古代技術力：古人其實很科學！天文曆法、醫學水利、數學理化無一不精，這才叫世界頂尖的科技實力

墨子

　　墨子，名翟。魯國（今山東西南部，都城曲阜）人。生卒年不詳，活動於春秋末、戰國初年，物理學家、數學家、機械製造工程師、哲學家。

　　墨子一生的活動、事蹟、思想和科技成就，集中展現在《墨子》一書中。原書十五卷七十一篇，現存十五卷五十三篇，有十八篇早已散佚。關於《墨子》一書的作者問題，現尚存有爭議。有認為是戰國後期的墨家後學所作；有認為墨子自著；有認為部分墨子自著，其餘為墨子弟子記述的師說等。

　　在春秋戰國時期的諸子百家中，只有墨子和墨家對於科學技術最為重視。墨子本身不但是一位手藝高超的匠人，而且他還深入到科學領域之中，做了一系列的科學研究和科學實驗工作，取得了許多重大的成就。同時，墨子重視科學技術並不只是為了研究而研究，他把科學技術與自己的政治主張緊密結合起來，用科技知識來充實和豐富自己的學說，並以之作為興利除害的有力武器，為自己的政治主張服務。他之所以能夠止楚攻宋，除了靠他傑出的雄辯才能外，更主要的原因是他掌握著當時最先進的守城器械。在楚王倚仗公輸般的攻城器械，堅持要攻打宋國時，墨子當著楚王的面與公輸般演示了攻防器械和戰術，經過九次交鋒，公輸般的攻城器械和戰術都被墨子一一挫敗，公輸般的攻城器械用完了，而墨子的守城器械卻還綽綽有餘，這才迫使楚王放棄攻宋的計畫。如果墨子不掌握科學技術，那麼不管他多麼擅長說理和論辯，也是無法阻止楚王攻宋的。這一事例，反映了墨子善於運用科學技術來佐證自己的政治主張。公輸般為當時的名匠，但他在墨子面前相形見絀，這也反映了墨子科技造詣之高深。

　　墨子在科學技術領域中的成就和貢獻是多方面的，其主要者有：

1.宇宙論

　　墨子認為，宇宙是一個連續的整體，個體或局部都是由這個統一的整體分出來的，都是這個統一整體的組成部分。換句話說，也就是整體包含著個體，整體又是由個體所構成，整體與個體之間有著必然的連繫。從這個連續的宇宙觀出發，墨子進而建立了關於時空的理論。他把時間定名為「久」，把空間定名為「宇」，並給出了「久」和「宇」的定義，即「久」為包括古今旦暮的一切時間，「宇」為包括東西中南北的一切空間，時間和空間都是連續不間斷的。在給出了時空的定義之後，墨子又進一步論述了時空有限還是無限的問題。他認為，時空既是有窮的，又是無窮的。對於整體來說，時空是無窮的，而對於部分來說，時空則是有窮的。他還指出，連續的時空是由時空元所組成。他把時空元定義為「始」和「端」，「始」是時間中不可再分割的最小單位，「端」是空間中不可再分割的最小單位。這樣就形成了「時空是連續無窮的，這連續無窮的時空又是由最小的單位所構成，在無窮中包含著有窮，在連續中包含著不連續」的時空理論。

　　在時空理論的基礎上，墨子建立了自己的運動論。他把時間、空間和物體運動整合起來，結合在一起。他認為，在連續的、統一的宇宙中，物體的運動表現為在時間中的先後差異和在空間中的位置遷移。沒有時間先後和位置遠近的變化，也就沒有所謂的運動，離開時空的單純運動是不存在的。

