船既是工程技術的產品，又象是宏偉而精巧的藝術品，它包含著豐富的科學原理。這些原理是古代勞動人民在數千年的造船與航行實踐中逐步認識和掌握的。
一、浮沉有規律，排水知重量
船，首先要能在水上浮，就是潛水艇，也是有“潛”有“浮”。船在水中，受到水的向上的浮力，浮力的大小等於船體所排開水的重量(即排水量)。萬噸輪能浮於水，是因為它體積大，內部空，只要一部分沒入水中，產生的浮力就可以和整個船的重量相等。小小的一根針，放到水中就下沉，這是因為針小，體積有限，排水量小，產生的浮力小於針的重量。
我國古代勞動人民在長期的航運實踐中，看到船上多裝一些貨物，船就下沉一些;貨物卸下後，船又上浮了，從而逐步掌握了船的浮性以及船的重量與排水量之間的關係。
公元3世紀時的三國時期，孫權送給曹操一隻大象，曹操想知道它的重量，無奈象體龐大，哪有這樣大的秤來稱它呢?這時，曹操的小兒子曹衝提出一個建議:把象拉到船上，刻下船的吃水記號，再把象拉到岸上來，然後把別的物品裝到船上，直裝到所刻的吃水線為止，這樣，稱出這些物品的總重量就可知道象的重量了。
這個故事固然很有趣，但稱象所根據的原理決不是一個小孩的新發現。根據船的吃水確定載重量早已是船工們的常識，稱象的故事正說明這種常識在當時已達到了童稚也可以知道的地步。
古代勞動人民應用船的浮性原理，從水中打撈重物的故事更是光彩照人。八百多年前，山西蒲州(潼關附近)有一座橫跨黃河的浮橋，它是用大鐵鏈系在八隻大鐵牛身上加以固定的。有一年黃河大水，浮橋被沖垮，有隻大鐵牛也沉到了河底。有什麼辦法把一條數萬斤重的鐵牛撈上來呢?這可真是個難題。當時貼出榜文，徵求解決難題的辦法。前來應徵的卻是一個家庭很貧困，從小出家做和尚的人，名叫懷丙。
他用什麼辦法呢?說來也簡單，他將兩隻裝滿了砂土的大船，夾在鐵牛兩旁，把大木橫擱在兩條船上，用粗大的纜索把它與船繫緊，再在大木上縛一根結實的纜索，纜索下端掛了鉤子，鉤住鐵牛，然後卸去船上的砂土，砂土越卸越少，船就愈來愈向上浮，鐵牛也就逐漸“浮”起來，最後船上砂土卸完，鐵牛就撈起來了。這個事例可以說是我國近代和現代打撈工程的先聲，它比“稱象”的難度更大，水平更高。
“稱象”也好，“撈鐵牛”也好，都是對船的浮沉規律、船的重量與排水量之間關係的正確認識。與此相關，我國古代造船工人和船員對船的容積和載重量也早就有了比較確切的量度。古書上記載著:唐代海船可載萬斛;宋代往返中國與朝鮮之間的客舟可載二千斛。明代的一些造船專著記載有二千料的大黃船、二百料的巡沙船、一千料的海船等等。“斛”和“料”，都是古代度量單位，相當於今天的擔。
二、船舶穩性好，不怕風和浪
船在水上不僅要能浮，還要在航行中經得起風吹浪湧，不會傾覆。有的船更要求在風浪中平穩地進行作業。
早在使用獨木舟時，人們就發現:在舟中站立起來活動就有翻船的危險，而坐下來就穩當得多。這類現象反覆多次以後，就使人們認識到，重心的高低是船舶穩性的一個重要因素。獨木舟之所以容易翻，還因為它寬度較小。如果把兩隻獨木舟並聯起來，就穩得多。舫船的使用，一個重要目的就是為了提高船的穩性。後來，這種形式的船應用相當廣泛。宋代有一幅《並舟舉網圖》就是一例。
並舟固然可以提高穩性。單體船加寬同樣可以達到這個要求。有些較為狹長的船隻，為了提高穩性，也可以採取一些臨時措施。例如長期以來在我國沿海航行的福州運木船，船體狹長，航速快，但穩性較差。所以在它滿載木材的時候，兩舷外側綁紮許多木材。這樣，當船受到側向強風吹襲，惡浪撲打，船體傾側，但由於這時舷側所掛木材沒入水中，等於增大了船寬，得到了補充的浮力，穩性大大提高了。這的確是勞動人民在實踐中的一個創造。
重心低，寬度大，船的穩性就好。這個道理在造船中有廣泛的應用。雙體的勘探船在風浪中較順利地工作，不正是船寬大、穩性好的緣故嗎?
