Механика

 
Что касается плотности растворов, то этот вопрос подымался в Китае начиная с эпохи Хань в связи с оценкой солености («крепости») морской воды, из которой добывалась соль. В качестве тестирующего объекта китайцы использовали чаще всего семена лотоса. В ходу были также куриные яйца, косточки персика и проч. Если степень солености морской воды достаточно высока, то они будут плавать на поверхности, будучи только частично погруженными, а если низка – то погрузятся целиком. Для уточнения теста применялся «статистический» метод. Так, в конце XI в. Яо Куань в «Си ци цун ю» («Западная коллекция собранных замечаний»), указывал, что для теста надо отобрать 10 наиболее тяжелых семян лотоса. Если на поверхности воды удерживается 3 или 4 таких семени, то она считается достаточно соленой, если больше – то очень соленой, а если меньше – то слабосоленой. По мнению Яо Куаня, в последнем случае не стоит даже и пытаться выпаривать из нее соль, поскольку результат будет ничтожным. Подобные описания тестирования морской воды приводятся также в других книгах, правда с иными числами. Сам же тест практикуется в Китае и в наши дни.
 
Действие атмосферного давления
 
В китайской литературе встречаются описания опытов, связанных, по сути, с воздействием на водяной столб атмосферного давления. Правда, если дело доходило до объяснений этих опытов, то к последнему понятию китайцы не прибегали, что и не удивительно, ведь и в Европе об атмосферном давлении впервые заговорили только в XVII в.
 
Так, в VIII в. в аннотации к «Су вэнь» («Вопросы о простом»), первой части «Хуан-ди нэй цзина» («Канон Желтого императора о внутреннем»), Ван Бин описал следующий опыт. Надо опустить трубку в воду, а когда она заполнится, закрыть верхнее отверстие пальцем и вынуть трубку из воды. При этом вода не будет вытекать из трубки, поскольку «трубка слишком тонка, чтобы воздух мог легко войти через нижнее отверстие и затем подняться по трубке вверх».
 
Можно видеть, что объяснение Ван Бина касается лишь побочного эффекта, хотя, действительно, если трубка будет толще, то вода может в ней и не удержаться. Это явление было очень хорошо известно китайцам и до Ван Бина, поскольку с ранних времен в ходу у них были пипетки (чжу-цзы) для забора вина, представляющие собой трубки с расширением у верхнего отверстия, которое следовало закрывать пальцем, когда трубка наполнялась. Толщина трубки влияет и на работу сифона, т.е. изогнутой или имеющей коленца трубки, концы которой опущены в две емкости и по которой жидкость переливается из емкости с более высоким уровнем, находящемся ниже средней части трубки, в емкость с более низким уровнем. Подобное устройство под названием кэ у («жаждущий ворон»), использовавшееся для ирригации, впервые появилось в Китае к концу эпохи Восточной Хань. Оно позволяло осуществлять подачу воды из ручья на поля через холм или другое препятствие. Позже, около 450, такой сифон применялся в сбалансированной клепсидре, изобретенной даосом Ли Ланем, жившим при династии Северной Вэй (386–534).
 
В главе «Цзю яо» («Девять лекарств») из «Гуань Инь-цзы» («[Трактат] Учителя Иня с заставы»), написанной, вероятно, в VIII в., имеется описание опыта с «бутылкой с двумя горлышками», которые находятся на разной высоте. Если эту бутылку наполнить водой и перевернуть, то вода будет вытекать из горлышка, оказавшегося в этом положении ниже. Если верхнее горлышко закрыть, то отток воды прекратится. Автор замечает: «Это и понятно, ведь если одно не повышается, то другое не снижается». Можно подумать, что он просто имеет в виду то, что для вытекания воды требуется, чтобы в бутылку поступал воздух. Однако это не так, поскольку далее указывается, что «колодец может быть глубиной в восемь тысяч чи [1], но если вы тянете [вниз за конец колодезного журавля], то вода поднимется». За этой аналогией, видимо, стоит традиционное преставление о взаимодействии и смене взаимодополняющих сил инь [1] и ян [1], которое здесь оказывается не очень уместным, поскольку на самом деле вытекание воды из нижнего горлышка бутылки при закрытом верхнем предотвращается атмосферным давлением.
 
Чэнь Сянь-вэй, комментируя в XIII в. этот отрывок из «Гуань Инь-цзы», также оказывается не на высоте. Он говорит, что «воздух (ци [1]) должен подняться, прежде чем вода опустится, поскольку без давления (по [2]) вещи не будут двигаться».
 
