當我們要討論中國近代的力學時,自然要回顧中國古代的力學。但是,現代力學不是在中國產生的,而是被引進的。
中國著名物理學家吳大猷(1907-2000) 1976在臺灣淡江大學演講時說:“我國有些人認為中國自古就有科學,讀到李約瑟的巨著《中國的科學與發明》時喜出望外,其中列舉了許多技術發明,有些比西歐早幾個世紀,證明他們比西歐優越。然而,如果我們仔細閱讀這本書,我們可以很容易地看到中國的發明,這些發明大多是技術性的,觀察性的和個別的,而.....如果是抽象的、邏輯的、分析的、演繹的科學體系。比如我們有機械發明,壹直無法建立抽象的動力學原理;我們的光學有凸凹鏡的觀測,但沒有物理光學(光波的概念);我們的數學已經應用了代數,卻沒有應用邏輯幾何;我們有了磁鐵的應用,但從未達到磁作用的定量規律;我們哲學的中心是倫理,是人與社會的關系,沒有西歐的哲學。總的來說,我們的民族傳統是務實的。我們有發明、技術,但沒有科學。這也是為什麽我們在清朝與西方接觸後,容易接觸到西方物質文明(機器、軍事裝備)的表面,卻不知道這些物質文明的表面之下是有科學依據的。”
吳大猷的話意味著中國古代沒有產生精確測量的自然科學。力學是世界上最早的精密科學,也就是中國古代沒有精密力學,也就是現代力學。
中國19年底,壹位英國人約翰·弗萊爾(J.Fryer,1839-1928)致力於引進和翻譯西方科學著作。1890左右,在他寫的《再學》壹卷的導言中,大概是這樣壹段話:
“至於再學,不但今天沒有特定的人,就是無論什麽古書,都沒有名字。可見中國人沒有這樣的學問。自從中西交流以來,有西方人的中西文知識的人,翻譯並重新學習了壹本書,他們既有明歌,又有算術。"
“再學”是“力學”壹詞的早期翻譯。約翰·弗萊爾的這段話說明,第壹,中國古代沒有技工,第二,中國的技工是外國人送的。後來的歷史發展進壹步表明,第三,即使外國人找上門來,中國人也不樂意接受,有時甚至采取排斥的態度,接受的過程是緩慢而曲折的。
其實動力學的壹些基本概念,如速度、加速度、力、質量、頻率等,都不是中國歷史上形成的,而是外國人帶來的。更不用說現代力學中壹些最重要的定律,比如自由落體和拋物線運動定律,開普勒天體運動三定律,牛頓三定律,虛功原理,力學守恒定律以及連續介質力學的壹些基本內容。如果把這些內容稱之為我們今天所說的力學,可以簡單地說,中國古代沒有力學。這是約翰·弗萊爾說的。“至於重學,不但今天沒有講究的人,古籍也是不管的,沒有名字。”。
自元明以來,中國科學技術為何長期落後於西方,壹直是近代中國知識分子無休止的話題。事實上,在元朝以前,中國所謂的先進科學技術主要是指先進的技術。在中國直到現在的歷史上,科學和技術從來沒有區分過,壹般都叫科學技術。其實任何壹個科學不發達的民族,在古代都有技術。所以中國學者顧準(1915-1974)說:“中國思想只有道德戒律。中國沒有邏輯,也沒有哲學。有壹部《周筆suan經》,卻不能在舞臺上發表。就像中國有很多好的工藝卻發展不出精密科學壹樣。”
愛因斯坦說:“西方科學的發展基於兩大成就,即希臘哲學家發明了形式邏輯系統(在歐幾裏得幾何學中)和有可能通過系統的實驗找出因果關系(在文藝復興時期)”。懷特海說:“希臘畢竟是歐洲之母。”總的來說,從世界範圍來看,今天的自然科學的起源被認為來自古希臘,尤其是古希臘的邏輯學。為了弄清楚為什麽中國古代沒有力學,所以沒有精確的科學,我們應該回顧壹下古希臘自然科學的情況。
