在中国古代历史中，几乎找不到以数学解决物理问题的例子，也没有在物理阐述中常见到的逻辑推理的范式。因而，也就没有物理学。但是，没有近代物理学的方法和没有物理学，毕竟是两回事。在人类的历史进程中，不同的历史阶段，有不同的认知自然、获取知识的方法。本书将给您介绍中国古代的物理知道及方法，可以说是科学普及的入门书，提高自身科学素养的通俗读物。对于从事理学或技术领域的人士，了解本领域或相邻领域的学科史，有可能获得在他处难于寻觅的开启思维的钥匙。

第一章 从原始的测量到度量衡的形成

第二章 度量衡单位、单位制以及对标准的探索

第三章 春秋战国时期各诸侯国度量衡

第四童 从奏统一度量衡到汉代度量衡制度的完备

第五章 三国至隋度量衡的沿革与变迁

第六章 唐宋时期的度量衡

第七章 元明两代的度量衡

第八章 清代至中华民国的度量衡

第九章 时间及其他各种量的测试、测量

附录

后记

(1)原始的量器——大地湾陶量

据考古发掘报道，甘肃大地湾F901房屋遗址中，出土了一组容量成倍比关系，形制非同一般的容器和祭祀礼器的陶器：条形盘、铲形抄、箕形抄和四柄深腹罐。发掘者认为，这4件容量成倍比关系的陶器，是私有制产生后，为解决合理分配而出现的专用量器，理由如下：①F901房屋遗址规模宏伟，包括附属建筑在内，占地420平方米，建造时工程浩大，是一个需要耗费几百以至上千个劳动日，动员整个氏族力量来修建的大型建筑。根据房屋的结构和周围环境状况分析，很可能是部落联盟活动的公共场所，是主要用于集会、祭祀或举行某种仪式的“宫殿”式建筑。4件陶器与其他陶鼎等祭祀性礼器同置于房屋基址的主要位置，因此不会是一般日常用具。推测是专门用来分配谷物用的量器。②4件陶器形制既有别于礼器，又不似一般日常容器，更主要的特点是它们的容积成倍比关系。经发掘者测量，得到各器的计算容积分别为：条形盘264．．3立方厘米，铲形抄2650．7立方厘米，箕形抄5288．4立方厘米，四柄深腹罐26082．1立方厘米。它们之间的倍比关系大致为1：10：20：100，即l四柄深腹罐=5箕形抄=10铲形抄=100条形盘。①如果以上数据准确地反映了4件陶器的容积，那么它们在度量衡史上的价值当是惊人的。但是必须指出，4件陶器的器形既不规则，出土时又有很大程度的破损，虽经修复，也很难准确地反映出它们的容积了。今天所得到的测量数据，均系经考古工作者修复，再用现代手段测量后得到的计算容积，仅从数字看似乎精确，实际上这种精确度在当时是很难达到的。即便如此，这4件陶器之间已有约略的倍比关系，部落首领们用来分配和计量粮食的可能性是存在的。这些量器在当时是否已有专门的单位名称，已无从考证了。P16-17

中国物理学史在科学史家族中是一门最年轻的学科。

清晚期，邹伯奇指出：《墨经》中有“视学”(光学)、“重学”(力学)。石破惊天之语，唤起人们搜索古典文献中有关科学知识的记载。20世纪上半叶，不时地有些与中国物理学史相关的文章见诸报端。但是，重要的研究仅有几项：一是刘半农关于朱载堉及其十二等程律的论文①；一是吴承洛关于度量衡史的著作②；一是钱临照关于《墨经》中物理条文的探讨③；一是王振铎关于指南针和罗经盘的研究①。可以说，直到20世纪50年代初，中国物理学史的研究十分零散，并且尚未形成“中国物理学史”的概念。

