中国古代的宇宙理论

自然科学史研究所陈美东

人类生活在地球上，面对着浩瀚的天空，从那遥远的古代，就对关于宇宙的一些问题产生了兴趣。随着天文观测资料的积累和思维的发展，人们对于宇宙的本原、天体的演化、宇宙的结构、宇宙是有限还是无限等等宇宙理论问题，作了种种推测，在我国古代留下了十分丰富的遗产。本文仅就其中若干精辟的见解和它们的发展情况略作介绍。

关于宇宙本原和天体演化思想

宇宙万物是物质的、运动的、发展的观点，在我国古代产生得很早。战国时期屈原(约前 340－前 278)、庄周(约前 369－前 286)等人的著作所记述的古代口耳相传的神话、传说，都明白无误地反映了古代人们的如下看法：天和地是从一种朦胧不分、浑浑噩噩、深沉幽暗的“浑沌”状况中诞生出来的。也就是说，现存世界是通过长时间的历史过程发展而来的观点，在遥远古代人们的心目中是不言而喻的。那时，对这一团“浑沌”究竟是些什么东西，还没有具体的说明。到西周末年(公元前八世纪)，史伯就有过“以土与金、木、水、火杂以成百物”(《国语·郑语》)的说法，把金、木、水、火、土五种元素(其中又以土为主)看成是万物的本原。后来，有人认为水才是最基本的元素。《管子·水地篇》指出：“水者何也？万 55 物之本原也，诸生之宗室也。”这是把水作为包括生物界在内的万物的本原。显然，用几种或一种人们所熟知的物质去说明丰富多彩的物质世界的尝试，是人们对宇宙本原的认识的重大进步，但是由于物质世界的复杂性和多样性，这种尝试遇到了种种困难。于是，战国中期的宋钘、尹文进一步提出了新的见解，他们指出：“凡物之精，比则为生。下生五谷，上为列星，流于天地之间，谓之鬼神，藏于胸中，谓之圣人，是故名气。” (《管子·内业篇》)这就是后世得到充分发展的元气学说的早期论述。它以比较抽象的形态出现的、物质性的“气”作为宇宙万物的本原，为物质世界的复杂性和多样性提供了比较合理的、比较科学的解释。也就在春秋战国时期，还产生了天地都在不断地运动发展的观点。《管子·侈靡篇》指出：“天地不可留，故动，化故从新。”就是说天地都处在不停的运动中，正因为这种无休止的运动，促成了宇宙万物的新陈代谢，生生不息。这一观点和朴素唯物主义的元气学说连同古老的天地是从浑沌中产生的思想的有机结合，便是我国古代天体演化思想的精髓。

在战国时期，人们已经在探索通过什么样的机制从浑沌中生成天地的问题。《素问·阴阳应象大论》中，曾经提到“清阳为天，浊阴为地”的思想，这里明确地把下面两个观念应用到天地生成说中：一是把阴、阳两种不同属性的物质的矛盾斗争引进天地分离的过程之中；二是以人所共知的轻清的物体上升、重浊的物体下沉的现象，说明天地分离的原因。这种朴素的、直观的天地生成说，成了我国古代传统的观点。

西汉早期的《淮南子·天文训》继承并发挥了这一思想。它明确地指出：天地生成过程中，元气中的“清阳者”上升形成为天，“重浊者”向

下凝聚为地。它又认为天地日月星辰都是从元气派生出 56 来的，是元气在它发展的各个不同阶段上的产物，把它们都统一于元气的运动和发展之中。而在宇宙本原的问题上，《淮南子·天文训》却认为元气是从虚无中产生出来的。

《淮南子·天文训》关于天地演化的论述，由于得到著名天文学家张衡等人的赞同，在我国古代发生了很大影响。但是，历代有许多人提出不少新的创见。唐代柳宗元(773－819)在《天对》中指出：在初始的浑沌状态中，只有元气在运动着、发展变化着(“庞昧革化，惟元气存”)。阴、阳和天都是由元气派生出来的(“合焉者三，一以统同”)，由于阴阳二气运动速度和温度的不同，两者既相互对立，又彼此渗透，从而生成了天地(“吁炎吹冷，交错而功”)。这里，柳宗元不但申明了朴素唯物主义的天地演化思想，而且注意到阴阳二气运动的不同速度和温度对天地生成过程中所起的作用。柳宗元在《非国语·三川震》中还进一步指出：在无限的宇宙中，矛盾变化是无穷的。阴阳二气时而会合，时而分离；有时互相吸引，有时互相排斥；就像旋转着的车轮或机械，时刻不停(“天地之无倪，阴阳之无穷，以澒洞轇轕乎其中，或会或离，或吸或吹，如轮如机”)。这就把会合和分离、吸引和排斥这些两极对立的概念引入天地生成的动因中去了。

