李艷鳴

兩道光束，從世界第一顆量子衛(wèi)星中國“墨子號”向地球發(fā)出，標志著我國在國際上率先實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)，震動全球。這天是2017年6月15日。因這一史詩級實驗成果，“墨子號”登上了世界尖端科學(xué)雜志《科學(xué)》的封面。

我國自主研制的世界首顆量子衛(wèi)星，為什么被命名為“墨子號”？身為量子科學(xué)實驗衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士的潘建偉是這么說的——哲學(xué)家、墨家學(xué)派創(chuàng)始人墨子是中華民族最早的科學(xué)家之一，他和他的學(xué)生做了世界上第一個“小孔成像”實驗，并發(fā)現(xiàn)了光是直線傳播的，提出了某種意義上的粒子論，為量子通信的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)?！耙虼?，光量子學(xué)實驗衛(wèi)星用這位中國先賢命名，我認為是很妥帖的?！迸私▊フf。

墨子是科學(xué)真理的探索者，他開創(chuàng)的墨家學(xué)派是中國歷史上最早的獨一無二的從事科學(xué)研究實驗的學(xué)術(shù)團體，形成了重理性、重實用、重科學(xué)的墨派特點，其成就在中國古代科技史上占有重要的位置。其科學(xué)思想主要在《墨經(jīng)》中展示?！赌?jīng)》又稱《墨辯》，是《墨子》的一部分，指《墨子》中的《經(jīng)上》《經(jīng)下》《經(jīng)說上》《經(jīng)說下》《大取》《小取》六篇，主要是討論認識論、邏輯和自然科學(xué)的問題。梁啟超在其《墨經(jīng)校釋·自序》中說：“在吾國的古籍中，欲求與今世所謂科學(xué)精神相懸契者，《墨經(jīng)》而已矣！”

墨子光學(xué)：現(xiàn)代照相技術(shù)原理的起源

2016年8月16日凌晨，在廣袤的夜空，一顆新星劃出耀眼的痕跡，我國發(fā)射首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星——“墨子號”，這是人類窺探量子世界的幽秘和神奇的首創(chuàng)，意味著中國成為世界上首個實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國家，先于歐美擁有量子通信覆蓋全球的能力。這也正像兩千年前，科學(xué)先賢墨子在世界上首先通過小孔成像實驗發(fā)現(xiàn)光是直線傳播的一樣，展示了中國科技引領(lǐng)世界的力量。這顆量子衛(wèi)星命名為“墨子號”的意義也在于此。

墨子是最早研究光的，也是第一個發(fā)現(xiàn)“小孔成像”的人。“小孔成像”是墨家?guī)缀喂鈱W(xué)的一部分，也是現(xiàn)代照相技術(shù)原理的起源。《墨經(jīng)》中這樣紀錄了小孔成像：“景到，在午有端，與景長，說在端?！薄熬?，光之人，煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足蔽下光，故景障內(nèi)也?！比欢?，墨家光學(xué)理論并不止于此，墨子在《墨經(jīng)》中提出的著名的“光學(xué)八條”重要論述，有影的定義與生成、光與影的關(guān)系、光是直線進行的、光有反射性能、光和光源的關(guān)系、定影的大小、平面鏡與凸凹鏡成像原理等，其影論、像論為幾何光學(xué)打下了基礎(chǔ)，也為量子通信的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。著名物理學(xué)家錢臨照評價說：“這八條光學(xué)文字，寥寥數(shù)百字，確乎可稱兩千多年前世界上偉大光學(xué)著作?！庇萍际穼＜依罴s瑟在《中國科學(xué)技術(shù)史》物理卷中說，墨子關(guān)于光學(xué)的研究，“比我們所知的希臘的為早”，“印度亦不能比擬”。

墨子數(shù)學(xué)：標志著中國幾何學(xué)的萌芽

墨子提出了“三點共線”的直線定義。幾何中的“線”，墨家稱為“尺”。直線稱為“直”：“直，相參也?！边@里參就是三。三點共一線就是直，與現(xiàn)代幾何中直線的定義完全相同。三點共線在后世測量物體的高度和距離方面得到廣泛的應(yīng)用。晉代數(shù)學(xué)家劉徽在測量學(xué)專著《海島算經(jīng)》中，就是應(yīng)用三點共線來測高和測遠的。漢代以后弩機上的瞄準器“望山”也是據(jù)此發(fā)明的。此外，墨子還對十進位值制進行了論述，如《經(jīng)下》提到：“一少于二二多于五，說在建位?！边@是對十進位值制的強調(diào)，在數(shù)學(xué)史上具有重要地位。

