物理学是研究物质运动一般规律和物质基本结构的科学，是人类在长期的生产实践和观察实验的基础上逐渐发展起来的。夏商周时期，人们已积累了大量的有关力、热、声、光、磁等方面的知识和对于运动、时空、物质结构等问题的认识，这些知识和认识构成了这一时期物理学的丰富内容。
第一节 力学知识
力学是最早发展起来的学科之一。远古至春秋战国时期已应用尖劈和杠杆原理，制造出某些器具，还利用斜面、轮轴等机械提举重物。下面着重介绍这一时期对于弹力、浮力和摩擦力的利用及对力的本性的认识。
由于狩猎和战争的需要，人们很早就发明了弓箭。在山西峙峪旧石器晚期遗址中发现有石镞，说明距今二万八千年前就有弓箭的发明。至春秋战国时期，弓箭的制造有了很大的发展。《考工记》详细地记载了箭的杆、矢、羽三部分的构造和比例，特别是讨论了箭的结构与飞行的关系，认为箭的结构直接影响到飞行状况及射击的准确性。若箭杆前部太软，箭就会往下俯冲；若后部太软，箭就会往上飘；中部太软则飞行纡曲；中部太硬就会向上飞扬；羽毛太多则速度慢；羽毛太少较易偏斜①。这些讨论已涉及到初步的空气动力学的内容。这个时期还发明了弩，可以把弹力积聚起来，以使发射力更强。对浮力的利用也相当早。除行舟外，对水的浮力还进行理论探讨。墨家学派认为，可以浮在水中的物体，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（“形之大，其沉浅也，说在具”）②。《考工记》也提到利用水的浮力来检验车轮制造时各部分是否平衡（“水之，以视其平，沉之均也”）③。
春秋战国时期，对惯性现象已有一定的认识，如《考工记》就提到：“马力既竭，辀犹能一取焉”④。物体的垂直下落必须是在没有外力作用的条件下。墨家曾注意到这一点，指出：“凡重，上弗挈，下弗扳，旁弗劫，则下直”。⑤意思是说在物体下落时，如果上不提它，下不拉它，旁不影响它，那么它就垂直下落。人们还利用重心的转移制成“欹器”。《荀子·宥坐》载：孔子参观鲁庙，见到一种可以灌水的容器，当它在空腹时是倾斜的；灌水适中就正立起来；若灌水过满就会倾覆（“虚则欹，中则正，满则覆”）。这种欹器是统治者用来做座右铭的，因而叫“宥坐”。这个容器内部具有特殊构造，由水的灌入程度不同，使重心不断转移，从而出现三种不同状态。
由于长期对各种自然力的开发与利用，人们对“力”的本性也进行探讨。《墨经》对力作了定义：“力，形之所以奋也”①。这里的“形”，即是形体，亦即物体。这句话的意思是：力是使物体发生运动的原因。但力是什么？《墨①《考工记·矢人》。
②《墨子·经下》。
③《考工记·轮人》。
④《考工记·辀人》。
⑤《墨子·经说下》。
①《墨子·经上》。
经》说：力是“重之谓”②，即在静止的时候，力就以“重”来表示。也就是把物体下落的属性看作力。物体的下落或上举，都是由于“重”在起作用（“下，举，重奋也”）。
②《墨子·经说上》。
第二节 热学知识
人类在长期对火控制与利用的过程中，逐渐积累了热学知识。传说燧人氏“钻木取火”，《庄子·外物篇》已有关于“木与木相摩则然（燃）”的记载。春秋战国时期，人们又发明以“阳燧”反射并聚焦太阳光来取火。阳燧是青铜制的凹面镜，反射太阳光可使某些易燃物（如绒艾）发火。原始人早已认识火势自然向上之性，因此在蒸煮食物或烧陶、冶金时，均是薪炭在下，被加热物在上，并采取了通风措施，以便增加炉温。
