元气学说是否真的影响到近代物理学“场”的观念的形成？，本文主要内容关键词为：影响到论文,物理学论文,学说论文,元气论文,近代论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、元气是连续形态的物质
近15年来，我国陆续有一些研究元气学说的专著出版。其中较重要的，有程宜山同志所著《中国古代元气学说》和李存山同志的《中国气论探源与发微》。这两本书均汇集了有关中国元气学说的大量历史文献，并整理了其思想演变发展的脉络。这两本书都支持了我在《唯物主义的元气学说》（载《中国科学》1995年第5期）一文中所持元气是连续形态的物质的观点：
“原子论所反映的主要是物质的不连续的性质，而元气论所反映的是物质的连续的性质，进而探讨了连续和不连续形态间的相互转化。”
我国著名前辈哲学家张岱年先生在为他的弟子程宜山教授所著《中国古代元气学说》一书的序言中指出：
“近几年来，不少自然科学史工作者用现代物理学的理论解释气，指出气或元气就是连续性的物质，我认为这是一个有价值的创见，至少是一个能开拓思路的新观点。
“程宜山同志……为‘元气是连续性物质’的观点提供了较详的论证。我认为这是一个有益的尝试，有重要的理论意义。”（《中国古代元气学说》，湖北人民出版社1986年版，第4页）
二、“丁韪良猜测”——元气论曾影响到笛卡尔的“以太旋涡说”
在有关元气学说的诸多叙述中，最为重要的问题是，元气论是否影响到近代自然科学的研究？1979年，在《场也是“一分为二”的》（载《自然辩证法通讯》1979年第1期）一文中我曾经指出，“如果说古希腊的原子论曾经预示着道尔顿原子学说的出现的话，那末元气学说就是现代量子场论的滥觞。”前一句话自然是不言而喻的史实，后一句话就是近人的事后的发微了。
然而人们更感兴趣的问题是，元气学说是否真的影响到在西方有重要影响的科学学说的形成？早在1888年，曾来到中国的传教士丁韪良（Martin,W.A.P.）提出一个有趣的论点：中国的元气学说曾经通过耶稣教士的渠道传入欧洲，并影响到笛卡尔所提出的“以太旋涡学说”，而这一学说对物理学的场的概念的形成曾发生重要的影响。丁韪良在《笛卡尔以前卡桑狄哲学——新儒家的旋转离心的宇宙论》一文中，曾经将新儒家所论述的元气学说和笛卡尔的以太旋涡学说逐条地进行详细的比较，指出这两者有惊人的类似！据此，丁韪良推断笛卡尔在建构他的以太旋涡学说时，曾经受到中国元气学说的直接影响。（Martin,W.A.P.（丁韪良）：The Cartesian Philosophy Before Descartes （Centrifugal Cosmogony in Neo—Confucianism）,FPOS,(1888)2,121;又见Martin,W.A.P.,Hanlin Papers,Vol Ⅱ,Kelly and Walsh,Shanghai,1894,P.207）。如果这一“推断”的确能科学地成立的话，那末这将是中西学术文化交流史上的一件重大的事情。但可惜的是，丁韪良并未能提出笛卡尔曾经见到或读到中国元气学说的明确的证据，所以，这一“推断”只能认为是一种猜测，最多是一种极有兴趣的假说。
1986年，我曾有幸在英国剑桥大学拜见了李约瑟教授，向他提出这一中西学术文化交流史上的重大问题。他也很同意本文作者所持这些观点，并提示了若干文献资料，说也许可以从中找到笛卡尔曾经读到中国元气学说的直接证据。可惜的是，或者一些文献未能找到，或者虽找到却未能查到有足以说明这一问题的材料。
三、“丁韪良猜测”是“不能轻易排除的”
程宜山同志也注意到了这一“丁韪良猜测”，他在《中国古代元气学说》一书中写道：
