一、墨子科学思想形成的科学基础

　　春秋战国之际，科技的发展主要表现在三个领域：冶金、农业和各种手工业技术。这三个领域的成果具有物质和精神两方面的社会作用。

　　在物质方面，一是冶金技术的发展为当时的农业和手工业提供了更为有效的工具。二是一些经验定律、经验认识为农业和手工业提供了有效的技术和提高途径。水利、天象观测、历法的成就使农业生产的大环境得到了很大的改善。在物质生产技术改进和提高的过程中所出现有关材料和工艺制作等技术问题促使科学认识的深入。

　　在精神方面，这些科技实践和成就所必然涉及到关于天体、物侯、物体形态性能、各种自然现象等问题。这些问题有的会在具体的科技实践中得出与过去不同的解释，有的会形成对它们之间联系的规律性认识，有的会进一步提出问题，促使理论思维的发展。对一些自然问题，诸如天地终始，风雨雷霆之故，万物本源，时空宇宙，有穷无穷，至大至小等成为春秋战国之际各思想家所热衷讨论的问题。

　　科技发展的成果是科学思想形成的基础。下面分别具体分析一下这几个领域的成就和作用。

　　（一）冶金业

　　冶金业在这个历史时期有两大重要成就，一是合金技术， 一是铸铁冶炼技术。

　　合金技术主要是铜合金技术。通过对含锡，含铅量多少的控制来改变青铜的物理性能。一是能增加液态金属的流动性，使铸造技术更加精细，改善铸件的质量，同时也为大量规范地铸造器件提供了技术条件。二是能提高青铜的硬度和韧性，用此制造的兵器和农具，其使用的有效性和耐用性大为提高。例如，根据上海市博物馆1977 年我国古代青铜器展览提供的商代三件戈，东周五把剑的铜、锡、铅含量的分析资料的比较可说明这一点。

　　年代　　器具　　铜（％）　锡（％）　 铅（％）

　　商代　　戈　　88. 49　　8. .51　　　　0

　　戈　　81.98　　9. 12　　　 8. .62

　　戈　　82.63　　15. 43　　　 1.. 31

　　东周　　剑　　71.51　　17. 14　　　 10. 40

　　剑　　73. 85　　17. 48　　　 6. .84

　　剑　　72. 12　　15. 92　　　11. 24

　　剑　　74. 12　　40. 10　　　　37

　　剑　　73. 72　　19. .01　　　6. 97

　　现代测定表明，青铜的含锡量在17-20％左右最为坚韧，所以东周的兵器远比商代的锋利耐用。

　　合金技术涉及到两个技术问题，一是合金的配位，主要是铜、锡含量的百分比。二是冶炼铸造时温度的掌握。因为在选择合适的合金成份之后，由于铜、锡的熔点不同，温度高低的掌握，尤其是液态合金在高温下停留时间的控制，决定熔合和浇铸能否成功。熔化温度过低，会产生浇不到和冷夹现象，过高则会造成机械强度低。对这两个问题，《考工记》都记载了当时的认识。一是金有六齐的规定，对钟鼎、斧斤、戈戟、大刃、削杀矢、鉴燧六种器具的铜、锡含量作了规定。虽然对《考工记》六齐成份存有各种解释，并且都应用了现代化验手段作了比较精确测量，但有一点认识是共同的，即六齐的配位形成的合金和这种器具所需要的功能是相符合的。例如，按《考工记》规定的"斧斤之齐"的含锡量为17％，①或为20％。②现代测定表明，含锡量在17-20％左右的青铜器最为坚韧，很适合制造武器和工具。现代实验对钟鼎类、兵器类、生产生活用具类、铜币、铜镜的各种青铜残片化验测定表明，现代制定的锡青铜含锡量与机械性能关系的曲线图同古代锡青铜的含锡量与机械性能关系的数据曲线两者大致相符。这说明《考工记》关于合金成份比例的金有六齐的说法是合乎科学的。③考虑到古代测定、冶炼技术的粗糙，出现些误差也是意料中事。其二是对"铸金之状"的认识和描述。