20世纪50—60年代期间，中国物理学史研究有了一个很好的开端。先，吴南薰撰写了一册《中国物理学史》，1956年由武汉大学物理系印刷并在内部交流出版。虽然该书内容多为乐律学，力学、光学、电和磁的知识极少，但它却成为英国科学史家李约瑟(Joseph Needham)撰写其巨著的中国物理学史这一章时惟一一本相关的中文参考专著。1962年，李约瑟的《中国科学技术史》(Science and Civilisation in China)第4卷第1分册，即中国物理学史出版。作为这开端的另一件事是，1957年中国科学院哲学社会科学部(今中国社会科学院)成立自然科学史研究室，出版不定期刊物《科学史集刊》，并于1964年建立物理学史和化学史研究组，由物理学家叶企孙指导。1964年5月18日和6月1日叶企孙在北京市物理学会作题为“中国物理学史若干问题”的学术报告。迄止此时，不仅有一些中国物理学史论文在专门刊物上发表，且已形成了较为明确的“中国物理学史”概念。然而，这一良好的开端被“文化大革命”人为地阻断了整10年时间。

最近20多年来，物理学史研究得到较好的发展。有几十所大学开设科学史或物理学史课程，近十所大专院校编写了物理学史讲义或教程，还有些大学设立了包括中国物理学史在内的研究机构，培养了一批硕士、博士研究生，出版了一些物理学史专著。其中，就中国物理学史相关的著作有：陆学善的《中国晶体学史料拾掇》(载《科技史文集》第12辑)，袁运开等编《中国物理学史讲义——古代之部》，王锦光与洪震寰的《中国光学史》、《中国古代物理学史略》，方孝博《墨经中数学和物理学》，丘光明《中国度量衡史》，老亮《中国古代材料力学史》，何汝鑫与骆炳贤《中国物理教育简史》，关增建《中国古代物理思想探索》，戴念祖《朱载堉——明代的科学和艺术巨星》、《中国力学史》、《中国声学史》、《物理学与机械志》，等等。与中国物理学史相关的著作还有，华同旭《中国漏刻》，李志超《天人古义——中国科学史论纲》，申先甲等编著《物理学史教程》和《物理学思想史》，等等。更有一批近代中国物理学家的传记、回忆录或论文集出版，它们是研究近代中国物理学史的重要史料来源和基本建设。至于这20余年的研究论文可谓举不胜举。

鉴于近几十年中国物理学史研究的逐步深入与拓展，1996年在深圳举行的国际中国科学技术史会议期间，中国物理学史同行中有人提出编撰中国物理学史丛书的设想，以便总结近百年的有关研究，承前启后，企望中国物理学史研究工作代有薪传。中国物理学史大系的组纂就是在这种思想认识上着手进行的。由于中国物理学史研究迄今仍有许多未曾涉猎的领域，有许多问题研究深度不够，这“大系”的出版，自然也会有这种那种不足或缺憾。随着21世纪到来，愿“大系”能为未来的研究者提供史料搜集、研究参考之作用。

最近几年盛行一种时髦观点：中国古代只有技术而无科学，或简言为“有‘术’无‘学’”。在这时髦观点影响下，同样提出：中国古代只有物理技术、物理知识而无物理学。世人如何看待物理学史大系，亦有待读者评述。这大系的各册专史所涉及的内容中，除了《墨经》中有关力学、光学等知识外，在力学方面．郑玄和贾公彦的弹性定律的发现， 《考灵曜》中关于相对性原理的叙述， 《九章算术》中有关运动学的算题，李诫有关横梁强度及其高宽比数的确定，徐有贞的水箱放水实验，汉代铜卡尺；在声学方面，三分损益律的各种计算，朱载堉十二等程律，姚广孝创建的隔声建筑；在光学方面，谭峭的四种透镜及其成像的描述，赵友钦的小孔成像实验；在电和磁方面，指南针、磁偏角的知识，等等，在“有术无学”的观点下，大概都不属于物理学了。诚然，在习惯于近代物理方法的某些人看来，由于在中国古代历史中，几乎找不到以数学解决物理问题的例子，也没有在物理阐述常见到的逻辑推理的范式。因而，也就没有物理学。但是，没有近代物理学的方法和没有物理学，毕竟是两回事。在人类的历史进程中，不同的历史阶段，有不同的认知自然、获取知识的方法。否则，我们亦难于解释，为什么阿基米德的数学与物理学方法只解答了静力学中一些问题，而没有在物理学其他领域并在古希腊之后得以发展；为什么亚里士多德的逻辑推理得出了许多错误的物理学结论，而又统治了整个中世纪时期。爱因斯坦曾经说过：

“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里得几何学中)，以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。在我看来，各国的贤哲没有走出这两步，那是用不着惊奇的。令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全部做出来了。”①

如若同意中国古代没有物理学，那么上述诸多发现应当列入什么范畴?

