中国古代科技文化及其现代启示(上)
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第二节 自然观原理

自然观是人们对自然界的总看法,大体包括关于自然界的本原、结构和演化规律以及人与自然的关系等方面的根本看法,其核心内容可以用“宇宙秩序原理”来概括。探索现象背后的“秩序”是科学思想的源头,这在世界各民族都是共通的。希腊文“宇宙”一词即意为“秩序”,与中文“道”字的含义大体一致。中国传统哲学的基本精神是关注道德哲学、政治哲学和人生哲学,但也从来没有放弃对外在自然现象的追求和探索。先哲们的这种追求和探索,形成了三大宇宙秩序原理,即生成原理、感应原理和循环原理。

图1-2 熹平易经残石拓片

一 生成原理

生成原理主张“变化”是“生成”的,大千世界的事事物物都是从一个本原生化而来。这种生成原理在《道德经》中表述为“道生一,一生二,二生三,三生万物”。在《易传·系辞》中表述为:“易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦定吉凶,吉凶成大业”,并且以筮法的操作将其具体化,以体现自然演化步骤程贞一:《关于中国对自然步骤的抽象认识》,载陈美东等主编《中国科学技术史国际学术讨论会论文集》,中国科学技术出版社1992年版,第182—191页。。这连续生成的思想发展到北宋形成两种不同的太极生化模式:邵雍(1011—1077年)的先天图生化模式和周敦颐(1017—1073年)的太极图生化模式。这两种模式持续影响中国古代传统学术思想千余年。邵雍先天图生化模式以其先天易卦图式为基础,说明从本原开始的一系列的分叉衍生图像。其先天图说重新安排了八卦方位和六十四卦顺序,并绘之为伏羲先天图。邵氏先天卦序的指导原理是:


太极既分,两仪立矣,阳下交于阴,阴上交于阳,四象生矣。阳交于阴,阴交于阳,生天之四象,刚交于柔,柔交于刚,而生地之四象,于是八卦成矣。八卦相错,然后万物生焉。故一分为二,二分为四,四分为八,八分为十六,十六分为三十二,三十二分为六十四。故曰分阴分阳,递用柔刚,易六位而成章也。十分为百,百分为千,千分为万;犹根之有干,干之有枝,枝之有叶;愈大则愈少,愈细则愈繁,合之斯为一,衍之斯为万。(《皇极经世书·观物外篇》)


程颢(1032—1085年)将邵氏的方法称为“加一倍”法,朱熹(1130—1200年)称为“一分为二”法。朱氏注释说,伏羲画卦,仰观俯察,远求近取,其观、察、求、取的对象就是天地万物的生化。他以太极即一理为据说:两仪未分之时存在的只是一混然的太极,这太极之中包含着两仪、四象、八卦和六十四卦之理。太极分为两仪,所分之两仪也各具太极之理。两仪分为四象,其所得之四象实为这两仪的“两仪”。依此类推,一分为二地连续“二分”本质上不过是“太极分两仪”的重演。邵雍创造了数学上合理的易卦衍生次序,朱熹又赋予它自然事物生化的明确意义,使之成为一个完美的分叉生化模式。

周敦颐太极图生化模式与邵雍的生化模式不同,周氏的模式把五行观念纳入其中。周敦颐创“太极图”并著《太极图说》附之于图。周氏的太极图是一个五位生化图式。第一位太极只是一个圆圈,表示无极而太极的本体。第二位是由中央的一个小圆圈和其外左右黑白对称的二圈组成,表示阳动阴静的图像。第三位是五行,木火水金在四维,土居中位,曲线连接成环网。第四位也只是一个圆圈,注“乾道成男,坤道成女”以象后天八卦。第五位又是一个圆圈,注“万物生化”而象万物。这太极图生化模式,由太极而有阳动阴静,继而又生水火木金土。木属阳配春,火属阳配夏,金属阴配秋,水属阴配冬,土为冲气而兼行四气。这样水火木金土五行顺布,而有四时运行。阴阳五行气化交合而生万物,人亦为造化产物,与天地同体而独秀。这是一个依太极自然之理、本然之妙而不假安排的生化图式。

