对水浮力的作用

中国远古时代就已利用水的浮力。《易?系辞》就载伏羲氏“刳木为舟”;西汉《淮南子?说山训》也有“古者见刚木浮而知为舟”。事实上舟楫早已是古代人们重要的水上交通工具。除了水上行舟外，春秋战国时期人们还对浮力进行理论探讨。如墨家学派指出：“形之大，其沉浅也，说在具。”意思是说，对于某种可以浮在水中的物体而言，虽其形体较大，但在水中只沉浸较浅的一部分，这是因为物体中间有空隙(具)。《考工记》中也说到利用水的浮力来检验所制造的车轮各部分是否平衡(“水之，以视其平沉之均也”)。到秦汉时期对浮力的研究更多。在《淮南子》和《淮南万毕术》中提到“抱壶而渡水”和“鸿毛之囊可以渡江”的话。就是说空壶和装满鸿毛的皮囊，可以助人渡江。这可看成是后世救生圈、救生衣的滥觞。人们还以竹和金属相比较来探讨浮力问题。如《淮南子?齐俗训》说：“夫竹之性浮，残以为牒，束而投之水则沉，失其体也;金之性沉，托之于舟则浮，势有所支也”。晋杨泉《物理论》也说：“鸿毛一羽，在水而没者，无势也;黄金万钧，在舟而浮者，托舟之势也”，此处之“势”，是指被物体所排开的水的重量必须大于物体本身。

水可载舟，还可以舟称量重物。这里有一个人所熟知的关于曹冲称象的故事。《三国志?邓哀王冲传》载：邓哀王冲(即曹冲)五六岁时有若成人之智，“时孙权曾致巨象，太祖欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰：‘置象大船之上，而刻其水痕所致，称物以载之，则校可知矣。’”这种以舟来称量巨重物体的办法可能在战国晚期就已出现了。宋人吴曾在《能改斋漫录》中引《符子》说：“朔又献燕昭王(公元前311～前279年在位)以大豕，曰养奚若，使曰豕也……王乃命豕宰养之。十五年大如沙坟，足不胜其体。王异之，令衡官桥(即秤)而量之。折十桥，豕不量。命水官浮舟而量之，其重千钧。”北方送的大豕(猪)能养至沙坟大，衡官折断十把秤也不能称量其重，最后还是由水官用浮舟量之。如果这个记载属实的话，那么浮舟量物的发明应当算到战国时期。此外，古人还用浮舟来打捞生物。《宋史?僧怀丙传》载：“河中府浮梁(即浮桥)用铁牛八维之，一牛且数万斤。后水暴涨绝梁，牵牛没于河。募能出之者。怀丙以二大舟实土，夹牛维之，用大木为权衡状钩牛，徐去其土，舟浮牛出”。这就是著名的宋僧怀丙用浮舟打捞蒲津浮桥的铁牛的故事，可见古人对水浮力的利用是很巧妙的。