Механика

 
Единственное традиционное китайское учение, в котором есть значимые и серьезные рассуждения о механике, развивалось школой мо-цзя. Моистам были чужды абстрактные рассуждения на тему триграмм и стихий. Они стремились решать проблемы, идущие из обыденной жизни. Поэтому их физика строилась на анализе действия различных механических устройств, практически использовавшихся с древних времен. Наиболее распространенными из таких устройств были весы.
 
Весы
 
Рычажные весы, видимо, являются одним из самых древних простых измерительных механизмов. Такие весы представляют собой балансир (коромысло), укрепленный в точке опоры на подставке или подвешиваемый. При этом плечи у балансира могут быть равными или неравными. Балансир с неравными плечами называется безменом. На безмене взвешиваемый груз помещается в чашку, подвешенную к короткому плечу, или просто каким-либо образом прикрепляется к нему, а к длинному плечу прикрепляются гири, причем, крепление является подвижным.
 
Нет возможности точно указать, где появились первые рычажные весы, но ясно, что у них были равные плечи, поскольку такая конструкция является более простой. В древнем Египте подобные весы применялись по крайней мере с нач. III тыс. до н.э. Почти все дошедшие до нас репрезентации египетских весов имеют поддерживающий центральный столб. В греческом мире использовался подвешиваемый балансир, также первоначально имевший равные плечи. Подвешенный балансир с неравными плечами (безмен) появился на древнем Западе значительно позднее: его изобретение или принятие произошло в Южной Италии около 200 до н.э.
 
Самые древние китайские весы с равными плечами были обнаружены в могильнике царства Чу (IV в. до н.э.) и находятся теперь в Пекинском историческом музее. Гири для этих весов представляют собой кольца различных размеров. Многие сохранившиеся весы и гири датируются временем Ван Мана (нач. н.э.). Имеются также циньские и ханьские образцы. Циньские гири уже имеют кольца для прикрепления к крюку на весах. Как и на Западе, число гирь, которые сохранились, гораздо большее, чем число весов, на которых они использовались. Несколько равноплечевых весов изображено на фресках пещерных храмов в Дуньхуане.
 
Судя по текстам «Моистского канона» («Мо цзин» [1]) «Мо-цзы», в IV–III вв. до н.э. китайцам уже был известен и безмен. Начиная с эпохи Хань безмен более распространен в Китае, чем простые весы с равными плечами. В известных видах китайских безменов взвешивание производится за счет перемещения стандартной гири по длинному плечу. Результат считывался на имеющейся там шкале. Китайские безмены часто были оборудованы приспособлениями для перемещения точки опоры, что позволяло легко менять диапазоны взвешивания.
 
Нет нужды подчеркивать огромную важность весов в практической деятельности человека. Весы – прецизионный инструмент, и у всех древних народов существовали свои методы соблюдения его точности. Китайцы относились к этому с особой щепетильностью. Древнее постановление эпохи Чжоу, сохраненное в «Люй-ши чунь цю» (VIII, 1), предписывало, что в день осеннего равноденствия следует «приводить в соответствие меры для измерения длины и объема, выверять гири и безмены, проверять цзюни [2] и дани [6], исправлять доу и юны [6]» (цзюнь [2] и дань [6], доу и юн [6] – меры веса и объема). Можно предположить, что это время было выбрано из-за умеренной температуры, ни слишком жаркой, ни слишком холодной. И действительно, в начале II в. Чжан Хэн в «Оде о Восточной столице» («Дун цзин фу») упоминает балансировку мер с учетом их сокращения и расширения при изменении температуры.
 
«Наклоняющиеся сосуды»
 
Знакомство китайцев с понятием центра тяжести прослеживается с глубоких времен. Примером изощренного использования эффекта изменения центра тяжести являются так называемые «наклоняющиеся сосуды» (и ци; см. ци [2]). Их особенность – в изменении положения по мере вливания в них воды. Вероятно, внутри таких сосудов, делавшихся из бронзы и с округлым дном, находились сообщающиеся между собой камеры, размещенные на разной высоте и имеющие необходимое смещение от центра. При наполнении той или иной камеры устанавливался новый центр тяжести, который заставлял сосуд менять положение.
 
