墨子号为何成为量子卫星命名称号

在本期图文中，老龙将要给大家介绍一下战国时期的祖国的科学技术的发展与运用。在战国时代,祖国科学技术的成就是多方面的。除了我们前面说过的天文、历法、数学、医学等方面的成就以外,在力学、声学、光学、磁学诸方面也取得了惊人的成就。

 

01  墨家是干什么的？墨经是一部科学技术巨著。

在长期的劳动实践过程中,人们早就自觉或不自觉地广泛运用着各种物理学原理,发现了许许多多颇为有趣的物理现象。但对各种物理现象进行有意识的考察研究,作出各种科学的解释,并进一步加以推广和应用,却是比较晚的。就我们现有的可靠资料考察,多是春秋战国时代的事。而这方面取得成就最卓著的,当数墨家学派。

墨家学派是春秋末战国初的墨翟(宋人,后长期居鲁)创立的一个学派。墨家的创始人及其弟子,都是以刻苦耐劳,勇敢善战,勤于生产劳动和科学实验而著称的

因此,墨家不仅在思想史上占有极为重要的地位,对当时科学技术的发展也有很大贡献,这是先秦其他各家所不及的。

墨家有关科学技术的论述,主要保存在《墨经》中。这部书主要是战国时代墨家的门人后学编撰的。书中关于数学(前已论及)、力学、声学、光学等方面的论述尤为突出,是当时世界上最高水平的科学成就,因此《墨经》不失为伟大的自然科学论著。下面就其力学、声学、光学方面的成就作一简要介绍。

02  墨家关于力学与运动

力学方面。墨家给力学下了符合科学的定义,说力,刑(形)之所以奋也。”奋是动的意思,这是从人的体力概念里引伸出来的。《墨经》这里把人体叫作“刑”(形),把人体通过提、举、抛、投等,使运动转化的过程称之为“奋”。这句话的意思是:力,就是人使运动发生转移和变化;也就是说,是使物体由静止变为运动,凡是改变物体静止状态的,就叫力。这和现代物理学对力的解释是一致的。

墨家对于和力学有关的,如:运动与时空的关系,轮轴与斜面的受力,圆球的运动特点,水的浮力对浮体与排水的关系等等,都有不同程度的研究。而墨家有关杠杆平衡和“本”、“标”(墨家把杠杆的力臂叫作本,把重臂叫作标)之间的关系研究,比希腊学者阿基米得(前287前212)早一二百年。据研究,墨家有许多关于力学的概念,甚至和英国近代学者牛顿(1642-1727)有关力学的概念也是相符合的。牛顿的第一运动定律,也可以在墨家的有关论述中找到。足见墨家对于力学方面的研究是多么深刻。

03  墨家关于声学及运用

墨家在声学上的突出成就,是把声学原理运用到军事守备方面。据《墨子·备穴》篇记载,有一种后人称作听瓮”的军事防守措施。做法是在城墙脚下每距几尺远挖上一个深坑,在坑里埋上一个大陶瓮,瓮口上蒙着皮革。然后挑选耳朵锐敏的人伏在瓮上监听。遇有敌人挖地道攻城的响声,就可以很快发觉。这时根据各个陶瓮的响度情形判定敌方挖掘的位置和方向,再从城里往外挖掘地道来迎击敌人。这是一种声学上共鸣共振的巧妙运用。

04  墨家关于光学及运用。

墨家在光学方面也有所研究。他们曾经做过小孔成像的实验,这在世界上是最早的。其做法是:在一间黑暗的小房里,于朝阳的墙壁上凿一个小孔,人对着小孔站在房间外面,这时房间里相对的墙上就会出现一个倒立的人影。墨家不仅作了实验,而且第一个对光的直线传播作了科学的解释,认为光象射箭一样,是直线向前进行的。

墨家还对凸面与凹面镜成像的各种情况进行过认真的实验研究。他们发现,把物体放在凸面镜前的任何地方,都只能得到比原物小的正立虚像。对于凹面镜则是:当物体放在球心之内,就得到正立像;距球心近的像大,距球心远的像就小。当物体在球心之外时,则得到的像就是倒立的距球心近的像就大,远的像小。

古人把凹面镜称为“阳燧”或“镜燧”。《周礼》中有司烜氏,就是掌阳燧取火的。《考工记》还记载有关于用青铜器制造镜燧的方法。可以肯定,这种镜燧至少在西周或春秋初就有制造了。50年代中期,曾在河南陕县上村岭春秋早期的虢国墓中,出土过一件凹面镜,当时误以为某器物的盖子,其实它就是我国最早的阳燧实物。

镜燧,意思就是对着太阳取火的镜子。镜对太阳时,在焦点处可以用易燃物点着火。墨家把“焦点”称作“中燧”,当时已经明确了焦点和球面镜的球心是有区别的。我们从墨家有关物理学的一些研究成果来看,虽然某些方面还比较原始,解释也不甚准确,但也有不少和近代物理学上的有关实验结果相一致。

05  指南针是黄帝时代就有的吗？

除墨家的有关文献中的许多自然科学技术知识记录外,我们从其他有关文献中也可以清楚看到战国时的科学技术水平和成就。

比如有关磁学方面的巨大成就。据传说,黄帝时代就有了指南针,但那毕竟是传说。从可靠记录看,关于磁的指极性的发现和运用,还是春秋战国时代的事。

我国古代,是把磁石的吸铁特性比做母子间的依恋关系,认为“石,铁之母也。以有慈石,故能引其子;石之不慈者,亦不能引也。”(《吕氏春秋·精通》)所以汉代以前,我们看到文献上都把“磁石”写作“慈石”。有关磁石的记载,迄今为止最早见于文献的,是《管子·地数》的:“上有慈石者,下有铜金。”而关于“慈石召铁”的记载,就是战国末年成书的《吕氏春秋》了。