上杭文化丨古代“科圣”墨子最灵
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。
不过墨子的逻辑学比较注重概念。在中国古代逻辑史上,墨子是自觉地认识到思维形式、思维方法和思维规律的重要性。《墨辩》六篇分别论述了关于思维形式(例如概念、判断、推理)、思维规律(例如同一律、矛盾律、排中律、充足理由律)和思维方法(例如归纳、演绎、类比)的认识,形成了一个由基本概念和范畴所构成,以思维形式和规律为对象、内容的逻辑学体系。
李约瑟在《中华科学文明史》里说到墨子,“墨家通过其概念化的模式得 到了他们自己的演绎和归纳,和同时期的古希腊一样,达到了非常高的科学理论水准。有种想法是很诱人的:如果墨家的逻辑和道家的自然主义相融合,中国可能早已越过了科学的门槛。中国科学的悲剧就在于这一切并没有发生。”
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
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