我國古代的科學書籍,除天文學、醫學和數學以外,是不受重視的,很難找到一本係統的物理典籍。以上我們所介紹的物理知識,絕大多數都是見於先秦諸子以及後來的正史、野史、文集和成千上萬的筆記小說之中,因此,我國古代沒有形成專門的物理學著作,對於物理學家也很不重視,我國長達兩千多年的封建社會,是登仕的途徑,或靠出身門第或靠吟詩作賦揚名,至於物理學,正如明朝科學家宋應星所說,“於功名進取毫不相關”,所以絲毫不被重視。因此,肯於作這方麵學問的人越來越少,寫這方麵專著的人更不會多,保留下來的就更少了。本書中所提到的幾本書,都有其特殊的存在原因。《墨經》是保存於《墨子》之中,而墨子在先秦是被稱為“顯學”的一個主要學派;《考工記》是被誤收在《周禮》之中,《周禮》是儒家經典之一,故《考工記》也僥幸保存下來;《夢溪筆談》是以它優美的語言和出色的文學性為後人所欣賞的。物理學知識的發現者或記錄者以他們幸勤的勞動和聰明智慧,對物理學的發展做出了一定的貢獻,就其時代意義來講,是十分重要的,有的甚至是劃時代的,因此,我們也可以譽稱他們為古代“物理學家”。但他們並不是現代意義上的物理學家,因為這些人往往又是哲學家或能工巧匠等。
墨家和《墨經》
墨家的創始人是墨翟,人們尊稱他墨子,墨子和他的弟子們被稱為墨家。墨家是先秦諸子之一,也是當時儒家的一個主要反對學派。墨家在仁、義、禮、樂等道德範疇內都同儒家相抗衡,他們提出了十大主張。這個學派的成員多來自生產第一線,有豐富的技術知識和刻苦的鑽研精神,研究科學技術的風氣特別盛,尤其是稱為“從事”的一派,更專注於科學技術,有不少創造發明,對後世的科學發展起著積極的作用。墨翟本人是戰國初期的魯國人,是一位優秀的手工業工人,精通機械學,據說,他曾花了三年時間做了一個木鳶,在空中飛了一天。墨家反對侵略戰爭,因此他們精通守城之道。在《墨子》中有《備城門》、《雜守》等20篇文章,是專門講守城法的,能夠抵抗敵人12種進攻方式,書中還描寫過一個雲梯,應用了定滑輪。
據記載,在製造機械這一點上,墨子超過了與他同時期的機械專家公輸般(即能工巧匠魯班)。有一次魯班為楚國造了一個雲梯去攻打宋國,墨子知道後,星夜前往,並以自己的高超的守城技術製服了魯班。墨子主張將製造技術應用於增加生產的工具。在他的影響下,魯班在這方麵做出了不少成績。《墨子丨魯問篇》中記載了一個有趣的故事:有一次,魯班造了一個木鶴,高興地去告訴墨子,墨子說:“你造這東西,不如我造軸端的鍵,用三寸的木頭製成,能運輸五十‘石’重的東西。造出來有利於老百姓的東西,才算巧,無利於百姓的東西,隻能算拙”。魯班聽了,很受感動,造出了由木人駕駛、機關具備的“木車馬”,能在路上自由行走。他還把對自然界各方麵的認識寫人了《墨經》。
《墨經》原是《墨子》的一部分,包括“經上”、“經下”、“經說上”、“經說下”四篇,也有將“大取”、“小取”合在一起而稱為《墨辨》的。《墨經》的作者與成書時間曆來說法不一。一種說法認為,“經上”、“經下”兩篇是墨家的創始人墨翟所作,“經說上”、“經說下”則是墨翟的弟子們所作的注解。另一種說法是:《墨經》四篇全是後期墨家,即墨子的再傳弟子們所作。從後來墨家三派同誦《墨經》這一點看,認為“經上”、“經下”兩篇出於墨子之手是可信的,至於“經說上”、“經說下”則可能是他的弟子們對經的理解和解釋,或墨子在講學時,弟子們做了記錄,後來整理成書。總之,《墨經》是墨家的集體創作。
《墨經》全文五千多字,共計口9條,但非常簡古,涉及的內容主要是邏輯學、自然科學、哲學和倫理學,到漢代就很少有人能夠讀懂了。晉代魯勝曾為之做過注,後已失傳。清朝以來,有不少人做注,才使我們能夠弄清它的主要含義。