朱熹是这两个生化模型的最有力的阐释者和推广者。他说:“太极所说,乃生物之初,阴阳之精,自凝结成两个,后来方渐渐生去。万物皆然。如牛羊草木,皆有牝牡,一为阴一为阳。万物有生之初,亦各自有两个。”(《医旨绪余·太极图抄引》)他认为:“凡天下事,一不能化,惟两而后能化。且如一阴一阳,始能生化万物。虽是两个,要之亦是推行乎一尔。”(《侣山堂类辨·辨两肾》)他的这些阐释,是在强调生化的阴阳互动机制的普遍性。

以模型方式提供的生化原理,只是形式化的图像。模型中的元素都是可变的,可因实际现象而做出适当的替代。因此,模型的内容来自其实际应用。其在自然研究中的影响可举在宇宙论和医学中的应用为例。

在宇宙论方面朱熹运用太极生化模型提出了一个离心式宇宙起源假说,并依据这一假说力驳历法家关于天运图式的右旋说,主张左旋说。他以一气有阴阳两种状态的新观点,静为阴而动为阳,阐释生化的对立势力,提出:“这一气运行,磨来磨去,磨得急了,便拶得许多渣滓;里面无处出,便形成个地在中央。气之清者便为天,为日月,为星辰,只在外常周环运转。地便在中央不动,不是在下。”(《类经图翼·运气》)这个“地心”宇宙旋涡生成假说,虽不能与600年后德国哲学家康德(Immanuel Kant, 1724—1804年)的“日心”星云假说相提并论,但在中国历史上是空前的,对以往的气化宇宙补充了一个生成的动力机制。正是以此物理机制为据,他接受了张载(1020—1077年)的七曜左旋说。他说:“天道与日月皆是左旋。天道日一周天而常过一度、日亦一周天,起度端,终度端,故比天道常不及一度。月行不及十三度四分之一。今人却云月行速、日行迟,此错说也。”(《医旨绪余·命门图说》)有学者评论说,朱熹的左旋说是落后的观点,并因其学生们的传播而产生了广泛的影响。左旋说和右旋说两者都是基于运动的相对性解释天体的视运动,虽然在解释现象方面左旋说不如右旋说(参见阮元《畴人专传》“王锡阐”),但从两个假说在各自理论体系中的自洽性看,左旋说是优越的。历法家的右旋说主张,七曜如磨盘上的蚂蚁随天左旋的同时在磨盘上右行,除此比喻没有任何物理根据支持。而左旋说在张载那里,虽言天地七曜都顺气左旋,以七曜顺迟来解释所见为右旋,但只停留在运动学水平而未及动力学。朱熹则是从宇宙形成的动力学机制,阐明所有天体物理运动方向的一致并对视运动做出解释的。

在医学领域,太极图生化模式有力地推动了命门学说的发展。“命门”概念最早见之于《内经》,但到《难经》才有了明确的规定:是右肾,藏精系胞,为原气之别使。宋以降,受理学太极说影响,新命门说纷纭。孙一奎(1522—1619年)假定命门为两肾间的动气,非水非火,“乃造化之枢纽,阴阳之根蒂,即先天太极,五行由此而生,脏腑以继而成”(《医旨绪余·命门说》)。张介宾(1562—1639年)假定命门在两肾之中,作为人身之太极,由太极以生两仪,而水火具焉,消长系焉,“故为受生之初,为性命之本”(《类经图翼·求正录》)。赵献可(1573—1644年)假定命门在两肾之间,“乃一身之太极,无形可见”(《医贯·内经十二言论》)。这些不同的命门说,都是以太极图生化模式为指导的。诸命门说的提倡者,根据太极生阴阳、化五行、育万物的原理,寻找和阐明人身之太极,以理解生命活动的根本。之所以有许多不同的命门说被提出,正表明生化模型作为形式化原理的功能。但不论取何命门说,其生阴阳、化五行的基本模式是不变的。

