样性是由于所享受的气不同。此外西汉时还提出了“元气”概念从而真正把气作为宇宙的本原。王充也指出：“天地合气万物自生。”3宋■、尹文以来的这些看法反映了先秦和秦汉思想家对于生命来源问题的朴素唯物主义观点界的展。关于自然生物之间的联系《淮南子·坠形训》中有一段很值得深入研究的论述：
生海人海人生若菌若菌生圣人圣人生庶人凡者生于庶人。
羽嘉生飞龙飞龙生凤凰凤凰生鸾鸟鸾鸟生庶鸟凡羽者生于庶鸟。毛犊生应龙应龙生建马建马生麒麟麒麟生庶兽凡毛者生于庶兽。介麟生蛟龙蛟龙生鲲鲠鲲鲠生建邪建邪生庶鱼凡鳞者生于庶鱼。介潭生先龙先龙生玄鼋玄鼋生灵龟灵龟生庶龟凡介者生于庶龟。煖湿生容煖湿生于毛风毛风生于湿玄。湿玄生羽风羽风生煖介煖介生鳞薄鳞薄生于煖介。五类杂种兴乎外肖形而蕃。日冯生阳阏阳阏生乔如乔如生干木干木生庶木凡根拔木者生于庶木。根拔生程若程若生玄玉玄玉生醴泉醴泉生皇辜皇辜生庶草凡根茇草者生于庶草。海闾生屈龙屈龙生容华容华生蔈蔈生萍藻萍藻生浮草凡浮生不根茇者生于萍藻。”这一段文字清楚地勾划出一幅生物进化的图解4：1董仲舒：《春秋繁露·顺命》。
2《管子·内业》。
1《淮南子·诠言训》。
2《淮南子·诠言训》。
3王充：《论衡·自然》。
4苟萃华：《再谈〈淮南子〉书中的生物进化观》《自然科学史研究》1983年第2卷第2期。又参见苟萃华、汪子春、许维枢等：《中国古代生物学史》科学出版社1989年版。通过这幅图解可以看到在《淮南子》中已把当时具有的分类学知识与朴素的生物进化观统一起来。例如把动物分为（人类）毛（兽类）羽（鸟类）鳞（鱼类）介（龟鳖类）等五类把植物分为藻类、草类和木类等三类并且描述了各类动植物的系统进化过程。此外还意识到所有的动物都有一个共同的祖先类型叫湿玄。湿玄派生出两支即“毛风”和“羽风”。毛风又演变出（人类）和毛（兽类）羽风演变出羽（鸟类）、鳞（鱼类）和介（龟鳖类）。而且每类动物、植物也都有一个原始型如人类的原始型是“”兽类的原始型是“毛犊”等等。最后归结为“五类杂种兴乎外肖形而蕃”认为这五类不同的动物各按其自身性状特征而繁衍下去。这是一幅关于生物界从一个原始祖先开始由简单到复杂由低等到高等的逐步演化展的图景。它虽然是凭借想象而臆测出来的与现代生物进化论的生物谱系相差甚远但它毕竟反映了两千多年前所产生的生物进化观念因而是非常可贵的。可惜的是《淮南子》的生物进化观后来没有得到重视和展。
第四十七章物理学秦汉时期的物理知识有着丰富的内容在力学、热学、声学、光学、电和磁等方面同先秦时期相比都有不少新的成果。
第一节力学知识关于力的性质和作用的认识继春秋战国时期墨家学派对力进行定义（“力刑之所以奋”）之后秦汉时期对力的认识又有展。在西汉刘安（前179—前122）组织编写的《淮南子》、《淮南万毕术》和东汉王充（27—约79）所著的《论衡》等著作中有许多精彩的论述。归纳起来约有以下几点：物体内力不能使物体自身生运动：“力重不能自称须人乃举古之多力者身能负荷千钧手能决角伸钩使之自举不能离地。”1这是关于物体的内力不能使物体自身产生运动的最早表述。
外力的作用因物体重量的不同而不同：“湍濑之流沙石转而大石不移。何者？大石重而沙石轻也金铁在地焱风不能动；毛芥在其间飞扬千里。”1物体形状影响了物体的运动：“圆物投之于地东西南北无之不可策杖叩动才微辄停；方物集地一投而止及其移徒须人动举。”2移动物体所需之力比举起物体所需之力少：“夫举重鼎者力少而不能胜也；及至其移徙之不待其多力者。”3就是说移动物体要比举起该物用力少。这是从日常生活经验中就可得知的但已隐含着对移动摩擦阻力问题的认识。此同先秦著作《考工记》中所提到的车轮着地须“微至”以减少滚动摩擦阻力的认识相类似。