Более изощренные эксперименты с жидкостью, а именно, применяя чаши и пластины, производил Ли Гао [1], принц царства Цао, живший в VIII в. Как сказано в альманахе «Тан юй линь» («Лес речей [эпохи] Тан», нач. XII в.), как-то, когда он был губернатором Цзинчжоу, его посетили два солдата, принеся с собой две варварские чаши. Ли Гао [1] очень обрадовался, обнаружив, что кромки у них очень ровные. Поскольку гости не поняли причину его восторга, он решил показать им, что из этого может следовать. Ли Гао [1] влил в одну из чаш масло, покрыл ее гладкой пластиной, а затем перевернул чашу вместе с пластиной, придерживая последнюю рукой. Когда он убрал руку, пластина осталась прикрепленной к чаше. Безусловно, причиной этому являлось атмосферное давление, но никакого объяснения не последовало.
 
Эксперимент несколько другого рода был описан сунским ученым Юй Янем в книге «Си шан фу тань» («Банальный разговор на циновке»). Он указывает, что этот эксперимент показал ему в молодости некий даосский священник. Последний зажег кусок бумаги внутри пустой бутылки, а затем окунул бутылку горлышком в воду. Вода немедленно стала всасываться в бутылку. Юй Янь дал этому очень туманное объяснение, касающееся «роли, которую играют огонь и воздух». Не строя гипотез о предугадывании китайцами теории кислородного горения, можно отметить, что, действительно, в таких условиях огонь «забирает» кислород из воздуха, но вода не поднялась бы в бутылку, если бы на нее не действовало атмосферное давление.
 
Поверхностное натяжение
 
Чжан Ши-нань в «Ю хуань цзи вэнь» («Заметки об услышанном в официальных поездках», 1233) упомянул метод испытания качества тунгового масла, в котором учитывается эффект поверхностного натяжения жидкости. Кольцо, сделанное из тонкого бамбука, окунают в масло, а затем вытаскивают. Если на кольце образуется тонкая масляная пленка, то масло является чистым. Подделанное масло не образует никакой масляной пленки.
 
Возможно, это испытание намного старше, чем его запись. Суть его в том, что образование внутри кольца тонкого слоя масла зависит главным образом от его поверхностного натяжения, которое, в свою очередь, вызвано неравенством молекулярных сил сцепления около поверхности. Если масло не вполне чистое, то примеси уменьшат поверхностное натяжение.
 
Вода имеет довольно слабое поверхностное натяжение. Но если на ее поверхность аккуратно положить швейную иглу, то сил поверхностного натяжения будет достаточно, чтобы игла не погружалась. Этот феномен был известен в Китае. У китайских девушек был обычай, идущий из глубины веков, совершать гадание под названием дю чжэнь (букв. «метание игл»). Это гадание происходило, как правило, в седьмой день седьмой луны согласно лунному календарю и осуществлялось с помощью иглы, положенной на поверхность воды. Лю Тун и др. авторы «Ди цзин цзин у лу» («Записи об обстановке и вещах в императорской столице», ок. 1638) данный феномен объясняли тем, что на воде образуется «невидимая мембрана», которая не дает игле погрузиться. Когда венгерский физик и математик Янош Сегнер в 1751 ввел концепцию поверхностного натяжения жидкостей, он тоже уподоблял его растянутой эластичной мембране, добавляя при этом, что она образуется за счет неких незаметных мельчайших сил.
 
«Чудесный тазик»
 
Древнейшие сохранившиеся образцы этого тазика датируется эпохой Тан или, самое позднее, Сун, однако само его изобретение, вероятно, относится к эпохе Сражающихся царств. Хотя он может быть изготовлен из гончарной глины, его чаще делают из бронзы. Тазик диаметром около 40–45 см выполнен в форме обычного плоскодонного тазика для мытья. На внутренней стороне дна он имеет рельеф в виде четырех рыб, из открытых ртов которых выходят борозды, вздымающиеся по сторонами тазика и немного выступающие за кромку. Поэтому его кратко называют юй пэнь («рыбный тазик»). Полные названия – пэнь шуй тун пэнь («бронзовый тазик, брызгающий водой») и пэнь шуй юй си («рыбная лохань, брызгающая водой») – отражают удивительное свойство данного предмета. Когда две его ручки медленно и ритмично трут ладонями, тазик, наполненный водой, начинает вибрировать подобно колоколу после удара. При этом фонтаны брызг, как будто из ртов рыб, взмывают около сторон тазика на высоту, доходящую иногда до 1 м, а водная поверхность покрывается очень сложным волновым рисунком, через который мерцающие изображения рыб видятся как бы пришедшими в движение.
 
Очевидно, что тазик построен с некоторым знанием принципов преобразования колебаний металла в волны в жидкости, которые интерферируют по некоторой сложной закономерности. Однако конкретный механизм этого преобразования до сих пор не изучен.
 