《墨經》中物理學的內容,主要是光學和力學。它的特點超過了對物理現象的直觀描述,帶上了濃厚的理論色彩。他在我國物理學史上第一個為力做出了定義,基本上敘述了牛頓第一定律的基本內容。《墨經》研究了杠杆、滑輪、浮力、隨遇平衡、輪軸、斜麵和時空觀念等各種問題,有不少理論是正確和接近正確的。本書是世界上第一個討論了光的小孔成像原理的著作,指出了光的直線傳播規律,討論了光的反射、平麵鏡、凹麵鏡和凸麵鏡的成像情況,找出了一些規律性的東西,對光學做了深人細致的探討,是我國最早的幾何光學著作。《墨經》的光學比歐幾裏得光學還早一百多年,他不僅是中國光學的始祖,在世界光學史中,也居領先地位。
《考工記》
《考工記》的作者已無從考證。差不多與《墨經》同時出現,是我國科技史上另一朵奇葩,在物理學史上的貢獻,與《墨經》有異曲同工,殊途同歸之妙,《墨經》是從生產實踐中提取理論性的科學知識加以闡述,《考工記》則是從手工業製作中闡述一些科學技術。
現存《考工記》是《周禮》中的一篇——“冬官篇”,這真是天大的誤會,二者本是風馬牛不相及的,漢朝河間獻王在整理儒家典籍時,《周禮》中缺了“冬官”篇就將《考工記》補入。這偶然的一補就大大地提高了這本書的身價。因為它搖身一變成為儒家的經典,便能世代相傳直至今天。對這本書的成書年代眾說不一,從內容上看,這部書應當產生於具有高度社會分工的封建社會初期,即春秋戰國之交。書中所論及的工種達30種之多,包括“攻木之工七,攻金之工六,攻皮之工五,設色之工五,刮摩之工五,搏埴之工二”。它所涉及的內容很了,有車、耒等生產工具的設計規範和製造工藝;弓、矢、劍、戟、戈、削等兵器的製作和規範;鍾、鼓、磬等樂器,還有王城、世室、明堂、宗廟等建築物的設置和規範。綜觀《考工記》全書,寫作筆法不盡相同,而且前後有重複的地方,可斷定此書並非出自一人之手,文章的排列是按工種排定次序的,由於秦始皇焚書,原書也有部分佚失。其中段氏、韋氏、裘氏、筐人、榔人、雕人隻存目錄,內容已經沒有了。這本書可能是當時一些知識分子記錄各個工種的經驗和製作工藝,後經過統編後成書的,前後可能經曆了很長時間,《考工記》是後來學者們加上去的。
《考工記》中的物理學內容主要是力學和聲學。力學知識體現在工藝製造之中,其中有車輪的滾動摩擦問題、斜麵、運動、慣性現象、拋射體軌道的準確性、水的浮力、材料強度等問題。在聲學方麵,主要是講述了鍾、鼓、磬的發音、頻率、音色、響度與它們的形狀的關係。
鄭眾和鄭玄是最早研究這本書的漢代學者,並為此書作了注。唐代的賈公彥又為此書作了疏,到清代研究的人就多起來了。戴震和他的學生程瑤田的研究是最為精深的,戴震作了《考工記圖》,程瑤田作了《考工創物小記》,這兩本書對研究《考工記》有很高的參考價值。
王充與《論衡》
王充(公元27~100年),字仲任,浙江上虞人,他出生在東漢初期一個正在衰敗的封建貴族家庭之中,祖輩做官,但祖父和父親就以農桑為業了。他本人一生顛沛流離,雖也作過幾任小官,都屬於幕僚性質,是為期很短的清閑差使,沒有實權。他一生的主要精力是用於著書立說。貧困潦倒的家庭生活,迫使他和下層民眾及生產實際相接觸,再加上他天資聰明,刻苦鑽研,使得他在自然科學方麵有了博的知識和精湛的見解。
《論衡》一書是―王充晚年所作。當時正處在變亂之後,百廢待興,但阜帝和滿朝文武卻個個迷戀於低級淺薄、荒誕不經的讖緯之學。大臣中有稍對讖緯持異詞者,便獲罪身亡。就在這樣一種氣氛中,王充決定寫《論衡》。“論衡”二字,按王充自己的解釋,就是農小論的公平,象衡器一樣,最符合客觀真理。在王充60歲時,《論衡》問世,最初隻在浙江紹興一帶流傳,中原的學者並不知道。有一位名叫蔡邕的學者,在江南看到《論衡》,秘藏熟讀,並帶回長安,在少數人中傳肴。9年以後,王朗擋紹興太守時,把此書帶問許昌,人們發現他長進很大,他告訴人們讀了《論衡》,從此《論衡》才在中原一帶傳播開來。