中国科技史话丛书——物理史话

中国古人已经有了力和势的概念，并用它们来说明力学现象。我们的祖先很早就触及了惯性现象，并在生活和生产活动中巧妙地利用重心和平衡。

1. 关于力的定义

墨家早指出：“力，刑之所以奋也。”这里的“刑”同“形”，指物体；“奋”字在古籍中意是多方面的，像由静到动、动而愈速、由下上升等都可以用“奋”字。上述定义的意思就是说：力是使物体由静而动、动而愈速或由下而上的原因。《墨经》这一条的《说》还进一步指出：“力，重之谓，下、举，重奋也。”意思是物体的重量也就是一种力的表现，物体下坠、上举都是基于重的作用，也就是用力的例子。古代一直把重量单位如“钧”“石”等作为力的量度单位，说明力的概念是被广为接受的。

在汉朝，已经有了合力的初步概念。《淮南子·主术训》说：“积力之所举，则无不胜也”“力胜其任，则举之者不重也”。“积力”即合力。又说：“夫举重鼎者，力少而不能胜也，及至其移徙之，不待其多力者。”古人认识到，移动一个物体比举起它所需要的力要小。明朝的茅元仪在《武备志》中明确提出了合力概念：“合力者，积众弱以成强也。今夫百钧之石，数十人举之而不足，数人举之而有余，其石无加损，力有合不合也。故夫堡多而人寡者必并，并则力合，力合则变弱为强也。”茅元仪所举的例子是力学现象，但他论述“合力”是为了说明军事目的。

2. “势”及其力学内涵

“势”是中国古代一个关于力学内涵的概念。《孙子兵法·势篇》写道：“激水之疾，至于漂石者，势也。势如弩，节如发机。”孙子认为，湍急的激流可以漂移石块是因其有势。“弩”是拉满弓，“节”是控制，“机”是弩机。张满的弓具有很大的威力，只要千钧一发就可产生很大的杀伤作用。从现代物理学来看，激流具有动能，张满的弓具有势能。《孟子·告子上》写道：“今夫水，搏而跃之可使过颡，激而行之，可使在山，是岂水之性哉？其势则然也。”“颡”，即额，这句话的意思是，水受到搏击可以飞溅到人额头的高度，汹涌的激流可以翻越小山坡。孟子认为，击水和激流之所以能如此，因其有势。

荀子指出：“虽有国士之力，不能自举其身，非无力也，势不可也。”韩非子也认为：“乌获轻千钧而重其身，非其身重于千钧也，势不便也。”古人认为，人不能自举是因为势不可。从物理学上看，人不能自举是因为内力不做功，古人当然还无法达到这种认识高度。重物被举起一定高度即具有势能，可以做功。反之，不被举起，则无势能。对此，古人已有所认识。西汉淮南王刘安在《淮南子·兵略训》中说：“加巨斧于桐薪之上，而无人力之奉，虽顺招摇，挟刑德，而弗能破者，以其无势也。”即无论多么巨大的斧子，不将其举到一定高度，它连容易劈裂的桐木也劈不开，因其无势。这里的势相当于重力势能。