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关于动物的共栖现象，如“鸟鼠同穴”等，在《尚书》、《尔雅》等古代典籍中，早已有所记载。在唐代则对海洋动物共栖现象有较详细的描述。如《岭表录异》载，水母与虾共栖现象，水母“常有数十虾寄腹下，咂食其涎，浮泛水上。捕者或遇之，即歘然而没，乃是虾有所见耳’②。对这种现象在段公路《北户录》及陈藏器《本草拾遗》等著作中都有类似的记载。此① ⑦段成式：《酉阳杂俎》前集卷十七。
② 转引自唐慎微《重修政和经史证类备用本草》，人民卫生出版社1957 年影印本，第419 页。③ 引自唐慎微《重修政和经史证类备用本草》，人民卫生出版社1957 年影印本，第374 页。④ 引自李时珍《本草纲目》卷四四。
⑤ 刘恂：《岭表录异》卷下。
⑥ 刘恂：《岭表录异》卷上。
① ②刘恂：《岭表录异》卷下。
外，唐代一些著作还提到窗贝与蟹的共生和蟹与螺类动物的共生。螺与蟹的共生体至今还可以从沿海地区采集到③。
生物对环境的适应能力是很强的，适应方式也是多种多样的。如乌贼遇到危险释放黑墨是为了防卫的需要，《酉阳杂俎》写道，乌贼“遇大鱼，辄放墨，方数尺，以混其身”④。该书又论述动物保护色说，“凡禽兽必藏若形影，同于物类也。是以蛇色逐地，茅兔必赤，鹰色随树”。这里指出动物界普遍存在着保护色，使动物便于进攻捕食或避免天敌，以求得生存和发展。段成式的这一论述是相当精辟的。
在某种特殊情形下，有些动物会表现出令人难解的反常行为，其奥秘也许还有待于人们长期的探索。例如鲸鱼“自杀”就是这种至今仍使科学家们感到困惑的动物异常现象。中国古代很早就发现了鲸鱼“自杀”现象。从《汉书》、《南齐书》到《新唐书》的五行志以及其他一些著作，都有关于长数丈乃至数十丈的“大鱼”在海滩上搁浅死亡的明确记载。至于鲸鱼为什么会“自杀”，唐代著名文学家柳宗元给出了一个很朴实的解释。他在《设渔者对智伯》一文中提到：“大鲸驱群鲛、逐肥鱼于渤澥之尾，震动大海，簸掉巨岛，一啜而食若舟者数十，勇而未已，贪而不能止，北蹙于碣石，槁焉。”①这段话把鲸鱼“自杀”现象说成是由于追捕食物，“贪而不能止”所造成的结果，这虽然不无可能，但也有些过于简单。然而在今天的科学家也还难以作出确切解释的情况下，柳宗元在一千多年前就有此一说无疑是值得称道的。
隋唐时期的古生物知识也有所进展。这一时期关于古生物化石有不少记载，其中比较突出的是颜真卿所说，南城县麻姑山石崇观，“高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”②。这里已含有这些化石是由于海陆变迁的作用而形成的思想。在当时历史条件下，能有这种认识，确是一件很了不起的事情。这种思想对后世也产生了重要的影响。
③ 苟萃华等著：《中国古代生物学史》，科学出版社1989 年版，第124 页。④ 段成式：《酉阳杂俎》前集卷十七。
① 柳宗元：《柳河东集》卷十四。参见汪子春《动物生态知识的发展》，载苟萃华等著《中国古代生物学史》。
② 颜真卿：《抚州南城县麻姑仙坛记》，《颜鲁公文集》卷五。