“丁韪良不仅指出了元气学说与笛卡尔以太学说惊人的类似，把元气说称之为‘前笛卡尔的笛卡尔哲学’，而且提出了笛卡尔受元气学说影响的猜测。”
程宜山同志还指出：丁韪良提出的这一猜测，虽然没有确凿的证据，但毕竟是很合理的。“首先，他指出笛卡尔的学说没有师承，‘他不称任何人为老师，而在哲学编年史上表现出无与伦比的独创性，其次，他指出以太这个词虽古已有之，但在古希腊，这个词所指的是太空或燃烧着的空气，笛卡尔则‘赋予了这个词以过去从来没有的含义’。最后也是最值得注意的是，他指出笛卡尔在耶稣会士主办的拉弗勒希学院当过学生，可能接触过由耶苏会传教士翻译的中国文献。”（《中国古代元气学说》，第102页）
据此，程宜山同志还补充指出，“按1582年利玛窦（1552—1610）奉命来华，开始将中国社会和中国文明介绍到欧洲，1597年意大利传教士九华民来华，将中国不少典籍译成西文送回欧洲。在笛卡尔的生活时代（1596—1650），西方人已经通过利玛窦等人的介绍知道了中国的宣夜说及‘天是流体’的理论。”程宜山同志做出结论说：“因此，笛卡尔受中国影响的可能性是不能轻易排除的。”（同上）
我以为程宜山同志这一结论是极有说服力的。但更重要的是程宜山同志还注意到以下一些史料。他指出：
“判定‘气’的自然科学含义的工作，经历了很长的历史。最早提出这个问题的，是德国著名哲学家莱布尼茨（1646—1716），他接触并企图研究中国古代的哲学。他曾提出‘气’即是‘以太’的见解，可以说是这一工作的发端。莱布尼茨在一封讨论中国哲学的信中说：
“气在我们这里可以称之为‘以太’，因为物质最初最完全是流动的，毫无硬度，无间断，无终止，不能分为部分。它是人们所想象的最稀薄的物体。”（同上书，第83页）
现在我们来摘录宋代哲学家朱熹对元气学说所说过的一些话：
“天地之气，虽至坚如金石，无所不透。”（《语类》卷八）
“如天地之气刚，故不论甚物事皆透过。”（同上）
“只是这一个气，入毫厘丝忽里去，也是这阴阳；包罗天地，也是这阴阳。”（《语类》卷六十三）
“屈伸往来者气也。天地间无非气，人这气与天地之气相接无间断，人自不见。”（《语类》卷三）
“二气交感，化生万物。……气之流行，充塞宇宙。”（《楚辞集注》卷三）
朱熹的特点是强调“理在气先”，但另一方面，他又把元气的物理性能讲得十分明确，如果以这里所引朱熹的话和莱布尼茨所谈“以太”性能做一比较，那末就只能认为：以太气。
我们注意到莱布尼茨仅比笛卡尔晚生50年。莱布尼茨幼有“神童”之誉，亦即当他年龄比较幼小的时候，已开始对科学以及哲学的种种问题进行研究。而笛卡尔提出“以太旋涡说”是在1644年，在此以后两年，莱布尼茨即诞生。如果说，其哲学活动时期比笛卡尔略晚20—30年的莱布尼茨，能够看到大量的有关中国哲学的文献，并且在此后写出多篇的长篇大论的《论中国哲学》的话，那么早在这一时期以前，由于利玛窦、九华民等人的介绍，有关远东的中国社会文化的介绍，必定是轰动一时的新闻，而且早已是上流社会的热门话题。所以，如程宜山同志所说，认为笛卡尔的“以太旋涡说”曾受到中国哲学影响的“丁韪良猜测”，确是“不能轻易排除的”。
程宜山同志是位有贡献的青年哲学工作者，他不幸积劳成疾，英年早逝！我们在这里摘引了他在这一问题上的许多原话，也是对这位优秀青年哲学工作者的纪念！
四、笛卡尔的“以太”，实质是“静止不动的以太”
但是，程宜山同志所征引的莱布尼茨有关“气≡以太”的论断，却促使我们注意到，元气学说是否通过莱布尼茨真的影响到现代物理学的研究？
大物理学家阿尔伯特·爱因斯坦教授是相对论的发明人，是场的观念的继承者，又是场的观念的开拓者。爱因斯坦本人就曾经认为，他所发展的广义相对论，就受到笛卡尔的影响：