二 感应原理

感应原理主张“运动”根源于“感应”,即事物之间以气为中介相互关联,其基本规则是同类相感。荀子的“水火有气而无生,草木有生而无知,禽兽有知而无义,人有气、有生、有知且有义,故为天下贵也”(《荀子·王制》)的四级分类法,认为世界上一切事物都含有气,为建立以气为中介的关联原理提供了基础。《易传》最早提出气的感应观念,《易传·感卦彖》有“二气感应以相与……天地感而万物化生……观其所感,而天下万物之情可见矣”;《易传·乾卦文言》提出“同声相应,同气相求……各从其类”,而《易传·系辞上》则给出“感而遂通天下之故”的概括。这是感应原理的最初表达形式。

吕不韦(前292—前235年)主编的《吕氏春秋》和刘安(前179—前122年)主编的《淮南子》进一步将感应原理具体化。《吕氏春秋·应同》说:“类固相召,气同则合,声比则应,鼓宫而宫动,鼓角而角动。平地注水,水流湿。均薪施火,火就燥。山云草莽,水云鱼鳞,旱云烟火,雨云水波,无不皆其所生以示人。故此龙致雨,以形逐影。”《淮南子·览冥训》将《吕氏春秋》的“类固相召,气同则合”发展为“阴阳同气相动”,认为“若夫以火能焦木也,因使销金,则道行矣。若以慈石之能连铁也,而求其引互,则难矣。物故不可以轻重论也。夫阳燧之取火于日,慈石之引铁,蟹之败漆,葵之乡日,虽有明智,弗能然也。故以智为治者,难以持国,唯通于太和而持自然之应者,为能有之”。

董仲舒(前179—前104年)的《春秋繁露·同类相动》对感应原理做了系统的论述。为理解古人之思路,不予加减而照录如下:


今平地注水,去燥就湿;均薪施水,去湿就燥;百物去其所与异,而从其所与同。故同气则会,声比则应,其验然也。试调琴瑟而错之,鼓其宫,则他宫应之,鼓其商,则他商应之,五音比而自鸣,非有神,其数然也。美事召美类,恶事召恶类,类之相应而起也,如马鸣则马应之,牛鸣则牛应之。帝王之将兴也,其美祥亦先见,其将亡也,妖孽亦先见,物故以类相召也,故以龙致雨,以扇逐暑,军之所处,以给棘楚,美恶皆有从来以为命,莫知其所处。天将阴雨,人之病故为之先动,是阴相应而起也;天将欲阴雨,又使人欲睡卧者,阴气也;有尤者,亦使人卧者,是阴相求也;有喜者,使人不欲卧者,是阳相索也;水得夜,益长数分;东风而酒湛溢;病者至夜,而疾益甚;鸡至几明,皆鸣而相薄,其气益精;故阳益阳,而阴益阴,阴阳之气可以类相益损也。天有阴阳,人亦有阴阳,天地之阴气起,而人之阴气应之而起;人之阴气起,天地之阴气亦宜应之而起,其道一也。明于此者,欲致雨,则动阴以起阴,欲止雨,则动阳以起阳,故致雨,非神也,而疑于神者,其理微妙也。非独阴阳之气可以类进退也,虽不祥祸福所从生,亦由是也,无非已先起之,而物以类应之而动者也。故琴瑟报,弹其宫,他宫自鸣而应之,此物之以类动者也,其动以声而无形,人不见其动之形,则谓之自鸣也;又相动无形,则谓之自然,其实非自然也,有使之然者矣,物固有实使之,其使之无形。《尚书传》言:“周将兴之时,有大赤鸟衔谷之种,而集王屋之上者,武王喜,诸大臣皆喜。周公曰:茂哉!茂哉!”天之见此以劝之也。