　　对《考工记· 氏》条"铸金之状"的解释虽见仁见智，并不一致，但有一点是肯定的，即通过光测来确定加热合金的温度的光测高温技术。在当时的技术条件下，靠长期的经验积累总结出依据热幅射的颜色来判断是否达到合金浇铸所需温度的方法，对合金的浇铸是有效的。这点已有大量出土的东周青铜器得到了证实。

　　出土文物的考证已证实在春秋战国之际已有铁器，包括鼎、兵器和工具，而且大量是工具。例如，1976 年长沙杨家山出土的春秋晚期的三件铁器：鼎一，削一，剑一。1977 年长沙窑岭出土的春秋晚期铁鼎。①这两个发现可与《左传》记载的铸铁刑鼎相互参证。《左传·僖公十八年》记载。"故以铸三铁"。《左传·昭公二十九年》记载，"遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎"。

　　江苏六合程桥镇出土的春秋晚期的铁条、铁丸，湖南常德出土的春秋晚期的铁削，河南洛阳出土的战国早期的铁锛，湖南长沙识字岭春秋晚期的铁锄，②江西临川出土的春秋晚期的铁锄，③至1976 年已经出土的，经考证确实属于春秋时期的铁器已有的10 件。④这些出土铁器的分布面也较广。春秋时期炼铁、铸铁成功的开端对春秋战国之际冶炼铸铁的发展是个有力的推动。铁器的优越性比铜器明显，且炼铁、铸铁的一个基本技术问题--提高炉温，通过改进炼炉和鼓风方法已得到解决。

　　长沙战国初期186 座楚墓出土铁器约有30 种241 件（到1964 年止），其中工具124 件，兵器69 件，用具48 件。这批出土的铁器有两个特点：一是生产工具多数并非有意随葬，而是有意或无意丢弃在填土中，可见铁工具在当时是比较普遍的。二是有大量一次性使用的铁铤，消耗量大。①考古发掘和《管子·轻重乙》记载的："桓公曰：衡谓寡人曰：一农之事，必有一、一铫、一镰、一鎒、一锥、一铚，然后成为农；一车必有一斤、一锯、一釭、一钴、一凿、一銶、一轲，然后成为车；一女必有一刀、一锥、一针、一鈢，然后为女。请 以全断山木，鼓山铁，是可以毋籍而用足。"《盂子·膝文公上》记载的："许子以釜甑爨，以铁耕乎？"这些材料相参证表明，春 秋晚期和战国初期南方的吴楚地区，中原的三晋、两周地区已有铁工具。其中，农具有铲、锛等，手工具有削、斧、锤等。

　　铁的硬度和韧性远胜于青铜。生产工具的逐步铁器化为开垦荒地和深耕提供了有效的工具，并为中耕的发展准备了条件（铁犁头），这是生产力发展的一个巨大飞跃，它为小农生产的独立和发展提供了生产工具的保证。

　　冶金技术的这两大成就一方面使生产工具在有效性和耐用性方面得到了很大的改善。另一方面对物质形态、结构的认识，如金属的固态和液态状况，各种物质形态铜、锡、铁、矿石、炭之间的关系，空气与温度，温度与光颜色之间的联系，物态变化与温度的关系的认识等，有的虽然还是粗糙的感觉经验，有的却已是经验性定律。这些经验认识都摆脱了巫蓍的神秘性，具有建立在生产实践基础上的客观实在性。这一点正是工匠所特有的思维特征，这种经验知识为理论形态的科学认识提供了基础。

　　（二）农业

　　农业是古代主要的物质生产部门。农业科技的进展涉及到天文、气象、物侯、水利、土壤、作物栽掊各方面知识的积累。在春秋战国之际对农业发展有重大作用的，主要是天文历法和水利的成就，因为早期粗作的农业对天气和水的依赖超过其他因素。

