庄闲游戏力学，是物理学中发展最早的一个分支，因为它和人类的生产生活有密切的联系。人们很早就在生产劳动中发明了斜面、撬棍、辘轳等简单机械，以移动或吊起重物。随着劳动经验的积累，聪明的人就会发明更复杂的机械。要想发明各种机械，必须对机械各部分在运转过程中的受力情况有一个基本的认识，我国古代就不乏这样的机械大师。

　　线多年前的一个晚上，在中原大地的蒙蒙夜色中，一群黑衣人正在急匆匆地赶路。这些人身上背着各种工具，清一色黑衣黑裤，脚着麻鞋，他们足有300 人之多，队形齐整，一看就训练有素。这是些什么人呢？他们都是墨子的弟子，正在赶往宋国的路上，而墨子（约前468—前376）本人，则正在赶往楚国的路上。

　　这时候正是战国初期，当时周王室的权力已经完全衰落，诸侯国之间互相征伐，大吃小，强侵弱，战争频繁，百姓苦不堪言。于是出现了一大批反对不义战争的人，这其中以墨子名气最大。

　　墨子是鲁国人，他生活俭朴，同情劳动人民，反对人与人之间的身份歧视，反对非正义的战争。他的学说深得下层人民的赞同，在他周围聚集了一大批志同道合的人，形成了一个有影响力的学派——墨家。墨家热爱劳动，喜欢探究各种自然现象的成因，喜欢研究制造各种机械工具，可以称得上是能文能武，名动天下。

　　这次，墨子这么急匆匆地赶往楚国，要去干什么呢？原来，楚国新得了一位能工巧匠，名叫公输班，就是大家熟知的鲁班（前507—前444）。鲁班号称木匠鼻祖，心灵手巧，异于常人，据说木工用的曲尺、刨子等各种工具都是他发明的。

　　这一次，楚国请鲁班帮助设计一种攻城武器，鲁班也不负所托，发明了一种强大的攻城器械——云梯。云梯发明以后，楚王大喜，下令工匠们日夜赶制，准备攻打邻国宋国，一试云梯身手。

　　墨子反对这种恃强凌弱、没有任何缘由的非正义战争，当他听到这个消息后，马上启程前往楚国，力图阻止战争，并派弟子们前往宋国帮助守城，以防万一。墨子日夜兼程，走了10 天10 夜，终于到了楚国都城郢。

　　墨子先去拜访鲁班。墨子和鲁班是同乡，都是鲁国人，两人名气都很大，所以鲁班不敢怠慢，把他请了进来。寒暄已毕，鲁班问墨子所来何事，墨子说：“大哥，我想请你去杀一个人。”

　　墨子继续说：“这个人骂了我几句，我想杀了他。事成之后，我给你黄金千两作为酬谢。”

　　鲁班不高兴了，斥责道：“你把我鲁班看成什么人了？我不是那种见利忘义的小人，你给我多少钱我也不会去干这种不仁不义之事，你请回吧！”

　　墨子不但没有生气，反而呵呵笑道：“我就知道你鲁班不是这种人！你连一个无辜的人都不愿意杀，可是，你造了云梯帮助楚国攻打宋国，宋国得死多少无辜的老百姓啊，你这么做就仁义吗？”

　　鲁班一听，哑口无言，同时也知道了墨子的来意，他讷讷地说：“现在已经晚了，这件事我已经做不了主了。”

　　第二天，鲁班带着墨子来见楚王。墨子对楚王说：“大王，我有个朋友家里特别富裕，广厦万间，可他却准备把隔壁邻居的茅草屋占为己有，你说这是个什么人呢？”

　　墨子也笑了：“大王，楚国方圆五千里，比宋国大十倍，土地之肥沃、物产之丰富更是宋国没法比的，你却偏偏要攻打宋国，这和我那个朋友有什么两样呢？”

　　楚王明白墨子的用意了，他说：“这是两码事，你别劝了，我的云梯无人能敌，宋国我是打定了！”

　　“什么？你能破解？”楚王半信半疑，“鲁班就在这里，你们俩来个攻防演练，我倒要看看你怎么破！”

　　于是两人就比画起来。鲁班说：“你看我这云梯下面是一辆巨大的运兵车，为巨木所制，蒙有牛皮。梯子分两段，下段和运兵车牢牢钉在一起，上段可调节长度和角度，前面有钩子，能牢牢勾住城墙，它推不动，砍不断，你怎么破？”

　　墨子呵呵笑道：“我发明的藉车（投石车），可以抛射大石头和炭火筒。你这云梯是木头做的，恐怕这两样就够你受了吧？我发明的连弩之车，一次可放箭六十，你的人能抵挡得了吗？即使你的云梯能靠近城墙，我把油泼下去，再把火把扔下去，你怎么办？我还发明了一种转射机，安在城墙上，不管你藏在哪里，都能射得到。我还发明了一种护墙，用木头制成，十尺见方，你的梯子架在哪里，我的护墙就架在哪里，就像给你的梯子加了个盖子一样，正好把你的人挡住上不来，还能从护墙的射孔中放箭，扔火把。你的云梯十分笨重，一旦勾住城墙，想换个地方基本不可能了，就等着化为灰烬吧！”

　　鲁班听了，目瞪口呆，额头冒出一层冷汗。他强作镇定地说：“先不说你这些东西管不管用，我的攻城手段可多着呢。我还发明了一种掘地的工具，能快速挖地道，直接从城墙底下挖地道攻进去，城墙这么长，你能知道我会从哪儿冒出来吗？防不胜防！”