以上所录,无论是《吕氏春秋·应同》的“类固相召,气同则合”,还是《淮南子·览冥训》的“阴阳同气相动”,特别是《春秋繁露·同类相动》的“美事召美类,恶事召恶类”和“阴阳之气可以类相益损”,虽然是以自然物“召类”现象立“感应”原理,但其主旨则是以此原理为据论说天与人的关系,把灾祥之降说成是由于气的传递对人事做出的反应。这种思想随着董仲舒的儒学理论成为官方意识形态而产生广泛的影响。如西汉末大臣王音(?—前14年)说:“天地之气,以类相应,谴告人君,甚微而著。”(《因雉鸲上言》)翼奉说:“人气内逆,则感动天地。天变见于星气日蚀,地变见于奇物震动。”(《因灾异应诏上封事》)此谓“天人感应”论。至东汉,王充(27—97年)把感应论从“天人感应”论扭转向“自然感应”论,使感应原理成为自然研究的一条指导原理。王充研究了许多被称为天降灾异的现象,如日月食、雷电等,认为都是有规律可循的自然现象,并非天对人做出的反应。在批评天人感应论的过程中他发展了自然感应原理,提出气的感应是一种力,感应有主有从,感应的强弱与距离有关。他主张“天地,含气之自然也”(《论衡·谈天》),“天地合气,万物自生,犹夫妇合气,子自生矣”(《论衡·自然》),强调“同类通气,性相感动”(《论衡·偶会》)。然而他认为,天人之间的感应同物与物的感应道理同一,但因感应原则是大能动小而小不能动大,且近者强烈而远者微弱,天能影响人但人不能影响天。虽然王充的自然感应论把“象类”列入可感应的对象,而失其科学性。如在《论衡·乱龙》中,他把土龙致雨、孟尝客为鸡鸣以开秦关、木囚判罪正否、禹铸金鼎入山林以避凶殃、慈石钩象亦能掇芥、叶公画龙致真龙、悟司之事、门神桃人、鲁班木鸢似鸟翔、木鱼饵鱼、匈奴畏郅都木像、涕泣图画之母、孔门弟子拜貌像孔子若真等十五事,以人伪致真的“象类”感应效验论,实为感应原理泛用之表现。但是,气论的自然感应论在中国传统的“物理之学”中仍得以运用和发展。

由感应原理解释电磁现象有一串历史记载。《淮南子·览冥训》记“慈石引铁”作为“览观幽冥变化之端,至精感天通达无极”之例,并未对此予以解释。王充论“司南之杓,投之于地,其柢指南”(《论衡·是应》),始对磁现象做出感应论的解释:“顿牟掇介,磁石引针,皆以其真是,不假他类;他类肖似,不能掇取者,何也?气性异殊,不能相感动也。”(《论衡·乱龙》)自汉代发现指南杓的指向性以后,经改进而于7—8世纪出现了指南针。《太平御览》卷九四九明确记载有指向用的“悬针”,以丝线悬吊磁针。在沈括(1031—1095年)的《梦溪笔谈》中记载了四种结构的磁针罗盘。《宋史》卷二〇六附载的《一行地理经》记载唐代张遂(673—727年)已发现磁北极偏2度多,《梦溪笔谈》也有记载。12世纪的寇宗奭(生卒年不详)在《本草衍义》中还对磁偏角提出一种感应论的解释,认为磁针常偏向罗盘之丙位是因为丙属火而辛属金,金属针本应偏辛位,但丙火克金而使生偏差。18世纪的范宜宾(生卒年不详)在其《罗经精一解》中,按伏羲卦的阳趋左而阴趋右之说,提出南方有随阳上升的影响使其偏左而北方有随阴下降的影响使其偏右,这也属感应论的一种解释。

潮汐现象的解释问题,亦成为感应原理的用武之地。王充首先注意到潮汐与月亮盈亏的关联,“随月盛衰,小大满损不齐同”(《论衡·书虚》)。唐代的封演(生卒年不详)《封氏闻见记》有《说潮》专篇,认为“月,阴精也,水阴气也。潜相感致,体于盈缩也”。而封演稍后的窦叔蒙(生卒年不详)也著《海涛志》,其论以月为阴类宗主和海是水之家,阴与阴感动而有海涛起。后有卢肇(818—882年)著《海潮赋》,他虽承认月与水的同类感召,但认为海涛起因于太阳夜间入海的水火相激、阴阳相荡,月亮的作用在于通过其与日的会合、分离的影响调节海涛的大小。五代时的邱光庭(生卒年不详)则以大地吐纳阴阳二气而升降为基础,认为朔望日阴阳交会,地吐气多并下沉而起大潮,因先感后应的时间差而导致大潮不恰在朔望日。宋代学者多袭邱氏潮汐说,反驳卢氏说。元末史伯璇(1299—1364年)作《管窥外编》,在论及海潮时,以月距地面遥远,“水无从月之理”,怀疑潮水涨落起因于月水感应。就感应原理运用于潮汐研究之纷争,足见科学化之不易。