16世纪初期，西班牙人文主义者比维斯(JeanLuizVives1492--1540)在反对概念混乱的“冲力说”中赞赏以工艺经验探索自然。他说：

“那些人从最有经验的人那里收集有关每一种工艺的各种题材，并写成文字，他们给人类带来多少智慧财富……通过对生活各方面的这类观察，实践的真知几乎增长到令人不能置信的程度。”①

正是如此，人们提出“学者与工匠以不同方式促进近代科学的诞生”。  相信中国物理学史大系的出版，不仅有助于人们更深入研究科学史，亦有助于人们了解古代科学的特点，中国物理学的发展历程以及对可能发生的各种科学史时髦观念的认识。

科学史是人类文明进程中体现智慧的历史，其中物理学史更能充分表现这个主题。中国物理学史还有浓厚的中国特色，它对于了解中国传统文化、激励国人奋发上进，都具有恒久的功能。在物理学教学方面，科学史事例是激发学生文化兴趣和科学兴趣的好教材，也是学生素质教育的好教材之一。中国物理学史大系史料丰富、准确，作者们又都极为注意发掘其中教育因素，愿它的出版，能在相关的研究和教学上发挥应有的社会效益。

值得指出的是，科学史或物理学史还是科学普及的入门书，是提高自身科学素养的通俗读物。对于从事理学或技术领域的人士，了解本领域或相邻领域的学科史，有可能获得在它处难于寻觅的开启思维的钥匙；对于那些身处领导地位，或从事文化、传媒、企业、管理等领域工作的人士，读一本科学史著作，尤其是科学概念丰富、科学方法灵巧的物理学史著作，不仅能为你了解世界、识别真假提供智慧与能力，亦必将为你的言谈举止增添光彩与风度。

中国物理学史大系编委会

经戴念祖等先生多年的策划和组织，《中国物理学史大系》的编纂和出版才能列入日程。我有幸承担了其中《计量史》的写作任务。

近年有学者提出，中国古代的计量工作不仅仅只限于度量衡，因此建议写一部中国计量史。关增建先生就首辟蹊径，已于2000年出版了《计量史话》(见胡绳主编《中华文明史话》丛书，大百科全书出版社出版)。由于我们多年来接触到的实物和文献资料大多只限于度量衡范围，此外，除了历法和时间，其他的测试和测量，文献中仅见只言片语，很少有系统全面的记述。限于史料的缺乏，更由于我个人知识的局限，自觉仍只能撰写一册度量衡史。为补不足，在最后把度量衡之外的各种测量集中为一章，作了一些简略的叙述。这种尝试对我来说仅仅是一个开始，今后一定会有更多的有识之士再把这一领域拓宽，并作更深层次的研究。为与过去出版的《度量衡史》有所区别，本书暂定名为《计量史》。

由于种种原因，我从美术专业转向度量衡史的学习和研究。多年来在朱德熙、李学勤、俞伟超、史树青、裘锡圭、黄盛璋、王世民、郭正忠、戴念祖先生等各方面专家、学者的关心和指导下，虽然也写了几篇文章，出了几本书，当自己重读时却顿觉汗颜；书中错谬和不妥之处颇多，深感对不起读者。在撰写本册书稿时，虽尽力作些改正，但不免仍有谬误，有待各方面专家批评指正。

回顾走过的20多年，曾得到前国家计量局(今国家质量技术监督检验检疫总局)历届领导的大力支持。1992年在拙著《中国历代度量衡考》完稿时，当时担任国家计量局局长的白景中同志，在百忙之中还抽出时间亲为之作序，给予这项工作热情的关怀。

1992年以后，与日本计量史学会有了密切的交往，更得到该会会长、国际计量史学会副会长岩田重雄先生的帮助，多次无私地将他收藏的资料大批地邮寄给我，使我开阔了眼界，学习到更多的知识。再一次向岩田君表示衷心的感谢。

书稿完成后，邱隆先生花费了大量的时间审阅，并提出了许多中肯的建议和意见。多年来他一直给予我多方面的帮助，在此一并致以谢意。

丘光明

2001．5