中国古代趣味物理实验拾零（2 / 2）

９、“鸡子举飞”实验

《淮南万毕术》云：“艾火令鸡子飞。”这是一个很有趣的实验，但因记载简单，很难确定其实验原理与方法。《太平御览·方术部》引注云：“取鸡子去其汁，然艾火，纳空卵中，疾风因举之飞。”[11]宋苏轼在《物类相感志》中云：“鸡子开小窍，去黄白了，入露水，又以油纸糊了，日中晒之，可以自升起，离地三四尺。”[12]

按《太平御览》引注，这个实验是不能成功的，这倒不是该实验原理不对，而在于蛋壳体积太小，艾在燃烧时壳内排出的空气重量无法令鸡子“举”。因为物体在空气中受到的浮力，等于它排开的同体积空气的质量。但如果鸡子有足够的体积，这个实验就会成功。我国五代时发明的孔明灯（热气球）不就是一个很大的“蛋壳”吗？

苏轼介绍的实验方法，能使鸡子“飞”起离地三四尺，应该是可信的。原因是他将蛋壳开口用纸封闭，只有当壳内气体膨胀，作用在壳内壁的压力相当大时，油纸才被挤破。此时，强大的气流从开口喷出，气流的反作用力推动蛋壳起飞。这个实验的条件控制得非常好：第一，蛋壳开口只有当壳内压力相当大时才打开；第二，蛋壳只开一个小窍，以延续鸡子飞升的时间，使其飞升距离加大；第三，温度控制巧妙，蛋壳在密封前，“入露水”，温度很低，密封后，则“日中晒之”，温度显著升高。我们现在做“喷气飞机”、“反冲火箭”等趣味实验，就是依据这个原理，实验时不妨用鸡子试试，一定会有收获的。

１０、“鱼洗喷水”实验

《清稗类钞》载：“古州诚外河街，有陈顺昌者，以钱二千向苗人购一古铜锅，重十余斤。贮冷水于中，摩其两耳，即发声如风琴，如芦笙，如吹牛角。其声嘹亮，可闻里余。锅中冷水即起细沫如沸水，溅跳甚高。水面四周围成八角形，中心不动。”[13]

上述“铜锅”叫“喷水鱼洗”或“鱼洗”。这种古代玩器始于汉代，大多类似洗脸盆，盆底刻鱼，盆沿有两耳，摩其两耳，盆内便能喷射出美丽的水柱。其喷水原理实际上是振动产生的四节线振波引起了水的激荡，振动过程类似于圆钟的空气振动。

试图使鱼洗喷水，应使手掌和鱼洗两耳（弦）摩擦，作为洗发生振动的激励源。手掌所处的位置可视为振动波节的位置，这样，由于洗的对称性，其振动只能产生偶然节线，而振动的拍击波使洗内的水发生相应的谐和振动，于是在洗的振动波腹处，水的振动最为强烈，而在洗的波节处，水不发生振动。

关于鱼洗的最早文字记录，见于宋代何（1077—1145）所写的《春渚纪闻》以及王明清（约1127—？）所写的《挥麈前录》。近年东南大学还复制了不少鱼洗，这些鱼洗被国内外学者所珍藏。现在，鱼洗已成为一些大学课堂上的演示实验仪器，在国内许多遊览场所，也可以见到这种神奇的器具。

１１、“磁石提棋”实验

《淮南万毕术》云：“慈石提棋。”其注云：“取鸡（血）磨针铁，以相和慈石，置棋头局上，自相投也。”又注曰：“取鸡血与针磨擣之，以和磁石，用涂棋头，曝干之，置局上，即相拒不休。”[14]

这两条注释，第一条指磁体相吸，即“磁石提棋”，第二条指磁体相斥，即“磁石拒棋”。其做法是用鸡血磨针（此时鸡血起润滑作用），将磨针时所得的鸡血与铁粉混合物中拌入磁石粉末（时此鸡血起粘合作用），涂在棋头上。晾干后，用磁石去靠近棋子，会出现棋子与磁石相互吸引或相互排斥现象。很明显，这种棋子已成为人造磁体。