　　天文的发展主要是表现在天象的观测和历法的制定，春秋战国之际有许多重要的天象观测记录，仅《春秋》一书就记载了37 次日食，其中33 次被证明是可靠的，并有天琴座、流星雨、哈雷彗星等天象的详细记录。详细的天象观测记录为较准确的历法制定提供了可靠的资料。在《春秋》书中已有春夏秋冬的四季概念，每季三个月。春秋末年己开始使用四分历，它的岁实是365. 25 日，历法的准确是农事合理安排的依据，它保证了农业生产的正常运行，这对小规模耕作经营的小农来说尤为重要。因为以家庭为单位的小农经济是一种相当脆弱的简单再生产，偶然的天灾人祸就会使他们破产。

　　促使天文历法发展的原因有三个，一是由于周室衰弱，专掌天象观测、记录和解释的祝宗卜史流落民间。《史记·历法》曾指出："幽厉之后，周世微，陪臣执政，史不记时，君不告朔，故畴人子弟分散，或在诸夏，或在夷狄。"天文人才的流动为天文历法的发展创造了良好的条件。《晋书·天文志》对春秋战国之际天文各家并立，观测研究繁荣的状况有过记载，鲁有梓慎（活动年代约在公元前570-540 年），晋有卜偃（活动年代约在公元前675-650 年），郑有裨（约和孔丘同时），宋有子韦（曾于公元前480 年答宋景公问），齐有甘德，楚有唐昧，赵有尹皋，魏有石申夫（亦名石申，后四人活动年代约在公元前4 世纪），他们"皆掌著天文、各论图验"。二是春秋战国之际战争纷迭，政局动荡。人们需要对这种朝不保夕，变化无常的社会状况寻求解释，满足社会心理的普遍需要，从天象变化中寻求启示，用以预测和解释社会变化就成为一种普遍的现象，天文观测和研究就必然倍受重视。正如《史记·天官书》所说："田氏篡齐，三家分晋，并为战国，争于攻取，兵革更起，城邑数屠，因以饥馑，疾疫焦苦，臣之忧患，其察祥侯星气尤急！??而皋、唐、甘、石因时务，论其书传，故其占验，凌杂米盐。"三是农业生产的季节性对天时变化周期的精确性有较严格的要求，以利于小农掌握农时节气。

　　对周期性天象显现观测的客观性及其研究，就会促使对天的认识由神秘性向客观性方向转变。天的本质，宇宙的无限，天地关系，万物起源等等问题也随之成为人们探讨的热门课题。这种状况对社会思想从西周官学天命论的束缚下解放出来，用天文历法的新知识构筑新的宇宙图景，树立新的自然观是有极大的推动作用，而自然观的变革对古代社会来说，是思想解放的前提，既然天是可以客观观测研究的对象，没有任何神秘性，那么天命思想的禁锢作用就都会失去意义。

　　对古代中国的农业生产来说，水是另一个决定农业生产成败的主要因素，尤其对小农来说，更是如此。水利包括两方面的内容：筑堤防泛和引水灌溉。春秋战国之际兴建的大型水利工程有楚国令尹孙叔敖领导修筑的，位于安徽寿县安丰城南的芍陂。据《水经注·肥水注》记载："陂有五门，吐纳川流"，即利用闸埧来调节水位、水量。魏国邺令西门豹领导开凿的漳水十二渠，据《水经注·浊漳水注》记载，"一源分为十二流，皆悬水门"，使得经常泛滥的漳水得以畅通，既可以引水灌田。又可冲洗盐碱地。《吕氏春秋·乐成》篇记载了当时的民歌。"邺有圣令，时为史公，决漳水，灌邺旁，终古扩卤，生之稻梁。"设置水门可有效地控制水量，既可防涝又可根据农需及时灌溉农田。公元前486 年吴国出于军事目的，开凿邗沟，从邗地（今江苏扬州西北）挖运河到末口（今江苏淮安县北五里），沟通了长江和淮河。公元前482 年吴国又从淮河继续开凿运河到宋鲁两国，沟通了济水和泗水，这样便联结了长江和黄河的水系。这些运河对农业灌溉有很大的作用，堤防工程的兴建在春秋战国之际已相当普遍，这是和洪水作斗争的基本手段，并在长期的斗争中积累了丰富的知识和技术，堤防的规模不断扩大，工程质量也不断提高。

