以物理观点读欧阳修的《钟莛说》

我国古代文人少有研究自然科学者，至于有理论物理学家思维方式的人就更少了。我偶尔读到北宋文人欧阳修作的《钟莛说》，其文很短，记录于此。

甲问于乙曰：“铸铜为钟，削木为莛，以莛叩钟，则铿然而鸣。然则声在木乎？在铜乎？”

乙曰：“以莛叩垣墙，则不鸣；叩钟则鸣，是声在铜。”

甲曰：“以莛叩钱积，则不鸣，声果在铜乎？”

乙曰：“钱积实，钟虚中，是声在虚器之中。”

甲曰：“以木若泥为钟，则无声，声果在虚器之中乎？”

译文：

甲问乙说：“用铜铸钟，把木头削成杵，用杵撞钟，就发出铿锵的轰鸣。然而声音是发自木头呢？还是发自铜呢？”

乙说：“用杵撞墙，就没有轰鸣声；撞钟就有轰鸣声，这声音发自铜。”

甲说：“用杵撞钱堆，就没有轰鸣声，声音肯定发自铜吗？”

乙说：“钱堆积是实的，钟是中空的，那声音是在空的器具中。”

甲说：“用木头撞泥土做成的钟，就撞不出轰鸣声，声音肯定是发自有空腔的器物之中吗？”

欧阳修在文中假设了有甲乙两人在辩论声音的来源，这个做法（问难法）类似于如今的思想实验。实验仪器是铜钟、钱积和莛等物。甲是步步进逼，说明声不在钟，不在铜，也不在虚器之中？而乙是步步退却，“在钟”“在铜”“在虚器中”，最后的结局是三道防线全部崩溃，辩无可辩而停止。所以此文为实至名归的反面作证。

但从理论物理学家来看，此文不能就这样戛然而止。还应该继续探究铿锵轰鸣的声波的频率（钟形器皿边界决定的声波方程的本征模）、振动在泥巴中的传播和在金属铜中的传播的区别等问题。尽管如此，此文用实的钱堆、虚空的泥钟接连替换铜钟来诘难，表明了欧阳修具有朴素的理论物理思维。