“当笛卡尔相信他必须排除空虚空间的存在时，他离开真理并不怎么远。如果认为物理实在唯一地只是有重物体，那末这种见解确实显得是很荒唐的。为了揭示笛卡尔观念的真正内核，就要求把场的观念作为实在的代表，并且同广义相对性原理结合在一起；‘没有场’的空间是不存在的。”（《爱因斯坦文集》第1卷，第558页）
“‘没有场’的空间是不存在的”。显然，这就是“笛卡尔观念的真正的内核”，如果追溯一下其更早一些的来源，显然是张载所说的“太虚即气”。但问题是，爱因斯坦为什么“把场的观念作为实在的代表，并且同广义相对性原理结合在一起”，却仅仅看作是笛卡尔观念的真正的内核？
无疑的是，所谓笛卡尔观念的真正的内核，也就是说，这一内核并不完全等同于笛卡尔观念。爱因斯坦的用词无疑是谨慎的，这就有必要探求一下这一措词的真实意义何在。
古希腊原子论的特点是，一方面有不可分割的原子，另一方面原子之外是虚空。但是在笛卡尔看来，在物质之外，无所谓虚空：“虚空这一名词的通用意义并不是指一个绝对没有任何事物的场所或空间，……虚空中既有广袤，则它也必然包含一个实体。”（笛卡尔：《哲学原理》，商务印书馆1960年版，第42页）
这是因为从笛卡尔看来，实体必有其属性，“广袤就是物体的属性”，“凡能诿于物体的任何别的属性，都要有广袤为其先决条件”（同上书，第20—21页）。至于广袤，就是具有长、宽、高这一三方向的空间属性，而实体或物质既离不开广袤，广袤也离不开物质。
由于物质或实体最重要的属性是“广袤”，而由此出发，笛卡尔便认为，“这个世界或物质实体的全部，其广袤是无有界限的，因为不论我们在什么地方立一个界限，……在此界限以外还有广袤无定的许多空间，……因此，它们所含有的有物质实体的广袤也是无定限的……”（同上书，第44页）这就是说，从笛卡尔看来，宇宙之大以及其相应的物质实体都是无限的。而与此相反，对粒子之小，笛卡尔就认为，“宇宙中并不能有天然不可分的原子或物质部分存在。因为我们不论假设这些部分如何之小，它们既然一定是有广袤的，我们就永远能在思想中把任何一部分分为两个或较多的部分，……最小的有广袤的分子永远是可分的。”（同上）
笛卡尔在哲学上的重要贡献，如恩格斯所指出的，是他首先提出了运动不灭的原理：“宇宙永远保存着同量的运动。”（恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1961年版，第205页）笛卡尔的一句名言是，“如果你给我物质（广延物）和运动，我就给你建造世界。”（黑格尔：《哲学史讲演录》第4卷，第89页）
笛卡尔就是以如上的方式，亦即认为有一定广延性质的、可以无限分割的、但充满整个空间的并且永远保留着同量的运动的实体或物质的“假说”，来回答物质和运动的基本问题。“以太旋涡说”只不过是这一假说的具体的运用。但问题正好出在“物质离不开广延，广延也离不开物质”这一对物质或实体所必须具有的属性的看法上。
斯宾诺莎所著的《笛卡尔哲学原理》曾对笛卡尔观念所蕴含着的“内在矛盾”进行了较详尽的分析。值得注意的是，斯宾诺莎曾在这部著作中引述了笛卡尔《哲学原理》的许多观点，并用几何学方式作了证明，但是，斯宾诺莎却向读者郑重声明：“我并不承认这本著作所阐发的观点是我自己的……”（斯宾诺莎：《笛卡尔哲学原理》，商务印书馆1980年版，第4页）
容易看出，如果物质必定具有一定的“广袤”，而又要充满整个空间，那末“结合起来的一些球状小物体不可能充满全部空间”（同上书，第126页），“物质的各部分最初的划分不是圆形的，而是角状的”；“分为诸角状部分的小块物质，其各部分都围绕着它们自己的中心旋转，则它们所需要的位置比它们全都处在静止状态且其一切方面都互相直接接触的情况下所需要的位置更大”。因而运动中的整个物质“应当比停在静止状态时占据更大的空间。”“但这是荒谬的。”（同上书，第128页）