在传统医学领域,感应原理被强调到不适当的程度。把人体看作个小天地,在天与人之间做出种种牵强的比附,以寻找气的作用。在传统中医学理论中,人体的生理、病理以及诊治和预防原则,都是以气的中介作用为基础的。天气变化影响人体生理活动,天气过分是致病的原因,诊断是候人体之气,药物的作用是由于它在体内气化而沿经脉传递,针灸的作用在于刺激气穴。感应原理在医学中的运用最有意义之处,或许是原始时间医学观念的形成。中医学依据天人节律的统一性,推论并研究了人身体的年节律、月节律、日节律,甚至还有“超年节律”,作为诊断、治疗的一种依据。

三 循环原理

循环原理主张“发展”是“循环”的,一切自然过程都是终而返始的。它是中国先哲们对自然界的种种周期运动现象的一种概括,并在阴阳概念的基础上将其提升为宇宙秩序的一个原理。最初见于《老子》,《易传》进一步将其模式化。在《老子》那里,循环作为道的一种规律,“有物混成,先天地生;寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天下母;吾不知其名,字之曰道”(《老子》第二十五章),以“道曰大、曰逝、曰远、曰反”来刻画其循环过程的特征。《易经》的八卦和六十四卦是以阴爻(——)和阳爻(—)两种符号组成两种基本循环模式。《周易》的经、传之文用“无往不复”“原始反终”“往来无穷”诸语强调循环思想。《易传·系辞上》说:“圣人设卦观象,系辞焉而明吉凶,刚柔相推而生变化。是故,吉凶者得失之象也。悔吝者,优虞之象也。变化者,进退之象也。刚柔者,昼夜之象也。六爻动三极之道也。”

历代鸿儒无不崇尚循环原理。荀子说:“始则终,终则始,若环之无端,舍是而天下以衰矣……始则终,终则始,与天地同理。”(《荀子·王制》)唐代文学家刘禹锡(772—842年)说:“法为清母,重为轻始。两位既仪,还相为庸。嘘为雨露,噫为雷风。乘气而生,群分汇从。……纪纲或坏,复归其始。”(《天论》下)北宋邵雍说:“万物皆反生,阴生阳,阳生阴,阴复生阳,阳复生阴,是以循环无穷也。”(《皇极经世书·观物外篇》)南宋朱熹说:“动静无端,阴阳无始;说道有,有无底在前,说道无,有有底在前,是循环物事。”(《朱子语类》卷九十四)罗钦顺说:“通天地,亘古今,无非一气而已。气本一也,而一动一静,一往一来,一阖一辟,一升一降,循环无已。”(《困知记》)黄宗羲说:“大化之流行,只一气充周无间……循环无端,所谓生生之为易也。”(《黄梨洲文集·与友人论学书》)

“循环”作为研究工作的指导原理对中国学术思想的影响是复杂而又深远的。在科技方面,古代学者以循环原理为指导对自然界中种种周期现象的观察和利用硕果累累。如对日月和行星视运动周期的精确观测以及协调这些周期而编制种种历法,又如依据循环原理所获得的关于人体经络和血气循行环路,再如受循环原理启迪而沿五运六气说确定的中原地区气候变迁的60年大周期,还有农业生产中的轮作制等,诸如此类的自然科学领域内的诸成就,多为现代学者所认同。但邹衍的“五德终始”和董仲舒的“三统”王朝更替说,以及邵雍的历史循环论,因与历史进化观相悖而遭现代学者唾弃。但现代学者从数学以及通过当代最新科学成果的印证,发现了以阴阳为基础的五行循环结构的系统意义。

奥地利—美国学物理学家和文化学者卡普拉(Fritjof Capra, 1936年—)的见解具有代表性。他在其著作《转折点》(The Turning Point——Science, Society and the Rising Culture, 1982)中说:


中国人引进极性相反的阴和阳,给这一循环思想一个明确的结构,用两极规定变化的循环:阳极生阴,阴极生阳。……自然的和生命的现象都具有相反的两极形相。它们不属于不同的类,而是属于单一整体的极端。……没有什么事物只是阴或只是阳。一切自然现象都是两极之间的一个连续振荡的显示,一切转化都逐渐并且在一个完整的过程中发生。自然秩序是阴阳之间的动态平衡过程。