关于温度的测量，古代虽未发明温度计，但对于温度的判断还是有一定办法的。《考工记》中精彩地描述了在冶炼金属时如何判断炉温的高低：“凡铸金之状，金（即铜）与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”①这是根据不同物质的蒸汽颜色来判断炉火的温度：由黑浊到黄白，再到清白；当最后到了“炉火纯青”的时候，就可以浇铸了。这种掌握火候的办法，直到近代还在使用。《吕氏春秋》：“见瓶水之冰，而知天下之寒”。这是一种关于气温的判别法，据此可以制成原始的温度计。《周礼》中还有关于古人在冬日凿冰入窖，以便在天热的时候用它来冷藏食物或保存尸体的记载。
①《考工记·栗氏》。
第三节 声学知识
原始人类已知某些物体在受到振动之时会发声，例如敲击厚薄不同的石块、陶器会发出高低不同的声音；拉动绷紧着的绳索或弓弦，以及用口吹某些空腔或管状体，也会发出不同的声音。人们根据这些特点制造了石磬、陶埙等乐器；至周代，由于宫廷音乐的发展，已出现“金、石、丝、竹、匏、土、革、木”八类乐器，即“八音”。其中有板振动和膜振动的（如编钟、编磬、铃、鼓等），气柱振动的（如萧、管、笙、埙等），弦振动的（如琴、瑟）。春秋战国以后这些乐器更得到进一步的发展。在乐律方面，西周至春秋战国，已出现五声音阶、七声音阶和十二律的完整理论体系。五声音阶、七声音阶用宫、商、角、徵、羽来表示，十二律用黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟来表示。关于各律的确定，最早可能是采用损益弦长的办法。《管子》中介绍了一种“三分损益法”，就是把一根弦分为三段，取其三分之二，舍其三分之一，称为“三分损一”；又增其三分之一，则为“三分益一”，这样辗转相生，就可以得到各律。《管子·地员篇》的原话是：“凡将起五音，凡首，先主一而三之，四开以合九九，以是生黄钟小素之首，以成宫。三分益之以一，为百有八，为徵。不无有三分而去其乘，适足以是生商。有三分而复于其所，以是生羽。有三分去其乘，适足以是成角。”
这种以弦长求各律的三分损益法。以数学语言来表述就是：令黄钟的宫音弦长为（1×3）4=9×9=81则徵音弦长为×（）
商音弦长为×（）
羽音弦长为×（）
角音弦长为×（）
811+13=108108113=72721+13=9696113=64--于是，按弦长大小其五音的排列为：徵（108）羽（96）宫（81）商（72）角（64）
1978年湖北随县发掘战国早期曾侯乙墓，出土了大批乐器。其中编钟一套64件，每钟都有两个发音部位，敲击不同部位，能分别发出相隔三度的两个音，整套编钟共能发出128个音，音域宽广，达五个半八度，只比现代钢琴高低两端各约少一组。中间三个半八度，十二个半音齐备，可以旋宫转调，演奏多种乐曲。这么大规模的编钟，反映出春秋战国时期我国先民乐器制造的杰出水平。
《考工记》对于发声体的形状、厚薄、大小同发声的关系，有过科学的记载。如钟的厚、薄、侈、弇要适当。“已（太）厚则石（声不易发），已薄则播（声散），侈（钟口太大）则柞，弇（钟口太小）则郁。”①并且指出：“钟大而短，则其声疾而短闻；钟小而长，则其声舒而远闻。”鼓也具有这种性质，也是“大而短，其声疾而短闻”，“小而长，其声舒而远闻”。《考①《考工记·凫氏》。
工记》还指出，可以适当改变发声体的形状、厚薄、大小来调音，例如磬的发声太高，就摩去它的两旁；如发声太低，就摩去其两端。
春秋战国时期还知道某些共振知识。《墨子》曾提到用倒扣在地下的空瓮来探听敌方的军事行动或确定敌方挖地道的方位；《庄子》记载调瑟时引起另一瑟的共鸣现象：“鼓宫宫动，鼓角角动”。
第四节 光学知识