从理论上看，每颗磁石粉末均具有极性，掺入铁屑能大大增强磁畴。将磁粉与铁粉粘在棋子上，放在地磁场中慢慢晾干，在晾干过程中，每个磁与铁的小颗粒必循着地球磁力线作有规则的排列，棋子会显极性，它能与磁石相吸或相斥。南宋庄绰（生卒年代不详）在《鸡肋篇》就曾写到：“捣磁石错铁末，以胶涂瓢中各半边”；“以二瓢为试，置之相去一、二尺，而跳跃相就，上下宛转不止。”[15]《史记》、《汉书》等典籍中所指的“栾大斗棋”，指的也是人造磁体具有的这种性质，现在用人造磁铁去做味实验也就更多了。

１２、“冰镜取火”实验

《淮南万毕术》云：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”[16]张华（232－300）在《博物志》中云：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。”[17]

综合上述两条记载，联系当时科技的发展情况，我们认为上述大概意思是：把一块冰削成扁圆形，两个侧面鼓成球面，将它举起来，使其一个侧面对着太阳。这样，阳光穿过冰块后会汇聚成一点，在那里放些艾草一类干燥的易燃物，这些物品会被慢慢点燃。

上述冰块实际上已成为一块凸透镜，阳光汇聚的一点是它的焦点。众所周知，冰块在强烈的阳光下会慢慢融化，要使它能像古代阳燧那样利用太阳取火，这可是一件了不起的事情。

冰镜能够取火吗？古人的答案是肯定的！如清代郑复光（生卒年不详）就做过这一实验。1819年，他取透明度极好的冰，用手工削制透镜，因表面“甚难得圆”而招致失败。后用凹底锡壶，充以热水，放在冰块上旋转，得到形状很好的冰凸透镜，用它对日聚焦，竟使“火煤”燃烧起来，可见冰镜取火不是妄说。

１３、“喷水造虹”实验

唐代张志和（约730—约810）在《玄真子》一书指出：“背日喷乎水成虹霓之状。”宋代蔡卞（1058—1117）在《毛诗名物释》同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为虹霓。”[18]

上面引述的意思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。

虹是阳光射入水滴经折射、反射、衍射而形成在雨幕或雾幕上的彩色或白色圆弧。在中国古代，有人认为虹乃是天地之淫气，《诗经》就曾写到：“蝃蝀（虹）在东，莫之敢指。”[19]“喷水造虹”实验，是人类有意识进行的一次白光色散实验，它正确地说明了虹的成因，给历史上关于虹的种种迷信邪说以毁灭性的打击。

在中学，“喷水造虹”是一个课外实验，但在课堂上演示白光色散时，一般用三棱镜进行演示。

14、结束语

综上所述，本文从若干经典文献中精选出十二个趣味物理实验，内容包括力学、热学、声学、磁学、光学等几个方面。应当指出，这些实验只是中国古代趣味物理实验中的一个极少的部分。另一方面，在本文罗列的实验中，有些实验（如“水中游蝌”、“磁石拒棋”）尚未得到验证，正因为如此，才会更加激起我们探索的欲望。

15、参考文献

[1][唐]王冰注．黄帝内经素问.卷第十九.六微旨大论第十八．北京:人民卫生出版社.199.400

[2][南北朝]尹喜．关尹子.九药.浙江:浙江人民出版社,1984.

[3][宋]俞琰.席上腐谈.

[4][宋]沈括．梦溪笔谈.补笔谈卷一.乐律.北京:团结出版社,1996.336

[5][战国]庄子．杂篇.徐无鬼．长沙：岳麓书社，1990.

[6][8][11][14][16][汉]刘安．淮南万毕术．北京:中华书局,1985

[7][后秦]姜岌.续古文苑.卷九.浑天论答难．

[9][明]张岱．夜航船.卷二十.方术部.方法.杭州,浙江古籍出社,1987.690

[10][12][宋]苏轼．物类相感志.杂著.北京:中华书局,1985.31

[13][清]徐珂．清稗类钞.第九册.鉴赏类.北京:中华书局,1986,4344

[15][南宋]庄绰．鸡肋篇.卷中.北京:中华书局,1983.72

[17][晋]张华．博物志.卷二.北京:中华书局,1985.11

[18][宋]蔡卞．毛诗名物释

[19]葛培岭．五经全译.诗经.庸风.郑州:中州古籍出版社.1991.77

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