第五节生物学的其他成就隋唐时期的生物学成就是多方面的。如作为植物无性繁殖的一种重要方法，这一时期对嫁接技术的认识和应用也有新的发展。这在韩鄂《四时纂要》一书中有所反映。该书《正月·接树》记载：“接树，有取树本如斧柯大及臂大者，皆可接，谓之树砧。砧若稍大，即去地一尺截之；若去地近截之，则地力大壮矣，夹杀所接之木。稍小，即去地七八寸截之；若砧小而高截，则地气难应”，“插了，令与砧皮齐切，令宽急得所。宽即阳气不应，急即力大夹杀，全在细意酌度”，插枝后，“别取本色树皮一片，阔半寸，缠所接树砧缘疮口，恐雨入”，“其实内子相类者，林檎、梨向木瓜砧上，栗向栎砧上，皆活，盖是类也”①。在上述引文中提出了接树和树砧的名称，并指出砧木大小与嫁接部位的关系，即稍大的树留砧可以稍高，如离地近则地方太盛，会夹杀所接的树枝，树小要截得矮些，否则地气供应不上。这里已注意到砧木的生长发育与从土壤中吸收养分及水分（即地力、地气和阳光）的情况，以及嫁接方式对其成活的影响。此外还特别提出要用本色树皮扎伤口，以减少外界不良环境的影响。所谓“其实内子相类者”，实际上是指明了嫁接时要以树木的“类”为标准，这不仅在嫁接技术方面有了提高，而且从理论上总结出接树的原理，即亲缘关系相近的树都可以嫁接。这个结论为种间嫁接提供了明确的指导原则。《四时纂要》关于同类的树都可以嫁接的记载，发展了《齐民要术·插梨》所载梨及柿的两种嫁接法，并对后世产生了很大影响。后来的一些重要农书如《种艺必用》、《农桑辑要》等都曾引用过《四时纂要》中有关嫁接的论述。
隋唐时期在大型真菌人工栽培方面也取得了新的成就。《隋书》记有《种神芝书》1 卷，显然是有关真菌人工栽培的著作，但可惜早已失传。韩鄂《四时纂要》详细记载了两种栽培构树菌的方法，一种是“取烂构木及叶，于地埋之，常以泔浇令湿，两三日即生”①，另一种是“畦中下烂粪，取构木可长六七尺，截断磓碎，如种菜法，于畦中匀布，土盖。水浇长令润。如初有小菌子，仰杷推之。明旦又出，亦推之，三度后出者甚大，即收食之”②。这两种方法是真菌段木栽培法的雏形，是在充分了解真菌生长条件等生物学知识的基础上创造出来的，这也是我国现存最早关于人工栽培食用菌方法的记载。唐代以后，食用菌的人工栽培更为发展，至元代王祯《农书》又提出了我国首创的香蕈断木栽培法。
生物防治是一种成本低、效益高，并且无污染，有利于环境保护的防治农林植物病虫害的极好方法。晋代嵇含《南方草木状》、唐代段公路《酉阳杂俎》都记载我国南方有一种蚁，比普通蚂蚁大，在柑桔上结窠，可防止柑桔为群蠹所伤。刘恂《岭表录异》明确记载：“岭南蚁类极多，有席袋贮蚁子窠鬻于都市者，蚁窠如薄絮囊，皆连带枝叶，蚁在其中，和窠而卖。有黄色大于常蚁而脚长者。云，南中柑子树，无蚁者，实都蛀，故人竞买之，以养柑子也。”③据有关专家考证，这种蚁应为黄猄蚁。利用黄猄蚁防治柑桔树病虫害确实非常有效，至今仍为广东、福建一些地方的果农所采用。在生物① 韩鄂：《四时纂要》，见缪启愉《四时纂要校释》，农业出版社1981 年版，第22—23 页。① ②引自缪启愉《四时纂要校释》，农业出版社1981 年版，第88 页。
③ 刘恂：《岭表录异》。
学史和农学史上，黄猄蚁的利用是生物防治害虫的一个最古老和最著名的例子。国内外学者公认我国古代对这一事实的记载最早，在这方面取得的成就要比西方约早一千年。
第五十一章物理学第一节力学知识关于物体的位置、运动及参照物我国自先秦时代已经有关于物体的位置及运动的讨论。《吕氏春秋》中著名的“刻舟求剑”的故事就是一个生动的例子：“楚人有涉江者，其剑自舟中坠于水，遽契其舟，曰：‘是吾剑之所从坠。’舟止，从其所契者入水求之。舟已行矣，而剑不行。求剑若此，不亦惑乎？”①这位楚人只考虑剑坠入水时剑与船的相对位置，“从其所契者入水”，当然他不可能找到坠入江中的剑。而《吕氏春秋》的编纂者们则正确地指出，“舟已行矣，而剑不行”。船在运动，因此落入水中的剑相对于船的位置时时在变化。在不考虑河水的冲力作用时，剑相对于河岸是静止的。显然，故事的编纂者是知道如何能找到剑的。从物理学意义上说，这里的问题是，要选择恰当的参照物，才能正确确定物体的位置和描述其运动的状态。
