中国古代物理学-元气说的思想特点

“元气说”在中国历史上得到长期持续的发展，它描述了一幅丰富多彩的物理世界的图景。

　　许多自然现象被古代人看成是“气”的作用。甲骨文中的“气”字像一股上升的气流。云雨变化是“地气上为云，天气下为雨”(《黄帝内经·素问·阴阳应象大论》)的天地之“气”的作用。煮水做饭，见一股气滚滚上升；射进黑暗土屋中的一缕阳光，人们看到其中尘灰像野马似的不停地翻滚运动；甚至刮风也被看成是大地“噫〔yi一〕气”(《庄子·逍遥游》或《庄子·齐物论》)。人们更从呼吸中感到气的存在。这些生活实例使人们想象宇宙中各种气：“气有六：阴、阳、风、雨、晦、明”，自然界“有六气，降则生五味，发则成五色，徵则成五音。”(《左传》昭公元年)这些可能是中国古代关于宇宙万物是由“气”组成的思想来源。

　　战国时期，宋钘〔jian肩〕 (约公元前360—前290年)、尹文(约公元前350—前285年)等人就提出了宇宙万物统一于“气”的学说：

　　凡物之精，比则为生。下生五谷，上列为星；流于天体之间，谓之鬼神；藏于胸中，谓之圣人；是故名气。杲〔gao稿〕乎如登于天，杳〔yao窈〕乎如入于渊，淖〔nao闹〕乎如在大海，卒乎如在于屺〔qi起〕。(《管子·内业》)

　　这意思是，万物是由各种精气结合而产生的。在地面生出五谷，在天上分布出许多星，流动在天地之间的叫作鬼神，在心中藏着就成圣人，所以叫它“气”。它有时光明照耀，好像升在天上；有时隐而不见，好像没入深渊；有时滋润柔和，好像在海里；有时高不可攀，好像在山上。从这个叙述中，我们看到构成宇宙万物的“气”存在于天上、地下、天地之间，甚至人心中。它具有光明、黑暗、滋润以及运动等性质。后来，元气说又加入了《易经》中阴与阳的概念。“气有阴阳”，同一种气就有两种不同特性。气成为阴与阳两方面对立统一的物质实体，更便于解释自然界的各种物理的或化学的、医学的、生物的运动现象。

　　那么，元气究竟是什么？

　　从物理学观点看，元气是最微细的物质。王充说：“元气，天体之精微也”，“气若云烟”(《论衡·四纬篇》)；王夫之说：“气弥沦无涯而希微不形。”(《张子正蒙注·太和篇》)所谓“希微不形”，即听不见、摸不着、看不到的微小物质实体。由此看来，“气”似乎是一种不连续的物质微粒。

　　从古代人关于元气的更多的论述来看，元气又是一种连续形态的物质。元气充满宇宙，贯一切实，盈一切虚。王充说：“天去人高远，其气莽苍无端末”，“天地，含气之自然也。”(《论衡·变动篇》)张载说：“太虚即气”，“太虚者，气之体。”(《正蒙·太和篇》)原来认为虚无的空间，在元气说中成为气存在的基本形式，“太虚”成为物质和空间二者共有的概念：“气之聚散于太虚，犹冰凝释于水，知太虚即气，则无无。”(同上)，王夫之更明确地说，“凡虚空皆气也”，“虚空者，气之量”，“则人见虚空而不见气”(同上)。在古希腊的原子论中，物质是由原子和空虚构成的，空间是虚无的，因此超距作用是普遍存在的；而在中国的元气说中，空虚并不存在。不存在真空，自然界弥漫着一种连续形态的称为气的物质，一切作用都由气在其间作为中介。这是中国古代物理学思想的最大特点。

　　从以上两方面分析看来，元气是物理学上连续与不连续两种形态统一的物质形式。古希腊和古罗马的思想家无法理解这样的物质形态。甚至直到19世纪，近代科学已相当成熟并发展的时代，欧洲的科学家和思想家也只能承认物质或者是连续的，或者是不连续的，而不能想象这二者统一的物质形态。

　　古代人关于气和物二者关系的论述是如此精彩、独到，以至当代物理学家无不感到惊讶！宋代张载(公元1020—1077年)说：

　　太虚不能无气，气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚。循是出入，是皆不得已而然也。

　　其聚其散，变化之客形尔。

　　气聚，则离明得施而有形；不聚，则离明不得施而无形。方其聚也，安得不谓之客；方其散也，安得遽〔ju俱〕谓之无。(《正蒙·太和篇》)

　　在张载看来，物质性的气总是发生或聚或散的运动变化。它聚合或凝缩，就产生使感官可觉察(即“离明得施”)的有形物质；有形物的消散或离析就成为感官不可觉察(即“离明不得施”)的气，复归于无形的太虚之中。

　　正如我们在前面几章中所叙述的一样，古代人以元气说解释他们所观察到的一切物理现象。元气说在科学思想上的深刻性，今日又使近代科学在这里找到了它的某些渊源。正因为这样，在最近半个世纪里，人们或者将它比喻为“力”，或者将它比喻为“微波”与“放射能”，或者认为它类似于“场”、“量子场”。可见，元气说在近代科学思想史上具有不可低估的影响。