為什麽古希臘的科學占據了人類歷史上最輝煌的壹頁,從根本上說是因為古希臘幾百年來貴族民主的存在。
古希臘由許多獨立的城邦組成。約公元前800年至公元前100年,希臘在政治上實行貴族民主政治制度。城邦的軍事領袖是國王,但國王的權力被加強的長老會削弱或限制。偶爾有壹些野心家(暴君)征服了其他城邦,建立了交替暴政的政治。即使有暴君政治,暴君的權力也比不上後來歐洲的君主和中國的皇帝。因為暴君這個稱號是壹個貶義詞,說明他的權力是非法獲得的,但卻是偷來的。第二,這種力量不能被他的後代自然繼承。第三,大部分不能長期被貴族寡頭或民主政治取代。
因為古希臘實行的是以貴族民主為基礎的政治,在決策和決策中,參與決策的人主要是通過辯論說服,以獲得多數。在長達700年的民主政治氛圍中,湧現出了許多辯手。因為辯論的流行,辯論中必須遵循的規律,辯論中如何取勝的知識都發展了,這就是邏輯。亞裏士多德的《工具論》是古希臘邏輯學的傑作。由於邏輯的發展,推理的數學在古希臘就產生了。世界上所有的古代文明都有自己的數學傳統,包括埃及古代數學、印度古代數學和中國古代數學。然而,唯壹產生推理數學的地方是古希臘。歐幾裏得的《幾何原本》是古希臘推理數學的傑作。阿基米德在力學方面的工作是古希臘數學和力學結合產生現代數學萌芽的典範。17世紀歐洲出現的以力學為開端的現代自然科學,是繼承和發揚以阿基米德為代表的古希臘科學傳統的結果。古希臘被羅馬毀滅後,得益於阿拉伯人對古希臘科學文獻的翻譯和保存,在後來的歐洲文藝復興中發揮了新的作用。
如1582年利瑪竇來華傳教,西方科學開始在中國傳播。通過1862,北京文同博物館成立。經過300年的曲折,力學可以在中國公開教授,壹批學生可以學習力學知識。之後發展還是很慢。20世紀,法國、德國、俄羅斯等工業化國家已經有專門培養力學人才的學科,而中國直到建國才被提及。總的來說,中國的科學發展與社會民主化進程是同步的。我國力學的發展主要是在建國以後,隨著國家提出建立獨立的行業而開始發展。
為什麽中國古代沒有力學,所以沒有精確的自然科學?從根本上說,是因為中國幾千年的封建專制統治。
中國的專制不僅持續了很長時間,而且加強了它的趨勢。如果說在商周時期,重大決策是多數人根據占蔔、大臣的意見和皇帝的意誌做出的,那麽,皇帝雖然是最高統治者,但仍然受到壹些限制。
春秋戰國時期,中國曾經出現過很多小國割據的局面,但由於武力吞並,秦朝統壹專制。接著是秦始皇焚書坑儒,漢武帝罷黜百家,獨尊儒術,皇帝可以獨斷專行,封建專制延續了幾千年。
在封建專制統治下,壹切言行都以“三綱”(即君為臣綱,父為子綱,夫為妻綱)為基礎。即使妳的“大原則”不合理,妳也必須絕對服從,沒有反駁的余地。更有甚者,還有“三年不換父制就是孝順”等壹系列教條。
如果說歐洲的文藝復興是古希臘民主和科學的復興。文學從壹開始就推崇人文主義,鄙視神權政治。到了14和15世紀,歐洲的神權和君主制搖搖欲墜,從而迎來了17世紀的科學繁榮。反觀同壹時期的中國,恰好是明朝,封建專制在朱元璋掌權後得到了前所未有的殘酷強化。1380年,朱元璋以謀反罪殺丞相胡,牽連壹萬五千人,並趁機取消丞相,大權由皇帝獨攬。文字獄是幾千年來封建統治者迫害知識分子的壹種方式。從朱元璋到朱元璋之後的幾百年,文字獄發展到最殘酷的地步。朱元璋加強特務政治,組織錦衣衛,直接聽命於皇帝,壟斷對大臣的監視和處置,對大臣開“張婷”進行侮辱和懲罰。作為奴隸社會的特征,中國的殉人制度在秦漢以後逐漸消失,但朱元璋又恢復了野蠻的殉人制度。1397年(洪武三十年),朱元璋駕崩,46名嬪妃殉難。