三、設置水密艙，抗沉能力強
1912年4月14日，英國46000噸級的豪華大客船“巨人”號，在初次航行中，船體碰到了潛浮的冰山，舷側被劃開了10多米長的裂縫，頃刻之間，船內大量進水，船的浮態和穩性很快喪失，“巨人”迅速沉沒，1360人死於非命。這一“冰海沉船”的事件，當時轟動了世界。
我國早在八世紀的唐代以前，就已經採用了設置水密艙壁，把船體內部分隔成許多部分的措施。這種保證船的抗沉性的構造形式，早已成為我國木船建造的常規。所以，古代各國人民都認為中國船隻安全可靠，樂於搭乘。
歐洲人到了17世紀也開始仿照我國帆船的這種構造形式，造出了有水密隔艙的船，可是為了降低造船成本，增大裝載容積，獲得高額利潤，直到本世紀初，還有許多船不設或少設水密隔艙，以致遭到了“巨人”號同樣的命運。
四、船形求合理，快速有保障
船在水上運動，航速也是個重要性能。特別是戰船，攻擊時要迅速接近敵船，必要時要迅速回避敵船。船的快速性成了關係勝數的因素之一。船前進的過程，也就是克服各種阻力的過程。要船航行得快，就要減少水對船的阻力。我國勞動人民根據船在航行中產生的各種不同阻力，逐步設計了相應的合理船形。
船在低速航行時，興起的水面波浪很小，船受到的主要是水對船體表面的摩擦阻力，以及由於船形突變而產生的旋渦阻力，因此低速大型貨船做得都較寬較深，以求在同等載重量情況下減小船體表面面積。同時，注意把船體做得光順平滑。我國古代的貨船很多是按這個原則建造的。
船在中速航行時，會從頭尾興起波浪，並向兩旁和船後散開。因此，船的頭尾應做得尖瘦些，便於破浪而行。過去人們一般認為，船寬就走不快。這種說法是有一定道理的，但不太全面。如果說頭尾寬了，當然走不快，而頭尾尖瘦，中部寬大，對航速影響並不大。現代船舶阻力試驗結果證明:在中等速度時，船身寬狹不是航速的決定因素，而船頭尾部的肥瘦才是關鍵所在。泉州灣宋代古船長約30米，寬度在10米以上，相比之下是很寬的，但它的頭尾卻做得比較瘦削，這證明宋代造船工人對船舶阻力原理的認識是很深刻的。更高速航行的船，整個長度都會興起波浪。船必須造得又長又輕，這樣排水量小些，船所興起的波浪也就小些。
我國古代有許多快速戰艦，都是按這個原則造的。例如漢代水戰時有用於衝鋒的“先登”，有速度快捷、能攻擊敵船的“艚艨艟”，有船舷上裝置女牆掩蔽士兵的“鬥艦”；有船體赤色的輕型戰船“赤馬”;偵察敵陣用的“斥侯”;有船身較長船體較小的“艇”，等等，都屬於這一類。南朝梁元帝時，有種稱為“鵝的戰船，船型狹長，兩旁各有八十支漿。水手們駕駛著這種戰船，“去來趣襲，捷過風電”，可見其速度之快。
五、江海能適航，操縱亦優良
航行江河的船舶不一定適用於海洋。海洋上水面寬闊，風急浪高，船的升沉搖晃比在江河中激烈得多。這不僅對船體結構和船用設備的堅固性提出了很高的要求，而且也要求船體形狀適應海浪的情況，在浪濤上航行得平穩一些。
在宋朝《宋會要輯稿》一書中，說到當時曾造過一種戰船，“其船系湖船底，戰船蓋，海船頭尾……江海淮河無往不可。”很明顯，這是一艘江海兩用船。“湖船底”較寬大，利於裝貨。但值得注意的是“海船頭尾”一句，說明當時的造船工人已深知船的頭尾形狀在波翻浪湧的海面上對適航性有重要的影響。而現代對船舶適航性的研究結果完全一致，同樣認為尖楔形船首的船在波浪上的航行性能較好。泉州灣宋代海船是一艘尖底船，首部正是尖楔形的，可見當時造船工匠對海船首部線型的特點認識是明確的。
為了改善船舶的適航性，我國南方自古以來在許多木帆船首部或尾部左右舷設有一對“開式減搖水艙”。在湧浪中當船尾下傾時，水艙進水，水的重量使船尾上昂的速度減慢。這種水艙對緩和船的前後搖晃十分有用。另外，對減緩橫搖也有一定作用。它也是我國勞動人民的獨特創造。
船，還要能按照駕駛人員的意志向前行駛或調頭等。約在兩千多年前我國船上已裝設了舵，這是操縱航向的主要設備。古書《魏略》說到三國時，孫權乘了大船去觀察曹操的營寨，曹操命令用箭來射，一時萬弩齊發，箭如飛蝗，船的一側中箭很多，傾斜嚴重，有翻掉的危險。孫權就沉著地命令把船掉過頭來，繼續受箭，等到船兩邊重量平衡時，就把船駛回去了。這段故事不僅說明了孫權在船產生危險的傾斜時能採取對稱加重的辦法，消除傾斜，更表現了當時的船已能敏捷地迴轉調頭，保持航向，具有優良的操縱性能。
六、結語：
浮性、穩性、抗沉性、快速性、適航性、操縱性………建造船舶的原理是何等的豐富多彩，而我國古代勞動人民認識和利用這些原理的事例又是多麼發人深省。在祖國的造船史上，正是千百萬勞動人民的雙手和智慧造出了船，同時也是他們發展了造船科學。
元·脫脫《宋史》卷462
唐·姚思廉《梁書》卷45
晉·陳壽《三國志》
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