古代人在判断“天”和“地”的相对运动时,并不简单。在古代人看来,“天左旋,地右动。”也就是说,以天上星体的东升西落来证明地的右旋运动。
汉代王充在《论衡·说日篇》中提出了另一种看法:日月实际上是附着在天上做右旋运动的,只是因为天的左旋运动比起日月星体的右旋运动来要快,这才把日月星体当成左旋。
这种情形就像蚂蚁行走在转动着的磨上,人们见不到蚂蚁右行,而只看见磨左转,因此以为蚂蚁也是左行的。这就是著名的“蚁旋磨”理论。
西汉时期学者扬雄《法言义疏》记载:“譬之于蚁行磨石之上,磨左旋而蚁右去,磨疾而蚁迟,故不得不随磨以左回焉。”
《晋书·天文志》中曾经用相对运动的思想解释天象:“天旁转如推磨而左行,日月右行,随天左转,故日月实东行,而天牵之以西没。譬之于蚁行磨石之上,磨左旋而蚁右去,磨疾而蚁迟,故不得不随磨以左回焉。”
我们暂且不管《晋书·天文志》中“天”指的是什么,是否在运动,仅从物理学看,“蚁旋磨”理论思想是高明的,表明古人不仅看到了相对运动,而且还试图以相对速度的概念来确定运动的“真实”情况。
在历史上,许多人参加了这场左右旋的争论。至宋代,由于理学大师朱熹的名气,他所坚持的“左旋说”又占了上风。这场争论,长达2000多年。直至明代,伟大的律学家朱载堉作出物理判决之后,还争论未了。
朱载堉说:“天和地、人和舟、蚁和磨、快慢二船、良驽二马,如果没有第三者作为参考坐标,就很难辨明它们各自的运动状态。”
从物理学看,两个彼此做相对运动的物体A和B,既可以看做A动B不动,也可以看做B动A不动。这两种看法都有效。若要争论它们的运动方向或推动谁静,那真是千载不决之疑。
朱载堉的回答完全符合运动相对性的物理意义。然而,朱载堉不明白,即使飞到日月旁,也不能“辨其左右”,而只能回答“似则皆似矣”。
以相对运动的观点来解释天地的运动,在古代的东西方都是一致的。但像朱载堉那样对相对运动作出物理判决的人,在西方只有比朱载堉稍后的意大利人伽利略算是最早的。
要解决地静还是地动的问题,关键是要提出令人信服的证据证明地动的不可觉察性。这样,才能牢固地确立地动的观念。古代我国人却从经验事实中总结出这一伟大的发现。
总之,我国古代提出了最古老的相对运动说法,这是我国科学史上最伟大的理论成就之一。