　　大型水利工程的兴建和发展在相当程度上解决了当时农业生产防涝灌溉的需要。兴修水利的实践，使人们对水的自然规律有了进一步的认识和掌握，一些宗教迷信思想便受到冲击，西门豹破除女巫的"河伯娶妇"的迷信骗局就是典型的一例。水利工程中必然碰到的水流和渠道的关系，测量、施工等具体技术问题都为理论认识提供了资料和要求。《考工记·匠人》和《管子·度地》两篇关于水利技术的理论总结，反映了春秋战国之际对水利问题的理论认识。

　　《考工记·匠人》篇指出："善沟者，水潄之；善防者，水淫之"，这是关于如何根据水流等具体情况开畅沟渠，筑牢堤防的经验总结，具体指出了开沟"必因水势"，筑堤"必因地势"，并详细描述了由甽、遂、沟、洫、浍等大小作用各别的渠所组成的农田排水灌溉系统。《匠人》篇还记载了关于堤防的基本规格比例，"凡为防，广与崇方其三分去一，大防外"。

　　即堤防的下基的宽度与高度相等，上顶的宽度是下基宽度的三分之二。大的堤防上顶的宽度不到下基的三分之二。这种筑堤要求是对水深、压强之间关系认识的一种结果。水力学知识的积累还反映在《匠人》篇中关于排水沟、溢流堰和跌水落水墙的合理设计中，"凡行奠水，磬折以三五。欲为渊，则句于矩。"即渠道进口处其横段与折段的长度比是三比五，类似石磬的样子。

　　堰形有150°左右的夹国，在陡峻地区，引水渠做成直角形，用跌水连接渠道，防止水流冲坏渠道。①修建灌溉渠道网，要能使水通过各级渠道流到农田，最主要的是渠道坡度的确定。《管子·度地》②篇水的流速和渠道坡降的关系已有了充分的认识。指出，如果渠道坡度大了，水的流速过大，则渠道会被冲坏；如果渠道坡降小了，水的流速过小，又会造成渠道内淤积，从而总结出了农田水利渠道的最优坡降。指出，"尺有十分之，三里满足四十九者，水可走也。乃迂其道而远之，以势行之"。"尺有十分之"就是一寸，在三里距离内，渠道降落四十九寸。"三里满足四十九"大约是千分之一的坡降，接近于现代常用的渠道坡降。"乃迂其道而远之，以势行之"因为有了适宜的坡降，水才会顺着地势，沿各级渠道系统流到农田。

　　《度地》篇对堤防修筑论述了三个问题，一是强调了土料含水量和季节的关系及其对堤防质量的影响，指出，"春三月，天地干燥，水纠裂之时也。

　　山川涸落??利以作土功之事，土乃益刚"，春三月，天气干燥，土料含水量适宜，筑的堤质量好，"土乃益刚"。秋三月，土料含水量大，"濡湿日生，土弱难成"，不宜筑堤。冬三月，冻土含水量不均匀，难以捣实，"土刚不立"。这说明控制土料含水量是提高筑堤质量的关键。二是对堤防横断面的合理形状，堤防建筑的综合施工的论述，"令甲土作堤大水之旁。大其下，小其上，随水而行。地有不生草者，必为之囊。??树以荆棘，以固其地。杀之以柏杨，以备决水"。堤防横断面成梯形，堤底宽，堤顶窄，保证堤防有一定的边坡，防止滑坡。"地有不生草者，必为之囊，"这是利用盐碱洼地用堤防围起来作滞洪区，可缓解洪峰威胁，并在堤防上种植树木，利用树木根系加固堤防，防止决口。

