附錄一 對科學的貢獻 第三節 墨學對數學的貢獻

墨子是偉大的邏輯學家。它一方面借用邏輯研究數學,同時也借用數學研究邏輯。墨子的數學成就包括基本概念和幾何學的內容。現舉例說明:

《經上》:「體,分於兼也。」

《經說上》:「體,若二之一,尺之端也。」

經文:兼是全體,體是部分。

經說:體與兼的關係,很像二與一的關係,又很像尺與端的關係。在墨子的數學理論中,尺是幾何學的線,端是幾何學的點。因此,如果把尺比作兼,端正好比作點。如以二與一相比,二是兼,一是體。即二為一之兼,一兼為二之體。尺為端之鑒,端為尺之體。

《經上》:「平,同高也。」

《經說上》:「謂台執者也,若兄弟。」

這一條講兩線平行的原理。如果AB與FG平行,EK、CD是兩條平行線的垂線,則CD=EK。

《經上》:「同長,以相盡也。」

《經說上》:「同,捷與狂之同長也。」

這一條是說,穿過圓心的徑線是同長的,猶如門楗與門框同長。圖20的直徑AB=CD。

《經上》:「圓,一中,同長也。」

《經說上》:「心中,自是往,相若也。」

心中即中心。圓的中心即圓心。「自是往」即自中心往,就是半徑之長。「相若」即相等,半徑等長。圖21說明從O到A、B是等長,即「中,同長也」。《經上》和《經說上》的內容,既是圓的定義,也是作圓的方法,簡單、明了、適用。

《經上》:「厚,有所大也。」

《經說上》:「厚,惟無所大。」

圖22是一個長方體。ABCD是一個平面BF是厚,也是高。有了厚,才有體積,所以說:「厚,有所大也。」。

如果只講A、B、C、D,它只有平面,沒有厚,因而只有面積,沒有體積。所以說:「厚,惟無所大。」《莊子·天下》說:「無厚不可積也」,就是這個道理。

《經上》:「直,參也。」

《經說上》:無。

這一條無經說。對它有兩種可能的解釋:

一是認為墨家關於圓三徑一的界說。故「直」前應有圓字。全文應是「圓,直參也」。或與「圓,一中同長也」合成一條。中國古代「參」的用法不同於三,而是三分之一。

二是認為它不是歐幾里得原理,這不是用「兩點之間最短的路徑」,為直線作解釋。而是用「三點排列」,視線重合作直線定義……這樣的解釋,以視線為直線。這不是數學的解釋,而是物理的解釋。

《經上》:「圓,一中同長也。」

《經說上》:「圓,規寫交也。」交,原誤作攴。

如圖23中,AB、CD都是直徑,圓心是O,以O為圓心,就可以做出圓的圖形。

《經上》:「方柱隅四讙〔huan歡〕也。」

《經說上》:「方,矩寫交也。」

這個圖形(圖24)可以用矩畫出來。這就是「矩寫交也」。但畫出的圖形不一定是正方形。

AB、BC、CD、DA是四柱。∠A、∠B、∠C、∠D是直角。此圖即是「柱隅四讙」。

《經上》:「倍為二也。」

《經說上》:「倍,二尺與尺,但去一。」

這個命題是說:倍是一的自加。二尺與一尺,只不過是二尺減去一而已。

《經上》:「端,體之無序而最前者也。」

《經說上》:「端,是無同也。」

端是幾何學上的點,是線的頂端,所以說,端是「體之無序而最前者也」。又因它的前方更無其他,它處於最前,所以「是無同也」。它既在「最前」,就不參與排列的順序,所以說「無序」。端,應理解為最前點。

《經上》:「有間,中也。」

《經說上》:「有聞,謂夾之者也。」

這一條說明有間是有中的,像門框一樣,夾著中有二間。

A、B、C三者各為一間。甲、乙為中,中的兩側是間。甲是中,AB是間,夾著中。

《經上》:「間,不及旁也。」

《經說上》:「間,謂夾者也。尺前於區穴,而後於端,不夾於端與區穴,及,及非齊之及也。」

本條是說,間不涉及兩旁,間就是離中的夾者,像幾何學的線,獨立存在,不夾在點和面之內(及,不是齊等之齊)。

《經上》:「(糹盧),間虛也。」

解一:《經說上》:「(糹盧),間虛也者。兩木之間,謂其無木者也。」這裡是線縫,是虛的。(糹盧),無厚之面。間虛,說只有長、廣而無厚,是間之虛。

解二:是二間之中的虛線。虛是兩木之間,無木的夾縫。

《經上》:「盈,莫不有也。」

《經說上》:「盈,無盈無厚。」

盈,器滿則盈。故說「莫不有」。盡,器中空。器空則盡,故說「莫不然」。厚,有長、寬、高的立體。莫不有,即長、寬、高俱備。盈,充實彌滿,無所不有。「無盈」當於無厚處求之。無厚者至小無內。