乍一看来，似乎这一“矛盾”可以用实体具有一定的弹性（伸缩性）来解决，但问题是，笛卡尔把“广延性”看成是物质的基本属性，因此，“物体的同一部分不会此一时比彼一时占据更大的空间；反之，同一空间也不会在此一时比彼一时包含更多的物体”。（同上书，第90页）这样一来，在笛卡尔所设想的“以太”模型中，除了使这一“刚性物体”共同绕某一轴心运动以外，就不可能有任何其它形式的运动！所以，在笛卡尔的“在太”观念中，实际上是静止不动的“以太”！
五、莱布尼茨的“以太”——“流动中的以太”
莱布尼茨也觉察了存在于“笛卡尔以太”模型中这一“矛盾”，他说：“的确，要是世界充满了坚硬的微粒，它们既不能屈缩让位又不能分割，就像人们所描述的原子那样，那么运动就是不可能的。”（莱布尼茨：《人类理智新论》，商务印书馆1982年版，第133页）
为了使“以太”能够运动起来，莱布尼茨便从“元气”学说中“移植”过来元气有聚散、屈伸……等观念。他认为，以太“实际上并没有根本的坚硬性，相反地流动性倒是根本的”。（同上书，第133页）关于“以太”为什么可以“流动”，那是因为这种“流动的物质，可以接受一切分割，甚至在实际上被一分再分，直至无穷”。（同上书，第16页）既然“物体是可以随着需要分割开的，……这就把那从运动得出虚空论证的全部力量都剥夺了。”（同上书，第133页）
既然“流动的物质”可以“一分再分，直至无穷”，这就发生了一个有无“不可分的点”的问题。既然一切具有“广延性”的物体，都可以“一分再分”，其逻辑的必然，必须有某种“不可分”，亦即“没有广延性”的“点”的存在，才能最终地将介质的“连续性质”严格定义下来，于是莱布尼茨就引入了“单子”的概念。“单子”是真正的“不可分的点”，是“实体的原子”，“单子”的数目有无限多个，无限多个的“单子”紧密相联，这才成为真正的连续性的介质。
从现代的观点来看，莱布尼茨所提出的“单子”的概念，其实即是近代的流动的介质力学中的流体的密度ρ乘上“体积的微分”，亦即是某种“无限小”的、不断“趋于零”的某一体积。如果用数学符号来表示，那就是ρdV。如果用不同座标，如直角座标，球座标或柱座标来表示，就有
ρdV＝ρdxdydz
＝ρr[，2]sinθdrdθdф
＝ρrdrdzdф
其中（x，y，z），（γ，θ，ф），（γ，z，ф）是上述座标表述中的通用符号，这里不再给它们以定义。当然，座标的选择可以有多种花样，但均是无穷小量。
为什么“连续性介质”可以运动？从莱布尼茨看来，“单子”既然是真正的实体，它自身就具有“活力”。所以连续介质的运动就来自“单子”的“活力”。这里要略为评注一下，在莱布尼茨时代，并没有动量或动能的概念，后来牛顿力学发展起来，人们便把“活力”的概念或者等同于动能，或者等同于动量，所以，莱布尼茨实际上已经认为运动是来自物质的运动，亦即中国元气学说中“动非自外”，“动静者，阴阳之动静也”等等的观点。如果用现代连续介质力学的术语来表达的话，莱布尼茨的“单子”的“活力”，就是ρυ·dV（这意味着“单子”具有动量），或者是1／2ρυ[，2]·dV（这意味着“单子”具有动能），其中符号υ代表速度。