　　對於物質的本原和屬性問題，墨子也有精闢的闡述。在先秦諸子中，老子最早提出了物質的本原是「有生於無」（《老子》第一章），「天下萬物生於有，有生於無」（《老子》第四十章）。墨子則率先反對老子的這個思想，提出了萬物始於「有」的主張。他指出，「無」有兩種，一種是過去有過而現在沒有了，如某種滅絕的飛禽，不能因其已不存在而否定其曾為「有」；一種是過去就從來沒有過的事物，如天塌陷，這是本來就不存在的「無」。本來就不存在的「無」不會生「有」，本來存在、後來不存在的更不是「有」生於「無」。由此可見，「有」是自然存在的。接著，墨子進而闡發了關於物質屬性的問題。他認為，如果沒有石頭，就不會知道石頭的質感和顏色，沒有日和火，就不會知道熱。也就是說，屬性無法獨立於物質客體而存在，屬性是物質客體的客觀反映。人之所以能夠感知物質的屬性，是因為有物質客體的客觀存在。

2.數學

　　墨子是中國歷史上第一個從理性角度對待數學問題的科學家，他給出了一系列數學概念的命題和定義，這些命題和定義都具有高度的抽象性和嚴密性。

　　墨子所給出的數學概念主要有：

　　關於「倍」的定義。墨子說：「倍，為二也。」（《墨經上》）亦即原數加一次，或原數乘以二稱為「倍」。如二尺為一尺的「倍」。

　　關於「平」的定義。墨子說：「平，同高也。」（《墨經上》）也就是同樣的高度稱為「平」。這與歐幾里得幾何學定理「平行線間的公垂線相等」意思相同。

　　關於「同長」的定義。墨子說：「同長，以正相盡也。」（《墨經上》）也就是說兩個物體的長度相互比較，正好一一對應，完全相等，稱為「同長」。

　　關於「中」的定義。墨子說：「中，同長也。」（《墨經上》）這裡的「中」指物體的對稱中心，也就是物體的中心為與物體表面距離都相等的點。

　　關於「圜」的定義。墨子說：「圜，一中同長也。」（《墨經上》）這裡的「圜」即為圓，墨子指出圓可用圓規畫出，也可用圓規進行檢驗。圓規在墨子之前早已得到廣泛的應用，但給予圓以精確的定義，則是墨子的貢獻。墨子關於圓的定義與歐幾里得幾何學中圓的定義完全一致。

　　關於正方形的定義。墨子說，四個角都為直角，四條邊長度相等的四邊形即為正方形，正方形可用直角曲尺「矩」來畫圖和檢驗。

　　這與歐幾里得幾何學中的正方形定義也是一致的。

　　關於直線的定義。墨子說，三點共線即為直線。三點共線為直線的定義，在後世測量物體的高度和距離方面得到廣泛的應用。晉代數學家劉徽在測量學專著《海島算經》中，就是應用三點共線來測高和測遠的。漢以後弩機上的瞄準器「望山」也是據此發明的。

　　墨子把點、線、面、體分別稱為「端」、「尺」、「區」、「體」，並給出了它們各自的定義。他還指出，「端」是不占有空間的，是物體不可再分的最小單位，與古希臘的原子論相類似。

　　此外，墨子還對十進位制進行了論述。中國早在商代就已經普遍使用十進位制記數法，墨子則是對進位制概念進行總結和闡述的第一個科學家。他明確指出，在不同數位上的數字，其數值不同。例如，在相同的數位上，一小於五，而在不同的數位上，一可多於五。這是因為在同一個數位上（個位、十位、百位、千位……），五包含了一，而當一處於較高的數位上時，一則反過來包含了五。十進位制的發明，是中國對於世界文明的一個重大貢獻。正如李約瑟在《中國科學技術史》數學卷中所說：「商代的數字系統是比古巴比倫和古埃及同一時代的系統更為先進、更為合理的」，「如果沒有這種十進位制，就幾乎不可能出現我們現在這個統一化的世界了」。

