墨子號為何成為量子衛星命名稱號，因墨家科技代表最高水平成就
在本期圖文中，老龍將要給大家介紹一下戰國時期的祖國的科學技術的發展與運用。在戰國時代,祖國科學技術的成就是多方面的。除了我們前面說過的天文、曆法、數學、醫學等方面的成就以外,在力學、聲學、光學、磁學諸方面也取得了驚人的成就。
01 墨家是幹什麼的？墨經是一部科學技術巨著。
在長期的勞動實踐過程中,人們早就自覺或不自覺地廣泛運用著各種物理學原理,發現了許許多多頗為有趣的物理現象。但對各種物理現象進行有意識的考察研究,作出各種科學的解釋,並進一步加以推廣和應用,卻是比較晚的。就我們現有的可靠資料考察,多是春秋戰國時代的事。而這方面取得成就最卓著的,當數墨家學派。
墨家學派是春秋末戰國初的墨翟(宋人,後長期居魯)創立的一個學派。墨家的創始人及其弟子,都是以刻苦耐勞,勇敢善戰,勤於生產勞動和科學實驗而著稱的
因此,墨家不僅在思想史上佔有極為重要的地位,對當時科學技術的發展也有很大貢獻,這是先秦其他各家所不及的。
墨家有關科學技術的論述,主要保存在《墨經》中。這部書主要是戰國時代墨家的門人後學編撰的。書中關於數學(前已論及)、力學、聲學、光學等方面的論述尤為突出,是當時世界上最高水平的科學成就,因此《墨經》不失為偉大的自然科學論著。下面就其力學、聲學、光學方面的成就作一簡要介紹。
02 墨家關於力學與運動
力學方面。墨家給力學下了符合科學的定義,說力,刑(形)之所以奮也。」奮是動的意思,這是從人的體力概念裡引伸出來的。《墨經》這裡把人體叫作「刑」(形),把人體通過提、舉、拋、投等,使運動轉化的過程稱之為「奮」。這句話的意思是:力,就是人使運動發生轉移和變化;也就是說,是使物體由靜止變為運動,凡是改變物體靜止狀態的,就叫力。這和現代物理學對力的解釋是一致的。
墨家對於和力學有關的,如:運動與時空的關係,輪軸與斜面的受力,圓球的運動特點,水的浮力對浮體與排水的關係等等,都有不同程度的研究。而墨家有關槓桿平衡和「本」、「標」(墨家把槓桿的力臂叫作本,把重臂叫作標)之間的關係研究,比希臘學者阿基米得(前287前212)早一二百年。據研究,墨家有許多關於力學的概念,甚至和英國近代學者牛頓(1642-1727)有關力學的概念也是相符合的。牛頓的第一運動定律,也可以在墨家的有關論述中找到。足見墨家對於力學方面的研究是多麼深刻。
03 墨家關於聲學及運用
墨家在聲學上的突出成就,是把聲學原理運用到軍事守備方面。據《墨子·備穴》篇記載,有一種後人稱作聽甕」的軍事防守措施。做法是在城牆腳下每距幾尺遠挖上一個深坑,在坑裡埋上一個大陶甕,甕口上蒙著皮革。然後挑選耳朵銳敏的人伏在甕上監聽。遇有敵人挖地道攻城的響聲,就可以很快發覺。這時根據各個陶甕的響度情形判定敵方挖掘的位置和方向,再從城裡往外挖掘地道來迎擊敵人。這是一種聲學上共鳴共振的巧妙運用。
04 墨家關於光學及運用。
墨家在光學方面也有所研究。他們曾經做過小孔成像的實驗,這在世界上是最早的。其做法是:在一間黑暗的小房裡,於朝陽的牆壁上鑿一個小孔,人對著小孔站在房間外面,這時房間裡相對的牆上就會出現一個倒立的人影。墨家不僅作了實驗,而且第一個對光的直線傳播作了科學的解釋,認為光象射箭一樣,是直線向前進行的。
墨家還對凸面與凹面鏡成像的各種情況進行過認真的實驗研究。他們發現,把物體放在凸面鏡前的任何地方,都只能得到比原物小的正立虛像。對於凹面鏡則是:當物體放在球心之內,就得到正立像;距球心近的像大,距球心遠的像就小。當物體在球心之外時,則得到的像就是倒立的距球心近的像就大,遠的像小。
古人把凹面鏡稱為「陽燧」或「鏡燧」。《周禮》中有司烜氏,就是掌陽燧取火的。《考工記》還記載有關於用青銅器製造鏡燧的方法。可以肯定,這種鏡燧至少在西周或春秋初就有製造了。50年代中期,曾在河南陝縣上村嶺春秋早期的虢國墓中,出土過一件凹面鏡,當時誤以為某器物的蓋子,其實它就是我國最早的陽燧實物。
鏡燧,意思就是對著太陽取火的鏡子。鏡對太陽時,在焦點處可以用易燃物點著火。墨家把「焦點」稱作「中燧」,當時已經明確了焦點和球面鏡的球心是有區別的。我們從墨家有關物理學的一些研究成果來看,雖然某些方面還比較原始,解釋也不甚準確,但也有不少和近代物理學上的有關實驗結果相一致。
05 指南針是黃帝時代就有的嗎？
除墨家的有關文獻中的許多自然科學技術知識記錄外,我們從其他有關文獻中也可以清楚看到戰國時的科學技術水平和成就。
比如有關磁學方面的巨大成就。據傳說,黃帝時代就有了指南針,但那畢竟是傳說。從可靠記錄看,關於磁的指極性的發現和運用,還是春秋戰國時代的事。
我國古代,是把磁石的吸鐵特性比做母子間的依戀關係,認為「石,鐵之母也。以有慈石,故能引其子;石之不慈者,亦不能引也。」(《呂氏春秋·精通》)所以漢代以前,我們看到文獻上都把「磁石」寫作「慈石」。有關磁石的記載,迄今為止最早見於文獻的,是《管子·地數》的:「上有慈石者,下有銅金。」而關於「慈石召鐵」的記載,就是戰國末年成書的《呂氏春秋》了。
對磁石吸鐵性的認識,是物理學上具有重大意義的發現。由於發現了磁石的特性,戰國末年才有用以製作正方向定南北的「司南」這種你國最早的指南針。指南針的發明,是磁學的進一步發展和應用,是你國人民對世界文明的又一巨大貢獻,特別是航海事業的發展,指南針是具有劃時代意義的。
06 小結與啟示。
我們從戰國時期有關文獻中可以十分清楚地看到:戰國時代的科學技術是走在當時世界前列的。不少科學成就,在西方世界,差不多在一兩千年後才取得。而我國卻在2000多年前的春秋戰國時代就達到了那樣的高水平這是我們民族的驕傲和光榮。說到這裡，對於本期圖文的標題《墨子號為何成為量子衛星命名稱號，因墨家科技代表最高水平成就》您理解了嗎？對這個提法您是怎麼看的呢？