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固有频率同周期性作用的外力的频率相等或相接近而引起振动体振幅的剧增。张华叫人把铜澡盆（振动体）磨掉一些，是为了使其重量变轻，改变其固有频率，这样，铜澡盆就不会同洛钟发生共振，共鸣现象自然就消除了。
① 参见缪天瑞：《律学》，人民音乐出版社1983 年版，第121—123 页。第三节光学知识对视差和大气消光问题的认识我国在战国秦汉之间就提出了对人眼所观察到的远处物体距离远近的判断问题，其中“小儿辨日”的故事尤为著名。《列子·汤问》载：“孔子东游，见两小儿辨斗。问其故，一儿曰：‘我以日始出时去人近，而日中时远也。’一儿以日初出远而日中时近也。一儿曰：‘日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？’一儿曰：‘日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？’孔子不能决也。两小儿笑曰：‘孰为汝多知乎！’”①日初出时远还是日中时远的问题，实际上是个光学问题，它涉及到视差和大气的消光等因素。这个问题从汉代就开始讨论了。东汉初年桓谭（前？—56）在《新论》中提到：汉“长水校尉平陵关子阳，目为日之去人，上方远而四旁近”①。东汉王充（27—约79）则把日中时的距离看作是直角三角形的直角边，而把日出入时的距离看作是斜边，从而断定“日中近而日出入远”；至于日中近为什么反而看起来小则是由于亮度对视觉影响的结果（“日中光明，故小；其出入时光暗，故大。犹昼日察火光小，夜察火光大也”）②。西晋束晳则认为日中与日出入同人的距离相等（“旁方与上方等”）。他先从生理上找原因，认为人们习惯于平视，对于同大的物体，仰视时总觉其小（“旁视则天体存在于侧，故日出时视日大也。日无大小，而所存者有伸厌。厌而形小，伸而体大”）。又从亮度上分析人们视白小，视赤大（“日始出时色白者，虽大不甚；始出时色赤者，其大则甚”）。还从比衬的角度分析，认为有比较则觉其大，无所比较则觉其小（“且夫置器广庭，则函中之鼎如釜；堂崇十仞，则八尺之人犹短。物有陵之，非形异也”）。因此，他认为“物有惑心，形有乱目”，“此终以人目之惑，无远近也”。总之，束晳从生理、亮度、比衬三个方面解答了日出日中的视差问题③。后秦姜岌赞同日出日中与人距离相等的观点。他还进一步指出，日出日入时所呈现的赤色是由于“地有游气”作用的结果（“夫日者纯阳之精也，光明外耀，以眩人目，故人视日为小。及其初出，地有游气，以厌日光，不眩人目，即日赤而大也。无游气则色白，大不甚矣。地气不及天，故一日之中，晨夕日色赤，而中时日色白”）。在这里，姜岌用“游气”已对日出入时的赤色作了科学的解释，实际上他所认识的是关于大气的吸收与消光问题④。
关于多面平面镜成象和凸透镜取火的认识魏晋时期人们已开始用多面平面镜进行成象实验。葛洪在《抱朴子》中说：“明镜或用一或用二，谓之日月镜。或用四，谓之四规者，照之时，前① 刘敬叔：《异苑》卷二。
① 《列子·汤问》。
② 桓谭：《新论》，离事第十一。
③ 王充：《论衡·说日》。
④ 王锦光等：《中国光学史》，湖南教育出版社，1986 年，第128—129 页。后左右各施一也。用四规所见来神甚多，或纵目，或乘龙驾虎，冠服彩色，不与世同，皆有经图。”①用两个平面镜或用四个平面镜照人，可得到众多的人像，“所见来神甚多”即指此。这是葛洪的实验所得。
