物理史话之古代辩证唯物主义大家墨子

谈起古代物理学的大师,有一个绕不开的人物就是我国春秋时期的墨子,一个似乎是从后世穿越来的人物,发明了许多横空出世的作品,也总结了许多跨时代的物理常识。那么,墨子究竟是一个什么样的人,且听科普君慢慢道来。

墨子

墨子活动的时代是在中国春秋末期到战国初年,他是宋国贵族目夷的后代,目夷是宋桓公的哥哥,宋襄公的大伯。由于目夷没有当上国君,他的后代就以他的名字为姓氏,称"目夷氏",后来慢慢就简化成了"墨氏",所以墨子是"子"姓"墨"氏(宋国是商代王室的后代,子姓)。墨子出生的时代正值春秋向战国转变的时代,是一个大争之世。正因为亲眼目睹了战争所带来的苦难,所以才形成了墨子后来的"非攻"、"兼爱"的思想。作为一个贵族的后裔,墨子从小应该是受到过良好的教育的,又因为他的家族已经没落,所以墨子能够接触到社会底层的各色人等,了解他们的需要,对他们所遭受的疾苦感同身受。

春秋时期诸侯国

墨子从青年时代开始就在全国各地游学,他先是师从儒家,学习儒家经典,但是后来墨子批评儒者对待天帝、鬼神和命运的不正确态度,以及厚葬久丧和奢靡礼乐,认为儒家所讲的都是些华而不实的废话。墨子最终离开了儒学,另立新说,在各地聚众讲学,以激烈的言辞抨击儒家和各诸侯国的暴政。大批的手工业者和下层士人开始追随墨子,逐步形成了自己的墨家学派,成为儒家的主要反对派。在《墨子·鲁问》中,墨子提出了墨家的十大主张。即"兼爱"、"非攻"、"尚贤"、"尚同"、"尊天"、"事鬼"、"非乐"、"非命"、"节用"、"节葬"。

《墨子》

墨家是一个有严密组织纪律的团体,穿短衣草鞋,参加劳动,以吃苦为高尚。如果谁违背了这些原则,轻则开除,重则处死。墨家的最高领袖称为"矩子"(巨子),墨家的成员都称为"墨者",代代下传,所有墨者都服从巨子的指挥必须服从"巨子"的指导,甚至可以"赴汤蹈火,死不旋踵"。在前两年的电影《墨攻》中,就很好地体现了这种现象。

墨子的思想包括学术思想(包括兼爱非攻、天志明鬼、尚同尚贤、节用节葬、非乐、非命)、政治思想(包括兼以易别)、军事思想(包括非攻、救守。墨家的守城本领是非常高的,成语"墨守成规"就是说墨家守城太厉害了,不过现在意思已经完全改变了)、哲学思想(包括认识论,墨子将认识分为"闻知"、"说知"和"亲知"三个方面;逻辑学,墨子提出了辩、类、故等逻辑概念)、科学思想(包括宇宙论、数学论述、物理研究(终于讲到物理了)和机械制造等)。

墨子关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支,给出了不少物理学概念的定义,并有不少重大的发现,总结出了一些重要的物理学定理。

在力学方面,墨子给出了力的定义,说:"力,刑(形)之所以奋也。"(《墨经上》)也就是说,力是使物体运动的原因,即使物体运动的作用叫做力。对此,他举例予以说明,说好比把重物由下向上举,就是由于有力的作用方能做到。同时,墨子指出物体在受力之时,也产生了反作用力。例如,两质量相当的物体碰撞后,两物体就会朝相反的方向运动。如果两物体的质量相差甚大,碰撞后质量大的物体虽不会动,但反作用力还是存在。墨子又给出了"动"与"止"的定义。他认为"动"是由于力推送的缘故,更为重要的是,他提出了"止,以久也,无久之不止,当牛非马也。"的观点,意思是物体运动的停止来自于阻力阻抗的作用,如果没有阻力的话,物体会永远运动下去。另外,关于杠杆原理,墨子也作出了精辟的表述。他指出,称重物时秤杆之所以会平衡,原因是"本"短"标"长。用现代的科学语言来说,"本"即为阻力臂,"标"即为动力臂,写成力学公式就是动力×动力臂("标")=阻力×阻力臂("本")。此外,墨子还对斜面、重心、滚动摩擦等力学问题进行了一系列的研究。

在光学方面,墨子首先探讨了光与影的关系,他细致地观察了运动物体影像的变化规律,提出了"景不徙"的命题。也就是说,运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着,其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后,它前一瞬间所形成的影像已经消失,其位移后所形成的影像已是新形成的,而不是原有的影像运动到新的位置。如果原有的影像不消失,那它就会永远存在于原有的位置,这是不可能的。因此,所看到的影像的运动,只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的,并不是影像自身在运动。墨子的这一命题,后来为名家所继承,并由此提出了"飞鸟之影未尝动"的命题,跟古希腊的芝诺提出的"飞矢不动"的悖论有异曲同工之妙。墨子还探讨了物体的本影和副影的问题。墨子还进行了著名的小孔成像的实验。他明确指出,光是直线传播的,物体通过小孔所形成的像是倒像。墨子还对平面镜、凹面镜、凸面镜等进行了相当系统的研究,得出了几何光学的一系列基本原理。

在声学方面,发现井和罂有放大声音的作用,并加以巧妙地利用。尽管当时墨子还不可能明白声音共振的机理,但他已经开始利用他的发现进行守城。

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