墨子也是杰出的自然科学家
墨子(名翟),是公元前五世纪春秋战国之际伟大的思想家和政治家,是秦以前足以与儒家相抗衡,和儒家并称“显学”的墨家的创始人。墨子反对侵略的“非攻”思想;力主“兼相爱,交相利”、“尚贤”的政治主张;以及言传身教,培育人才,艰苦卓绝,应世之急,“摩顶放踵,利天下为之”的积极救世精神,对后人影响很大。然而,作为伟大的思想家和政治家的墨子,同时也是我国古代杰出的自然科学家,对此,也许有些人可能不甚了了。
集中反映墨子的自然科学建树的著作,是《墨子》一书的主要组成部分《墨经》(亦称《墨辩》),它包括《经上》、《经下》、《经说上》、《经说下》、《大取》、《小取》等六篇内容丰富,结构严谨的科学著作,总结了春秋战国时期关于手工业方面的重要知识,提出了古代物理学和数学的许多概念和见解。而在《墨子》的其他一些章节和其他一些典籍里,我们还可以了解墨子在应用科学方面的成就。
在物理学方面,墨子阐述了丰富的力学知识。墨子认为,力学是研究机械运动的科学,而机械运动的正确定义是:“动,域徙也。”意思是说,物体位置的移动是机械运动。这跟现代机械运动的定义是一样的。墨子从人的体力概念引申出关于力学的定义谓:“力,刑之所以奋也。”“刑”,即形体,“奋”的原意是鸟张开翅膀飞起。这句话的意思是说,力是使人的运动发生转移和变化的原因。《墨子》中还有这样的文字:“荆(形)之大,其沉浅也,说在衡”。它涉及的是浮力原理。就是说,形体大的物体,在水中沉下的部分浅,是因为物体重量被水的浮力平衡的缘故。这种认识说明墨子不仅定性地认识到浮力同重力的平衡关系,而且有了定量的概念。墨子又是最早发现杠杆的平衡问题的人,在《墨经》里,就讨论了杠杆的平衡问题,并且对种种杠杆实验结果做了正确的解释。
墨子和他的学生们还做了世界上最早的针孔成像实验,对光直线传播第一次作了科学解释。墨子又利用光直线传播的原理解释了物体和投影的关系。在研究了两个光源同时照射一个物体的成像现象后,墨子曾指出:一个物体有两种投影(本影和半影),是由于它受到两个光源照射的结果,如果一个光源照射一个物体,那只会产生一个本影。这些论述都是符合实际的。墨子和他的弟子对镜子成像的原理也进行了深入的研究,提出了平面镜,凹面镜和凸面镜成像的理论。在科学技术处于萌芽时期的古代,墨子的这些论述,不能不说是一个很高的成就。这里还有必要指出,古希腊科学家阿基米德关于视觉和光学的理论,主张视觉的光线是眼睛发出的、直接射向物体,接触到它,就产生光的感觉。这种理论,反映了当时人们对光的直线传播的正确认识,但同时也反映了对光的错误认识——从人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。这种理论长期间得到广泛承认,直到公元十世纪阿尔·海兹恩方才以一种正确的观点取代了它。事实上墨子早就传授了这种正确的观点,即光线是从被看到的物体反射出来而进入眼睛的,如同成像那样。可惜这一见解被人们忽视了。
在数学方面,墨子对几何学有许多精辟的见解。墨子论述了平行的定义:“平,同高也。”——所谓平行线(或平行平面),是两条(或两个)在每一处距离都相等的直线(或平面);圆的定义:“圆,一中同长也。”“圆,规写交也。”——圆(球)有而且只有一个中心,圆周(球面)上每一点到中心的距离相等。圆是用圆规画出,并且终点与起点相重合的曲线;矩形的定义:“方,柱隅四杂也。”“方,矩见交也。”——矩形的四边都是直的,四角都是直角。矩形是用木匠的矩,使四条线都彼此正交画出的图形;几何点的定义:“端,体之无厚而最前者也。”端即几何的点,它是几何体的尖端,位于物体的最前面,没有厚薄和大小。等等。
众所周知,在西方数学史上,阿基米德的《几何原本》被誉为世界上最古老而系统的几何学。其实,与《几何原本》对照,凡是阿基米德说到的,墨子几乎全都涉及到了,而且,其定义的确切,理论的精辟,均不下于《几何原本》。有鉴于此,李约瑟在它的《中国科学技术史》中明确指出,由于有《墨经》等资料作证据,“完全排除了任何一种认为中国古代缺乏几何思想的猜测”,“中国人曾经不受西方的影响而独立地工作过。”由于《墨经》比《几何原本》大约要早一个世纪,所以,我们完全可以理直气壮地说:“《墨子》是世界上最古老而系统的几何学!”
墨子也是科学的发明家。据《韩非子》记载,墨子是第一个削木制成人工飞鸢这一自动飞行器械的人。但是,墨子并不以此为傲,因为这类自动飞行器械,对人民并没有多大好处。在《墨子·公输》里,就申述了这一观点:公输般在墨子之后,也制作了一只可以飞三天的人工飞鹊,墨子看后,对他说了这么一番话:这还比不上木匠的车轮,他削三寸的木头,就可以载重五十石。有利于人的就是巧,不利于人的就是拙。从而委婉地劝诫公输般致力于对民众有利的建筑机械的制作。活动装置的云梯也是墨子第一个发明的。虽然在《墨子·公输》中,记叙有“公输般为荆制造云梯之械,将以攻宋“这样的文字,但这并不一定意味着公输般是这个器械的第一个制造者。首先,从以后发生的事情看,公输般的云梯似乎对进攻并不十分有效,而《墨子》不仅能战胜它,而且能够击败公输般的其他武器的进攻。其次,公输般没有告诉我们云梯是怎样制造的,而墨子在《墨经》中却对此作了详细描述。因此我们有理由相信墨子是云梯的第一个制造者和发明者。
墨子还善于把他的应用科学运用于旨在防御侵略战争的军事战略和技术方面,在《墨子·备穴篇》里,记述墨子应用声学原理,沿城墙根每隔一定距离挖一口井,然后在井下放置一容量七八十升的陶瓮,瓮上蒙上皮革,作为地下共鸣箱。这是一种地下声源定向装置,听觉灵敏的人伏在瓮口谛听,遇有敌人挖坑道攻城,就可以根据各陶瓮的响声大小确定来敌的方向位置,以便出兵迎击。再如《墨子》中记载的战鼓的架必须有三条腿,则是重力法则的简单应用,篇中提到的用煮沸的液体防止敌人烟熏的方法,则是化学防御的简单应用……
可惜,尽管墨子创立和发展了墨家的科学体系,但由于应该把老师的学说推向前进的墨家弟子缺乏创新精神,兼之后代的统治者长期来又采取了孔子的“述而不作“的政策,废弃了创造思想,终而使墨家的科学停滞不前,这实在是我国古代科学史上的一大损失。