3.物理學

　　墨子關於物理學的研究涉及到力學、光學、聲學等分支，給出了不少物理學概念的定義，並有不少重大的發現，總結出了一些重要的物理學原理。

　　首先，墨子給出了力的定義，說：「力，刑（形）之所以奮也。」（《墨經上》）也就是說，力是使物體運動的原因，即使物體運動的作用叫做力。對此，他舉例予以說明，說好比把重物由下向上舉，就是因為有力的作用才能做到。同時，墨子指出物體在受力時，也產生了反作用力。例如，兩個質量相當的物體碰撞後，兩個物體就會朝相反的方向運動。如果兩個物體的質量相差甚大，碰撞後質量大的物體雖不會動，但反作用力還是存在。

　　接著，墨子又給出了「動」與「止」的定義。他認為「動」是由於力推送的緣故，「止」則是物體經一定時間後運動狀態的結束。墨子雖沒有明確指出運動狀態的結束是因為存在著阻力的緣故，但他已意識到在外力消失後，物體的運動狀態是不可能永遠存在下去的。

　　關於槓桿定理，墨子也作出了精闢的表述。他指出，稱重物時秤桿之所以會平衡，原因是「本」短「標」長。用現代的科學語言來說，「本」即為重臂，「標」即為力臂，寫成力學公式就是力×力臂（「標」）＝重×重臂（「本」）。此外，墨子還對槓桿、斜面、重心、滾動摩擦等力學問題進行了一系列的研究，這裡就不一一贅述。

　　在光學史上，墨子是第一個進行光學實驗、並對幾何光學進行系統研究的科學家。就算說墨子奠定了幾何光學的基礎，也不為過分，至少在中國是如此。正如李約瑟在《中國科學技術史》物理卷中所說，墨子關於光學的研究，「比我們所熟知的希臘更早」，「印度也不能比擬」。

　　墨子首先探討了光與影的關係，他仔細觀察了運動物體影像的變化規律，提出了「景不徙」的命題。也就是說，運動著的物體從表觀看它的影也是隨著物體在運動著，其實這是一種錯覺。因為當運動著的物體位置移動後，它前一瞬間所形成的影像已經消失，其位移後所形成的影像已是新形成的，而不是原有的影像運動到新的位置。如果原有的影像不消失，那它就會永遠存在於原有的位置，這是不可能的。因此，所看到的影像的運動，只是新舊影像隨著物體運動而連續不間斷地生滅交替所形成的，並不是影像自身在運動。墨子的這一命題，後來為名家所繼承，並由此提出了「飛鳥之影未嘗動」的命題。

　　隨之，墨子又探討了物體的本影和副影的問題。他指出，光源如果不是點光源，由於從各點發射的光線產生重複照射，物體就會產生本影和副影；如果光源是點光源，則只有本影出現。

　　接著，墨子又進行了針孔成像的實驗。他明確指出，光是直線傳播的，物體透過針孔所形成的像是倒像。這是因為光線經過物體再穿過針孔時，由於光的直線傳播，物體上方成像於下，物體下部成像於上，故所成的像為倒像。他還探討了影像的大小與物體的斜正、光源的遠近的關係，指出物斜或光源遠則影長細，物正或光源近則影短粗，如果是反射光，則影形成於物與光源之間。

　　特別可貴的是，墨子對平面鏡、凹面鏡、凸面鏡等進行了系統性的研究，得出了幾何光學的一系列基本原理。他指出，平面鏡所形成的是大小相同、遠近對稱的像，但卻左右相反。如果是兩個或多個平面鏡相向而照射，則會出現重複反射，形成無數的像。凹面鏡的成像是在「中」之內形成正像，距「中」遠所成像大，距「中」近所成的像小，在「中」處則像與物一樣大；在「中」之外，則形成的是倒像，近「中」像大，遠「中」像小。凸面鏡則只形成正像，近鏡像大，遠鏡像小。這裡的「中」為球面鏡之球心，墨子雖尚未能區分球心與焦點的差別，把球心與焦點混淆在一起，但其結論與近現代球面鏡成像原理基本上還是相符的。