西汉时期成书的《淮南万毕术》载有削冰令圆以取火的方法。晋张华也提到此事，而且他更进一步提到用珠取火。他说：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火。取火法如用珠取火。多有说者，此未试。”②这是现存历史文献中最早关于用珠取火的记载，说明当时人已有以珠聚焦取火的知识。当然，这里所说的珠，应该是相当大的水晶球、琉璃球或玻璃球。关于以珠取火，在晋王嘉所撰的《拾遗记》中也有类似的记述：糜竺“货财如山，不可算计。内以方诸盆瓶，设大珠如卵，散满于庭，谓之‘宝庭’，而外人不得窥。。。旬日，火从库内起，烧其珠玉十分之一。皆是阳燧旱燥，自能烧物。”③王嘉认为这是因“阳隧旱燥”起燃，但文中提到“设大珠如卵，散满于庭”，所以也有因珠聚焦起火的可能性。
① 薛道远：《大气吸收、消光和蒙气差现象在我国的发现》，载《科技史文集》第3 辑，上海科技出版社，1980 年，第77—78 页。
② 葛洪：《抱朴子·内篇·杂应》。
③ 张华：《博物志》卷四《戏术》。
第四节电磁学知识我国远在战国秦汉时期就对静电现象和静磁现象进行观察研究，并创制了磁性指向器——司南。魏晋南北朝时期，这种观察研究仍在继续进行，并取得了一些新成果。
关于静电现象的进一步发现汉以前人们已知玳瑁、琥珀等物体经过摩擦可以吸取草芥等一类轻小物体。至三国时期，人们又发现发霉以后的腐芥不被吸引。《三国志·吴书》载：“虞翻少好学，有高气。年十二，客有侯其兄者，不过翻。翻追与书曰：‘仆闻琥珀不取腐芥，磁石不受曲针。过而不存，不亦宜乎！’”①从现代科学观点看，草芥要能被琥珀吸引，必须干燥，在带静电的琥珀作用下，草芥表面也形成带相反极性的静电层，因而能被琥珀所吸引。而腐芥则含有水份，本身已成为导体，自然不能被琥珀吸引。年仅十二的虞翻，闻知琥珀不取腐芥，说明时人已经有此经验知识。
南北朝时期，人们还通过能否拾芥的试验来判断琥珀的真伪。刘宋雷教在《雷公炮炙论》中写道，“琥珀如血色，熟于布上拭，吸得芥子者真也。”②可见此时对于琥珀拾芥现象的认识已相当普遍了。
关于尖端放电及导电现象的记载汉时已发现“矛端生火”的尖端放电现象。晋代干宝的《搜神记》亦载，“晋惠帝永兴元年（304），成都王之攻长沙也，反军于邺，内外陈兵。是夜戟锋皆有火光，遥望如悬烛，就视则亡焉。其后终以败亡。”①此处的“戟锋皆有火光”等语，亦应是一种尖端放电现象。
雷击是自古常见的现象。南北朝时期人们对雷击现象有了新的发现。《南齐书》载：“永明八年（490）四月六日，雷震会稽山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗户不异也。”②保林寺塔顶由金属为之，佛面也由金粉涂刷，这些都成为导体，当雷暴之时，高能量的雷电使塔顶及佛面形成瞬时电流，从而导致熔化，而木质窗户则不受影响。
静磁现象的进一步认识和利用上文提到虞翻已知“琥珀不取腐芥，磁石不受曲针”。此处的“曲针”
当是与钢（铁）针相对的由较软金属（如金、银、铜等）制成的容易弯曲的针。三国魏曹植（192—232）在他的一首诗《矫志》中说：“磁石引铁，于金不连。”此处的“金”是与铁相对提的，可见也是指铁以外的金属。这表明当时人们已用磁石对铁及其他金属做过实验，从而知道磁石只能引铁，其① 王嘉：《拾遗记》卷八《蜀》。
② 《三国志·吴书第十二》卷五十七，注＇1＇。
① 雷教：《雷公炮炙论·琥珀》，王兴法辑校，上海中医学院出版社1986 年版，第32 页。② 干宝：《搜神记》卷七。
他金属都不能被吸引。
雷敩还用磁石吸铁的特性来判别磁石的优劣。《雷公炮炙论》云：“夫欲验者，一斤磁石，四面只吸铁一斤者，此名延年沙；四面只吸得铁八两者，名曰续未石；四面只吸得五两已来者，号曰磁石。”③从雷敩这些说法中可以看出，他对磁石的吸铁性是做过多次实验的。
磁石吸铁的特性还被应用于医疗上。葛洪在《肘后备急方》中说：“治小儿误吞针：用磁石如枣核大，磨令光，钻作窍，丝穿，令含，针自出。”①这种治疗小儿误吞针的方法后世多有采用。