　　天象观测，历法制定，水利兴修都是官办事业。春秋战国之际，由于周室衰落，诸侯争霸，各国统治者为了本身的政治、经济发展的需要，都极为重视这些事业。各家并立，各国竞争的状况更为有利地促进这些事业的发展，这方面的成就对方兴未艾的小农生产形成是极为有利的。因为统一的水利实施使小农有条件在小规模的耕地进行精耕细作和推广一年两熟制，提高单位面积的产量，使以家庭为单位的小农生产方式才有可能存在和发展下去，成为社会物质生产的基本力量。同时，把一种务实，求实，具体问题，具体分析的实证精神注入了社会思潮，使科学思想有可能向客观实证的分析倾向发展。

　　（三）手工业技术

　　春秋战国期间，由于工匠阶层、商人阶层的兴起，手工业技术得到较大的发展，积累了大量的经验知识。当时社会上比较广泛进行的手工业生产实践为墨子科学思想的形成提供了丰富的科学材料和直接的思想刺激。

　　《考工记》作为止于战国初期的各种手工业技术规范的手册，系统地记述了30 余种专门手工业生产部门。其中，"攻木之工七，攻金之工六，攻皮之工五，设色之工五，刮摩之工五，搏填之工二"，并详细考察了它们的设备、生产过程、材料选择和制作的各种规范，描述了当时手工业生产较为细致的分工，"一器而工聚焉者，车为多，车有六等之数"。《考工记》作为西周以来到战国初期各种手工业技术的经验汇总，说明了当时 手工业技术的发展对规范化和科学化的要求；也说明了，只有当时手工业生产实践积累了大量具体科学技术的经验知识，才使《考工记》的产生成为可能。手工业技术的生产实践涉及到很多科学技术问题，诸如材料的力度、质量与密度的测定，摩擦力与运动的关系，水的浮力的应用，火色与火温的关系等等。这些问题都要求能从理论上作出一定的解释。

　　关于《考工记》的成书年代虽意见不一，但其所记载的材料是战国之前的各项技术成就的经验总结是大体可信赖的。《考工记》虽是官书，反映了官营手工业作坊工师的制作规范和技术经验，但对春秋以来兴起的个体手工业者的百工也具有普遍性。个体手工业者以"其械器易粟"来维持生活和"侔农夫之利"，他们对提高产品质量，改进生产技术更有积极性，所以《考工记》也凝积了个体手工业者的技术经验。《考工记》论及了车辆、兵器、乐器、陶器、生产工具制造和建筑等等各种专门技术，涉及到力学、声学、数学各门科学知识。其中特别是对木车和弓矢的制造技术的详细记载，及有关物理学方面的认识确为以后理论科学的总结（特别是墨子及墨家的科学活动）提供了直接的经验材料。现以《考工记》中关于木车车轮的制作技术为例说明春秋战国之际手工业工匠所达到的技术成就。

　　《考工记》关于车辆的制作分为专门制造车轮的"轮人"，专门制造车厢的"舆人"，专门制造车辕的"辀人"等，可见分工之细，制作技术之专门化。《考工记》对车辆制造的技术要求，一是"欲其朴属"，即要求车辆耐用。二是"为戚速"，即要求车辆行驶速度要快。三是要求人登车方便，马拉车省力，不要因为"轮己崇，则人不能登也；轮己庳，则于马终古登也"。要达到这三个技术要求，车轮的制作是个关键。

　　《考工记》对制作车轮材料的选择，具体选法，车轮制作的规范，质量的检验等都有一系列的具体规定。这些技术规定保证了车轮的坚固，转动迅速，大小尺寸合适，根据车子经常行驶的地形，如泥泞的沼泽，崎岖的山路等等，对轮子的三个主要部分毂、辐、輮的制作都分别有相应的技术规定。