古籍中后来有许多讨论或论述运动的记载。晋人葛洪有“见游云西行，而谓月之东驰”的论述①。束晳又说：“仰游云以观月，月常动而云不移，乘船以涉水，水去而船不徙矣。”②这就是说，以云作为参照物，月亮是运动的；以船作为参照物，则河水是运动的。《隋书》的这段记载肯定了束晳的看法。隋唐时期，人们对于运动的相对性有了更明确的认识。
重心与平衡我国古籍记载，先秦时期就有了一种叫做“欹器”或“宥坐之器”的器物，当注水于这种器物时，“虚则欹，中则正，满则覆”③。欹器的制造一直流传到隋唐以后。隋代，耿询就曾制造和进献欹器④。唐代，马待封制造了盛酒的欹器⑤。李皋也制造过，“皋尝自创意为欹器，以髤木上出五觚，下锐圆，为盂形，所容二斗。少则水弱，多则强，中则水器力均，虽动摇，乃不覆云”⑥。这里以盛水多少表现出的水的力量的强弱，来描述其底锐圆的欹器盛水后的状态。“少则水弱”，即水少其重力不足以倾覆器物；“多则强”，即水多其重力强大以致倾覆器物；“中则水器力均”，即欹器年盛水适中时，水的重力与器物本身保持平衡。试图探究欹器盛水之后状态的原因，说明唐代人们对力和力的作用的认识又进了一步。
“被中香炉”是我国古代能工巧匠充分运用重心及平衡等物理学知识创制的。成书于晋代的《西京杂记》记载：西汉时期“长安巧工丁缓者。。又① 《吕氏春秋》卷十五《慎大览·贵因篇》。
① 《抱朴子》内篇卷七《塞难》。
② 《隋书》卷十九《天文志》。
③ 《荀子》“宥坐”。
④ 《隋书》卷十九《天文志》、卷七八《耿询传》。
⑤ 《太平广记》卷二二六《伎巧二》。
⑥ 《新唐书》卷八○《李皋传》。
为卧褥香炉，一名被中香炉。本出房风，其法后绝。至缓始更为之。为机环转运四周，而炉体常平，可置之被褥，故以为名”①。它的结构特点是，“为机环转运四周，而炉体常平”。这实际上是一常平架装置，“机环”由回转轴线相互垂直并交于一点的三个金属环构成，内环轴上悬挂炉体。由于各环转轴彼此制约以及炉体本身重心的影响，任何情况下炉体都不会倾倒。因此若在炉体内点燃薰香，香炉可置于被中，而不必担心香灰倾覆烧毁被褥。根据史籍记载可知，被中香炉至迟在西汉时已经发明。二十世纪六十年代在陕西西安唐代遗址中曾出土制作精美的被中香炉和银熏球②。除被中香炉外，历代制作的类似装置亦用于取暖、娱乐等用途。而这种常平架装置，对后世航海和航空中不可或缺的仪器陀螺仪的发明，有重要启示。
对空气阻力、升举力和大气压力（压强）的认识唐代王冰在注《黄帝内经·素问》中指出：“以物投井，及叶坠空中，翩翩不疾，皆升气所碍也。”此处所述表明，当时人们已了解，物体在空气中运动时，受到空气阻力及气流的升举力的作用。王冰的注接着指出：“虚管溉满，捻上悬之，水固不泄，为无升气而不能降也。空瓶小口，顿溉不入，为气不出而不能入也。由是观之，升无所不降，降无所不升，无出则不入，无入则不出。”①他做了两个实验：一是把水灌进一根管子里，上口封闭并悬挂起，这时水不会从下口流出。二是要想把水很快地注入小口的瓶子里，是不可能的。可见王冰对管子和瓶子中水的出入以及水与气之间的升降关系进行了仔细的实验观察，并作出了合乎科学的解释。这两个实验的结果都说明了大气压力的存在。
唐代杜佑对利用虹吸现象“隔山取水”有详细的叙述：“渴乌隔山取水，以大竹筒雄雌相接，勿令漏泄，以麻漆封裹，推过山外，就水置筒，入水五尺，即于筒尾取松桦干草，当筒放火，火气潜通水所，即应而上。”②大气压强的存在，使得人们能够利用虹吸现象来灌溉农田。尽管当时对虹吸的物理原理并无深刻认识，但是，密封竹筒、在筒尾烧干草、把水从低处引上来并且使水翻越过山，显然是总结了长期的实践经验的结果。
