一本幾乎消失的自然科學(xué)論著——《論氣》

宋應(yīng)星最出名的一本書(shū),莫過(guò)于《天工開(kāi)物》。但他還有許多散佚的著作,其中一本就是《論氣》。我有一本《野議、論氣、談天、思憐詩(shī)》,這本書(shū)出版時(shí)間較早,據(jù)書(shū)中講是在清理圖書(shū)館時(shí)清理出來(lái)了一個(gè)明刻本,故而翻印出版。這本書(shū)出版后似也沒(méi)有再版,影響力亦十分有限,甚至可靠性有多高都不十分確切。但這本書(shū)卻被我當(dāng)成寶典,曾反復(fù)研讀過(guò),也構(gòu)成了本人對(duì)中國(guó)科技史最早的認(rèn)識(shí)。
研究關(guān)于自然科學(xué)的思想史,大部分人都是從歷代經(jīng)學(xué)家的著作中去摘抄其中的自然部分,最受歡迎的莫過(guò)于王充、張載等人。可是很少有人關(guān)注自然科學(xué)思想的專門類著作,這一類著作其實(shí)并不少,典型的如晉楊泉的《物理論》、五代譚峭的《化書(shū)》、以及宋應(yīng)星的《論氣》。這些書(shū)研究的基本出發(fā)點(diǎn),都是“氣”,氣是中國(guó)古代對(duì)于自然認(rèn)識(shí)最基本的單元。
氣論與西方的原子論有本質(zhì)差別。原子論是把宇宙看成分立的,原子是組成這個(gè)世界最基本的元素。氣論則是把宇宙看成連續(xù)的,氣就像“野馬氤氳”一樣,流轉(zhuǎn)變化,從而構(gòu)成了我們的世界。
這里就存在一個(gè)基本的對(duì)宇宙設(shè)想的分歧,宇宙中到底是否存在“虛空”呢?這就是中國(guó)古代的有無(wú)之辯。虛空也就是我們現(xiàn)在說(shuō)的絕對(duì)參照系,如果宇宙是離散的,那么離散的原子之間的空隙,一定是由虛空來(lái)填滿。而中國(guó)的“氣”則可以充塞于宇宙的每一個(gè)角落,使宇宙中不存在虛空。宇宙即氣、氣即宇宙。
這樣的氣論思想,從兩漢開(kāi)始探討,到兩宋逐漸成熟,形成了程朱理學(xué)最基本的理氣論。理氣論是后世千年的主導(dǎo)思想,但也出現(xiàn)過(guò)反復(fù),比如明中后期陸王心學(xué)的挑戰(zhàn)。王陽(yáng)明的思想在明朝影響甚大,但容易產(chǎn)生極大的誤讀。明晚期的王學(xué)末流就是這一類,他們只以摳經(jīng)典中的字眼為榮,俗稱章句小儒。這一批人對(duì)社會(huì)的危害很大,我們現(xiàn)在很多人反的程朱理學(xué),實(shí)則是在反王學(xué)末流。
為了反對(duì)王學(xué)末流,明末清初開(kāi)始出現(xiàn)了復(fù)興“實(shí)學(xué)”的一批人,如徐光啟、黃宗羲、方以智等。他們大量探討對(duì)自然的看法,尤其當(dāng)時(shí)正值西方傳教士來(lái)華的第一波高潮,與西方最新天文學(xué)認(rèn)識(shí)結(jié)合,是當(dāng)時(shí)非常流行的套路。
另一方面,外丹術(shù)在這一時(shí)期逐漸平民化,經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)已基本完成,這時(shí)候正是從經(jīng)驗(yàn)上升到理論的節(jié)點(diǎn)。在這樣的背景下,就有了《論氣》這本書(shū),它基本是實(shí)學(xué)氣論和《化書(shū)》兩種思想的延續(xù),但更具有邏輯完整性。
《論氣》篇幅并不長(zhǎng),其中主要包含“形氣”、“氣聲”、“水火”、“水塵”、“寒熱”五部分內(nèi)容。
“形氣”部分,主要討論形氣的轉(zhuǎn)化。
“氣聲”部分,主要討論聲音的成因。
“水火”部分,主要討論燃燒的原理。
“水塵”部分,主要討論空氣的組成。
“寒熱”部分,主要討論溫度的變化。
當(dāng)然了,作者本人并沒(méi)有現(xiàn)代物理和化學(xué)的思想,所有的總結(jié)都是我來(lái)根據(jù)他的文本和對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的理解類比的。有以今度古的問(wèn)題,但為了方便現(xiàn)代人能夠理解,這種類比似乎又很必要。
在《論氣》中,最基本的問(wèn)題是氣的變化,特別是,氣是如何構(gòu)成物質(zhì)的。物質(zhì)被稱為“形”,也就是有形之物。氣則是完全透明的,是無(wú)形之物。形與氣的轉(zhuǎn)化,就是自然界物質(zhì)變化的基礎(chǔ)。
在這里,作者討論了不同的物質(zhì)變化。
他首先談到了燃燒中的變化,他說(shuō)“及其得火而燃,積為灰燼,衡以向者之輕重,七十無(wú)一焉,量以多寡,五十無(wú)一焉?!边@里出現(xiàn)了柴火燃燒的反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的變化,七十無(wú)一和五十無(wú)一應(yīng)當(dāng)不是約數(shù),而是作者進(jìn)行過(guò)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果,這正是現(xiàn)代計(jì)量化學(xué)的基礎(chǔ)。
