古代中國(guó)對(duì)力、時(shí)空和運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)

力是什么？《墨經(jīng)·經(jīng)上》說(shuō)：“刑之所以?shī)^也”。“刑”即形體。“奮”原指鳥(niǎo)張開(kāi)翅膀從田野起飛。從春秋時(shí)期起，“奮”字大多用于描述物質(zhì)的、精神的或運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)改變，所謂“奮飛”、“振奮”、“奮發(fā)”等都是這個(gè)意思。如果保守某種狀態(tài)就談不上“奮”。《墨經(jīng)》還以舉重為例，說(shuō)明重物的狀態(tài)在被舉的剎那間發(fā)生了改變，人體因之需要付出力。可見(jiàn)，《墨經(jīng)》的定義是頗有科學(xué)見(jiàn)地的。中世紀(jì)歐洲的哲學(xué)家和工藝學(xué)者都錯(cuò)誤地以為力是維持運(yùn)動(dòng)的原因。伽利略最早確立了加速度概念，并認(rèn)為力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。此后，牛頓又在他的基礎(chǔ)上建立了力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。墨家的定義所以有意義，就在于“奮”宇所形容的狀態(tài)改變中實(shí)際上包括了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。

墨家還對(duì)懸吊重物作了受力分析。《墨經(jīng)·經(jīng)下》與其《經(jīng)說(shuō)下》在討論建筑磚石后，特別例舉了以線繩懸吊石塊的受力實(shí)驗(yàn)。它寫道：“膠絲去石，挈也；絲絕，引也。未變而名易，反也。”其意思是，如果將磚石系上繩子，搬去其周圍石塊，要保持該石原位置，就

要用力提挈它。如果繩子斷了，那是因?yàn)橛幸环N向下的力牽引它。同一塊石頭和繩子，而“挈”與“引”兩種力的方向正好相反。

墨家不僅指出了這兩種力的方向，而且在討論滑輪起重時(shí)還指出了力的性質(zhì)；“挈，有力也；引，無(wú)力也。”在這里，“無(wú)力”的“引”自然是指不需人力，而非“引”這種力本身無(wú)力。雖然不能將墨家認(rèn)識(shí)的“引”這種力等同于今日的萬(wàn)有引力，但他們已知道自由下落的物體受到一種不需人力的“引”的作用。在力的認(rèn)識(shí)史上，這是很有意義的。

合力的概念也是很早被人們認(rèn)識(shí)的。漢代人稱它為“積力”，《淮南子·主術(shù)訓(xùn)》：“積力所舉，則無(wú)不勝也。”明代茅元儀的《武備志》寫道：“合力者積眾弱以成強(qiáng)也。”然而，合力的思想在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已經(jīng)產(chǎn)生。《墨經(jīng)·經(jīng)下》寫道：“合與一，或復(fù)否，說(shuō)在拒。”《經(jīng)說(shuō)下》又以舉重為例，說(shuō)明“積眾弱以成強(qiáng)”的道理。在生產(chǎn)實(shí)踐中，諸如漢代耦耕、抬木頭等生產(chǎn)勞動(dòng)中都利用了合力原理，即使在19世紀(jì)，也使歐洲人感到驚訝。

至于力的作用點(diǎn)的重要性，在杠桿和其他工具的使用中也必定早為人所知。《淮南子·主術(shù)訓(xùn)》以屋柱和門閂所處的位置說(shuō)明它：“十圍之木，持千鈞之屋；五寸之鍵，制開(kāi)闔之門。豈其材巨小足哉，所居要也。”

令人驚訝的是，古代人提出了關(guān)于一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)該系統(tǒng)無(wú)作用效果的有趣的說(shuō)法。《韓非子·觀行》寫道：“有烏獲之勁，而不得人助，不能自舉。”

“烏獲”，據(jù)說(shuō)是秦武王寵愛(ài)的大力士，能舉干鈞之重。但是，無(wú)他人幫助，他自己卻不能將自己舉離地面。《論衡·效力》篇也寫道：“力重不能自稱，須人乃舉……。古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉，不能離地。”

“不能自舉”、“不能離地”，也就是，自己對(duì)自己的作用力效果等于零。這一說(shuō)法，與18世紀(jì)分析力學(xué)中形成的關(guān)于質(zhì)點(diǎn)組（或由相互關(guān)聯(lián)的各個(gè)單體組成的力學(xué)系統(tǒng)）內(nèi)諸內(nèi)力的總和等于零的原理是一致的。其間的區(qū)別，前者為生活經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)；后者是來(lái)自對(duì)機(jī)器