　　墨子又笑了，说：“我和弟子们发明了一种地听器，你还不知道吧？我们会在城内各个方向凿开地洞，在里边埋一个容积四十斗的大坛子，坛口绷上牛皮，派人伏瓮而听，就能辨别出城外挖坑道的方位。接下来，就是守株待兔了！”

　　就这样，鲁班一连提出九种攻城手段，都被墨子一一化解，鲁班只好甘拜下风，就此认输。但是鲁班最后对墨子说：“其实我还有办法对付你，但我不告诉你！”

　　墨子早已猜透鲁班的言外之意，他说道：“我的三百弟子已经到了宋国，他们早已得我真传，你杀了我也没有用！”

　　墨子为什么这么厉害呢？这与墨家勤于钻研物理知识是分不开的。墨家对力学、光学、声学都有研究。力学在机械中应用极广，墨家对杠杆、滑轮、斜面的原理都有研究，墨子发明的连弩之车、转射机、藉车（投石车）等，都有非常精巧的机械构造。在光学方面，墨子最先提出光沿直线传播的论断，并由此解释了小孔成像的原理，他还研究了平面镜、凹面镜、凸面镜的成像规律。

　　墨子的小孔成像实验（在小黑屋的墙壁上凿一个小孔，让一个人站在墙外，屋里小孔对面的墙上便出现了这个人倒立的像。这是因为物体上每一点都在向四面八方发出光线，其中只有一小束能通过小孔落在对面墙上形成一个小光斑，物体上所有点进入小孔的小光斑组合起来就形成了一个倒立的像）

　　墨子发明的地听器，利用了声音在固体中传播的空穴效应，就是说庄闲游戏，声音在固体中传播时，若遇有空穴，就会产生混响，并将声音放大。后来，“虚能纳声”成为古人的一种常识，人们把皮革缝成空心枕头，或者用瓷器烧成空心瓷枕，枕着这些枕头在地上睡觉，就可听到几里乃至几十里外的军马声，因此这也成为军队防范敌人的重要手段。

　　其实，战国时期出现墨子和鲁班这种大师级的人物并非偶然，中国自古以来就不乏能工巧匠，到战国时期已经积累了大量知识与经验，在墨子和鲁班之前，劳动人民在生产实践中就已经掌握了大量机械知识。比如，精巧的弩机的出现，就是古代力学机械应用的典范。弩机各个部件的完美配合，将古人对于机械构造的理解和设计展现得淋漓尽致，其设计理念领先世界1500年，可以和近代的来复枪机相媲美。我们汉语中所说的“机械”这两个字，其中“机”字就来源于弩机。

　　弩是在弓的基础上发展起来的。弓全凭人的臂力拉弦，不易瞄准，难以持久张弦。而弩则可以通过弩机这样一套机械装置，先把弦扣住，再把箭放在弩臂上的箭槽内，然后从容瞄准，伺机扣动扳机发射，就像打枪一样。在中国，弩的出现不晚于商周时期，春秋时期已经成为一种常见的兵器。

　　《孙子兵法》中就多次提到弩，并将弩列为重要的作战物资。到战国时期，弩更是广泛地应用于军事之中，墨子发明的连弩之车和转射机，都是在弩的基础上改进的。目前，在湖南、江苏、河南、河北、山东和四川等地发掘的战国墓中都有青铜弩机实物出土。

　　弩机由机身、望山、悬刀和钩等几个部分组成，望山、悬刀和钩心插入机身之内，以“键”相连于机身之上，组装在一起。望山高高直立，可以据此利用“三点一线”原理，调整弩的瞄向，有的还带有刻度，可以根据射程调整俯仰角度，类似于现代步枪的表尺。望山前连有对称两齿（称为牙），牙用以扣弦，箭尾顶在牙的两齿之间的弦上。悬刀类似于现代步枪的扳机，扣动悬刀即可触发机关，发射弩箭。

　　弓和弩有强大的杀伤力，是因为拉弓的时候弓体发生了弹性形变，具有了弹性势能，发箭的时候，由于弓体要复原，弹性势能就会转化成箭的动能，使箭发射出去。显然，弓体积蓄的弹性势能越大，箭得到的动能就越大，威力也就越大。弹性势能跟弓体的劲度系数和拉伸程度有关，劲度系数越大，弹性势能就越大。

　　另外，在弹性限度内，拉伸程度越大，弹性势能就越大。劲度系数大的弓就是我们常说的硬弓，中国古人以石、斗、斤、两为单位来计量弓的软硬，称之为“弓力”，弓力越大，其实就是劲度系数越大。人力能拉开一石弓就是上等射手，而弩可以用脚踏上弓或者利用杠杆原理上弓，因此弩的弓力要大得多，普通的弩都是三石弓力。通过脚踏上弩的强弩，射程可达400 米，远超弓箭的射程。

　　汉代出现的床弩，更是需要几人乃至几十人推动绞车张弩，发射的箭像长矛一样，射程可达600米，威力巨大。

　　可以说，到战国的时候，中国工匠们对于物理的认识与应用都达到了当时世界的顶尖水平，战国时期成书的《考工记》，就是这些技术的集大成之作。《考工记》记载了各种手工业知识，比如铸造青铜器时如何根据用途选择不同的铜锡配比，制造车轮时如何能让车轮阻力小、转得快，制作箭时如何控制其重心使箭在空中飞得又稳又准，等等。虽然《考工记》只注重经验总结与知识归纳，而忽视对其中原理的探究，但这是科学发展的必经之路，没学会走就想跑是不可能的，2400 多年前的古人能取得这样的成就，已经足以让人肃然起敬了。正是：