有锋刃的器具也须外力作用才能产生运动：“凿所以入木者槌叩之也；锸所以能撅地者跖蹈之也。诸有锋刃之器所以能断割削者手能把持之也力能推引之也。”4如果没有外力利器也不能挥作用：“干将之刃人不推顿苽瓠不能伤；苽瓠之箭机不动鲁缟不能穿。”5截面积对压力有直接影响截面积越大压力越小：“针锥所穿无不畅达；使针锥末方穿物无一分之深矣。”6关于“势”的概念在先秦著作《孙子·势篇》中提出了“势”的概念此概念包含了物理学中的动能和势能。如“激水之疾至于漂石者势也”指的是动能；“转圆石于千仞之山者势也”指的是势能；“势如彍弩节如机”指的是弹性势能。至秦汉时期对于“势”的概念亦多有论述。如“夫舟浮于水车转于6此势之自然也。”1“夫七尺之桡而制船之左右者以水为资。1《论衡·效力》。
1《论衡·状留》。
2《论衡·状留》。
3《淮南子·主术训》。
4《论衡·效力》。
5《论衡·效力》。
6《论衡·状留》。
1《淮南子·主术训》。
天子号令行禁止以众为势也。”2“是故得势之利者所持甚小其存甚大；所约甚守所制甚广。是故十围之木持千钧之屋；五寸之键制开阖之门。岂其材之巨小足哉所居要也。”3十围之木与五寸之键巨小悬殊但因五寸之键居于要处故其用甚大。对于弓矢之势视远近而有别：“矢之于十步贯兕甲；及其极不能入鲁缟。”注云：“言势有极。”4就是说矢至最大射程时动能为零（势有极）虽薄如鲁缟亦无力穿入。
对浮力的认识和利用对水浮力：远古时代已有舟楫因而对水浮力早有所认识。秦汉时期造船业具有一定规模水浮力在实践中得到广泛的利用。如“抱壶而渡水”5“鸿毛之囊可以渡江。”6也就是说空壶和装满鸿毛的皮囊可以助人渡江。这可看成是后世救生圈、救生衣的滥觞。人们还从竹和金属相比较角度对水浮力进行探讨：“长竹之性浮残以为牒束而投之水则沉失其体也；金之性沉托之于舟上则浮势有所支也。”7秦汉时期对空气浮力也有一定的认识。相传帝舜曾借助于空气浮力而免于死难。因舜父瞽叟偏爱后妻子常欲杀舜。有一次瞽叟让舜上粮仓（廪）修顶“瞽叟从下纵火焚廪。舜乃以两笠自扦而下去得不死。”1王莽时为抗击匈奴特招募“有奇技术可以攻匈奴者或言能飞一日千里可窥匈奴。莽辄试之取大鸟翮为两翼头与身皆著毛通引环纽飞数百步坠。”2这是人类第一次仿生滑翔飞行的大胆尝试。
对于表面张力的认识秦汉时期人们已注意观察液体的表面记载了一种属于液体表面强力的现象。《淮南万毕术》云：“泽浮针。”高诱注：“取头中垢以涂针塞其孔置水即浮。”因头垢有油脂涂在针表面并塞其孔钟与水便不浸润当针足够轻的时候由于水的表面张力的作用便能使针浮于水面。这是关于表面张力的最早记载。其后晋葛洪说：“头垢犹足以使金铁浮水况妙于兹乎？”3即是指表面张力现象。
对大气压力的利用有关利用大气压力的具体例子突出表现在制造虹吸管上。东汉灵帝中平年间（公元184—189年）掖庭令毕岚曾作“翻车”、“渴乌”李贤等注2《淮南子·主术训》。
3《淮南子·主术训》。
4《淮南子·说林训》。
5《淮南子·说林训》。
6《淮南万毕术》。
1《史记·五帝本纪》。
2《汉书·王莽传》下。
3《抱朴子·登涉》。
云：“翻车设机车以引水；渴乌为曲筒以气引水上也。”1渴乌就是利用大气压力而制成的虹吸管。此种虹吸管自汉代以后历代都有制造。
关于运动问题汉代有一段非常精彩的论述：“地恒动不止人不知譬如人在大舟中闭牖而坐舟行不觉也。”2这段话清楚地表明了地动思想和运动相对性思想是十分可贵的。可惜的是这两种重要思想未受到后世应有的重视。
1《后汉书·张让传》。
2《太平御览》卷三六引《尚书纬·考灵曜》。
