墨子——“中國(guó)科學(xué)家始祖”

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2018-01-11 青野云麓

墨子（生卒年不詳），名翟，東周春秋末期戰(zhàn)國(guó)初期宋國(guó)人，一說(shuō)魯陽(yáng)人，一說(shuō)滕國(guó)人。墨子是宋國(guó)貴族目夷的后代，生前擔(dān)任宋國(guó)大夫。他是墨家學(xué)派的創(chuàng)始人，也是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期著名的思想家、教育家、科學(xué)家、軍事家。

比起孔子、孟子，被稱為“科圣”、“中國(guó)科學(xué)家始祖”的墨子，尚不算廣為人知。距今2000多年的先秦時(shí)代，墨子及其所創(chuàng)立的學(xué)派墨家，與儒家并稱為“世之顯學(xué)”（《韓非子.顯學(xué)》）。

然而經(jīng)過(guò)秦火一炬及漢武帝時(shí)代的“罷黜百家，獨(dú)尊儒術(shù)”，墨子學(xué)說(shuō)一朝而斬，再無(wú)余續(xù)，在其后的歷時(shí)流轉(zhuǎn)朝代更迭之中，僅留存錄于正統(tǒng)《道藏》本的《墨子》53篇。《墨子》包含神學(xué)、政治學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、教育學(xué)、倫理學(xué)、哲學(xué)、軍事學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等跨門類多學(xué)科知識(shí)，堪稱“百科全書”，在彼時(shí)當(dāng)世乃至后世很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都是絕無(wú)僅有的。盡管《墨子》散佚已多，今人通過(guò)僅存篇章，仍可一窺代表古代中國(guó)科學(xué)最高水平的墨家科技成就及其科學(xué)思想。

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1.提出宇宙論

墨子認(rèn)為，宇宙是一個(gè)連續(xù)的整體，個(gè)體或局部都是由這個(gè)統(tǒng)一的整體分出來(lái)的，都是這個(gè)統(tǒng)一整體的組成部分。換句話說(shuō)，也就是整體包含著個(gè)體，整體又是由個(gè)體所構(gòu)成，整體與個(gè)體之間有著必然的有機(jī)聯(lián)系。從這一連續(xù)的宇宙觀出發(fā)，墨子進(jìn)而建立了關(guān)于時(shí)空的理論。他把時(shí)間定名為“久”，把空間定名為“宇”，并給出了“久”和“宇”的定義，即“久”為包括古今旦暮的一切時(shí)間，“宇”為包括東西中南北的一切空間，時(shí)間和空間都是連續(xù)不間斷的。

在給出了時(shí)空的定義之后，墨子又進(jìn)一步論述了時(shí)空有限還是無(wú)限的問題。他認(rèn)為，時(shí)空既是有窮的，又是無(wú)窮的。對(duì)于整體來(lái)說(shuō)，時(shí)空是無(wú)窮的，而對(duì)于部分來(lái)說(shuō)，時(shí)空則是有窮的。他還指出，連續(xù)的時(shí)空是由時(shí)空元所組成。他把時(shí)空元定義為“始”和“端”，“始”是時(shí)間中不可再分割的最小單位，“端”是空間中不可再分割的最小單位。這樣就形成了時(shí)空是連續(xù)無(wú)窮的，這連續(xù)無(wú)窮的時(shí)空又是由最小的單元所構(gòu)成，在無(wú)窮中包含著有窮，在連續(xù)中包含著不連續(xù)的時(shí)空理論。

在時(shí)空理論的基礎(chǔ)上，墨子建立了自己的運(yùn)動(dòng)論。他把時(shí)間、空間和物體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，聯(lián)系在一起。他認(rèn)為，在連續(xù)的統(tǒng)一的宇宙中，物體的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在時(shí)間中的先后差異和在空間中的位置遷移。沒有時(shí)間先后和位置遠(yuǎn)近的變化，也就無(wú)所謂運(yùn)動(dòng)，離開時(shí)空的單純運(yùn)動(dòng)是不存在的。