莱布尼茨是著名的德国的唯心主义哲学家，他甚至被人们称做半个神，莱布尼茨的“单子论”当然也不可避免地蒙上一些神学的色彩。他把“单子”看作是特殊的“灵魂”，是“精神的实体”，是“万物的基础”，“物质只是这些独立的精神的实体的表现”，乃至于“最高的单子是神”。（罗森塔尔、尤金：《简明哲学辞典》，第555页）但是，我们也能从莱布尼茨的话中找到“唯物论”：“至上的神或宇宙，不过是原始物质或者物质的气，绝对不是别的什么东西。”（见《中国哲学史研究》1981年第4期，第102页）如果再注意到以上所引的有关莱布尼茨论述中国的气的性质那段极重要的话，“气，在我们这里可以称之为‘以太’，因为物质最初完全是流动的……”那末，莱布尼茨所引进的“流动的以太”的概念曾受到中国哲学的影响，是确凿无疑的事实。
这里还能提供如下一些补充性的论据。莱布尼茨完成他的《单子论》是在1714年，他写的《论中国哲学》是在1716年11月14日，但是“莱布尼茨早年就注意到天主教传教士在中国的活动。他很熟悉他们自己或是他们在欧洲的同仁们在这方面的著作。他亲自见过其中的阿泰纳士·奇尔舍，柏应理主编的拉丁文的《中国的圣人孔子》那本书出版当年，他即已读过（1687）。……”（秦家懿编译：《德国哲学家论中国》，第42—50页。其中有莱布尼茨关注中国问题的大量的记载）
然而，在阐发何谓“连续性介质”的问题上，莱布尼茨也有超越张载、朱熹等人的地方，那就是他所引进的“单子”的概念，确是为“可分”和“连续”的辩证关系的问题，给了一个极好的解释。注意到莱布尼茨也是微积分学的发明人之一（另一位是牛顿），所以莱布尼茨也就比较科学地回答了这一“可分”和“连续”的矛盾的统一的问题。虽然微积分学的严格证明却是后来的柯西等人的贡献，但莱布尼茨是先驱者。
六、罗素：“爱因斯坦的理论把胜利决定性地给予了莱布尼茨”
现在我们可以来讨论什么是“笛卡尔观念的真正内核”的问题，这就是莱布尼茨修正过的关于以太的概念，“流动中的以太”，而不是什么“静止不动的以太”，亦即“‘没有场’的空间是不存在的”。
毫无疑义，经过莱布尼茨修正过的以太概念必定影响到“场”的概念的形成。莱布尼茨本人就曾用“以太”为中介，试图说明太阳如何通过“以太”的传递而决定了行星的转动，以代替牛顿的“超距作用”。这简直就是“场”的观念的开端了。至于这一观念的一个副产品，连续介质流体力学，只不过是用偏微分方程描述“单子”的流动、“单子”的动量以及“单子”的能量如何演化的方程。至于爱因斯坦就更把“‘没有场’的空间是不存在的”和“广义相对性原理结合在一起”。
本世纪的著名哲学家罗素说，在有关空间问题的争论上，“爱因斯坦的理论把胜利决定性地给予了莱布尼茨。”（罗素：《西方哲学史》上卷，商务印书馆1976年版，第103页）罗素的这一评述，一方面指出莱布尼茨的时空观是更为合理的，另一方面又指出真正对物理学里时空观念起影响的是莱布尼茨。所以，我们完全有理由认为，中国的元气学说，如同古希腊的原子论一样，也曾经对近代的科学作出贡献，至少是通过莱布尼茨真的对物理学发生重要的影响。
七、结论
1984年，我在《元气新解》（载《科技史文集》第12辑，上海科学技术出版社1984年版）一文中写道：“元气论比原子论蕴含着更多的辩证的内容，也就是说，它所涉及的物理现象要比原子论更为丰富而复杂。比如说，对原子运动形态的描述只涉及少数的自由度，涉及常微分方程，那末对元气的描述就要涉及无穷多的自由度，或至少涉及偏微分方程，甚而是泛函方程。因此，如果说古代原子论所涉及的一些思想是在19世纪的自然科学里得到某些反映的话；那末比原子论更为复杂、深刻和更多地涉及自然界里辩证法的元气论就将在近代的自然科学或在未来的自然科学得到某些反映。”
现在需要改动是“将在”一词。——元气论已在近代的自然科学中产生重要的影响，并将在未来的自然科学里继续发生影响。
在世界哲学史中，人们公认古希腊哲学占有极重要的地位，因为古希腊原子论曾对后来的原子学说发生深刻的影响；那末，中国哲学，尤其是元气论，在世界哲学史里，无疑比古希腊哲学占有更重要的地位。