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道教科学思想发凡-第34部分
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李筌所撰的《太白阴经》一书，又名《神机制敌太白阴经》，系唐代仅存的唯一一部综合性兵学著作，内蕴了很多军事科学思想。全书凡十卷、九十九篇，卷一、卷二分别为《人谋上》、《人谋下》，引经据典，阐述战争胜负在于“人谋”的军事理论；卷三《杂仪类》，主要论述古代军制礼仪、选将治军方面的内容；卷四《战具类》记述了城邑攻防、水陆战守所使用的各种兵器装备和器材；卷五《预备》主要记述了军事设施、后勤保障等方面的军事问题及相关典章制度；卷六《阵图》、卷七分《祭文类》、《捷书类》、《药方类》、卷八《杂占》、卷九《遁甲》、卷十《杂式》，分别涉及军事文书、药方和各种方术在军事领域的应用。《太白阴经》卷四、卷五记载了近百种用于军事目的机械设备，在军事科学上很有价值。其中攻城具有？NFDC4车、飞云梯、石包车、车弩、尖头轳、板屋、木幔、火箭、雀杏、蜀？、铁錾等；守城具有悬门、暗门、转关桥梁、楼橹、布幔、木弩、燕尾炬、松明炬、行轳等；水攻具有水平槽、照板、度竿等；济水具有浮罂、枪筏、蒲筏、浮囊等；水战具有楼船、蒙冲、走舸等。其中有些是首次见载于文献的机械，如济水具、水战具，特别是水攻具水平槽、照板、度竿极有科学价值，包含有不少机械学和测量学思想。兹录如下备考：水平槽：长二尺四寸，两头、中间凿为三池，池横阔一寸八分，纵阔一寸，深一寸三分，池间相去一尺四寸（一尺五分）。中间有通水渠，阔三分，深一寸三分，池各置浮木，木阔狭微小于池匡，厚三分。上建立齿，高八分，阔一寸七分，厚一分。槽下为转关脚，高下与眼等。以水注之，三池浮木齐起，眇目视之，三齿齐平，以为天下准。或十步，或一里，乃至十数里，目力所及，随置照板、度竿，亦以白绳计其尺寸，则高下丈尺分寸可知也。
照版：形如方扇，长四尺，下二尺黑，上二尺白，阔三尺，柄长一尺，大可握。
度竿：长二丈，刻作二百寸、二千分，每寸内刻小分，其分随向远近高下立竿，以照版映之，眇目视之，三浮木齿及照板黑映齐平，则召主板人以度竿上分寸为高下，递相往来，尺寸相乘，则山冈、沟涧、水源高下可以分寸度也。李筌：《太白阴经》卷四，张文才、王陇译注《太白阴经全解》，岳麓书社，2004，第208～209页。
引文详细记载了“水平”即水准仪的结构，并记述了运用“水平”及“照板”和“度竿”进行测量的技术，其构思精巧，显示出很高的机械学思想和测量学思想。关于古代磁学思想，道书也有一些零星记述，如属名“真人郑思远撰”的外丹黄白术著作《真元妙道要略》“证真篇第二”，以“间隔潜应”之说对磁石吸铁的原理做了解释：“磁石吸铁，间隔潜应”《真元妙道要略》，《道藏》第19册，第295页。。这些散见在道藏及藏外道书中的物理思想都值得我们进行仔细耙梳和分类研究。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉彪炳史籍的“小罅光景”
道教科学家赵友钦在中国传统科技史上最有影响的成就集中在光学领域。我国古代很早就对光线直进、针孔成象等问题进行了研究，《墨经》、《梦溪笔谈》中就有这方面的讨论记录。然而在中国科技史上对光线直进、针孔成象与照度最有研究并最早进行大规模实验者当推赵友钦。前面已说过，赵友钦乃元代高道陈致虚的老师，道门称呼为缘督真人，其道法源自金丹派南宗。赵友钦乃元代饶州（今江西）人，师事紫琼真人张模，后寓居衡阳，传法于上阳子陈致虚。赵友钦曾在衢州龙游（今浙江）鸡鸣山构筑了一个观象台，夜观星象，并在其寓所地面下挖了两个圆井，精心设计了一个相当完备而又十分复杂的大型光学实验，进行大型光学实验。这一实验载于其著《革象新书》卷五《小罅光景》中。《小罅光景》从内容上可分前后两大部分。前一部分主要是关于壁间小孔成象：
室有小罅，虽不皆圆而罅景所射未有不圆。及至日食则罅景亦如所食分数。罅虽宽窄不同，景却周径相等，但宽者浓而窄者淡。若以物障其所射之处，迎此景于障物上，则此景较狭而加浓。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦善于观察，他发现光线透过小孔时有一些特殊现象：日光、月光通过壁间小孔，小孔虽然不圆，但所得到的象却皆呈圆形；在日食发生时所观察到的象和日食的分数相同；小孔的大小虽有不同，但象的大小相等，只是浓淡不同（即照度不同）。如果把象屏移向小孔，则象变小，照度加大。这些光学现象引起赵友钦的深思：