封建專制的第壹個惡果,使中國無法產生精密科學所需要的邏輯,因而沒有推理的數學。
春秋戰國時期,中國也有壹段文化繁榮時期,當時舌戰之風也很盛行。與這場短暫的爭論相對應,也出現了《墨經》中所描述的邏輯學的萌芽。莫箐的邏輯不同於工具論的邏輯。後者是如此完備,以至於1787年,德國哲學家康德在其《純粹理性批判》的序言中說,“自亞裏士多德以來,邏輯並沒有進步,因此,似乎邏輯是完備的,結束了”。在封建專制制度下,壹切重要決策都是皇帝說了算,沒有“我就是真理”的反駁和辯論余地,也不需要“公理”、“定義”、“推論”。
邏輯對於精密科學的重要性,從嚴復的《邏輯學導論》中可以看出“學為萬法之法,為壹切學問之學”。美國漢學家費正清認為,中國沒有發展出科學,與中國沒有制定出更完善的邏輯有關。沒有邏輯,中國的數學永遠停留在計算上,所以中國自古就把數學叫做算術。中國的數學缺乏推理和論證,而推理和論證是精確科學所必需的。北京大學的朱照宣教授說:“自然哲學的數學原理中給出的運動和引力定律不能從中國固有的科技傳統中推導出來。中國的歷史文獻中從未發現加速度的概念,中國的傳統數學也沒有提供生成加速度和引力概念的必要工具——圓錐理論。伽利略在從自由落體定律中總結加速度的概念時,利用了拋物線的性質。牛頓從行星運動定律推導萬有引力定律,需要橢圓的性質。在歐洲,圓錐曲線理論的工具是現成的。早在古希臘,阿波羅尼就在其專著《圓錐曲線》中列出了400個命題。在中國,橢圓的“橢圓”壹詞可能見於《測全義》第壹版(1631)和艾辛吉奧羅·葉璇主編的《數學本質中的幾何》節略版(康熙,1662-1722)。
封建專制的第二個惡果,封建專制無法為現代科技發展創造外部需求條件,即沒有也沒有市場經濟。因為沒有市場需求,中國的很多發明並不能被全社會所關註,相當壹部分發明只是為了滿足皇權和朝廷的需要。比如和力學有關的發明,先後被香爐、運水儀、鼓車丟在記憶裏;中國四大發明之壹的火藥,長期以來被用於煙花爆竹,而不是擴大市場所需的武器。此外,由於皇權需要,壹些研究領域被列為禁區,普通人不得涉獵。比如天文學,秦漢以後禁止民間研究,禁止天文著作,不允許民間刻制和占有,所以中國古代很多天文著作都失傳了。所以英國學者李約瑟說:“誰要解釋中國社會為什麽沒有發展現代科學,他最好從解釋中國社會為什麽沒有發展商業和後來的工業資本主義開始。”。
在專制制度下,有時候,皇帝還提倡“休養生息”、“民以食為天”的政策,註重發展生產。有學者認為,生產的發展自然會進入資本主義,形成市場經濟。顧準說得好:“我們大談資本主義如何從內部自然生長,忘記了資本主義不純粹是壹種經濟現象,也是壹種法律制度。法律權力體系是上層建築。決定上層建築的不僅是經濟基礎,還有上層建築能不能成長為什麽樣的經濟結構。”
事實上,在清末,中國也出現了壹些大商人。然而,由於強大而狡猾的封建專制統治,這些商人只能作為皇權的附庸,而不能影響當局的政策,更談不上動搖皇權的統治。這些商人只能靠賄賂從封建專制政權那裏得到壹點可憐的經營權。李約瑟說:“資本主義是中國人從來不習慣、不需要、也越來越不願意接受的社會制度。”。其實與其說是人們不習慣,不如說是當權者或者幾千年的封建專制制度不適應。
封建專制的第三個惡果,專制下,從理論認識上形成了輕視科技的傳統。