宋代的朱熹(1130－1200)，在描述以地球为中心的天地生成过程的时候指出：“天地初间，只是阴阳二气。这个气运行，磨来磨去，磨得急了，便拶许多渣滓，里面无处出，便结个地在中央。气之清者便为天，为日月，为星辰，只在外常周环运转。地便只在中央不动，不是在下。”(《朱子全书》卷四十九)这里描述了一个处于不停顿的旋转运动中的、由阴阳二气组成的庞大气团，由于摩擦、碰撞和离心力的作用，在它中央结成地球，在地球周围形成天和日月星辰的情景。这实际上也为浑天说作了思辨性的理论说明。

天地日月星辰既然是一种生成的东西，那么它们也必然会有终结，这种思想在我国古代也有过精辟的论述。东晋的张湛在今传本的《列子·天瑞篇》①中，记述长庐子的话说，“夫天地，空中之一细物”，于是“天地不得不坏，则会归于坏”的。元代的《琅环记》也论及这一思想，它以问答的形式说道：“天地毁乎？曰：天地亦物也，若物有毁，则天地焉独不毁乎？曰：既有毁也，何当复成？曰：人亡于此，焉知不生于彼也？天地毁于此，焉知不成于彼也？”他们都从天地是“物”这一基本点出发，得出有朝一日天地终要毁坏的结论，而后者比前者的进步之点在于：它明确指出天地的毁坏并不等于归于虚无，而一定要在别的处所生出新的天地来。宋代的张载(1020－1077)早在他的《正蒙·太和篇》中表述过这一思想。他指出“气有聚散，并无生灭”，“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。”这就从更大的规模上，更概括地阐述了宇宙万物生生不息的图景，也就论述了由气聚为万物，万物以气的形式散入太虚，并且往复无穷的必然性。

当然，在古代的历史条件下，不可能对天体的演化进行具体的论证，这些思想都还是朴素的、思辨性的认识，但是在当时世界上却是十分先进

① 战国时期列御寇著《列子》八篇，早佚。今传本《列子》据考证可能是晋人伪托

的。

关于宇宙的结构和地动说

关于宇宙的结构，在我国古代主要有盖天、浑天和宣夜三种学说。

盖天说认为“天圆如张盖，地方如棋局”，以后又发展为“天似盖笠，地法覆槃”(《晋书·天文志》)，认为大地是方形或中央隆起的覆盘似的实体，在它上面罩着半圆形的天穹。这一学说大约起于周代，而到汉代趋于衰落。

春秋战国时期，盖天说的正确性已为人们所怀疑，并开始萌发了浑天说的思想：春秋时期的邓析(前 545－前 501)就提出了“天地比”(《荀子·不苟篇》)的命题，认为天和地不存在截然的高低之分。到战国时期，慎到(约前 395－约前 315)指出：“天体如弹丸，其势斜倚”(《慎子》)，明确地建立了球形的天的概念；惠施(约前 370－约前 310)在他的一些论辩中也隐约提出了大地是球形的观念；《素问·五运行大论》还提供了大地是靠“大气”的作用悬浮于空中的思想。这些都为浑天说在汉代的形成准备了条件。

东汉张衡的《浑天仪注》对浑天说作了如下的发展和概括：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”这里，最重要的发展是关于天是球形的论述和大地是球形的比喻，但这种地球观是很不完备的，而关于“天表里有水”、天地“载水而浮”等观念，是它的严重缺欠。东汉以后，这一观念渐被地在气中、因气的运动而悬于空间等思想所替代，使浑天说趋于成熟。总的说来，浑天说是一种以大地为中心、有一个浑圆的天壳绕它旋转的宇宙结构模式。它同古希腊托勒玫的地心说有不少相似之处，只是前者不如后者完备。它是以对天象的直观观察作为基础的，能比较好地解释一些天体的视运动现象，在历法中有比较大的实用意义。应该说，在古代的条件下，它仍不失为一种有价值的宇宙结构学说。

关于宣夜说，我们将在下一节予以评介。这里，我们先来介绍我国古代的地动说。

前已叙及，春秋战国时期产生了天地都在不断地运动发展的观点。人们从不同的角度对它进行过论述。如《素问·五运行大论》说：“歧伯曰： ‘上者右行，下者左行，左右周天，余而复会也。’”右行是指从东向西，左行是指从西向东。所以，这是试图用天右旋、地左转的观点来说明天体周日视运动的现象。又如，尸佼(约前 370－约前 310)说：“天左舒而起牵牛，地右辟而起毕昂”(《尸子》)。当时人们认为牵牛是作为一年之始的冬至点所在的星宿，毕昴是夏至点所在，所以，这是想用天(这里实应指的是太阳)在恒星间左行、地在恒星间右行的观点，说明太阳在恒星间作周年视运动的现象。他们用天和地同时作相反方向运动的观点对周日或周年视运动所作的说明是不尽正确的，但可贵的是，他们都不约而同地引进了地动的观念，成为后世发展的重要起点。