　　墨子還對聲音的傳播進行過研究，發現井和罌有放大聲音的作用，並加以巧妙利用。他曾教導學生說，在守城時，為了預防敵人挖地道攻城，每隔三十尺挖一井，置大罌於井中，罌口繃上薄牛皮，讓聽力好的人伏在罌上進行偵聽，以得知敵方是否在挖地道，地道挖於何方，而作好禦敵的準備。儘管當時墨子還不可能明瞭聲音共振的原理，但這個禦敵方法卻蘊含有豐富的科學內涵。

4.機械製造

　　墨子是一個精通機械製造的大家，在止楚攻宋時與公輸般進行的攻防演練中，已充分展現了他在這方面的才能和造詣。他曾花費了三年的時間，精心研製出一種能夠飛行的木鳥。他也是一個製造車輛的能手，可以在不到一日的時間內造出載重三十石的車子。他所造的車子運行迅速又省力，且經久耐用，為當時的人們所讚賞。

　　值得指出的是，墨子幾乎諳熟當時各種兵器、機械和工程建築的製造技術，並有不少發明。在《墨子》一書中的「備城門」、「備水」、「備穴」、「備蛾」、「迎敵祠」、「雜守」等篇中，他詳細介紹和闡述了城門的懸門結構，城門和城內外各種防禦設施的構造，弩、桔槔和各種攻守器械的製造工藝，以及水道和地道的構築技術。他所論及的這些器械和設施，對後世的軍事活動有著很大的影響。

　　綜上所述，可以看到墨子的科學造詣之深，成就之大，在中國古代傑出科學家之列中堪稱為佼佼者之一。遺憾的是，墨子在科技領域中的理性靈光，隨著後來墨家的衰微，幾近熄滅。後世的科學家大多注重實用，忽視理性的探索，此實為中國科技史上的莫大損失。

墨子

　　墨子，名翟。魯國（今山東西南部，都城曲阜）人。生卒年不詳，活動於春秋末、戰國初年，物理學家、數學家、機械製造工程師、哲學家。

　　墨子一生的活動、事蹟、思想和科技成就，集中展現在《墨子》一書中。原書十五卷七十一篇，現存十五卷五十三篇，有十八篇早已散佚。關於《墨子》一書的作者問題，現尚存有爭議。有認為是戰國後期的墨家後學所作；有認為墨子自著；有認為部分墨子自著，其餘為墨子弟子記述的師說等。

　　在春秋戰國時期的諸子百家中，只有墨子和墨家對於科學技術最為重視。墨子本身不但是一位手藝高...

第一章　先秦科技名家
　　魯班
　　墨子
　　石申夫
　　甘德
　　李冰
　　扁鵲

第二章　兩漢科技名家
　　淳于意
　　落下閎
　　召信臣
　　杜詩
　　班固
　　蔡倫
　　張衡
　　崔寔
　　魏伯陽
　　張仲景

第三章　六朝科技名家（上）
　　華佗
　　馬鈞
　　劉徽
　　陸機

第四章　六朝科技名家（下）
　　郭璞
　　葛洪
　　法顯
　　何承天
　　祖沖之

第五章　隋、明、清科技名家
　　李時珍
　　賈思勰
　　王禎
　　徐光啟
　　宋應星

第一章　先秦科技名家
　　魯班
　　墨子
　　石申夫
　　甘德
　　李冰
　　扁鵲

第二章　兩漢科技名家
　　淳于意
　　落下閎
　　召信臣
　　杜詩
　　班固
　　蔡倫
　　張衡
　　崔寔
　　魏伯陽
　　張仲景

第三章　六朝科技名家（上）
　　華佗
　　馬鈞
　　劉徽
　　陸機

第四章　六朝科技名家（下）
　　郭璞
　　葛洪
　　法顯
　　何承天
　　祖沖之

第五章　隋、明、清科技名家
　　李時珍
　　賈思勰
　　王禎
　　徐光啟
　　宋應星