》载：“永明八年（490）四月六日，雷震会稽山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗户不异也。”②保林寺塔顶由金属为之，佛面也由金粉涂刷，这些都成为导体，当雷暴之时，高能量的雷电使塔顶及佛面形成瞬时电流，从而导致熔化，而木质窗户则不受影响。
静磁现象的进一步认识和利用上文提到虞翻已知“琥珀不取腐芥，磁石不受曲针”。此处的“曲针”
当是与钢（铁）针相对的由较软金属（如金、银、铜等）制成的容易弯曲的针。三国魏曹植（192—232）在他的一首诗《矫志》中说：“磁石引铁，于金不连。”此处的“金”是与铁相对提的，可见也是指铁以外的金属。这表明当时人们已用磁石对铁及其他金属做过实验，从而知道磁石只能引铁，其① 王嘉：《拾遗记》卷八《蜀》。
② 《三国志·吴书第十二》卷五十七，注＇1＇。
① 雷教：《雷公炮炙论·琥珀》，王兴法辑校，上海中医学院出版社1986 年版，第32 页。② 干宝：《搜神记》卷七。
他金属都不能被吸引。
雷敩还用磁石吸铁的特性来判别磁石的优劣。《雷公炮炙论》云：“夫欲验者，一斤磁石，四面只吸铁一斤者，此名延年沙；四面只吸得铁八两者，名曰续未石；四面只吸得五两已来者，号曰磁石。”③从雷敩这些说法中可以看出，他对磁石的吸铁性是做过多次实验的。
磁石吸铁的特性还被应用于医疗上。葛洪在《肘后备急方》中说：“治小儿误吞针：用磁石如枣核大，磨令光，钻作窍，丝穿，令含，针自出。”①这种治疗小儿误吞针的方法后世多有采用。
对静电现象和静磁现象的解释对于习见的静电、静磁现象，我国古人曾试图加以解释。晋郭璞在《山海经图赞》中说：“磁石吸铁，琥珀取芥，气有潜通，数亦冥会，物之相投，出乎意外。”②郭璞认为磁石和铁、琥珀和芥的这种物物相投的现象是很奇
