物理演义
第一回开天辟地原始人类不断进化
钻木取火简单物理伴随前行
远古人类对石器及弓箭的使用。埃及金字塔的建立,可谓鬼斧神工。《墨
经》讲述了力学、光学等原理。阿基米德说:“给我一个安放杠杆的支点,
我就能将地球挪动。”
距今约至万年,地球上出现了最早的猿人。
人类祖先首先进行了手和脚的分工,用自由之手制造工具,提高了劳动
效率。人类最早制造的工具就是石器。石器制造宣告了人类劳动的开始。
猿人制造的典型石器是用“以石击石”的办法敲打而成的石斧和石刀,
它们被用来袭击野兽、挖掘植物和当作万能的工具来使用。
在坦桑尼亚奥杜谷发现的距今多万年前的砍砸器,在我国云南发现
的距今多万年的刮削器,都属于这个时期。这个时期属于旧石器时代早
期。
而到了晚期,即距今四五万年以前,人类通过对劳动手段和劳动工具的
客观规律的思考,开始了科学劳动的开端。
人类从打制石器产生技术知识开始,就知道了“其然”。再由“其然”
寻求其“所以然”,从而发展到主动创造科学知识的地步。
在此基础上,人体形态已进化到不再与现代人存在重大差别的程度,称
“新人”或“智人”。他们制造石器更加精细,并学会给石斧和石刀装上木
柄或骨柄。这就意味着工具已走向复合化。
随着石器的发展,出现了较为复杂的工具——弓箭,从而产生了狩猎这
个最早的生产部门。发明弓箭,需要长期经验的积累和比较发达的智力。
在我国山西朔县旧石器时代遗址中发现的石镞,说明至少在万年前
人类已经使用了弓箭。
由于工具的不断改进,人们可以捕获到更多的野兽飞禽,一时吃不完,
把捕捉的野兽圈养起来,成为家畜,这些活动促使了畜牧业的诞生。这个时
期,母系社会开始瓦解,建立了父权家族。从此,人类进入了新石器时代。
在这个时代,人们学会了在石器上钻孔,创造了石器磨制工艺,还为制
造石器而专门开采和选择石料,使石器的功用更高,类型更多,用途也趋于
专一。这时的石器有石斧、石刀、石、石纺轮、石铲、石镰、石臼、石杵
和石犁,它们被广泛用于狩猎、捕鱼。
在整个石器时代,正是靠石器工具的不断改进,才使人类更有效地采集
植物,猎取动物,促使了原始社会生产力的迅速发展。
上面介绍了在旧石器时代和新石器时代,人类的祖先凭自己的智慧和经
验制造了石斧、石刀和弓箭,我们可以用物理原理说明其优越性。
压强和压力成正比,和受力面积成反比。石斧和石刀的锋刃很薄,就是
为了减少受力面积,增大压强,使它们在不大的压力下就能够进入物体里去。
现在我们才知道它们的广泛运用。
日常生活中的钉子、针、锥子等的尖端要做得很小,就是来增大压强。
而大型拖拉机和坦克自身很重,又经常在潮湿、松软的土地上行驶,为了防
止压坏田地和陷进地里,需要大大增加它们跟地面的接触面积。
人们给大型拖拉机和坦克安装了履带,就是为了增大受力面积,减少压
强。祖先们在无意识中已运用了物理原理,增强了生存能力。我们应该珍惜
祖先给我们留下的财富,努力学好物理。
弓箭的使用既用到了物理上的压强,又用到了牛顿第三定律。当箭给弓
弦一个作用力时,弓弦也给箭一个反作用力,这样弓弦才能把箭射出。这种
微妙的思想也被祖先们挖掘出来,足见祖先思想的进步。
新石器时代另一发明是钻孔技术。这是古代技术发展的第二个标志。
人类最初利用的是天然野火。起初,人类惧怕火,不知火为何物,进而
对火好奇而接近火。有了火,人们可以用它来防止野兽的侵袭,又能用它围
攻猎取野兽;有了火,人们还能用火取暖、照明,从而扩大了人类活动的空
间。为了用火,他们不得不把从森林或草原野火中取得的野火,视为神圣的
东西悉心保存。
我国距今万年前的云南元谋人和距今万年前的陕西蓝田人,都留
下了用火的遗迹。距今至万年的北京人,在他们居住过的洞穴里留下
了厚达米的灰烬,说明他们已掌握保存火种的方法和控制燃烧的能力。
有了火,人类才能从“茹毛饮血”进步到吃熟食阶段,促进了人体特别
是大脑的发育。但是,野火保存必然受到时间和空间的限制。后来,人类终
于掌握了人工取火技术——“钻木取火”或“击石取火”的方法。
当时,人们利用弓弦的弹力把弓弦环绕在钻杆上,把往复运动变为回转
运动,从而制成钻具。人们利用钻具的摩擦,成功地制造了火。钻木取火是
人类史上第一次伟大的发明。
在我国古籍中,曾有“木与木相摩则燃”和“燧人氏”教民“钻燧取火,
以化腥臊”的记载和传说。
人工取火的实现,标志着人类已经“在实践上发现机械运动可以转化为
热”,“第一次使人类支配了一种自然力,从而最终把人同动物分开”。
有了随时可以制造火的技术,才能使火进入人类生产和生活的各个领
域。在生产上,
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