疯狂物理·千篇万律（15）~【趣事】古人心中的物理世界（2）

文摘 2024-05-20 11:13 重庆

疯狂物理

千篇万律

趣·事

古人心中的物理世界（2）

在中国古代，原子思想只是一种不可分的、不连续的物质观念；还有一种物质观,它认为物质是无限可分的、连续的。前者在中国虽然十分薄弱,但后者却得到了充分的发展。战国时期辩者公孙龙说:“一尺之棰，日取其半,永世不竭。”——《庄子·天下篇》。这正是物质无限可分的、连续的观念。这种观念集中体现在古代的“元气说”上。“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。“地气上为云,天气下为雨”——《黄帝内经·素问·阴阳应象大论》。云雨变化是的天地之“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“噫气”。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“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，微则成五音。”——《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、尹文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。杲乎如登于天，杳乎如入于渊，淖乎如在大海,卒乎如在于屺起。

——《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。”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”。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到惊讶!宋代张载说:

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，安得遽谓之无。

——《正象·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使感官不可觉察(即“离明不得施”)的气，复归于无形的太虚之中。

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。

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。

千

篇

万

律

何为“千篇万律？”

宋·苏轼《答王庠书》：“今程试文字，千人一律，考官亦厌之。”千篇一律，形容一种机械的重复。

而物理学是有趣有理的，物理人也是幽默理性的，李小杨曰：“千篇万律，方显有趣灵魂！”接下来，疯狂物理将与你相约1000个物理故事，感悟10000个规律。

—— END ——

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