由於封建專制統治的強大,中國古代的知識分子分為兩類:壹類依附於統治者,走上了“學而優則仕”的道路;另壹種是遠離統治者,走隱士之路。這兩條道路的知識分子形成了自己的理論體系。
以孔孟為代表的儒家思想是走前壹條路的理論基礎。所謂“修身、齊家、治國、平天下”、“欲成則先至”、“忠恕”、“仁義”都是為這條路服務的。
儒家經典著作《尚書》中,在評價商紂王時,說他“玩弄權術以取悅女性”。孔的評語說:“奇技即奇技,淫技即過勞,兩者相近。然技以人而巧指物為異耳。”在這裏,“取悅女人”壹般是指宮廷娛樂。中國傳統上認為科學技術是“奇技淫巧”,這就是它的由來。事實上,在專制統治下,有壹群人想通過皇帝批準的發明來達到做官的目的。古代有很多發明,沒有市場經濟的需求,只能作為宮廷娛樂。比如和力學有關的發明有香爐、燈籠、船、鞭炮、火箭、煙花、風箏、竹蜻蜓、編鐘等等。根據上述儒家著作的觀點,認為本發明的升官之道是不配之道,而非仕途正道。仕途的正道是讀經,考試。
以老子、莊子為代表的道教,服務於隱士之路。主張“戒欲”、“無為而治”。
他們提倡“無為”到什麽程度?《莊子·外篇·天地》中有壹段話:“子貢南遊楚,反晉,過漢陰。他看到壹個人,就會在井裏挖壹條隧道,作為育嬰室,然後用骨灰盒倒出來,但他沒費多大力氣。子貢道:“有了這裏的設備,壹天可以泡壹百床,卻可以看到更多的成果,不費吹灰之力。主人想要什麽?”他擡頭看著園丁,說道,“我能做什麽呢?”他說,“砍柴是機器,後面比前面重要。打水的話會算湯,所以叫。"他笑著對苗圃說:"我聽說我的老師,有了機械,就有機地做事,有了有機的東西,就有了有機的心。“心臟在胸腔裏的時候是純白的。純白不備,神不定。不確定者,不在道中。我不知道,我很慚愧。”子貢羞愧難當,居高臨下。"
這段話深刻反映了道家對技術創新的無為態度。為了保持道的“純白”,連任何高級的工具都羞於使用。更不用說勤勤懇懇地進行科學技術研究了。
老子《道德經》中說:“五色使人盲,五音使人聾。五味爽口,追野獵狂。”民多利器,國暈,民多技,奇物生。“他們明顯反對對物質的追求。
《周朝易經》中有壹句話:“備物以用,立器以利天下,不大於聖人。”孔註曰:“備天下之物以吸引天下之用,建天下之器以成就天下,以為天下之利只有聖人才能成就。”中國自古以來就有很強的“學以致用”的傳統,大概就是從這裏開始的。在這種認識的指導下,人類活動的唯壹目的就是“應用”,認識和發現自然規律的活動是沒有地位的。換句話說,妳想做壹件事,他會問“有什麽用”。如果回答不出什麽,就被認為是“胡亂開槍”,被認為是反科研最有力的武器。而且這裏的“應用”往往被解釋為職稱晉升、財源開發等等。
總之,在封建專制統治下,中國古代的知識分子,無論是朝鮮還是在野,都是對科學技術不屑壹顧的。鄙視科技是他們的共同認識。即使是重視科技的人,也只是重視器物的應用,認知科學沒有立場。這是封建專制下輕視科技的認知根源。
封建專制的第四個惡果,在封建專制下,形成了完整的教育體系,這就是科舉制度。中國的科舉制度始於隋朝,完善於唐代。
科舉制度將讀書和研究的知識與為官的知識緊密地聯系在壹起。與其說是教育,不如說是培養皇帝統治下的人民奴才的服務。科舉制度要求人們從小讀四書五經,學習為官之術,學會寫贊美皇帝的文章。在封建專制制度空前加強的明代,這類文章的發展呈現出八股文的特征。八股文造成了中國的崇古不尊今、揚上抑下、空洞無物的風格。後來,他再也沒有進行過涉及科技的考試。這些都嚴重影響了科學技術的傳播和發展。
