一、Moment of Force的中译
力矩的英文是moment of force, 但在日常英语,moment却意为“时刻;瞬间,片刻”,比如 In a moment he was gone(一转眼他就溜了)。在牛津英语词典中,其基本意思也是:point or very brief period of time(点或很短一段时间)。“moment of force”翻译成“力矩”也颇有曲折。这个曲折包括两个纠结,第一个纠结是moment of force在英语中为何会有“力矩”的物理意义,第二个纠结是从英语的moment of force到中文的“力矩”。
第二个纠结
第二个纠结过程颇长,早在1922年李协[1]在1922年的《科学》杂志上撰文指出:“西国名辞译为华语,其难得切当之义者多矣,而无如`moment’一字为尤难,于此一字聚讼者多矣”。直到近代,仍有许多学者专家探微溯源[2,3]。大体情节如下:
– 1859年,李善兰等曾在《重学》中将“moment of force”译为“重距积”或“质距积”和“实生动力”。
– 1904年,伍光建在《最新中学教科书·力学》中使用了“力矩”。
– 1934年1月31日中华民国教育部公布《物理学名词》,官方背书moment译为“矩”,此后中文物理教科书逐渐统一使用“力矩”。
在此期间,从1859年到1934年,“moment of force”曾被译为“重距”、“能率”等词。对此感兴趣者请参阅文献[2,3]。
二、Moment为何有物理意义的矩
KFC教授力学专业的专业英语课,所以对第一个纠结颇感兴趣。
关于moment的词源,有的说是来自古法语的moment,有的说是直接来自拉丁文momentum。Momentum的英文意义是“movement, motion; moving power; alteration, change”。这与“point or very brief period of time”还是有距离的。
在欧洲中世纪也存在类似古代中国日晷的计时器。太阳的运动会带动日晷指针的影子的运动。在他们的计时系统中,晷针影子的运动刻度记为一个momenta,大约相当于现在的90秒。考虑到当时的计时工具落后,人们的生活也相对闲适,90秒肯定相当短,或许这就是moment获得时间含义的原因(这是KFC的推断,细节待考)。
KFC猜测,moment获得物理中的“矩”含义可能是从意大利语momento舶来(1830年以前moment应该没有“矩”含义)。
意大利伽利略博物馆主任加卢奇(Paolo Galluzzi)认为:伽利略使用momento della gravit概念融合了来自阿基米德的几何静力学和来自亚里士多德动力学的思想,目的是建立一门新的力学,借助重量、力和速度等概念对物体的运动给出因果和数学解释。
值得注意的是,伽利略试图统一阿基米德和亚里士多德两套理论。按照现在的教科书,通常首先讨论质点运动,然后讨论刚体,再讨论变形体,以此类推。但如果从质点运动规律(遵循牛顿第二定律)出发,如何联系到力矩呢?
KFC没有系统研究过希腊科学史,但零碎的了解让KFC觉得,阿基米德感兴趣的并不是质点运动,而是杠杆运动。如果阿基米德的重点是杠杆等定轴转动物体的力学和运动特性,那么这种运动(现在的术语可能是转动的角加速度)与力与力臂的积有关。这可能是伽利略将“动(momento)”与两个物理量的积联系起来的原因。这当然只是KFC的胡言乱语,但自认为还是有点道理。
当英国人将伽利略的momento演变为moment后,moment或许便有了两个物理量积的意思,并在此基础上衍生出statistical moment(统计矩),moment of inertia(惯性矩)。这有点像现在汉语中流行的字“粉”,最初是从英语fans译成“粉丝”来的,现在则有“圈粉、吸粉”等词。
物理中的moment of force中文翻译为“力矩”,颇有文化底蕴。译者伍光建15岁考入天津北洋水师学堂,学习成绩名列前茅。毕业后奉派赴英国留学,先后在格林威治海军大学和伦敦大学学习物理、数学、文学,翻译过大仲马的《三个手》、狄更斯的《劳苦世界》、歌德的《狐之神通》、勃朗特的《呼啸山庄》等名著。
汉语中的“矩”有矩形的意思,让人联想到长x宽的图形,也与李善兰的“重距积”译法有亲切感。目前,“矩”的概念在数学、力学和物理中都有广泛的应用。
三、科学功利性的思辨
如果上述“胡言乱语”有点道理,那么KFC想讨论一下“科学和教育是否有用”的问题。