光学知识起源甚早。日光或火光照射物体时所出现的阴影，平静湖面反映山丘、树木所成的倒影，对原始人类光学知识的积累都有一定的影响。商周时期已利用静止的水面来照自己的影。《庄子·德充符篇》：“莫鉴于流水，而鉴于止水，以其静也”。金文中的“鉴”字，写作“■”，表示一个人弯腰向水盆照自己的脸。由于商周青铜冶铸技术的发展，人们铸造了不少铜镜。它的出现为光学的实验研究提供了重要前提。《墨经》中记载了物体成影、光的反射、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像的实验结果，内容相当丰富。
墨家认为，影是由物体遮住了光而出现的，其大小同物体、光源、影屏三者之间的位置有关。并且指出，影是不会随着物体运动而移动的（“景不徙”，景，即影）①。当物体移动时，前影消失，后影产生。人们通常所看到的影的移动，其实只是前影不断消失，后影不断产生的连续过程。这是很科学的见解。《庄子·天下篇》也有“飞鸟之景未尝动也”的见解。
“光的直线前进”是几何光学中的一条重要原理，在二千四五百年前的墨家学派就已知道了。墨家指出，光的照耀就跟射箭一样（“煦若射”）。基于这样的看法，对小孔成像实验做了正确的解释：人体反射的光线经过小孔以后，“足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下”②，这样，所成的便是倒像。墨家还指出：单个平面镜所成的像只有一个，同物体的大小、形态完全一样，而且总是跟物体以镜面成对称的。对于凸面镜来说，所成的也只有一个正立的像，但较小。凹面镜所成的像较复杂。墨家把凹面镜的曲率中心至焦点的一段距离称为“中”，当物体在“中”以外时，所成的是倒立的小像；当物体在靠近镜面的“中”以内时，所成的是正立的放大的像。（“镜洼，景一小而易，一大而正，说在中之外内”③）。墨家没有区分焦点和圆心是其光学成就上的一个缺陷，但他们的实验研究在世界几何光学发展史上占有重要的地位。墨家关于几何光学的理论比古希腊欧几里得（约公元前330—275年）所著《反射光学》约早了一百多年。
①《墨子·经下》。
②《墨子·经说下》。
③《墨子·经下》。
第五节 磁学知识
春秋战国时期，人们在采矿、冶金过程中，在与磁铁矿的经常接触中，发现了磁铁矿的吸铁性。这种吸铁性就象母亲吸引子女一样，因而人们最初把这种矿石称为“磁石”。如《管子·地数篇》就写到：“上有慈石者，下有铜金。”
磁石除了具有吸铁性之外，还具有南北指向性，指向性与吸铁性，实际上都是磁石同性相斥、异性相吸的表现。当时人们已利用磁石指向性，制造出指向仪器——司南。《鬼谷子》说到山中采玉，一定要带着司南以不迷失方向。《韩非子》也说“先王立司南以端朝夕”①。古帝王用司南端正方向，以保障皇位的尊严。它实际上就是后世指南针的最早形式。
①《韩非子·有度》。
第六节 对运动及时空的认识
运动是物质的基本属性。远古时代的人们对于运动已有一定的认识，特别是对机械运动更为熟悉。如日月的东升西落，江河的奔腾流逝，门扉的启闭，矢石的飞行等等。先秦时期的科学家和思想家，曾对机械运动作了探讨与研究，其中尤以墨家学派的研究较为深入，墨家给机械运动下的定义是“动，或从（徒）也”②。这里的“或”，应借为“域”，即区域；徙即迁徙。“或徙”即指位置的移动。这种移动包括转动（“偏际徙”），这就象门扉去掉门闩时，可以随意开闭一样（若户枢免瑟）。至于圆球的滚动，墨家也进行了讨论，认为圆球在平面上无论怎样滚动，都能保持平衡（“丸，无所处而不中”）。