生產(chǎn)的數(shù)學(xué)分析。

《墨經(jīng)》還以多條文字記述了時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)以及它們之間的關(guān)系。在《墨經(jīng)》中時(shí)間稱為“久”，空間稱為“宇”。《墨經(jīng)·經(jīng)上》寫道：“久，彌異時(shí)也。宇，彌異所也。”《經(jīng)說(shuō)上》以“古今旦暮”為例說(shuō)明“異時(shí)”，以“東西家南北”為例說(shuō)明“異所”。一個(gè)“彌”字，既說(shuō)明時(shí)間的悠久無(wú)極，又說(shuō)明空間的廣漠無(wú)限。例舉空間概念中的“家”字，還把空間方位的參考坐標(biāo)指出來(lái)了。

對(duì)于具體的時(shí)間而言，《墨經(jīng)》將有時(shí)間間隔和無(wú)時(shí)間間隔分別定義為“有久”和“無(wú)久”，并將即時(shí)的概念定義為“始”。

墨家討論了許多運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。在他們看來(lái)，空間區(qū)域內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)（“宇域徙”）要有廣延的空間（“長(zhǎng)宇”）和連續(xù)的時(shí)間（“長(zhǎng)久”）兩個(gè)條件，這才能使運(yùn)動(dòng)物體“徙而有處”。至于時(shí)空與運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)問(wèn)題，《墨經(jīng)》中作了這樣的分析：在空間運(yùn)動(dòng)的物體需要有時(shí)間（“行修以久”），這是時(shí)間本身有先有后（“說(shuō)在先后”）的緣故；該物體的運(yùn)動(dòng)必先近而后遠(yuǎn)（“行者必先近而后遠(yuǎn)”），因?yàn)椤斑h(yuǎn)近”就是路程或空間（“修也”），“先后”就是時(shí)間（“久也”），所以物體在空間運(yùn)動(dòng)必定需要時(shí)間（“民行修必以久也”）。

高明的墨家還以時(shí)間過(guò)程定義靜止。《墨經(jīng)·經(jīng)上》：“止，以久也”。這就是說(shuō)，所謂靜止是在可觀察到的時(shí)間段內(nèi)物體不運(yùn)動(dòng)。在以上各種概念基礎(chǔ)上，墨家討論了箭矢的飛速運(yùn)動(dòng)和人步行過(guò)橋的緩慢運(yùn)動(dòng)之區(qū)別。

對(duì)于箭矢運(yùn)動(dòng)，《墨經(jīng)》記它為“無(wú)久之不止”。這是說(shuō)，當(dāng)箭矢飛過(guò)如木柱所標(biāo)識(shí)的空間段時(shí)，它從木柱一側(cè)移向另一側(cè)，空間區(qū)域顯然改變了，但人們感覺(jué)不到箭矢飛越木柱的時(shí)間過(guò)程。墨家將這類運(yùn)動(dòng)比喻為“當(dāng)牛非馬”。對(duì)于人過(guò)橋，《墨經(jīng)》記它為“有久之不止”。這是說(shuō)，人在過(guò)橋的每一步中都可以感知其在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)停留在某一處上，但他又確實(shí)處在“不止”即運(yùn)動(dòng)之中。墨家將這類運(yùn)動(dòng)比喻為“當(dāng)馬非馬”。

類似墨家的運(yùn)動(dòng)辯證觀在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期不乏其例。惠施說(shuō)：“日方中方睨，物方生方死。”公孫龍說(shuō)：“鏇矢之疾而有不行不止之時(shí)。”關(guān)于運(yùn)動(dòng)與靜止的這些看法，成為中國(guó)幾千年的傳統(tǒng)科學(xué)思想。直到明代，王夫之更透徹地說(shuō)：

方動(dòng)即靜，方靜旋動(dòng)；靜即含動(dòng)，動(dòng)不含靜。善體天體之化者，未有不如此者也。

動(dòng)、靜，皆動(dòng)也。由動(dòng)之靜，亦動(dòng)也。

靜者靜動(dòng)，非不動(dòng)也。

古代中國(guó)關(guān)于時(shí)空與運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)遠(yuǎn)在歐洲古代同類觀點(diǎn)之上，甚而超過(guò)了經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期的某些看法。在后者看來(lái)，或則運(yùn)動(dòng)，或則靜止，其間涇渭分明。