墨子是中國歷史上第一個從理性高度對待數(shù)學(xué)問題的科學(xué)家，他給出了點、線、面、方、圓一系列幾何概念的命題和定義。墨子出身工匠，他在手工業(yè)生產(chǎn)中，使用規(guī)（圓規(guī)）、矩（直角尺子）、懸（懸線）、水（水平線）等勞動工具進行測算的過程中，發(fā)展起來幾何學(xué)的概念，其理論認識已達到相當高的水平，標志著我國在戰(zhàn)國時期就已經(jīng)產(chǎn)生了理論幾何學(xué)的萌芽。例如：幾何中的“點”，《墨經(jīng)》稱為“端”：“端，體之無厚而最前者也?！薄岸?，是無間也?！睅缀沃械摹皥A”“平”“方”，墨家釋曰：“圓，一中同長也。”“平，同高也?！薄胺?，竹隅四權(quán)也。”墨子對正方形的定義與歐幾里得幾何學(xué)是一致的。

墨子力學(xué)：發(fā)現(xiàn)浮力和杠桿平衡原理

墨子善于制造精巧的工具，其門徒也多能工巧匠，技藝非凡。以墨子為代表的墨家從人的生產(chǎn)生活實踐中總結(jié)出力學(xué)原理，《墨經(jīng)》中關(guān)于“力”的定義就是從人的體力概念引申出來的。“力，刑之所以奮也?！边@里“刑”就是“形”，指人的身體；“奮”的意思是鳥張開翅膀從田野飛起。這句話的意思是說，力是使人的運動發(fā)生轉(zhuǎn)移和變化的原因。以墨子為代表的墨家發(fā)現(xiàn)了浮力原理。《墨經(jīng)》中寫道：“刑之大，其沉淺也，說在衡?！本褪钦f，形體大的物體在水中沉下的部分淺，這是由于物體重量被水的浮力平衡的緣故。這說明墨家不僅認識到浮力同重力的平衡關(guān)系，而且有定量的概念，總結(jié)出浮力原理，并開始在生產(chǎn)中加以應(yīng)用。

墨家發(fā)現(xiàn)了杠桿平衡原理，用“衡”“權(quán)”“重”“標”“本”來說明杠桿原理的作用，并以此推廣制造了一些先進的工具，運用在生產(chǎn)、生活、軍事上?！赌?jīng)》中提到墨子利用杠桿原理研制成秸槔，用于提水。墨家加以改進作為筑城勞動中的起重機，地道戰(zhàn)中的挖掘機，守城之戰(zhàn)中殺傷敵人的沖撞機。墨家還把杠桿類機械轆轤當作防御戰(zhàn)中連弩之車的配套設(shè)備，用來拉開巨大的弩弓以引長箭。

墨子技藝：我國古代風(fēng)箏的發(fā)明人

墨子精通手工技藝，可與當時的巧匠公輸班相比。他曾花費了三年的時間，精心研制出一種能夠飛行的木鳥（風(fēng)箏、紙鳶），成為我國古代風(fēng)箏的創(chuàng)始人。他又是制造車輛的能手，可在不到一日的時間內(nèi)造出載重三十石的車子，且所造之車運行迅速又省力，經(jīng)久耐用，為當時的人們所贊賞。墨子擅長防守城池（即所謂的“墨守”），其弟子將他的經(jīng)驗總結(jié)成《城守》二十一篇。在《墨子》一書中 的 “備 城 門 ”“備 水 ”“ 備穴 ”“備 蛾 ”“ 迎 敵祠”“雜守”等篇中，他詳細地介紹和闡述了城門的懸門結(jié)構(gòu)，城門和城內(nèi)外各種防御設(shè)施的構(gòu)造，弩、桔槔和各種攻守器械的制造工藝，如連弩車（《墨子·備高臨》）、轉(zhuǎn)射機（《墨子·備城門》）、藉車（《墨子·備城門》），以及水道和地道的構(gòu)筑技術(shù)，這些器械設(shè)施對后世的軍事活動有著很大的影響。

墨子還對聲音的傳播進行過研究，為防御敵人攻城設(shè)計了一種地下聲源探測裝置。具體的方法是，沿城墻根每隔一定距離挖上一口井，挖到地下水位以下約兩尺為止，然后在井下放置一個容量七八十升的陶甕，甕口蒙上皮革，作為地下共鳴箱。讓聽覺靈敏的人伏在甕口仔細聽，當有敵人挖坑道攻城時，就可以根據(jù)陶甕響聲的大小來確定敵人的方向位置，以便出兵迎擊。由上可見，《墨經(jīng)》可以說是一部百科全書式的科學(xué)著作，墨子是一位百科全書式的科學(xué)家。