　　例如，对用于沼泽地段行驶的车子来说，由于泥土的粘滞性较大，所以"凡为轮，行泽者欲抒??抒以行泽，则是刀以割涂也，是故涂不附"。①即车轮要削薄边缘，边缘削薄后，车轮就象刀子割泥一样，快速转动，且泥也不会附在轮子上，对辐的制造，要求其"参分其幅之长而杀其一，则虽有深泥亦弗之谦也"。①即辐条近车轮外框的地方要杀削一些，使轮子在深泥中转动时，泥土不会粘在轮辐上。对毂的制造，要求行泽者欲短毂??短毂则利"。

　　②即轮毂要做的短小一些，则有利于车轮在泥地行驶比较轻便。对车輮的制造，则要求"行泽者，反輮??反輮则易"。③即车轮外框制作时，以直木揉为牙，木心向外，木边向内，因为木心较坚固，所以车框外表滑润，轮子容易在泥中转动。

　　《考工记》不仅对车轮的制造有具体的技术要求，而且对车轮有一系列的检验手段和规定，首先是材料的选择，如对轴材要求"微"和"久"。即做轴的材料要求是无节疤，材料密度均匀，质地要坚韧耐磨。对车轮的外形一是要求轮圆，这样车轮与地面接触面最小，是圆与直线相切，只有一点接触的状况，这样滚动摩擦最小。所以，《考工记·轮人》篇说："欲其微至也，无所取之，取诸圆也"。检验车轮是否合圆，《考工记》是用圆规来检查，"规之以眡其围"。二是要求辐直，这样才能使车轮整体结构牢固，且受力均匀。所以，《轮人》篇说："欲其肉称也，无所取之，取绪易直也"。

　　即要求辐条象人臂一样，由粗渐细，匀称无臃肿凹陷之状。检验车辐是否合直，《考工记》是用悬绳的方法来测量，"县之以桯其辐之直也"。④三是要求车轮的外表平整，整个外表平整了，车轮运转才会滑利。检验车轮平整如何？《考工记·轮人》篇记载，是用专门的检查工具萭来测定，"萭之以眡其匡也"。

　　对制成的车轮还要进行质量的测定，才能装配，质量的测定包括三个方面，一是看车轮的质量分布是否均匀，质量分布均匀，车轮的承受力就较大。

　　《轮人》篇记载了利用水的浮力来检验的方法，"水之以眡其平沈之均也"。

　　二是看两个车轮体积大小是否相同，这对整个车子装配是否均衡有影响。《轮人》篇记载的是将轮子中空的地方用黍粒填充，看黍粒所占的体积是否相等的方法来检查，"量其薮以黍，以眡其同也"。三是看两个车轮的重量是否一样，这决定着整个车子的重心和行驶的平衡。《轮人》篇记载的是用称重的方法，"权之以眡其轻重之侔也"。

　　《考工记》对车轮制作技术的描述，可以看到当时工匠的技术水平，这是当对社会需要促进的一个结果。在《考工记》记载的车子式样已有兵车、田车、乘车的区别。社会物质生活的提高，对各种手工产品无论在量上，还是质上都有广泛的需求。这种需求不仅促进了手工业技术的发展，而且使以家庭为单位的手工业生产方式有了生存发展的社会基础。

　　《考工记》记载的各种制作、检验手段虽大都是经验性的，但对水的浮力、材料强度、滚动摩擦、斜面应用，惯性等物理现象已有了初步认识，这些认识是对客观自然现象，自然物体规律的初步了解，这些在生产技术实践中积累的科学知识具有明显的实证性，这也正是工匠思维的一个基本特征，即重视感觉经验，重视实践验证。具有工匠传统的墨子，其科学思想具有实证的特征，其哲学思想具有明显的经验论倾向是很自然的。