第二节热学知识对热的认识和利用热是人类须臾不可离的。秦汉时期人们在日常生活中逐渐积累了不少热的知识。
在燃料方面人们除了使用木炭和煤以外还现了新的能源——石油。《汉书·地理志》载：“高奴有洧水可燃。”当地人用它来做过燃料是有可能的。
这一时期对烟囱和火道等通风设施与燃烧程度的关系也有一定的认识。
当时已有关于“曲突徙薪”的见解：“客有过主人者见其灶直突傍有积薪。客谓主人更为曲突远徙其薪不者且有火患。”3这里的“突”指的是烟囱“直突”就是把烟囱安在火膛的上方；“曲突”则是让火焰先通过一段火道然后再通向烟囱。直突火势过盛容易招致火灾因此居家不宜；而曲突可使火势延缓有利于炊事安全。
秦汉时期人们已能利用热胀冷缩的现象于工程施工上。据载秦国李冰父子在修建都江堰的施工中曾采用“积薪烧之”的方法坼裂岩石开山劈岭。即是先用柴草烧炽岩石使其热胀冷缩不均匀而致裂解1。东汉武都太守虞诩在开通粮道时也使用此法：“使人烧石以水灌之石皆坼裂因镌去石。”2这是工程实践中的巧妙明。
秦汉时期人们还开始利用热气流。《酉阳杂俎》载：“汉高祖入咸阳宫宝中尤异者有青玉灯檠高七尺五寸下作蟠螭以口衔灯。灯燃则鳞甲皆动炳焕若列星。”3蟠螭的鳞甲可能是很薄的金属片所制燃灯所产生的热气流向上冲动这些鳞片致使其炳焕若列星。除了生产生活实践中利用热气流外人们还做些热气流或热膨胀方面的科学实验。《淮南万毕术》云：“艾火令鸡子飞。”高诱注：“取鸡子去其汁燃艾火内空卵中疾风因举之飞。”事实上由燃艾而引起的热气流外喷不足以令鸡子自飞但空卵内的空气受热膨胀而使比重减小从而在疾风中飞行短短的一段是有可能的。后世热气球的原理与此完全相同只是升力更大而已。
对水的三态变化的认识和利用秦汉时期已经知道水的三态变化并且知道水的蒸、凝结同温度有密切的关系。如《大戴礼记》说：“天地积阴温则为雨寒则为雪。”《论衡》更进一步指出：“云雾雨之征也。夏则为露冬则为霜温则为雨寒则为雪。”1汉刘熙《释名》曰：“雪绥也。水下遇寒而凝绥绥然下也。”《韩诗外传》曰：“凡草木花多五出雪花独六出。雪花曰霙雪云曰同云。”3《汉书·霍光传》。
1常璩：《华阳国志·蜀志》。
2《后汉书·虞诩传》注引《续汉书》。
3段成式：《酉阳杂俎·物异》。
1《论衡·说日》。
2汉代人们还做过沸水骤然冷却的实验由此可以获得低于大气压力的效应尽管古人当时可能没有低压的概念但在实践中已有此经验知识。《淮南万毕术》云：“铜瓮雷鸣。”高诱注：“取沸汤置铜瓮中坚密塞内之井中则雷鸣闻数十里。”这是二次沸腾现象。沸汤倒入铜瓮后即止沸。但坚密塞后入井中骤冷瓮中液面蒸汽由于迅冷凝而使气压骤降因而引起了二次沸腾；同时因瓮内气压低致使外力挤压铜瓮从而使瓮壁塌陷或破裂出巨响。至于声闻数十里则是夸张之词。
《淮南万毕术》还提到用沸汤造冰的实验：“取沸汤置瓮中密以新缣沉井三日成冰。”这是属于通过减压来提高冰点的实验。但是此种气压的降低对水的冰点的提高影响甚微因此这个实验是不可能成功的。可是既有如此记载说明当时人们是在没有经验事实的情况下提出人工造冰的想法的必定是受到了某些经验的启示。我国古代典籍中不止一次提到“夏造冰”。如《庄子·徐无鬼》说到鲁遽的弟子曰：“我得夫子之道矣吾能冬爨鼎而夏造冰。”这里的“夏造冰”只是说说而已未必能造成。《淮南子》对此就明确地否定在“以冬铄胶以夏造冰”句下高诱注曰：“言以非时铄胶、造冰难成之也。”这说明当时的人就指出：“夏造冰”是不可能的。但是从获得低气压的手段来说上面两条实验是很先进、很了不起的。
成书于西汉的《黄帝内经》曾谈到寒温燥湿对大地的影响：“燥胜则地干暑胜则地热风胜则地动湿胜则地泥寒胜则地固矣。”又