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2.數(shù)學(xué)論述

墨子是中國(guó)歷史上第一個(gè)從理性高度對(duì)待數(shù)學(xué)問題的科學(xué)家，

他給出了一系列數(shù)學(xué)概念的命題和定義，這些命題和定義都具有高度的抽象性和嚴(yán)密性。墨子所給出的數(shù)學(xué)概念主要有：

關(guān)于“倍”的定義。墨子說(shuō)：“倍，為二也?！保ā赌?jīng)上》）亦即原數(shù)加一次，或原數(shù)乘以二稱為“倍”。如二尺為一尺的“倍”。關(guān)于“平”的定義。墨子說(shuō)：“平，同高也?！保ā赌?jīng)上》）也就是同樣的高度稱為“平”。這與歐幾里得幾何學(xué)定理“平行線間的公垂線相等”意思相同。

關(guān)于“同長(zhǎng)”的定義。墨子說(shuō)：“同長(zhǎng)，以正相盡也。”（《墨經(jīng)上》）也就是說(shuō)兩個(gè)物體的長(zhǎng)度相互比較，正好一一對(duì)應(yīng)，完全相等，稱為“同長(zhǎng)”。

關(guān)于“中”的定義。墨子說(shuō)：“中，同長(zhǎng)也?！保ā赌?jīng)上》）這里的“中”指物體的對(duì)稱中心，也就是物體的中心為與物體表面距離都相等的點(diǎn)。

關(guān)于“圜”的定義。墨子說(shuō)：“圜，一中同長(zhǎng)也。”（《墨經(jīng)上》）這里的“圜”即為圓，墨子指出圓可用圓規(guī)畫出，也可用圓規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)。圓規(guī)在墨子之前早已得到廣泛地應(yīng)用，但給予圓以精確的定義，則是墨子的貢獻(xiàn)。墨子關(guān)于圓的定義與歐幾里得幾何學(xué)中圓的定義完全一致。

關(guān)于正方形的定義。墨子說(shuō)，四個(gè)角都為直角，四條邊長(zhǎng)度相等的四邊形即為正方形，正方形可用直角曲尺“矩”來(lái)畫圖和檢驗(yàn)。這與歐幾里得幾何學(xué)中的正方形定義也是一致的。

關(guān)于直線的定義。墨子說(shuō)，三點(diǎn)共線即為直線。三點(diǎn)共線為直線的定義，在后世測(cè)量物體的高度和距離方面得到廣泛的應(yīng)用。晉代數(shù)學(xué)家劉徽在測(cè)量學(xué)專著《海島算經(jīng)》中，就是應(yīng)用三點(diǎn)共線來(lái)測(cè)高和測(cè)遠(yuǎn)的。漢以后弩機(jī)上的瞄準(zhǔn)器“望山”也是據(jù)此發(fā)明的。

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3.物理學(xué)研究

墨子關(guān)于物理學(xué)的研究涉及到力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等分支，給出了不少物理學(xué)概念的定義，并有不少重大的發(fā)現(xiàn)，總結(jié)出了一些重要的物理學(xué)定理。

首先，墨子給出了力的定義，說(shuō)：“力，刑（形）之所以?shī)^也?！保ā赌?jīng)上》）也就是說(shuō)，力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，即使物體運(yùn)動(dòng)的作用叫做力。對(duì)此，他舉例予以說(shuō)明，說(shuō)好比把重物由下向上舉，就是由于有力的作用方能做到。同時(shí)，墨子指出物體在受力之時(shí)，也產(chǎn)生了反作用力。例如，兩質(zhì)量相當(dāng)?shù)奈矬w碰撞后，兩物體就會(huì)朝相反的方向運(yùn)動(dòng)。如果兩物體的質(zhì)量相差甚大，碰撞后質(zhì)量大的物體雖不會(huì)動(dòng)，但反作用力還是存在。