予始未悟其理因熟思之。凡大罅有景必随罅之方圆长短尖斜而不别，乃因罅大而可容日月之体也。或罅小则不足容日月之体，是以随日月之形而皆圆，及其缺则皆缺。罅渐窄则景渐淡，景渐远则周径渐广而愈加淡，大罅之景渐远亦渐广，然不减其浓，此则浓淡之别也。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦经过反复实验和思索，终于找到了原因：由于“罅小则不足容日月之体，是以随日月之形而皆圆，及其缺则缺”。如果把小孔逐渐缩小，则像逐渐变谈。如果把象屏逐渐移远，象逐渐加大而照度减小。通过这一实验研究，赵友钦正确地得出了小孔成（倒）像的光学思想。同时赵友钦对大孔成（正）像（指明亮部分）、照度问题也有正确认识。他发现如果墙壁的孔相当大，则情况有所变化，象必随孔的方、圆、长短、尖和斜而与大孔的形状相类似，这是因为“罅大而可容日月之体也”。由于《小罅光景》的前一部分实验是以日、月为光源，只能改变孔的大小、形状及象距，故实验研究的范围受到限制。为了克服这一局限性，赵友钦在《小罅光景》后一部分中又别出心裁地设计了一套小孔成像实验，这一大型的光学实验是全篇的重点内容。其实验装置原文如下：
假于两间，楼下各穿圆NFDC5于当中，径皆四尺余，右NFDC5深四尺，左NFDC5深八尺，置桌案于左NFDC5内，案高四尺，如此则虽深八尺只如右NFDC5之线。作两圆板，径广四尺，俱以蜡烛千余枝密插于上，放置NFDC5内而燃之。比其形于日月，更作两圆板径广五尺，覆于NFDC5口，地上板心各开方窍。《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第263页。
赵友钦选取楼房作为实验场所，在楼下两房间的地面上挖两个直径四尺多的圆NFDC5，右NFDC5深四尺，左NFDC5深八尺，根据实验需要，可在左NFDC5中另放一张四尺高的桌子。取两块直径为四尺的圆板，每块板上密插上一千多支蜡烛，分别点燃，放入NFDC5底（或桌面上）作为实验光源。分别用中心开孔的木板遮盖NFDC5口。楼板在实验中可作为固定象屏。这个光学实验被公认为世界物理史上的一个独创，享有盛誉。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉运思巧妙的实验物理思想
赵友钦的这一光学实验构思巧妙，其实验设计思想的先进性和科学性有三点：其一，蜡烛放在NFDC5内，烛焰比较稳定；其二，将光源封闭在圆NFDC5中，光线只能以板孔中穿出，这样就可以保证观察结果的准确和清晰；其三，在地下深挖圆NFDC5，增大了光线与象屏之间的间距，扩大了调节范围。
整个实验分五个基本步骤进行：
第一，保持光源、小孔，像屏三者之间距离不变，点燃蜡烛，两边楼板（屏幕）上所成的像（明亮部分）形态相同，“总成一景而圆”，然而“却有一浓一淡之殊”。对于这一结果，赵友钦“详察其理”，指出都呈图像可用光线直进原理来解释。对于像的浓淡原因，赵友钦指出：“所以有浓淡之殊者，盖两处皆得千景叠砌，圆径苦无广狭之分，但见其窍宽者所容之光较多，乃千景皆广而叠砌稠厚，所以浓。窍窄者所容之光较少，乃千景皆狭而叠砌稀薄，所以淡。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这一解释通俗易懂。
第二，改变光源。赵友钦进行了一个“小景随日月亏食”的模拟实验，“向右NFDC5东边减却五百烛，观其左间楼板之景缺其半于西，乃小景随日月亏食之理也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。
接着，赵友钦“又灭左NFDC5之烛但明二三十枝，NFDD9密得所。观其楼板之景，虽是周圆布置各自点点为方，不相粘附而愈淡矣。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。这一实验结果揭示了光学理论的一个思想，即距离不变时，物体上的照度正比于光源强度。
第三，赵友钦又改变了一下实验装置：“别将广大之板二片各悬于楼板之下较低数尺，以障楼板而迎夺其景”，将像距缩小。实验结果发现：“此景较于楼板者敛狭而加浓。所以迎夺其景者表其景近则狭而浓，远则广而淡也。”《革象新书》卷五《小罅光景》，《四库全书》第786册，第264页。为什么会出现这样的情况？赵友钦做了正确解释：“烛光斜射愈远则所至愈偏，则距中之数
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