对静电现象和静磁现象的解释对于习见的静电、静磁现象，我国古人曾试图加以解释。晋郭璞在《山海经图赞》中说：“磁石吸铁，琥珀取芥，气有潜通，数亦冥会，物之相投，出乎意外。”②郭璞认为磁石和铁、琥珀和芥的这种物物相投的现象是很奇妙的。究其原因，是由于两种物体均有“气”的“潜通”的缘故。他认为这种气的潜感是物体的本性，是符合自然法则的（“数亦冥会”）。事实上，郭璞的这种观点是对先秦元气学说的发展和具体运用，这是很可贵的。此种“气”的观点一直影响着后世学术的发展。
③ 《南齐书》卷十九《五行志》。
① 《雷公炮炙论·磁石》，王兴法辑校，上海中医学院出版社1986 年版，第54 页。② 葛洪：《肘后备急方》卷六。
第二十六章地理学魏晋南北朝时期的地理学既继承了秦汉的传统，又有新的创造，如裴秀的制图理论，葛洪的“沧海桑田”地壳变动思想，利用信风航海的最早文献《法显传》，新的探矿理论著作《地镜图》，杰出的地理著作《水经注》等。这些新的地理学成就，构成了这个时期地理学的显著特点。
第一节地志和地记魏晋南北朝时期的地志，主要指史书中的地理志、州郡志、地形志等。
这是继承《汉书·地理志》的传统，但在某些方面却有所倒退。例如，《晋书·地理志》，它的自然地理和经济地理内容比《汉书·地理志》少，只有户数，无人口数。除地名较丰富外，其他地理内容都很贫乏。《宋书·州郡志》虽然有户数和人口数，但记载简略，地理内容贫乏。新的内容是增加了侨州郡县的记载。《南齐书·州郡志》比《宋书·州郡志》更简单，仅有地名沿革，其余一概不录。《魏书·地形志》比上述三种书有进步，除了有户数、人口数外，还记载了地貌类型、墓、冢、陵、碑的资料，所记地名数目也超过了《汉书·地理志》。总的来看，这个时期对《汉书·地理志》的传统继承得不好，把应该继承的东西丢掉了或是淡化了，因此，这个时期的地志，其价值都不如《汉志》。
魏晋南北朝时期的地志虽然都不如《汉志》，但地记却得到了很大的发展，各个重要地区都有“风俗记”或“风土记”，边远地区则有“异物志”。此外，记山水还有“水道记”、”山水记”。如王范的《交广二州记》、顾启期的《娄地志》、韦昭的《三吴郡国志》、顾夷的《吴郡记》、郭璞的《临安志》、朱育的《会稽土地记》、周处的《风土记》等。这个时期由于地记的数量很多，且卷数少，不便于保存和流传，因此，南齐陆澄（425—494）搜集了一百六十家地记著作，按地区编成《地理书》149 卷，目录1 卷。梁人任昉（460—508）又在陆澄《地理书》的基础上，增加八十四家著作，编成《地记》252 卷。可惜这些著作都失传了。直到清代，才有人作辑佚工作。如王谟的《汉唐地理书钞》，陈运溶的《麓山精舍丛书》，使久佚的地记著作略见端倪。
第二节常璩与《华阳国志》常璩（生卒年不详）字道将，蜀郡江原（今四川崇庆）人。出生于世家大族。少好学，后在成汉李势时曾任散骑常侍，掌著作。这个职务给了他接触大量文献资料、进行调查研究的方便。晋穆帝永和三年（347），常璩劝李势降桓温，桓温以常璩为参军，随至建康（今南京市）。常璩的著作有《华阳国志》、《汉之书》（后改名为《蜀李书》）。今存《华阳国志》。《华阳国志》最初叫《华阳国记》，成书于永和四年（348）至永和十年（354）之间。
《华阳国志》是中国现存最早而又比较完整的一部地方志，全书12 卷，约十一万字。卷1—4，讲巴、蜀、汉中、南中四个地区的自然地理与经济地理情况，类似正史中的地理志。其他各卷讲历史，略似正史中的本纪和列传。《华阳国志》开创了地方志综合记载一个地区政治、经济、军事、文化、人物、地理、科技等各项史实的先例，资料非常丰富。比如关于使用天然气煮盐和凿井采盐的记载很具体，是中国乃至世界最早的文献。关于李冰开发蜀地经济所作的贡献，也以此书记载最详细。此外，还有温泉、盐池、矿冶、纺织等自然资源和生产技术的记载。