墨家对静止的定义是：“止，以久也”①。就是说，静止表现为物体在某一位置上停留了一段时间。如果物在这段时间内并不停在一个位置上，那就是“不止”了。不止也就是运动。快的运动，墨家称为“无久之不止”，它就象飞矢过楹一样快；较慢的运动，墨家称为“有久之不止’，它就象人走过桥，要有一定的时间。这里的“有久”、“无久”都是时间的量度。值得注意的是，墨家所谓的“无久”，并非指时间为零。墨家认为，“无久”就是刚开始的时候，或者是指“当时”（“始，无久也”，又“始，当时也”）。因此，墨家的“无久”，是指时间极短，就象刚开始的时刻。
春秋战国时期对于时空问题已有较正确的认识。《管子·宙合篇》中提出了“宙合”的概念，认为天地十分之大，它囊括了世界万物；而宙合比天地更大，它又囊括了天地（“天地，万物之橐，宙合又橐天地”）。这宙合就是后来所说的宇宙。《庄子·庚桑楚》说到：“有实而无乎处者，宇也，有长而无乎本剽（即本梢）者，宙也。”因此，宇宙是无限空间，无限时间的总称。墨家则把它称为“宇”和“久”。他们定义“久”为“弥异时也”②即贯穿所有不同的时刻，包括“古、今、旦、暮”。定义“字”为“弥异所也”③，即遍及所有不同的场所，包蒙乎东西南北。
关于运动与时空的关系，墨家指出：“宇域徙，说在长宇久”④，意思是物体的运动必须经过一定的空间和时间（在空间上要有一个距离，在时间上要有一个时间间隔），也就是说运动必须在时空中进行。
②《墨子·经上》。
①《墨子·经上》。
②《墨子·经上》。
③《墨子·经上》。
④《墨子·经下》。
第七节 物质结构假说
在殷周之际，人们已从日常的生产生活实际中抽象出两种有关宇宙生成的朴素唯物主义学说。一种是“八卦”说，认为天、地、山、泽、水、火、风、雷等八种自然物是构成世界的基本物质；另一种是“五行”说，认为水、火、木、金、土五种自然物质构成了世界万物。这两种学说长期并行，对后世影响很大。
至春秋战国时期，人们又进一步地对构成世界万物的那些自然物的内部结构，作了思辩性的探索。墨家学派认为物质内都是由无数个“端”所组成的。端极细小，内部无间隙（“端，是无间也”），因此它不可能剖开（“非半，弗■”）。要是把一根木条（假如下考虑它的厚度）一半一半地砍断，可有两种砍法：如果是从前头砍起，先砍掉一半，后再砍掉一半的一半，..这样砍下去，砍到某一步必定会出现砍不下去的情况（“进前取也，前则中无为半”），那是因为在中间的位置上恰好有端的存在（“犹端也”）；如果是从前后同时砍，同样砍到某一步也会遇到砍不下去的端（“前后取，则端中也”①）。
公元前四世纪的名家惠施也持相同的见解，他说：“至小无内，谓之小一。”②这个“小一”无内部可言，也和端一样，可以看成是一种原子。但是某佚名辩者提出了相反的论点，即认为物质内部的结构是连续不断的，他们说：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”①。这是一种关于物质无限可分的思想。
也是公元前四世纪时期的宋钘、尹文等人则提出了另一种学说——“元气说”。他们认为“凡物之精，比则为生，下生五谷，上为列星’②。这“精”是什么？“精也者，气之精者也”。③“精”就是“气”，“气”流行于天地间，登于天，入于渊，在于海，在于山。也就是说，天地间一切东西都是由精气产生的。宋钘、尹文学说是从老子继承来的。老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。”④在这里，老子把“道”看成是物质的始原，它是物质性的，也就是气。
元气学说是我国古代关于物质结构的最主要的学说，春秋战国时期启其端，汉唐时期对其作了充实与发展，至宋明时期出现了更大的发展。元气学说的产生与发展，在我国物理学史和哲学史上，都占有重要的地位。
①《墨子·经说下》。
②《庄子·天下篇》。
①《庄子·天下篇》。
②《管子·内业篇》。
③《管子·内业篇》。
④《老子》第四十二章。