测定液体的浓度北魏贾思勰的《齐民要术》中有用水浮法选种的记载。唐代，段成式写到关于莲子在水中的沉浮状态：“莲实，莲入水必沉，唯煎盐咸卤能浮之。”③因莲子的比重比水的比重大，故入水必沉。但盐卤的比重比水的比重大，且盐卤愈浓其比重愈大。虽然当时人们不可能有关于比重与浓度等明确的科学概念，但在长期的生活和生产实践中懂得，根据莲子在盐卤中的沉浮情况就① 《西京杂记》卷一。
② 参阅史树青：《古代科技事物四考》，载《文物》1962 年第3 期，第47—52 页； 西安市文物管理委员会：《西安市东南郊沙坡村出土一批唐代银器》，载《文物》1964 年第6 期，第30—32 页。① 《黄帝内经·素问》卷十九《六微旨大论篇》第六十八。
② 《通典》卷一五七《兵十·隔山取水》。
③ 《酉阳杂俎》卷十九。
可以知道盐卤的浓度。由于盐业生产在我国历来备受重视，所以检测盐卤的浓度是很重要的事情，因此后世有许多关于这方面的记载。
力学知识在工程技术中的应用隋唐时期，工程技术中常常要应用力学知识。在许多大型的木构建筑如宫殿、佛塔的建造中，在大型铸件的吊装及天文仪器的制造安装中，在桥梁（如隋代建造的著名的安济桥）和舟船的建造中，无一不应用力学知识。可惜当时没有系统叙述或总结这方面知识的著作。
第二节热学知识段成式在《酉阳杂俎》中述及秦汉时期宫中曾有宝物“青玉灯”①。唐代有一种很可能与“青玉灯”类似的，叫做“仙音烛”的器物。宋代陶穀在《清异录》中说到：“（唐朝）同昌公主薨，帝伤悼不已，以仙音烛赐安国寺，冀追冥福。其状如高层露台，杂宝为之，花鸟皆玲珑。台上安烛，既燃点，则玲珑皆动，丁当清妙。烛尽绝响，莫测其理。”②此处所述，显然是因为蜡烛点燃后产生热气流，推动玲珑的花鸟模型转动，并发出叮当之声；蜡烛燃尽后，不再有热气流生成，模型停止了转动，声音也没有了。唐代人们还不能完全明白其中的科学道理，故而把这些器物视为至宝。而这些器物之所以奥妙，也正是因为它们符合科学原理，它们能在距今一千多年前设计制造出来，确实令我们赞叹。
① 《酉阳杂俎》卷十。
② 《清异录》卷下。
第三节声学知识振动、传声和共振人们久已注意到振动和声的各种现象。早在战国时期，墨家就在战争中利用声学效应进行侦察。《墨子》“备穴”篇中记载了通过监听埋在地下的陶瓮中的响声，可以判断敌人挖洞攻城的位置和方向。
这种利用固体传声和气腔共振的方法，在历代一直被用于战争侦探。唐代，人们使用称为“地听”的装置。李筌在兵书《太白阴经》中记载：“地听，于城中八方穿井，各深二丈，令人头覆戴新瓮于井中坐听，则城外五百步之内有掘城道者，并闻于瓮中，辩方所远近。”①杜佑亦有记载：“地听，于城内八方穿井，各深二丈，以新罂用薄皮裹口如鼓，使聪耳者于井中托罂而听，则去城五百步内悉知之。”②唐代，人们还懂得消除声共振即共鸣的方法。有一个关于唐开元年间太乐令曹绍夔的故事：“洛阳有僧，房中磬子，日夜辄自鸣。僧以为怪，惧而成疾，求术士百方禁之，终不能已。曹绍夔素与僧善，夔来问疾，僧具以告。俄击斋钟，磬复作声。绍夔笑曰：‘明日设盛馔，余当为除之。’僧虽不信绍夔言，冀或有效。乃力置馔以待。绍夔食讫，出怀中错，鑢磬数处而去，其声遂绝。僧问其所以，绍夔曰：‘此磬与钟律合，故击彼应此。’僧大喜，其疾便愈。”①我们知道，当振动体的固有频率与周期性变化的外力的频率很接近或相等时，振动体的振幅会急剧增大，这就产生共振或共鸣现象。僧房中磬的固有频率与斋钟的振动频率很相近，因此当敲击斋钟时，磬便发生共鸣。在磬被锉过之后，质量发生了改变，因而固有频率也发生了改变，磬就不再与钟发生共鸣了。
音律学由于文化的繁荣和中外交流的密切，乐器的制作和使用方面亦愈加精良和广泛。因此，隋唐五代时期，人们继续从理论上和实践中探讨音律学的问题，特别是关于旋宫转调的问题。隋代刘焯、五代王朴等都作出过努力。王朴的新