其次,他談到了為什么有的物質(zhì)燃燒會(huì)有灰燼,有的卻沒(méi)有。這是取決于其生成之源,如果是從土中的塵埃經(jīng)過(guò)氣的包裹而形成,燃燒時(shí)就會(huì)留下灰燼。這有點(diǎn)類似于燃素說(shuō)的思想,但似乎比燃素說(shuō)略進(jìn)一步。因?yàn)樗岬剑覡a經(jīng)過(guò)黃泉之力(更加緩慢的燃燒)也會(huì)重新變成氣,只是那樣的話時(shí)間更長(zhǎng),人觀測(cè)不到。這種說(shuō)法則又接近分子運(yùn)動(dòng)論。
第三,它談到變化的快慢,它認(rèn)為“化之速者,其生必速”。這基本上是在用一個(gè)周期性的cos、sin函數(shù)來(lái)理解生和化的過(guò)程。但是,他又自己設(shè)問(wèn),為什么同樣的木柴,用不同的火去燒,燒成灰燼的時(shí)間不一樣。他解釋說(shuō),這里所說(shuō)的生、化,是自然過(guò)程的演化,而非人為。人為可以加快生、化過(guò)程,但不是他討論的重點(diǎn)。
關(guān)于聲音的原理,《論氣》基本上還是延續(xù)《論衡》以來(lái)的解釋,沒(méi)有太多獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)。
“水火”部分應(yīng)是這本書(shū)最值得關(guān)注之處。水火是中國(guó)自然哲學(xué)的一個(gè)核心討論內(nèi)容,也是五行最重要的部分。從字面理解,水就是降溫、或低溫?zé)嵩矗饎t是升溫、或高溫?zé)嵩础5龅綄?shí)際情況時(shí),往往會(huì)被賦予更多的內(nèi)涵。在《論氣》中,水仍是我們所認(rèn)識(shí)的水,而火也被賦予了物質(zhì)的含義,即木柴燃燒前后的質(zhì)量變化、就是火的質(zhì)量。更重要的是,水和火被完全對(duì)稱起來(lái)。作者認(rèn)為,多少重量的火,就可以蒸發(fā)多少重量的水;多少重量的水,就可以撲滅多少重量的火。我不知道作者是否經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)、抑或憑借主觀經(jīng)驗(yàn)判斷,但把“火”進(jìn)行這樣的量化,某種意義上有點(diǎn)質(zhì)量-能量對(duì)應(yīng)原理的味道。
最后,作者還為自己設(shè)了一問(wèn),他說(shuō),火的旺盛需要風(fēng),而與水無(wú)關(guān),如何能把水與火等價(jià)起來(lái)呢?作者對(duì)此的解釋是,風(fēng)的本質(zhì)是氣的流動(dòng),而氣中有水和火的元神,扇風(fēng)就是用水的元神去逼迫火的元神,使其升騰而出。從這樣的分析來(lái)看,作者所處的時(shí)代里,人們已經(jīng)有了空氣成分的潛在意識(shí),但他畢竟沒(méi)有氮?dú)夂脱鯕獾膶?shí)驗(yàn)認(rèn)知,只能憑直覺(jué)去總結(jié)規(guī)律。
最后,作者也討論了氣中的“塵”和灰塵的差別,以及水火所引起的寒熱變化。
總體來(lái)說(shuō),《論氣》一書(shū)很好地反映了當(dāng)時(shí)之人對(duì)自然的認(rèn)識(shí)水平??梢钥吹?,很多接近現(xiàn)代科學(xué)的思想已經(jīng)開(kāi)始萌芽。不妨合理想像,如果再過(guò)幾百年,當(dāng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)越來(lái)越充分時(shí),中國(guó)人應(yīng)該也能獨(dú)立地總結(jié)出與現(xiàn)代類似的科學(xué)規(guī)律。
從中國(guó)歷史來(lái)看,五百年是一個(gè)科技發(fā)展的周期。但這一周期被西方現(xiàn)代科技的傳入而打破?,F(xiàn)代西方那種爆炸式的科技發(fā)展,不僅中國(guó)歷史上從沒(méi)出現(xiàn)過(guò),即使是西方人自己的歷史上,也絕無(wú)僅有。而且在可預(yù)期的將來(lái),這樣的發(fā)展方式也不會(huì)再出現(xiàn)。其實(shí),科技發(fā)展需要社會(huì)文明以更加漫長(zhǎng)的速度來(lái)消化,否則社會(huì)就會(huì)出現(xiàn)危機(jī)。隋朝的科技發(fā)展太快,導(dǎo)致其只存在了38年。歐洲近代兩次工業(yè)革命,中間只間隔了不到100年,結(jié)果就是兩次世界大戰(zhàn)。假使兩次工業(yè)革命的間隔在300年以上,人類能夠先將機(jī)器文明完全消化,再進(jìn)入電氣化時(shí)代,那么也許戰(zhàn)爭(zhēng)會(huì)少一些,和平會(huì)多一些。就像我們今天,道路禮儀還沒(méi)有充分建立起來(lái),汽車就已經(jīng)普及到普通人家。結(jié)果當(dāng)然就是道路上事故頻發(fā)、糾紛不斷。人的綜合素質(zhì)跟不上科技發(fā)展的腳步,這是自工業(yè)革命以來(lái),人類面臨的最大危機(jī)。從這個(gè)意義上再來(lái)審視中國(guó)古代的科技發(fā)展和對(duì)自然的認(rèn)識(shí)進(jìn)程,或許有不一樣的現(xiàn)實(shí)意義。