第三节地质、矿物学方面的成就魏晋南北朝时期，在地质、矿物学方面取得了四项比较大的成就：第一，晋代葛洪在《神仙传》中提出了“东海三变为桑田”的地壳变动思想，后来演变出“沧海桑田”这个成语。它正确地表达了中国古代的海陆变迁思想，在地质学史上有重要意义。
第二，梁代出现了新的探矿理论著作《地镜图》，原书已佚，现在只能从后人的引文中看到部分内容。主要观点是把地表植物与地下矿藏联系起来，开创了地植物找矿的新领域和新方向。如“山有葱，下有银”，“草茎赤秀，下有铅；草茎黄秀，下有铜器”等。它的理论是现代指示植物找矿或生物地球化学找矿方法的肇端。
第三，梁代陶弘景（452—536）对某些矿物的鉴别方法很科学，如硝石和朴消，他用观察燃烧时冒不冒紫青烟来区别。硝石即KNO3，染火焰成呈紫色，所以陶弘景说：“以火烧之，紫青烟起”，“云是真消石也”①。朴消即芒硝（Na2SO4·10H2O），火烧无紫色。
第四，矿物知识。晋代葛洪的《抱朴子》是讲炼丹的，其中说到炼丹矿物原料有汞、硫、铅丹、雄黄、雌黄、丹砂、石胆（硫酸铜），消石（硝酸钾）、赤石脂（赤铁矿）、矾石（白明矾）、寒羽涅等，对多数矿物原料进行了解释，说明它们的特点、产地、性能和功用。梁代陶弘景的《本草经集注》，记载矿物43 种，大部分矿物名称至今仍在使用。如雌黄、云母、硫黄、钟乳、白垩、石灰、水银、消石、芒硝、滑石、紫石英、白石英、慈石、石膏、理石、方解石等。此外，书中记载的化石（琥珀）成因说也是比较早的。裴秀、郦道元、法显在地理学方面都有所成就，其中如裴秀的贡献还有很大的影响。本编对于他们都分别立传，这里就不再重复了。
① 郭璞：《山海经图赞·北山经》，王谟辑《汉唐地理书钞》。
第二十七章生物学三国两晋南北朝时期，传统生物学有很大发展，这主要表现在这个时期涌现出了多种依一定分类系统，记载动、植物名称（通名或异名）形态特征、生态习性、地理分布和经济价值等的动植物志。与此同时，对昆虫和微生物的研究和利用方面也取得了突出成就。
第一节分类学的发展在前一卷的叙述中已经提到，《尔雅》中保存了中国古代早期丰富的生物学知识。《尔雅》不仅著录了590 种动物和植物，指出他们的名称和别名，而且还根据他们的形态特征分别纳入草、木、虫、鱼、鸟、兽的分类系统中。《尔雅》成为后人研究动、植物的重要典籍。东汉对有个名叫窦攸的官员，由于能根据《尔雅》记载，识别各种动、植物，因而受到汉光武帝赐给万匹帛的奖赏。汉光武帝还号召群臣，要他们的子弟向窦攸学习《尔雅》。自汉代以后有许多学者研究《尔雅》所载之动、植物，其中以晋代郭璞的《尔雅注》最为重要。
郭璞（267—324），字景纯，河南闻喜（今山西闻喜）人，在注释古籍方面做了大量工作。他把《尔雅》视为研究动、植物的入门书，在《尔雅注》的序中说：“若乃可以博物而不惑，多识于鸟兽草木之名者，莫近于《尔雅》也。”郭璞遵循《尔雅》原有的草、木、虫、鱼、鸟、兽的分类系统，对所记载的动、植物，首先用他生活时代人们通行的动植物名称，解释古老的动植物名称。例如《尔雅·释鸟》载“Ⅷ旟q”。郭璞注则根据当时实际情况指出，Ⅷ旟q，就是当时人们常见的布谷鸟，江东人也叫它“获谷”。郭璞不仅引经据典解释动、植物的正名和别名，而且还根据自己从实际生活中获得的知识，对许多动、植物的形态特征进行了描述，例如对于桑天牛，《尔雅·释虫》只是著录了它的古老名称，“蠰，啮桑”。而郭璞注则对此作了进一步的描述：“啮桑，似天牛，长角，体有白点，喜啮桑树，作孔入其中，江东呼为啮发。”这里相当详细地描绘了桑天牛的形态和生活习性。郭璞还为《尔雅》所载动、植物绘图，使用了分类研究的图示法。据《隋书》记载，他著有《尔雅图》十卷。但原图早已失传。现在大家能见到的《尔雅音图》是清嘉庆六年（1081）影宋绘图重摹的刊本。它或许就