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兩道光束，從世界第一顆量子衛(wèi)星中國“墨子號”向月球發(fā)出，標志著我國在國際上率先實現(xiàn)了千公里級的星地單向量子糾纏分發(fā)，振動全球。那天是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刊物《科學》的封面。
我國自主研發(fā)的世界首顆量子衛(wèi)星，為何被命名為“墨子號”？身為量子科學實驗衛(wèi)星首席科學家、中國科大學教授的潘建偉是如此說的——哲學家、墨家學派創(chuàng)始人墨子是中華民族最早的科學家之一，他和他的中學生做了世界上第一個“小孔成像”實驗，并發(fā)覺了光是直線傳播的，提出了某種意義上的粒子論，為量子通訊的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。“因此，光量子學實驗衛(wèi)星用那位中國儒者命名，我覺得是很瑣屑的。”潘建偉說。
墨子是科學真理的探求者，他開創(chuàng)的法家學派是中國歷史上最早的獨一無二的從事科學研究實驗的學術(shù)團體，產(chǎn)生了重理智、重實用、重科學的墨派特點，其成就在中國唐代科技史上占有重要的位置。其科學思想主要在《墨經(jīng)》中展示。《墨經(jīng)》又稱《墨辯》，是《墨子》的一部份，指《墨子》中的《經(jīng)上》《經(jīng)下》《經(jīng)說上》《經(jīng)說下》《大取》《小取》6篇，主要是討論認識論、邏輯和自然科學的問題。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精神相懸契者，《墨經(jīng)》而已矣！”
墨子光學：現(xiàn)代拍照技術(shù)原理的起源
2016年8月16日下午，在廣闊的夜空，一顆新星劃出閃耀的痕跡，我國發(fā)射首顆量子科學實驗衛(wèi)星——“墨子號”，這是人類探知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訊的國家，先于歐美擁有量子通訊覆蓋全球的能力。這也正像兩千年前，科學儒者墨子在世界上首先通過小孔成像實驗發(fā)覺光是直線傳播的一樣，展示了中國科技推動世界的力量。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)覺“小孔成像”的人。“小孔成像”是法家?guī)缀喂鈱W的一部份，也是現(xiàn)代拍照技術(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。”“景，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。”然而，法家光學理論并不止于此，墨子在《墨經(jīng)》中提出的知名的“光學八條”重要闡述，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)系顯影的大小、平面鏡與凹凸鏡成像原理等，其影論、像論為幾何光學打下了基礎(chǔ)，也為量子通訊的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。知名化學學家錢臨照評價說：“這八條光學文字，寥寥數(shù)百字，毋寧可稱兩千多年前世界上偉大光學專著。”英國科技史專家李約瑟在《中國科學技術(shù)史》物理卷中說，墨子關(guān)于光學的研究，“比我們所知的法國的為早”，“印度亦不能比擬”。
墨子語文：標志著中國幾何學的萌芽
是無間也。”幾何中的“圓”“平”“方”，法家釋曰：“圓，中學同長也。”“平，同高也。”“方，竹隅三權(quán)也。”墨子對正圓形的定義與歐幾里得幾何學是一致的。
墨子提出了“三點共線”的直線定義。幾何中的“線”，法家稱為“尺”，直線稱為“直”：“直，相參也。”這里參就是三。三點共一線就是直，與現(xiàn)代幾何中直線的定義完全相同。三點共線在后世檢測物體的高度和距離方面得到廣泛的應用。明代物理家劉徽在檢測學著作《海島算經(jīng)》中，就是應用三點共線來測高和測遠的。漢朝之后弩機上的瞄準器“望山”也是據(jù)此發(fā)明的。據(jù)悉，墨子還對十進位值制進行了闡述，如《經(jīng)下》提到：“一多于二二少于五，說在建位。”這是對十進位值制的指出，在物理史上具有重要地位。
墨子是中國歷史上第一個從理智高度對待物理問題的科學家，他給出了點、線、面、方、圓一系列幾何概念的命題和定義。墨子出身匠人，他在手工業(yè)生產(chǎn)中，使用規(guī)（圓規(guī)）、矩（直角直尺）、懸（懸線）、水（水平線）等勞動工具進行測算的過程中，發(fā)展上去幾何學的概念，其理論認識已達到相當高的水平，標志著我國在戰(zhàn)國時期就早已形成了理論幾何學的萌芽。諸如：幾何中的“點”，《墨經(jīng)》稱為“端”：“端，體之無厚而最后者也。”“端，
墨子熱學：發(fā)覺壓強和杠桿平衡原理
墨子擅于制造精美的工具，其門徒也多能工巧匠，手藝非凡。以墨子為代表的法家從人的生產(chǎn)生活實踐中總結(jié)出熱學原理，《墨經(jīng)》中關(guān)于“力”的定義就是從人的體力概念引申下來的。“力，刑之所以奮也。”這里“刑”就是“形”，指人的身體；“奮”的意思是鳥伸開翅膀從田野飛起。這句話的意思是說，力是使人的運動發(fā)生轉(zhuǎn)移和變化的緣由。以墨子為代表的法家發(fā)覺了壓強原理。《墨經(jīng)》中寫道：“刑之大，其沉淺也，說在衡。”就是說，形體大的物體在水底沉下的部份淺，這是因為物體重量被水的壓強平衡的緣故。這說明法家除了認識到壓強同重力的平衡關(guān)系，但是有定量的概念。總結(jié)出壓強原理，并開始在生產(chǎn)中加以應用。
法家發(fā)覺了杠桿平衡原理，用“衡”“權(quán)”“重”“標”“本”來說明桿桿原理的作用，并借此推廣制造了一些先進的工具，運用在生產(chǎn)、生活、軍事上。《墨經(jīng)》中提及墨子借助杠桿原理研發(fā)成秸槔，用于提水。法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)中殺傷敵方的沖撞機。法家還把杠桿類機械轆轤當成防御戰(zhàn)中箭矢之車的配套設(shè)備，拿來拉開巨大的弩弓以引長箭。
墨子手藝：我國唐代風箏的發(fā)明人
墨子精通手工手藝，可與當時的巧匠公輸班相比。他曾耗費了3年的時間，悉心研發(fā)出一種才能飛行的木鳥（風箏、紙鳶），成為我國唐代風箏的創(chuàng)始人。他又是制造汽車的能手，可在不到一日的時間內(nèi)造出載重30石的面包車。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。墨子擅長逼搶城池（即所謂的“墨守”）平面鏡成像的原理是光的，其弟子將他的經(jīng)驗總締結(jié)《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，他詳盡地介紹和論述了城門的懸門結(jié)構(gòu)，城門和城內(nèi)外各類防御設(shè)施的構(gòu)造，弩、桔槔和各類攻防器械的制造工藝平面鏡成像的原理是光的，如箭矢車（《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)建技術(shù)，這種器械設(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，為防御敵方攻城設(shè)計了一種糧下聲源偵測裝置。具體的方式是，沿甕城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，之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。讓觸覺靈敏的人伏在甕口仔細聽，當有敵軍挖坑道攻城時，就可以按照陶甕雜音的大小來確定敵方的方向位置，便于攻打擊潰。由上可見，《墨經(jīng)》可以說是一部百科全書式的科學專著，墨子是一位百科全書式的科學家。