明末,意大利人利瑪竇和徐光啟共同翻譯了西方數學巨著《幾何原本》。徐光啟深感在中國普及這方面知識的必要性。他在序言中說:“這本書被極其廣泛地使用,並且在這個時候是迫切需要的。”它“能使士畏其驕,練其細;學習者自己做決定,自己做聰明的想法,所以世界上沒有人學習不當。”他預言“經過壹百年的偷竊,每個人都將成為之治”。但他的話在200多年專制制度下的科舉制度中並沒有實現,直到清末李在博物館設立數學館,才要求讀幾何。至於把包括牛頓力學在內的幾何和物理作為普及教育的內容,那是在清朝被推翻之後。
因此,中國近代許多改良派思想家提出了廢除科舉改革教育的主張。嚴復這樣評價科舉制度:“八股文是用來選拔士子的,它使世人把時間花在無用的地方,把誌向毀在無知,使人虛榮傲慢,使人頭暈目眩。光從上層幫助國家是不夠的,從下層服務動物是不夠的,摧殘人才,國家積貧積弱。”梁啟超指責“八股與壹切學問格格不入,科學更是如此。”他還呼籲“改革的根本在於教育人才,人才的繁榮在於開辦學校,學校的力量在於改變科舉。”
封建專制的第五個惡果是,在中國封建專制制度下,皇帝因為擁有至高無上的權威而傲慢自大。就算是傻子,壹旦登上皇帝寶座,也就成了無所不知,無所不能的多面手。他的話是“金玉良言”,人們不得不服從。這就培養了皇帝裝出壹副無知的優越感,稱自己為天子,稱自己統治的國家為天國,痛斥其他國家都是蠻夷。這壹點在明末利瑪竇來華時就明顯感受到了。他評論說:“因為我們不知道地球的大小,又自大,所以中國人認為所有國家中只有中國值得敬佩。就國家之大、政治制度之大、學術聲譽之大而言,他們不僅視其他民族為野蠻人,而且視其他民族為無理性的動物。在他們看來,世界上沒有別的國王、王朝或文明可以誇耀;這種無知讓他們更加驕傲,壹旦真相大白,他們會感到自卑。”後來的歷史發展證明利瑪竇的評論是非常恰當的。
中國以前沒有力學,但如果虛心向外國學習,還是可以很快學會的。但是這種自大,閉關自守,排斥壹切外來學術的態度,導致了中國力學幾百年的落後。到目前為止,很難說這種影響已經被清除了。“文革”中熱力學和相對論不是要判嗎?不是打著評判“崇洋媚外”的旗號煽動盲目排外嗎?
在上面,我們說中國古代沒有力學。力學是自然科學中最早的精確學科,現代自然科學可以說主要是力學。從某種意義上可以說,中國古代沒有精確的自然科學。因此,英國哲學家A.N .懷特海說:“從文明的歷史和影響來看,中國的文明是自古以來世界上最偉大的文明。就中國人而言,毫無疑問,他們具有研究的天賦。然而,中國的科學終究是微不足道的。如果中國如此放任自流,我們沒有理由認為它能在科學上有所成就。”
從上面的討論我們可以得出壹個結論,中國古代沒有真正的力學,所以沒有精確的科學,這與中國的封建專制制度密切相關。也就是說,無知是和封建專制聯系在壹起的。所以辛亥革命後,以陳獨秀為首的革命知識分子喊出了“民主與科學”的口號。科學和民主誕生於* * *。沒有民主,就不可能有現代科學。我們現在重溫這些史實,仍然具有現實意義:
第壹,了解古代中國的落後,可以激勵我們奮進。
其次,客觀分析中國古代力學落後的原因,在阻礙現代力學進步的諸多因素中,我們仍然可以看到這些原因的影子,它也阻礙了整個科技的進步,從中我們可以學習到我們需要的改革方向。
因此,中國近代力學史實際上就是西方人和中國人介紹西方近代力學的歷史。