Самое раннее описание одного из таких сосудов приводится в «Сюнь-цзы» ( «[Трактат] Учителя Сюня», III в. до н.э.; см. Сюнь-цзы). В гл. 28 «Ю цзо» говорится о посещении Конфуцием и его учениками храма князя Хуаня, правившего государством Лу. Когда Конфуций увидел необычный сосуд, он спросил о нем настоятеля храма, и тот ответил, что это ю цзо – «помогающий [сосуд, находящийся у] трона». Оказалось, что Конфуций слышал ранее о подобных сосудах и знал, что если такой сосуд пуст, то будет находиться в наклонном положении, если он наполнен наполовину, то будет стоять вертикально, а когда он наполнится до краев, то начнет наклоняться и примет горизонтальное положение. По просьбе учителя ученики стали вливать воду в один из таких сосудов, и все увидели, что он был прав. По мнению Конфуция, эти сосуды служили напоминанием князьям о пользе умеренности во всех делах.
 
Чжоуские образцы «наклоняющихся сосудов», называвшихся также ци ци, сохранялись до конца эпохи Хань, но исчезли затем при беспорядках во время Троецарствия (Сань го). Около 260 н.э. Ду Юй сделал новый набор. В то же самое время знаменитый математик Лю Хуй написал сочинение «Лу ши ци ци ту» («Изображения наклоняющихся сосудов скрибов-ши из Лу»), которое не сохранилось до наших дней. Приблизительно двумя столетиями позже другой знаменитый математик и астроном, Цзу Чун-чжи (449–500), сделал еще несколько «наклоняющихся сосудов». В китайской литературе имеются упоминания об этих сосудах, самое последнее из которых относится к 1052.
 
Моистская теория рычага
 
Едва ли можно составить целостное представление о степени развития физики моистов, поскольку информации по этой теме мало. Теоретические вопросы механики, рассматривавшиеся этой школой, представлены во фрагментах из «Мо цзина» [1], некоторые из которых деформированы или имеют лакуны.
 
Моистская теория рычага опирается на определение силы и тяжести. «Сила (ли [4]) – это то, что сдвигает (фэнь [2]) тела (син [4])» с места (со [1]). Иероглиф син [4] замещает здесь син [2], который буквально означает форму как нечто «вещественное», воспринимаемое органами чувств. Это «телесная форма», коей может быть и твердое тело, и жидкость. Отличие моистской теории силы от аристотелевской в том, что в последней выделяется два вида силы: сила-способность (дюнамис), естественным образом влекущая тело к «своему месту», и сила-насилие (био), представляющая собой воздействие одного тела на другое, что видится как проявление искусственности. Все тела Аристотель делит на легкие и тяжелые – стремящиеся соответственно вверх и вниз. Сила тяжести, таким образом, является естественной силой-способностью. У моистов «тяжесть» (чжун [6]) – это сила, которая ничем не отличается от других сил, за исключением того, что она всегда направлена вниз. Причина действия силы тяжести не объясняется, но указывается, что это такая сила, которая может быть превращена в другую. Данная мысль подкрепляется утверждением, что падение одной вещи или подъем другой – это движения, вызванные тяжестью. Речь здесь идет, видимо, о подъеме и опускании неуравновешенных тел, прикрепленных к плечам балансира.
 
Силу тяжести моисты видят связанной с «силой подвешивания/приостановки (це [1])». Последняя действует в направлении, противоположном тянущей вниз силе тяжести. Возможно, в этом тезисе моисты оказались под влиянием пренебрегаемой ими теории инь–ян, указывающей на общеприродный характер противоположностей. Но, как бы там ни было, они отчасти (не указано равенство сил) смогли опередить Исаака Ньютона с его «третьим законом», гласящим, что «действие всегда встречает равное противодействие», или «воздействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны».
 
В моистском утверждении, что при подвешивании/приостановке сила является необходимой, но свободное падение (ин [3], букв. «отступление») происходит без применения силы, как будто видится противоречие с упоминавшимся уже выказыванием, что «тяжесть (чжун [6]) – это сила». Возможно, что тяжесть (вес) мыслилась моистами как то, что можно измерить. В таком случае они были бы близки Псевдо-Евклиду с его «Книгой о весах», сохранившейся лишь в арабском переводе, в которой дается следующее определение понятия веса: «Вес есть мера тяжести или легкости предмета, сопоставленного с другими с помощью весов».