《經上》:「攖,相得也。」

《經說上》:「攖,尺與尺俱不盡,端與端俱盡,尺與(端)或盡或不盡,堅白之攖相盡,體攖不相盡。」

攖,體積的增加。增加後成為新的體積,所以說「體盈不相盡」。盡,即一致。線與線長短不一,故曰「不盡」。點與點沒什麼不同,故曰「為盡」。至於點與線,因線由點組成,就點而論,它有盡,就線而論,就不盡。

《經上》:「仳,以有相攖。」

《經說上》:「仳,兩有端而後可。」

解一:仳,並,比。幾何學的割線。相攖,即相交。一體分割為二,成為兩體。它與割線相交,是為相攖。如果兩體已經分離,就是不相攖。說「仳,有兩端而後可」,是割線的界說。

解二:仳,比的繁文。以,和謂同義。從有兩端看,是比較線段的長短。

攖是黏合。比較線段的長短有黏合與不黏合兩種。圖26甲,A線短,B線長。把A線放在B線之上,AB即是長出之數。這是黏合。圖26乙,用圓規,以DA為半徑,在BD線測量,使AD、CD都等於A線長,這時A、B線不黏合。

解三:《經上》:「似,有以相攖,有不相攖也。」

《經說上》:「似,兩有端而後可。」

似,應作仳。有,應作目。似,即幾何學的相似形。相似形有相攖不相攖兩種。

圖27,△AOB、AOC都相似,而又相攖。各邊都可疊合。但△ABC與△AOB和△AOC只相似,不相攖,因不能重合。比較相似,必須有兩個條件相等,所以說「故兩目端而後可」。

∠A為直角。AB=AC,AO是從A至BC的垂線,O是圓心,AO、OB、OC是半徑。

《經上》:「次,無間而不相攖也。」

《經說上》:「次,無厚而後可。」

解一:次,即幾何學所謂相切。攖,即幾何學所謂相交。相交,即屬割線。二體相切時,其中沒有間隔,也不相交。所以說「次,無間而不相攖也」。「無厚而後可」,也是切線。切線與圓相交,只有一個切點。

CB線是圓的切線,切點是A,A無厚。BC線與圓無間。

解二:《經上》:「次無聞而不攖攖也。」

《經說上》:「次無厚而厚可。」

這裡,攖攖當作相攖。

這是哲學解釋,而不是幾何學解釋。要點是:相次無間而不相攖,只有宇宙符合這一條件。宙彌異時,宇彌異所。無所不在,方為無間。宇宙至小無內,至大無外,故以厚擬之。厚與無厚通而為一。

「有厚、無厚」是戰國時的一個辯題。《荀子·修身》也說:「有厚無厚之察。」所以有厚無厚聯用,不必改。

《經上》:「儇、(禾具)、祗。」

《經說上》:「儇、昫、民也。」

解一:如29圖中,柢是切線與圓相切之點。圓的一周都可作切點,所以說「俱柢」,儇即圓。輪轉一周即為一環。

解二:儇、(禾具)、秪當為環□柢。在《經說》中(禾具)作□,柢作民,當作氐,即柢,本也。氏與本義同。至於環之為物,旋轉而專耑,若互相為本,故曰「俱柢」。

墨子及其後學,長於理論,紮根實踐,講求實效。在數學、力學、光學之外,他們對於聲學、機械、土木等方面也具有不可磨滅的貢獻。比如具有起重作用的桔槔,發射巨箭的連弩車,投擲武器和炭火的轉射機,監聽敵人動靜的罌聽,都是當時的重要發明。當前,對於墨子及其後學的實際貢獻,還知之不多,有待進一步研究和發掘。

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