牛顿的《自然哲学的数学原理》企图通过欧几里德几何学的表述方式对宇宙宏图进行系统的演绎与描述,但是他没有意识到“时空”的关联。在他的著作中,空间就是空间,与任何外界物体与运动无关,它永远是同一的,固定不动的……但是在《墨经》中,空间是一个与时间密不可分的概念,他认为“宇”即“域徙”,即物体运动的区域,2000多年后,爱因斯坦的相对论为这一直觉的朴素时空观添上完美注脚。
在光学方面,墨子详尽的说明了小孔成像的原理。光线的照入小孔同箭的射入一样,即光是直线传播的,从物体高处射入的光线到达壁的下方,从物体低处射入的光线到达壁的上方。人足在下,蔽着下光,故足的影成于壁的上方,人首在上,蔽着上光,故首的影成于壁的下方。
《墨经》中以球心来区分物体和像的关系,没有说明凹面镜中心到焦点间成像的情况,这是它的不足之处。但是在二千四五百年前,光学还处于萌芽状态,就有这样具体的描述,是值得称赞的。
《墨经》成书的年代与欧几里德的《几何原本》相当,涵盖的内容却要丰富得多。
与墨子同时代的古希腊学者阿基米德
墨家的机械设计三大定律
阿西莫夫率先提出机器人三大定律,以规范机器人的行为模式。作为机械制造大师的墨子颇有先见之明,他第一个提出机械设计三大定律,以规范机械师的设计标准。这三大定律在《墨子》中称“三表”,即“上本之于古者圣之事;下原察百姓耳目之实;废以为刑政,观其中国家百姓人民之利,此所谓言有三表也”。说的是:一要根据历史的经验,二要考察人们的反映,三要考察实际效果是否有利于国家人民。
墨子反对公输般一些毫无意义的发明也是基于他“不求至巧,但求有利”的朴素实用主义原则。
在墨子的著作中,杠杆、斜面、滑车等与民有利的机械原理大书特书。比如他完整无误的阐述了杠杆原理,短臂叫本,长臂叫标,指出杠杆省力的原因乃“本短标长”。他提倡用滑轮(挈)与斜面(滑车)来帮助提升重物。他设计的滑轮系统与英国研究落体运动规律的著名机械阿特伍德机极其相似。
中国传统杠杆桔槔示意图
以墨守闻名于世的墨子自然在军事器械的设计上亦不遗余力。通过他的著作,我们不难窥见先秦战场上华丽的机械化作战场面。
“转射机”机长三尺,埋一尺,两材合而为辒。相当于重型机枪,旋转着发射箭矢,威力巨大,不得不埋地一尺才能对抗强大的后座力。再用辒固定之,以防止它射击时左右摇摆。由一名训练有素的士兵专门负责发射它。
转射机复原图
“轒辒车”乃攻城战车,上以强为脊,生牛皮蒙之,下可藏十人,填隍推之,直抵城下,可以攻掘。金、火、木、石所不能败。可见此车护甲厉害,且具极大破坏力,堪称古代坦克。
“连弩车”,结构极其复杂,一发数十矢,反力甚大。故制造连弩车的木材两端须一尺见方,长度视城垣厚度而定。一部连弩须十人操作。可见该机械之庞大复杂。
“籍车”,全车由纯铁打造,主要部件是柱、夫、马颊。柱长七尺,埋地深四尺,夫长三丈以上,埋地深四分之一长。马颊安装在夫上,作为投掷物固定装置。“夫”作为弹臂,坚韧卓绝,向敌人城墙抛掷石块。按照《墨子·备城门》中的描述复原,籍车就是古代的大炮:投石机。