接著，墨子又給出了“動(dòng)”與“止”的定義。他認(rèn)為“動(dòng)”是由于力推送的緣故，更為重要的是，他提出了“止，以久也，無(wú)久之不止，當(dāng)牛非馬也?！钡挠^點(diǎn)，意思是物體運(yùn)動(dòng)的停止來(lái)自于阻力阻抗的作用，如果沒有阻力的話，物體會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。這樣的觀點(diǎn)，被認(rèn)為是牛頓慣性定律的先驅(qū)，比同時(shí)代全世界的思想超出了1000多年，也是物理學(xué)誕生和發(fā)展的標(biāo)志（亞理士多德認(rèn)為力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒有力物體就不會(huì)運(yùn)動(dòng)，而停止是物體的本性，這樣的觀點(diǎn)是符合常人觀測(cè)的結(jié)果的，卻是膚淺和錯(cuò)誤的）

關(guān)于杠桿定理，墨子也作出了精辟的表述。他指出，稱重物時(shí)秤桿之所以會(huì)平衡，原因是“本”短“標(biāo)”長(zhǎng)。用現(xiàn)代的科學(xué)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，“本”即為阻力臂，“標(biāo)”即為動(dòng)力臂，寫成力學(xué)公式就是動(dòng)力×動(dòng)力臂（“標(biāo)”）=阻力×阻力臂（“本”）。此外，墨子還對(duì)杠桿，斜面、重心、滾動(dòng)摩擦等力學(xué)問題進(jìn)行了一系列的研究，這里就不一一贅述。在光學(xué)史上，墨子是第一個(gè)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)幾何光學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究的科學(xué)家。如果說(shuō)墨子奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，也不為過(guò)分，至少在中國(guó)是這樣。正如李約瑟在《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》物理卷中所說(shuō)，墨子關(guān)于光學(xué)的研究，“比我們所知的希臘的為早”，“印度亦不能比擬”。

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墨子精通手工技藝，可與當(dāng)時(shí)的巧匠公輸班相比。墨子擅長(zhǎng)防守城池，在止楚攻宋時(shí)與公輸般進(jìn)行的攻防演練中，已充分地體現(xiàn)了他在這方面的才能和造詣。他曾花費(fèi)了3年的時(shí)間，精心研制出一種能夠飛行的木鳥（風(fēng)箏、紙鳶），成為我國(guó)古代風(fēng)箏的創(chuàng)始人。他又是一個(gè)制造車輛的能手，可以在不到一日的時(shí)間內(nèi)造出載重30石的車子。他所造的車子運(yùn)行迅速又省力，且經(jīng)久耐用，為當(dāng)時(shí)的人們所贊賞。

值得指出的是，墨子幾乎諳熟了當(dāng)時(shí)各種兵器、機(jī)械和工程建筑的制造技術(shù)，并有不少創(chuàng)造。在《墨子》一書中的“備城門”、“備水”、“備穴”、“備蛾“、“迎敵祠”、“雜守”等篇中，他詳細(xì)地介紹和闡述了城門的懸門結(jié)構(gòu)，城門和城內(nèi)外各種防御設(shè)施的構(gòu)造，弩、桔槔和各種攻守器械的制造工藝，以及水道和地道的構(gòu)筑技術(shù)。他所論及的這些器械和設(shè)施，對(duì)后世的軍事活動(dòng)有著很大的影響。

著名西方漢學(xué)家、中國(guó)科技史學(xué)者李約瑟曾贊嘆：“墨家的科學(xué)水平，超過(guò)了整個(gè)古希臘！”須知?dú)v史留下的不盡都是精華，淘汰的不盡都是糟粕。可以說(shuō)墨子學(xué)說(shuō)未能成為中國(guó)傳統(tǒng)文化的主流，實(shí)乃國(guó)史上一大悲劇。

設(shè)若墨子學(xué)說(shuō)能早一點(diǎn)為國(guó)人所重視，那么中國(guó)早一點(diǎn)開出“科學(xué)理性”之花，倒也未可知。