机械化意识:科学终极目标

国内诸多学者声称,我国学术水平滞后,原创性匮乏,系因过度追求科学和教育的功利价值所致。这类人士往往对西方教育,特别是古希腊学术思想(例如,当时发达的圆锥曲线只是科学家的个人爱好)心生向往。若阿基米德更注重杠杆平衡,而非质点的运动,那么KFC认为,这些学者津津乐道的阿基米德更热衷于“无功利性纯粹兴趣”的说法站不住脚。即便亚里士多德(对其成就的真实性,KFC也持有质疑态度,详见链接),他所谓的“重的比轻的下降快原理”也是旨在指导当时人们的生产实践吧。

有人认为纯理论研究不必有实用价值,例如研究哥德巴赫猜想,但KFC认为此类研究至少有三个用途。其一,解决研究者的生计问题(既然选择了这条道路,如果不取得点成就,怎能养家糊口!像佩雷尔曼那样在解决庞加莱猜想后隐退的人少之又少)。其二,消除人类对未知的不确定性。作为从低等生命进化而来的物种,人类天性厌恶不确定性,本能地追求消除不确定性,即你不解决某个猜想,就会有其他人继续钻研,而你一旦解决它,就免除了其他人继续浪费精力,从而降低了人类社会的成本。其三,研究过程带动了相关应用数学的发展。

科学并非无用,而是具有较长的潜伏期(受益面广),而技术应用的潜伏期较短,很多人因此认为技术应用更具有功利性。作为进化而来的物种,人类的一切集体行为(而非个体离群行为)一定是有目的的,只是某些功利在个体和短期内并不明显罢了。

宣扬科学无用论是有害的。试想古希腊,科学高度发达,但这发展壮大了他们的国家了吗?他们不也还是局限于那个小地盘内打转吗?

某些学者反思宋元以后,中国的发展为何落后于欧洲国家,尤其是在科学技术方面。有人认为中国古代只注重技术,缺乏科学,盲目追求实用技术,忽略理性,导致科学发展滞缓。也有人认为中文不如拉丁字母易于抽象化和代数化(事实上,汉字也包含了甲乙丙丁午己庚辛壬癸)。这些说法不无道理。但KFC认为,最根本的原因在于,农耕时代,这片土地对科学的需求并不强烈。

在中国农耕时代,这片土地过于富饶,政权易于生存。北边沙漠、西边大山、东边大海、南边森林瘴气,无须往外探索,谁占据了这块土地,谁都愿意安于此地。即使像郑和那样远航海外,也不过是走一圈就返回了。社会对伽利略、牛顿那一套理论并没有需求。

欧洲大航海时代则大不相同。为了从亚洲掠夺财宝,欧洲人需要航海技术,从而需要了解星象。为了抢夺他人的财富,他们需要改进枪炮的威力和精度。他们从海外掠夺生产资料进行深加工,又需要研发更好的机器。资本主义的竞争也促使他们互相竞相改进轮船、枪炮和机器,这自然促进了相关领域的研究。

KFC认为,并非我们的人种、民族或文化不行,而是在特定的条件下,我们对科学缺乏需求。三十年河东,三十年河西,大势轮回。如果社会和政府的决策使我们对科学技术持续产生需求,中国的科技必将取得辉煌发展!

参考文献

[1] 李协.Moment 译言商榷.科学,1922,7(5) : 513-517

[2] 王广超. 物理学名词moment 中文译名之创制及变迁. 自然科学史研究,2013,32 (2): 214-226

[3] 赵慧明, 赵玉成. “力矩” 一词的前世今生. 力学与实践, 2017, 39(4): 429-432

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