中国物理学家之墨翟：小孔成像的最早发现者

墨翟：在战火中点燃科学之光的巨人烈日下的郢都宫殿外，墨子解开草鞋，露出磨破的双脚，楚王与公输班看着他演示的守城模型，没人想到这位风尘仆仆的布衣之士，脑中正运行着超越时代的光学定律和力学公式。

公元前440年左右，楚国郢都，一场决定宋国命运的博弈正在楚王宫廷上演。

刚刚用十天十夜从鲁国步行赶到楚国的墨子，站在楚王与能工巧匠公输班面前，用衣带作城池，木片作器械，展示他的守城策略。

公输班九次变换攻城方法，墨子九次成功防御。当公输班暗示可以除掉墨子时，墨子平静地说：“我的弟子三百人，已持守城器械在宋城上待楚寇矣”。

楚王最终放弃攻宋。这场著名的“止楚攻宋”不仅展现墨子非凡的外交智慧和军事才能，更揭示了一个多面的墨子：他既是一位奔走列国的和平使者，也是中国科学史上最早的实验物理学家。

01 墨翟生平：从布衣工匠到科学先驱

墨子（约公元前480年-公元前390年），名翟，出身于一个从贵族降为平民的家庭-1。他做过牧童，学过木工，自称“鄙人”，被人称为“布衣之士”-1。

墨子曾师从儒者学习，但因不满儒家学说而另创学派。墨家很快成为当时与儒家齐名的“显学”，形成“非儒即墨”的格局。

这位思想家、教育家、军事家，也是中国历史上唯一出身平民的哲学家，更是被后世尊称为“科圣”的科学家。

墨子生活的年代正值战国初期，诸侯争霸，战争频繁。他提出了“兼爱”“非攻”“尚贤”“节用”等十大主张，并以“兼爱”为核心创立了完整的思想体系。

与许多空谈理论的思想家不同，墨子的学说紧密联系实际，他本人就是一位杰出的手工业工人，尤其擅长制造守城器械。

02 光学探索：小孔成像与镜面反射

在《墨经》的光学论述中，墨家通过实验揭示了光的直线传播性质，并系统研究了平面镜、凹面镜和凸面镜的成像规律。

墨子最著名的光学发现莫过于小孔成像原理。《墨经》记载：“景倒，在午有端”。这句话的意思是：光线相交穿越隔屏小孔，必定在映幕上成一倒影。

墨家对这一现象的解释极为精妙：“景光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下”。

他们认识到，光线从光源照到人身上，就像箭射入小孔一样，必定沿直线传播。因此，人的脚部挡住了来自下方的光，在屏幕上形成上方的影像；头部挡住了来自上方的光，形成下方的影像，最终形成了倒立的像。

这一认识比西方类似发现早了数百年。墨子还系统研究了各种镜面的成像规律，他的光学研究被学者评价为“俨然是一部中国最早的完整的光学”。

03 力学体系：定义、杠杆与浮力

墨子对力学的研究同样系统而深入。《经上》记载：“力，刑（形）之所以奋也”。这是中国科学史上对“力”最早的科学定义：力是使物体运动状态改变的原因。

在具体力学问题上，墨家研究了杠杆平衡原理。《经说下》记载：“相衡则本短标长”。“本”指重臂，“标”指力臂，他们已认识到力与力臂的乘积等于重与重臂的乘积，这是对力矩概念的朴素表达。

关于浮力，墨子提出：“荆（形）之大，其沈（沉）浅也，说在具（衡）”。他认为，物体漂浮时，沉入水中的部分产生的浮力与整个物体的重力平衡。

这一认识虽未达到阿基米德浮力原理的精确表述，但已触及浮力本质。墨子还对斜面受力、物体平衡等问题进行了深入研究，这些研究与他作为工匠的实际经验密不可分。

04 时空原子：超越时代的宇宙观

墨家的时空观尤其令人惊叹。他们将时间称为“久”，空间称为“宇”，并提出“宇徙久”的观点，认为空间位移与时间流逝相关联。

《墨经》写道：“长宇徙而有处，宇南宇北，在旦有在暮，宇徙久”。这表明墨家已认识到时间与空间的相对性，时间流逝与空间位置变化相互关联。

这一时空相对观念比牛顿的绝对时空观早了近两千年，被现代学者杨向奎称为“前相对论”。

在物质结构方面，墨子提出了类似原子论的观点：“端，体之无序最前者也”，“端是无同也”。“端”被认为是物体的不可分割的最原始的东西，这种思想与古希腊德谟克利特的原子论有异曲同工之妙。

墨家还提出了朴素的物质不灭思想：“偏去莫加少，说在故”，认为物质总量不会因分割而减少，这可以视为物质不灭定律的早期表达。

05 对比西方：平行发展与不同命运

将墨子的科学成就与西方科学发展进行对比，会发现许多有趣的时间差和路径差异：

光学领域，墨子的小孔成像实验（公元前5世纪）与古希腊欧几里得的光学研究（约公元前300年）几乎处于同一时期。但墨子的研究更注重实验观察，而欧几里得更侧重几何推导。

力学方面，墨子的杠杆原理研究（公元前5世纪）比阿基米德（公元前287年-前212年）的系统研究早约两个世纪。但阿基米德给出了更精确的数学表达：“给我一个支点，我能撬动地球”。

浮力原理上，墨子的定性描述（公元前5世纪）同样早于阿基米德的精确原理（公元前3世纪），但后者通过“王冠问题”的解决，使浮力原理成为可量化计算的理论。

时空观念上，墨家的相对时空观（公元前5世纪）比牛顿的绝对时空观（1687年）早了2200多年，但牛顿的理论形成了完整的数学体系，并与万有引力定律相结合，产生了更大影响。

这些对比显示，墨子的科学研究与西方古代科学在许多方面几乎是平行发展的，甚至在某些领域领先。然而，西方科学在古希腊后得到了延续和发展，最终与文艺复兴后的近代科学相连接。

06 思想脉络：为何科学传统未能延续？

墨子的科学思想为何未能在中国持续发展？这是一个值得深思的问题。

墨家学说在秦汉之后逐渐衰微，尤其是汉武帝“罢黜百家，独尊儒术”后，墨学几乎中断。直到清末民初，当中国面对西方科技冲击时，学者们才“重新发现”墨子，兴起了一股墨学热。

蔡元培曾痛惜：“墨学的中断，使中国科学不得发达”。

墨学中断的原因复杂多元。首先，墨家强调实用技术与逻辑推理，与汉代以后逐渐占据主导的儒家经学传统有所不同；其次，墨家组织严密，纪律严格，甚至要求弟子“赴汤蹈火，死不旋踵”，这种近乎宗教团体的组织形式难以为主流社会所容。

此外，墨家的“节葬”“非乐”等主张与统治阶层的利益相冲突，而它代表的“农与工肆之人”的立场，在封建社会中缺乏持续的政治支持。

尽管如此，墨子的科学精神并未完全消失，它以各种形式渗透到中国技术传统中。从张衡的地动仪到宋应星的《天工开物》，中国科技发展中的许多成就，都能看到墨子实用主义科学观的影子。

今天，墨子留下的不仅是古代战争的传奇，更是他对科学规律的探索。

2016年，中国发射的世界首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”，这颗以“墨子”命名的卫星正在太空中进行着量子通信实验。现代科学家们试图跨越两千年的时光，延续那位布衣思想家的科学探索。

墨子科学思想的光芒，最终未被历史长河完全淹没。

文章来源：榕树网 https://rongshu.net/minsu/feiyiwenhua/16877.html

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