对于阴阳符号,中国人使用了一个“五行”系统……“行”意味着“行为”或“做”,并且与木、火、土、金和水相联系的五个概念,表示在一个很明确的循环秩序中相继并且相互影响的量……中国人从“五行”导出一个延扩到整个宇宙的相似系统。感官、天气、颜色、声音、身体部位、感情的状态、社会关系以及各种各样的现象都被分为与“五行”相应的五种类型。当“五行”理论与阴阳循环一起运用时,结果是一个精巧的系统,其中宇宙的每个方面都被描述为一个动态图像整体的一部分。


以上述卡普拉的论述代替我们对五行循环系统的描述,意在显示中西学者的共识。对卡普拉的论述还需补充的是,可以数学地证明,以生克两种循环构成的五行系统,是最简单的稳定系统。

循环原理的哲学意义在于它可以解决进化和退化的矛盾。19世纪中叶,生物学和物理学分别提出了各自的自然演化理论。生物进化论依据生物表型的比较研究,论证物种演化的总趋势是由简单到复杂的方向发展,并且推广这一结论,认为自然界的发展是从无机到有机,从无生命到有生命。而人文学者又接过生物进化论,把它转变为有科学支持的社会进化论,认为自然界发展出生命后的重大进化是由动物发展出人类,人类的发展形成不断进步的社会。但是,物理学提供的理论却恰恰相反,根据对热现象的研究,孤立系统的演化趋势是达到熵极大的平衡状态,把这种演化论推下去得出,按照一切运动都最后耗散为热,那么整个宇宙将最终达到熵极大的热死状态。生物进化论为人类提供了一个乐观的前景,而热力学的熵原理则预言了一个人类的末日。面对这种矛盾,有两种解决问题的途径:一个是审查局部科学原理运用于整个宇宙的合理性,另一个是借用循环论消解矛盾。德国思想家恩格斯(Friedrich von Engels, 1820—1895年)否认熵原理对宇宙的适用性,提出宇宙大循环假说克服这种悲观的宇宙热寂说。他假定放射到太空中的热一定会通过某种途径转变为另一种形式,使已死的太阳重新转化为炽热的星云,进而开始新的进化,直至出现智慧的花朵。而朱熹的宇宙循环假说却是恩格斯宇宙大循环假说的前驱。人们非常熟悉朱熹的以气论为基础的“离心宇宙模型”,鲜知他的太极循环说。朱熹的“太极”概念有三义:就理的层面说,太极为至理;就数的层面说,太极为数之源,即大衍之数五十或去一不用之“一”;就万物总根源层面说,太极为造化之枢纽。他认为“太极分开,只是两阴阳,括尽了天下事物”,这阴阳同体的太极概念是他的宇宙循环说的基础。他把周敦颐的“无极而太极”的一次生成图式,改造成太极生灭的循环:“太极之前有太极”;混沌开光明生,“光明之前是黑暗,黑暗之前有光明”;宇宙就是太极生灭、明暗交替的无尽之循环。在《朱子语类》中记载了朱熹的这些思想。

从科学的层面看,宇宙循环假说是有意义的吗?只要想一想我们的科学原理至今只有物质之间的转化和守恒、能量之间的转化和守恒,只要物质和能量的种类是有限的,终归要被耗尽而达终点;只有宇宙大循环原理在物质和能量有限的条件下才有“回天”之力。自然科学要寻找各种循环原理,克服物质、能量乃至信息的耗尽危机,给人类以乐观的科学根据。这种宇宙大循环是科学上可能的吗?现代宇宙学中的尚不成熟的负质量概念,为建立宇宙大循环的科学图式提供了一条有用的线索。假定宇宙中只存在具有正质量和负质量的两种物质,它们分别只具有引力和斥力,就可以在不违反动量守恒、能量守恒,并且在与广义相对论相容的条件下,提供物质自己运动和冷的星球重新炽热的物理机制,为科学的宇宙循环图像建立提供线索。由此看来,循环原理可能在现代科学中获得新的生命力。