“夫竹之性浮,残以为牒,束而投之水则沈,失其体也。”
竹子是中空的,投于水中,自然浮起,故说“竹之性浮”。把完整的竹子破开,削成竹牒,束成一捆,投入水中,则下沉,原因在于“失其体也”。即是说,竹子重量可以做到不变,但做成竹牒以后,其体积比起原来大为减少,投入水中以后所受浮力也大为减少,于是就不能浮起。显然,《淮南子》已经意识到物体所受浮力与其排水体积之间有着密切联系。
应该指出的是,无论《墨经》还是《淮南子》,都没有从定量角度揭示物体所受浮力与其排水量之间的关系。在其他中国古籍中,也未见到别人对此有清晰的论述。不过,这并不影响古人去巧妙地利用浮力。《宋史·方技传》记载了当时一个和尚怀丙巧妙利用浮力的一个例子:
“河中府浮梁,用铁牛八维之,一牛且数万斤。后水暴涨绝梁,牵牛没于河。募能出之者,怀丙以二大舟实土,夹牛维之。用大木为权衡状钓牛。徐去其土,舟浮牛出。”
僧怀丙之所为,是利用浮力起重,可谓构思巧妙。古人利用浮力的例子还可以举出许多,诸如建造船只、船坞、浮囊、战争中发明“水雷”等,这里不再多说。
从物理学的角度来看,还需要一提的是古人利用浮力对液体比重的判定。古人在实践中发现,同一物体,浸在不同的液体中,它所受的浮力也不一样。唐代段成式作的《酉阳杂俎》,其《前集》卷十九提到:
“莲实,莲入水必沉,唯煎盐碱卤能浮之。”
造成这一现象的原因,显然是由于水和盐卤的浓度不同。受此事实的启发,古人发明了通过观察莲子的浮沉情况判定液体浓度的方法。李约瑟的《中国科学技术史》一书,在考证盐水浓度的测定法时,专门引用了11世纪姚宽所写的一段记事。姚宽在台州做官时,曾因调查盐商舞弊,每日用莲子试验盐卤。他选择较重的莲子供用,倘若十粒莲子,能由盐卤中浮出三四粒,就是浓盐卤。浮起的数目不足三粒,这盐卤就是稀薄不良的。若全体莲子都沉在卤底,则该盐卤稀薄至极,即使经过蒸发,也难以得到食盐。这种方法不但巧妙利用浮力,而且还包含了一定的数理统计思想。
元代陈椿在《熬波图咏》一书中记载了一种专门用于测盐卤的器具,也是用莲子测定的,叫做莲管:
“莲管之法,采石莲,先于淤泥内浸过,用四等卤分浸四处:最咸■卤浸一处,三分卤浸一分水浸一处,一半水浸一半卤浸一处,一分卤浸二分水浸一处。后用一竹管盛此四等所浸莲子四枚于竹管内,上用竹丝隔定竹管口,不令莲子漾出。以莲管吸卤试之,视四莲子之浮沉,以别卤咸淡之等。”
用这种仪器,已经可以对盐卤浓度进行分等了。这种“莲管”原理与现代的浮子式比重计相近,其中四枚莲子相当于比重不同的色球,根据这些小球的浮沉情况便可判断液体的比重。
明末方以智在《物理小识》卷七中记载了他的老师王虚舟对金、银、铜、铁在汞液中浮沉情况的观察:
“虚舟子曰:《本草》言金银铜铁置汞上则浮,此非也。铜铁则浮,金银则沉。金银取出必轻耗,以其蚀也。”
王虚舟的观察是准确的,这反映了古人对不同比重物体沉浮状态研究的深入。这段话还记述了汞对金、银的腐蚀作用,在化学史上也是有价值的。
来源:【九爱网址导航www.fuzhukm.com】 免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!