Литература:
Еремеев В.Е. Картина мира традиционной китайской науки // «История науки и техники». 2006. № 5. С. 22–31; Мао Цзо-бэнь. Вомэнь цзусянь ды чуанцзао фамин (Творческие изобретения наших предков). Шанхай, 1957; Чжунго гудай кэ цзи чэнцзю (Достижения науки и техники древнего Китая). Пекин, 1978; Ancient China’s Technology and Science: Compiled by the Institute of the History of Natural Science, Chinese Academy of Science. Beijing, 1983; Needham J. Science and civilization in China. Cambridge, 1962. Vol. 4, P. 1; Ronan C.A. The Shorter Science and Civilisation in China: An Abr. of Joseph Needham’s Orig. Text. Cambridge, 1981. Vol. 2; Temple R. The Genius of China: 3000 Years of Science, Discovery and Invention. N. Y., 1986.
 
Автор: Еремеев В.Е.
 
Источники:
Чжунго кэсюэ цзишу дянь-цзи тун-хуй. Ули цзюань (Общий свод классической литературы по китайской науке и технике. Том по физике). Чжэнчжоу, 1995.
 
Литература:
Ван Чжэнь-до. Кэ цзи као-гу лунь цун (Собрание работ по исследованию древней науки и техники). Пекин, 1989; Гуань Цзэн-цзянь. Чжунго гудай ули сысян таньсо (Разыскания относительно древнекитайской физики). Чанша, 1991; Дай Нянь-цзу, Лю Шу-юн. Чжунго улисюэ ши. Гудай цзюань (История китайской физики. Том, [посвященный] древности [от зарождения до начала ХХ в.]). Наньнин, 2006; Ли Шэнь. Чжунго гудай чжэсюэ хэ цзыжань кэсюэ (Древнекитайские философия и естественные науки). Пекин, 1989; Сюй Си-янь. Мо-сюэ яньцзю (Исследование моистсткого учения). Пекин, 2001, с. 151–212; Ту шо Чжунго гудай кэ цзи чэнцзю (Иллюстрированное изложение достижений науки и техники древнего Китая) / Сост. Сун Чжэн-хай, Сунь Гуань-лун. Ханчжоу, 2000, с. 104–181; Фан Сяо-бо. Мо цзин чжун ды шусюэ хэ улисюэ (Математика и физика в «Моистском каноне»). Пекин, 1983; Цянь Бао-цун. «Мо-цзин» ли-сюэ цзинь ши (Современное толкование учения о силе из «Моистского канона») // Цянь Бао-цун кэсюэ ши луньвэнь сюань цзи (Избранные статьи Цянь Бао-цуна по истории науки). Пекин, 1983, с. 482–494; Цянь Линь-чжао. Гудай Чжунго улисюэ ды чэнцзю (Достижения древнекитайской физики) // Ули тунбао (Физический вестник). Пекин, 1951. Т. 1, № 3; Чжан Бин-лунь, Ху Хун-кай. Чжунго гудай «у ли» и цы ды юлай юй яньбянь (Происхождение и эволюция древнекитайского термина «у ли» [«принципы вещей/физика»]) // Цзыжань кэсюэ ши яньцзю (Исследования по истории естественных наук). 1998, № 1; Чжунго дао-цзяо кэсюэ цзишу ши. Хань Вэй лян Цзинь (История даосской науки и техники в Китае. [Эпохи] Хань, Вэй, две Цзинь) / Сост. Цзян Шэн, Тан Вэй-ся. Пекин, 2002, с. 705–791; Чжунго кэсюэ сысян ши (История китайской научной мысли) / Сост. Юань Юнь-кай, Чжоу Хань-гуан и др. Т. 1. Хэфэй, 1998; Чжунго кэ цзи ши луньвэнь цзи (Собрание статей по истории китайской науки и технике). Тайбэй, 1995; Forke A. The World-Conception of the Chinese: Their Astronomical, Cosmological and Physico-Philosophical Speculations. L., 1925; Graham A.C. Later Mohist Logic, Ethics and Science. Hong Kong, L., 1978; Qian Wen-yuan. The Great Inertia: Scientific Stagnation in Traditional China. L., Sydney, Dover (N. Hampshire), 1985, р. 39–89.
 
Сост. библ.:  Кобзев А.И.
 
Ст. опубл.: Духовная культура Китая: энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. М.Л. Титаренко; Ин-т Дальнего Востока. — М. : Вост. лит., 2006–. Т. 5. Наука, техническая и военная мысль, здравоохранение и образование / ред. М.Л. Титаренко и др. — 2009. — 1055 с. С. 154-168.