二、從銅奔馬說到重心的應(yīng)用

重心也就是物體的重量中心，物體的全部重量都可以看作集中在這一點(diǎn)上。通過物體重心的垂線或垂面若與該物體的支撐面垂直，則該物體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。1969年在甘肅武威發(fā)現(xiàn)的東漢銅奔馬，長45厘米，寬約13.1厘米，高34.5厘米。它造型生動(dòng)，三足騰空，一足落地，宛如在奔跑一般（見圖1-13）。但因其重心垂面剛好與其落地的一足支撐面垂直，即使支撐面很小，表面看來容易傾倒，事實(shí)上卻是穩(wěn)定平衡的。它充分體現(xiàn)了古代人對重心與平衡的知識的運(yùn)用。在我國的大量文物中，類似情形不乏其例。

1968年在河北滿城發(fā)掘的西漢中山靖王劉勝墓中出土了一具朱雀銅燈（見圖1-14），朱雀展翅，口銜燈盤，雙足立于底座邊側(cè)。其重心垂面顯然不與其雙足重合，而是通過其底座的中心。在文物展覽中，我們經(jīng)?？吹较惹氐娜沣~爵或三足斝等器物（見圖1-15），其三足一般都往外斜張，使其重心面垂直地落在以三足點(diǎn)作圓的圓心附近。

古代人對重心在理論上也有一定認(rèn)識。公元前2世紀(jì)成書的《淮南子·說山訓(xùn)》寫道：

末不可以強(qiáng)于本，指不可以大于臂。下輕上重，其覆必易。

唐代已有的不倒翁和“酒胡子”，確實(shí)與“下輕上重”有關(guān)。不倒翁（見圖1-16之①）的重心偏下，“酒胡子”（見圖1-16之②）的重心偏上。因此，不倒翁不易倒下；而撥動(dòng)“酒胡子”之后，它搖擺幾次就倒下了。這些兒童玩具或勸酒器的制作，說明古代人具有一定的重心知識。

戰(zhàn)國時(shí)期的《荀子·宥坐篇》曾記周廟藏有一種稱為“欹器”的水罐?？鬃釉鴰ьI(lǐng)其學(xué)生進(jìn)該廟觀賞，并做了注水表演實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這欹器的特點(diǎn)是“虛則欹，中則正，滿則覆”。孔子以此告誡其學(xué)生要保持謙遜的態(tài)度。明刻本《孔圣家語圖》中還繪有孔子觀周廟欹器圖（見圖1-17）。所謂欹器，實(shí)際上也是一種利用重心特點(diǎn)的器物。當(dāng)它空時(shí)，器身傾斜；當(dāng)注入一半水時(shí)，由于重心下降到器身下半部位，或在支點(diǎn)以下，因此，器身自動(dòng)正立；當(dāng)注滿水時(shí)，又由于重心上升，器即傾覆。

在距今6000年左右的半坡遺址中，有一種腹大、口小的尖底陶罐（見圖1-18）。有一種意見認(rèn)為，它是半坡人利用了重心原理制造的汲水罐。它的兩個(gè)系繩用雙環(huán)耳在其腹部中央偏下處。由于罐的重量分布不均，其雙耳稍低于罐的重心。因此，懸吊于空中的空罐呈傾斜狀態(tài)；裝半罐水時(shí)，罐身呈垂立狀態(tài)；而裝半罐以上水時(shí)，罐即傾覆。周廟欹器有可能是這種陶罐的發(fā)展。無獨(dú)有偶，在約公元前13世紀(jì)古埃及第十九王朝的底比斯墓壁畫中，有桔槔汲水澆灌田園圖，桔槔上的繩子系著一個(gè)類似半坡尖底罐的容器（見圖1-19）。可見，尖底罐在上古時(shí)代的東、西方都曾出現(xiàn)過。但是，另一種意見不認(rèn)為半坡尖底罐是汲水用的，而是一種不了解重心法則的陶器廢品。看來，這種意見值得商榷，因?yàn)榘肫录獾滋展薏恢皇窃谖靼舶肫逻z址出現(xiàn)，而是分布在黃河中上游的大片地區(qū)，不可能處處都在造廢品。曾在山西垣曲屬仰韶文化早期的遺存中，不僅發(fā)現(xiàn)了類似半坡的汲水罐，而且發(fā)現(xiàn)了類似后來稱為鬲的三足型罐（見圖1-20）。雖然，這里的汲水罐并非尖底，而是細(xì)小的平底，但其系罐的雙耳仍然在其重心偏低的位置。三足型罐也表明了四五千年前，人們確實(shí)具有利用重心與平衡關(guān)系的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。