研究《墨经》的老教授说,这里有量子通信的基础

 编者按:2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。“墨子号”承载着我国在国际上率先探索星地量子通信可能性的使命,并将首次在空间尺度验证已有百年历史的量子理论的真实性。不过,大家知道为什么世界首颗量子卫星要名为“墨子”呢?

                                              墨子

量子卫星为什么叫“墨子”?纪念中国科学家始祖墨子

“关于这颗卫星的命名,我们考虑了好久。” 潘建伟院士说,最终命名为墨子,缘起于已故著名教育家、中国科学技术大学老教授钱临照。据了解,钱临照作为老一辈光学、科技史研究者,早年对墨家经典著作《墨经》有过深入研究,发现其中有不少与现代科学知识相通的记载,比如墨子在《墨经》中提出的“光学八条”。潘建伟说,墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播,并设计了小孔成像实验,奠定了光通信、量子通信的基础。“就像国外有伽利略卫星、开普勒望远镜一样,以中国古代伟大科学先贤的名字来命名全球首颗量子卫星,将提升我国的文化自信。”他说。

在先秦百家争鸣中,历代对于老子、孔孟的研究可谓是汗牛充栋,但是相比较之下,对墨子及其思想的研究就显得贫乏很多。但事实上,在仅存的53篇《墨子》中包含神学、政治学、经济学、教育学、伦理学、哲学、军事学、逻辑学、物理学、数学等跨门类多学科知识,堪称“百科全书”,在彼时当世乃至后世很长一段时间内,都是绝无仅有的。

不少人都多多少少地知道墨子“兼爱非攻”的伦理思想,以及当初与儒学并称“显学”的先秦辉煌地位。但是对于墨家学派所掌握的科学思想与科技成就可能并不了解。尤其是在李约瑟难题的叩问之下,作为闪烁在2000多年前的先秦科技的星星之火,墨子之成就更加难能可贵。

光学:小孔成像实验奠定了光通信、量子通信的基础

墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播,并设计了小孔成像实验,奠定了光通信、量子通信的基础。钱临照对《墨子》中的《墨经》进行深入研究,发现其中有不少与现代科学知识相通的记载,在《经下》与《经说下》篇中便各有八条相关内容,称之为“光学八条”。如《经下》中的“二临鉴而立,景到,多而若少,说在寡区”,又如《经说下》中的“光至,景亡;若在,尽古息”,这就是小孔成像的实验。他明确指出,光是直线传播的,物体通过小孔所形成的像是倒像。这是因为光线经过物体再穿过小孔时,由于光的直线传播,物体上方成像于下,物体下部成像于上,故所成的像为倒像。他还探讨了影像的大小与物体的斜正、光源的远近的关系,指出物斜或光源远则影长细,物正或光源近则影短粗,如果是反射光,则影形成于物与光源之间。特别可贵的是,墨子对平面镜、凹面镜、凸面镜等进行了相当系统的研究,得出了几何光学的一系列基本原理。

墨子小孔成像理论的学术价值在近些年来得到了越来越多的重视。从2007年开始,墨子小孔成像国际摄影学术研讨会每年举行,来自20多个国家、地区的国际摄影大师相聚墨子故里滕州研讨墨子“小孔成像”理论对世界摄影术所起到的重要作用。正如李约瑟在《中国科学技术史》物理卷中所说,墨子关于光学的研究,“比我们所知的希腊的为早”,“印度亦不能比拟”。

力学:对经典力学对象的多种阐述领先西方千年

《墨经》对于经典力学的研究对象多有阐述,其中以力的概念和力矩原理的阐述最为精到。首先,墨子给出了力的定义,“力,刑(形)之所以奋也。”(《墨经上》)也就是说,力是使物体运动的原因,即使物体运动的作用叫做力。接着,墨子又给出了“动”与“止”的定义。他认为“动”是由于力推送的缘故,“止”则是物体经一定时间后运动状态的结束。关于杠杆定理,墨子也做出了精辟的表述。他指出,称重物时秤杆之所以会平衡,原因是“本”短“标”长。当然,墨子没有对杠杆的平衡问题提出明确的数量分析,这是他的不足之处。但是,从上面的分析中,我们可以看出,墨子已经大体上知道“重”、“权”(力)、“称头”(重臂)、“称尾”(力臂)之间存在相互依存又相互制约的关系了,应当说杠杆原理的原始形式已经具备,这要比公元前三世纪古希腊的阿基米德关于杠杆原理的研究更为先进。

机械:精熟各种机关制作与攻城术,但主张非攻兼爱

中国古代战争最著名的守城战术典籍是墨家的《墨子》,《墨子》十五卷,其中第十四、十五卷全篇介绍了守城的装备、战术、要点,共二十篇,存十一篇,几乎涵盖了所有的冷兵器时代的攻城术。但是墨子主张非攻,认为当时进行的战争均属掠夺性非正义战争。除了大声疾呼,墨子还付诸于行动,积极研究防御进攻的方法,目的是帮助小国家抵御大国的侵略。《公输》篇中,他与公输班较量的故事就被收进中学课本。“公输班为楚造云梯之械,成,将以攻宋。子墨子闻之,起于鲁,行十日十夜而至于郢”,云云。说服不了一定要侵略的楚君,墨子乃“解带为城,以牒为械”,与鲁班直接较量。结果,“公输班九设攻城之机变,子墨子九距之。公输班之攻械尽,子墨子之守圉有余。公输班诎”。

                           墨子救宋连环画

风筝制作第一人,但不屑娱人之巧,只求功利于民

墨子精心研制出一种能够飞行的木鸟(风筝),成为我国古代风筝的创始人。《韩非子·外储说》记载墨子砍削做出的飞鸟飞上高空,几日不落。但是墨子身怀此长技而不用。《鲁问》中记载,当时公输盘的工艺也非常出众,受到世人称赞,但墨子却不赞赏。在他与公输盘关于削竹、木做成飞鹊,还是做成车轴上的销子的对话中就表明,墨子是不赞赏公输盘把技能用于造飞鹊,让为政者取乐的,而应用于制作车轮的“辖”,以利劳动者减轻劳动强度。从这里可以看出,墨子是把对社会民众有利与否作为判定工艺技巧的标准的。墨子说:“所以功利于人,谓之巧,不利于人,谓之拙。” 这里所说的“巧”与“拙”不是指匠艺才能的优劣,而是指工匠制造的工艺品是否有利于百姓之实用。墨家关于工艺技巧的功效观点,学界虽有质疑与批评,但是墨家的科技思想的出发点和归宿,坚持有利于民众的原则,应予以充分肯定和弘扬。墨子的科学思想和技术都是服务于其“尚贤”、“尚同”的宏大政治理想的。

鸢飞戾天

墨家学派的科技思想,尽管现在看起来有些简单和粗糙,甚至还有缺陷,但在春秋战国时期,人们对科技的认识还处在萌芽状态,作为先秦最为重视自然科学技术的学派,墨家的科学实践和科技思想有着重要的价值,堪称中国古代科技思想的典范,对中国古代科技文明的发展作出了重要的贡献。《墨经》蕴涵着丰富的自然科学思想和知识,梁启超评价说:“在吾国古籍中欲求与今世所谓科学精神相悬契者,《墨经》而已,《墨经》而已矣。”希望承载着我们中华民族文化自信的“墨子号”能够在宇宙中绽放人类的智慧光芒,为人类造福。

 

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