东城文化丨古代“科圣”墨子

墨子（公元前480年———公元前390年），我国古代伟大的思想家、科学家、军事家、教育家、社会活动家。小邾国（今山东滕州）人。

在公元前五世纪诸侯争霸、群雄逐鹿的春秋战国时期，墨子提出了兼爱、非攻、尚贤、尚同、节用、节葬、非乐、非命、天志、明鬼等十大主张，创建了墨家学派，发起了百家争鸣。

墨学成为与儒学比肩的“显学”。墨子及其弟子为我们留下了百科全书式的经卷《墨子》，涉及社会科学、自然科学、军事学、逻辑学等诸多领域，成为后人的宝贵财富。

墨子是中国古代最伟大的科学家。他在科技方面的成就辉煌，被学界誉为“科圣”。墨家关于科学方面的发现、发明大都集中在《墨经》中。包括《经上》《经下》《经说上》《经说下》以及《大取》《小取》诸篇。墨家集中国以往科技之大成，涉及各个方面，像一部古代的百科全书。

全国政协原副主席、两院院士宋健先生在仔细研究墨子的科技成就后，说：“2300多年前的《墨经》，……包含了丰富的关于力学、光学、几何学、工程技术知识和现代物理学、数学的基本要素。”

具体包括：时间与空间的定义、运动与静止的关系、运动路程与时间的关系、物质不灭定律以及墨学涉及到的原子论和物理量的论述等。时间与空间是现代物理学的基本概念，是运动着的物质的存在形式。

墨家不仅对时间和空间作了科学的界定，而且通过物质运动将时间和空间结合起来进行研究，在世界上第一次构建起科学的时空理论。墨家认为在空间上有南有北，在时间上有旦有暮，时间一定要联系于空间。相对于空间，而有时间，两者都不是绝对的。

墨家的时空理论与现在“相对论”的时空观相当接近。第五、六届全国政协委员、我国历史学一代宗师杨向奎先生称之为“前相对论”。这是划时空的理论。在西方，直到公元1687年，牛顿在《自然科学的数学原理》中才提到绝对时间和绝对空间的概念，这比墨家晚了近2000年之久。

墨家《经上》篇中关于几何学中的点、线、面、方、圆、垂直、相切等基本要素的定义和几何逻辑推理体系，《经下》和《大取》篇中关于有穷、无穷的数学概念，都与现代数学相合。

比如，墨家“有穷、无穷”的定义同现代数学“有限、无限”的概念十分相近。极限概念是变数研究的基础，它使我们能够从“量”的变化发展，到研究客观事物的“质”的变化。在《墨经》中，随时可以看到极限概念。墨家对于数学方面变数、极限的概念及数位的论述，比笛卡尔这方面的成就早了1800多年。

墨家在光学方面的论述既全面又系统，有许多光学理论和成就至今仍沿用。《经下》和《经说下》篇中有八处讲到光学，准确阐述了光的直线传播、物影的生成、双影的生成、光的反射现象、物像大小所关涉的条件、平面镜成像、凹面镜成像和凸透镜成像等若干理论。

墨家光学成就中最著名的是“小孔成像”理论。《墨经》对于小孔成像的论述极为精彩：“影倒，在午有端”。意思是光线相交穿越隔屏小孔，必定在映幕上成一倒影。为什么会出现这种情况呢？《经说下》解释，光线从光源照到人身上，就像箭射入小孔一样，必走直线。照到人的最下部位反射而成人的最高部位，照到人的最高部位反射而成人的最下部位。人足在下遮蔽着下光，所以脚的影像映在壁的上方；人头在上遮蔽着上光，所以头的影像映在壁的下方。

这既是世界上最早的光的直线传播的科学描述，也是世界上最早的小孔成像的正确阐释。这为照相机、录像、放像机等现代高科技仪器等的发明创造，奠定了理论基础。

《墨经》中还利用光的直线传播原理解释了物体和投影的关系。墨家认为，“影不徙”，光被遮挡就产生投影，物体的投影并不会跟随物体一起移动。飞翔的鸟儿，它的影子仿佛也在飞动着，实际上并不是这样。墨家指出飞鸟遮住了直线前进的光线，形成了影子。一瞬间后，飞鸟移动了位置，原来光线照不到的地方，现在照到了，旧影就消失了，而在新的地方，出现了新的影子。这就是说，鸟在飞翔中，它的影子并不跟着移动，而是新旧投影不断更新。如此旧影消失，新影生成的过程连续进行。这一想法，也预示了照像和电影拷贝的技术发明。

墨家知道光在透镜或凹面镜之前会聚焦。《墨经》里常称焦点为“正”或“内”，说明墨家已研究出光线聚集原理。墨子对凸面镜生虚像的原理也很了解。认为物体影子由物体距离镜子距离的远近来确定，任何一处都可成影，但这些影子都必然通过焦点。

墨家已经知道凹面镜成倒实像的现象，从《墨经》中的记载可以看出墨家对光的性质以及凹凸面镜成像现象相当了解。这也为现代影像技术提供了理论支撑。

物理学家们原以为世界最早记录了光学知识的是古希腊的欧几里德，“事实上，《墨经》中关于光传播直线性的记录早于和超过欧几里德，在世界科学史上应有崇高的地位”（钱临照）。

李约瑟在《中国科学技术史》上说，墨子关于光学的研究“比我们所知的希腊的为早”“印度亦不能比拟”。墨家光学成就的研究，确立了墨子是“世界摄影光学之父”、墨子故里滕州是“世界摄影光学最早的发源地”的地位，改写了西方人发明摄影术的历史。

墨家无论是在科学技术领域的全面性、理论上所达到的水平，还是在同生产实际与战争实际联系的紧密性上，均走在当时世界的前沿。杨向奎先生高度赞扬墨家的科技成就：“一部《墨经》无论在自然科学的哪一个方面都超过整个希腊，至少应该等于整个希腊。”

作者：张庆军

中国墨子学会研究中心副主任

本文刊登于《中国政协》2016年第17期