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子则是对位值制概念进行总结和阐述的第一个科学家。他明确指出,在不同位数上的数码,其数值不同。例如,在相同的数位上,一小于五,而在不同的数位上,一可多于五。这是因为在同一数位上(个位、十位、百位、千位……),五包含了一,而当一处于较高的数位上时,则反过来一包含了五。
墨子关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支,给出了不少物理学概念的定义,并有不少重大的发现,总结出了一些重要的物理学定理。
首先,墨子给出了力的定义,说:“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。对此,他举例予以说明,说好比把重物由下向上举,就是由于有力的作用方能做到。同时,墨子指出物体在受力之时,也产生了反作用力。例如,两质量相当的物体碰撞后,两物体就会朝相反的方向运动。如果两物体的质量相差甚大,碰撞后质量大的物体虽不会动,但反作用力还是存在。
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,更为重要的是,他提出了“止,以久也,无久之不止,当牛非马也”的观点,意思是物体运动的停止来自于阻力阻抗的作用,如果没有阻力的话,物体会永远运动下去。这样的观点,被认为是牛顿惯性定律的先驱,比同时代全世界的思想超出了1000多年,也是物理学诞生和发展的标志(亚理士多德认为力是使物体运动的原因,没有力物体就不会运动,而停止是物体的本性,这样的观点是符合常人观测的结果的,却是肤浅和错误的)。
关于杠杆定理,墨子也作出了精辟的表述。他指出,称重物时秤杆之所以会平衡,原因是“本”短“标”长。用现代的科学语言来说,“本”即为阻力臂,“标”即为动力臂,写成力学公式就是动力x动力臂(“标”)=阻力x阻力臂(“本”)。此外,墨子还对杠杆,斜面、重心、滚动摩擦等力学问题进行了一系列的研究,这里就不一一赘述。在光学史上,墨子是第一个进行光学实验,并对几何光学进行系统研究的科学家。如果说墨子奠定了几何光学的基础,也不为过分,至少在中国是这样。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”。
墨子首先探讨了光与影的关系,他细致地观察了运动物体影像的变化规律,提出了“景不徙”的命题。也就是说,运动着的物体从表观看它的影也是随着物体在运动着,其实这是一种错觉。因为当运动着的物体位置移动后,它前一瞬间所形成的影像已经消失,其位移后所形成的影像已是新形成的,而不是原有的影像运动到新的位置。
如果原有的影像不消失,那它就会永远存在于原有的位置,这是不可能的。因此,所看到的影像的运动,只是新旧影像随着物体运动而连续不间断地生灭交替所形成的,并不是影像自身在运动。墨子的这一命题,后来为名家所继承,并由此提出了“飞鸟之影未尝动”的命题。随之,墨子又探讨了物体的本影和副影的问题。他指出,光源如果不是点光源,由于从各点发射的光线产生重复照射,物体就会产生本影和副影;如果光源是点光源,则只有本影出现。接着墨子又进行了小孔成像的实验。
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
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