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  力是物理学中最重要、最基本的概念。它的形成在物理学史中经过了漫长的时期,直到十七八世纪,物理学家才给出它的准确定义。

  在甲骨文中,“力”字像一把尖状起土农具耒。用耒翻土,需要体力。这大概是当初造字的本意。《墨经》最早对力作出有物理意义的定义:

  力,刑之所以奋也。

  这里“刑”,同“形”,表示一切有生命的物体。“奋”的原意是鸟张开翅膀从田野里飞起,墨家用它描述物质的、运动的或精神的状态改变,如同现在常用“奋飞”、“奋发”、“振奋”等含义一样。由此可见,墨家定义力,是指有形体的状态改变;如果保守某种状态就谈不上奋,也就无需用力了。《墨经》还举了一个例子,从地面上举起重物,就要发“奋”,需要用力。墨家定义力,虽然没有明确将它与加速度联系在一起,但他们从状态改变中寻找力的原因,实际上包含了加速度概念,其意义是极为深刻的。

  在浩瀚的中国历史典籍中记述了各种各样的力,其中人们对惯性力和重力的认识是值得称道的。

  战国初期成书的《考工记》最早记述了惯性现象。在它描述赶马车的经验时,它写道:“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉。”“劝登马力”即赶马车、劝马用力,辀指小车。这句话的意思是,在驾驶马车过程中,即使马不再用力拉车了,但车还能继续往前进一小段路。

  古代人不仅记述了惯性现象,而且能充分认识和利用惯性力。张衡(公元78—139年)于东汉顺帝阳嘉元年(公元132年)创制的候风地动仪就是其中之一。地动仪中的主要部件是一根倒立柱,称它为“都柱”。在其受到来自某方向的地震横波袭击时,由于惯性力的作用,它将倒向震源方向,从而带动有关方向的杠杆牙机,使龙嘴张开,铜丸掉落于地上蟾蜍口中。

  对重力现象最早作出描写的是《墨经》。远在2000余年前,它就指出,凡是重物,其上不提挈,其下无支撑,其旁无力牵引,则必定垂直下落。这就是说,只要物体不受到任何人为的力的作用,它必定作垂直下落运动。这正是重力对物体作用的结果。

  “合力”的概念在中国起源甚早。《墨经》曾讨论过许多力合成一个力时,可以“举之则轻”。明代茅元仪明确提出“合力”一,他写道:

  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。(《武备志·军资乘·守五·堡约》)

  遗憾的是,中国传统文化中却很少述及力的方向,而讨论分力与合力时,必须指出力的作用方向。然而,在生产实践中,古代人有许多利用合力的经验及创造发明。诸如众人抬木头,利用两头牛耕地的耦耕操作,戽〔hu户〕斗的应用等。戽斗取水,两人用力拉动斗侧双绳,盛满水的斗就沿合力方向运动,正好构成了力的平行四边形法则的实际图。

  在力学中有一条法则:一个系统的内力无作用效果。饶有趣味的是,中国人发现与此有关的现象惊人地早。《韩非子·观行》写道:

  有鸟获之劲,而不得人助,不能自举。

  鸟获,据说是秦武王宠爱的大力士,能举千钧之重。但他却不能将自己举离地面。东汉王充也说:

  力重不能自举,需人乃举。

  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。(《论衡·效力篇》)

  似乎很可悲,一个身负千钧重载,手能折断牛角、拉直铁钩的大力士,却不能将自己举离地面。然而,这正是真理所在。再大力气的人,也不能违背上述那条力学法则。因为当自身成为一个系统时,他对自己的作用力属于内力。系统本身的力对本系统的作用效果等于零。否则,今天就不会有这样的口头禅来嘲讽一个人的能耐是有限的;你有再大的本事,也不能揪着自己的头发使自己离地三寸。


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