中国古代物理学-物质世界的波动性

波动形式的运动，在物理学中占有重要篇章。在古代中国人看来，整个世界都处在不停地波动形式的运动和变化之中。

　　波动的思想大概最早见之于《易》。它以阴阳对立的观点描述世界的运动。阴与阳“变动不居，周流六虚，上下无常，刚柔相易”。表征阴阳的最突出的属性刚与柔“相推而生变化”，“变化者，进退之象也”(《易·系辞》)。而进退变化的最主要表现形式是上下消长、盛衰起伏，并且随时间不断地向前流行，即《易·杂卦》所谓的“损益盈虚，与时偕行”。《易》的这些描述只有想象为自然界的波动才是可以理解的。

　　后来人们对这思想的发挥使波动的概念更加清楚。《易纬·乾凿度》写道：“阳变而进，阴变而退”；“阳动而进，阴动而退”。王充说：“阳极反阴，阴极反阳。”(《论衡·顺鼓篇》)直到17世纪，毛奇龄(公元1623—1716年)还说：“阳动则阴息，阴动则阳息，阴阳动静，互相推迁。”(《太极图说遗议》)从这些记述中，我们可以想象到，气的阴与阳两个方面，一进一退，一动一静，阴阳交错，动静推迁，正好构成了一幅波动的世界图景。

　　历史上许多典籍说明了古代中国人的波动观念。《内经·素问》写道：

　　动静相召，上下相临，阴阳相错，而变化生也。

　　高下相召，升降相因，而变作也。

　　在这里，物质气的相反形态(阴与阳)，及其相反的运动形态(动静、升降)、相反的位形(上下、高低)都统一在运动变化之中。表面看来，不过是一种往复式机械运动，但“临”与“错”的观念只有波动图形才能恰切表示出来。

　　对于这种波动的方向和路径，古代人也有种种说法。《淮南子·诠言训》说：

　　阳气起于东北尽于西南，阴气起于西南尽于东北。

　　汉代董仲舒说：

　　阳以南方为位，以北方为休；阴以北方为位，以南方为休。(《春秋繁露·阴阳位》)

　　这种方向、路径图恰如今天的波动图，只要把波动中的向上运动看作“阳”的运动，波峰看作“阳”盛“阴”休(或藏)的位置，而把向下运动看作“阴”的运动，波谷看作“阴”盛“阳”休(或藏)的位置就可以了。这就像晋初刘智在《论天》中所说的，“阴阳相承，彼隆此衰”(《全上古三代秦汉三国六朝文·全晋文》卷三九)，阴与阳一隆起一衰落、彼此接续相承地运动，正是波动的简明扼要的说明。

　　我们再看看朱熹的有关论述。他写道：

　　太极理也，动静气也。气行则理也行，二者常相依，而未尝相离也。当初元无一物，只有此理。有此理便会动而生阳，静而生阴，静极复动，动极复静，循环流转。其实理无穷，气亦与之无穷，自有天地，便是这事物在这里流转，一日有一日之运，一月有一月之运，一岁有一岁之运，只是这个事物滚将去。(《朱子全书·理气·太极》卷四九)

　　我们暂且不顾朱熹关于理与太极的概念是什么，就他所说，在天地形成过程中及其形成以后，理与气都处在动静循环流转之中，并且像车轮滚动一样年年月月地往前滚将去，从这点看，他的世界波动图是很清楚明了的。朱熹还说：

　　气运从来一盛又一衰，一衰了又一盛，只管凭地循环去，无有衰而不盛者。(同上)

　　气一盛一衰地往前循环运动，不正是一种波吗？

　　虽然我们不能更多地叙述中国古代的物理世界图景的许多细节，但从以上简略分析中可以看出，在古代中国人心目中，世界充满了称之为“气”的物质，宇宙天体、万物和人本身都是由这种“气”构成的；气有阴阳两性，它是连续的与不连续的统一的物质形态；在气组成的物质世界里，既没有空虚或绝对的真空，也不存在超距作用；气的凝结聚合成为肉眼可见的有形物体，物体的消散离析就复归为肉眼不可见的无形的气；由气组成的整个物理世界总是处在流动、运动和变化之中，而波动是其主要的运动形式，各种相互作用都以波的形式传递。古代人以这样的物理世界图解释了几乎全部他们所知的物理现象与相互作用。

　　古代人的这种物理世界图在科学史或思想史上的价值是不言而喻的。在经典物理学时期，人们或者主张微粒说，或者主张波动说，二者不可兼容。现代物理学既不认为物质世界仅有粒子组成，也不认为只是一种波或场，而是这二者的统一。从本世纪以前的物理学来看，古希腊和西方人的原子论占有经典时期的一半，古代中国人的元气说占有另一半。值得指出的是，古代中国人的物理世界却更接近于现代物理学的观点。这正是近几十年来，探讨科学思想史的学者们纷纷从中国古代典籍中寻找现代科学的思想渊源的原因所在。

　　最后，我们要特别指出，元气说纯属哲学思辨和猜测，它不是自然科学，也不是物理学。元气说的概念，虽然有许多思想光辉，和现代的科学观念有一些类似性，但它又有许多局限性。人们对“气”这一物质是不可能作出科学的量度和实验，人们对于它的物理属性(如质量、动量、密度、能量等)也一无所知，它是一种纯粹的假想的物质；古代人以气解释的一切自然现象，都是直观的、朴素的思辨性质，缺乏严格的科学论证。从历史的辩证的观点看来，我们既要把握“气”这一古代概念的思想光辉，又要认清其思辨猜测的局限性。这样，我们才不致于或者把它与现代科学相提并论，误以为中国古代就有现代科学；或者把它视为一堆空话，让历史上的思想闪光在我们这一代还默默地流逝。