到西汉末年，随着运动相对性原理的阐明，地动说得到了很大的进步。

《春秋纬·运斗枢》指出：“地动则见于天象”，就是认为地动可以从有关天象的变化中反映出来，也就是把有关天象的变化看作是地动的结果。

《河图·括地象》指出：“地右动起于毕”，这似乎只是尸佼的话的简单

重复，其实不然，它已经屏弃了所谓天动的说法，把太阳在恒星间周年视运动完全归因于地动的结果。这些论述都隐含着关于运动相对性的重要观念。而对这一观念作了最精彩的论述的，要算《尚书纬·考灵曜》，它以具体形象的譬喻，“人在大舟中，闭牖而坐，舟行不觉也”，来说明为什么“地恒动不止，而人不知”的道理，为地动说提供了简明的思辨性说明。有趣的是，哥白尼在论证地球运动的理论时，也曾引用了和它相类似的比喻。

《尚书纬·考灵曜》还用地动的观点说明太阳在一周年中视高度变化的现象。它指出：“地有四游，冬至地上北而西三万里，夏至地上南而东三万里，春秋二分其中矣。”对这现象的另一种解释是以太阳本身在运动作为基本点的：冬至时，太阳走到极南，而后沿黄道日渐往北向东游动到黄赤道的交点春分；夏至时，太阳走到极北，此后沿黄道日渐往南向西移动到黄赤道的另一交点秋分。《考灵曜》正是从运动相对性的原理出发，认为冬至时地游到极北，而后日渐往南向西游动到“中”点春分；而夏至时地游到极南，此后日渐往北向东游到另一个“中”点秋分。这恰和传统的说法南北易位，东西反向。虽然《考灵曜》并未讲明从春分到夏至、从秋分到冬至地游的情况，但它已明言“地有四游”，所以在这两个区间的地游状况是不言而喻的。总的说来，它和日行黄道的传统看法相反，似乎隐含着地是沿黄道运动的思想，但终未点明，没有形成明确的概念。其中关于“三万里”的说法是不正确的。不过，它把一周年中太阳视高度的变化看作是“地有四游”的结果，这一思想是十分明确的，是十分可贵的。关于恒星周日视运动和地球自转之间关系的明确无误的论述，见于宋

代张载的《正蒙·参两篇》。他指出：“恒星所以为昼夜者，直以地气乘机左旋于中。”他把昼夜交替现象和恒星自东向西的右旋运动看作是地球自身从西向东左旋的直接结果。这是我国古代地动说最精辟的论述和最科学的应用之一。地动说在我国古代为不少人所接受。虽然它的论证是思辨性的、初步的，但它比托勒玫的地心说关于地球在宇宙中心静止不动的观点要高明得多。

关于宇宙无限性的辩证论述

早在战国时期，关于宇宙时空无限性的朴素观点，已经为社会上许多人所承认。尸佼曾说过：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。”(《尸子》) 就是说“宇”是指东、南、西、北、上、下六个方向，“宙”包括过去、现在、将来的时间。但是尸佼的定义对时空是否存在界限、开端或终点的问题，没有作出明确的回答。而和尸佼同一时期出现的《墨经》的见解却进了一步。它认为“宇”包括所有不同的场所(“宇，弥异所也”)，“宙” 包括所有不同的时代(“久，弥异时也”，这里的“久”同“宙”)，这样，宇宙就包括了所有不同的空间和时间，包含了无限时空的初步认识。《墨经》还指出，物体在空间移动(“宇域徙”)，必定经历一定的空间和时间(“说在长宇久”)，并且空间位置的变迁是和时间的流逝紧密地结合在一起的(“宇徙久”)。这些论述把空间和时间统一于物质的运动之中，是时空之间辩证统一关系的精采论述。也就在战国时期出现的《庄子·逍遥游》中，记载着关于空间无限性的明确观念，认为天是“远而无所至极”的。在《庄

子·齐物篇》里对于时间的无限性问题也有朴素的认识。从尸佼、《墨经》、

《庄子》的有关论述可知，战国时期人们对于宇宙无限性的认识固然是可贵的，但是还处于发展的初期阶段。

关于空间无限性的思想，到东汉有了重大的发展。经王充(27－约97)、黄宪、郄萌(约公元一到二世纪)、张衡等人的探讨，逐步达到了那个时期认识的高峰。王充在《论衡》中认为“天去人高远，其气莽苍无端末”，明确提出了在无限的宇宙空间都有“气”的存在的思想，这和我们现今所认识的星际空间物质的存在有相似之处。黄宪在《天文》中认为日月星辰只是活动在有限空间里的天体，天却在这有限的空间之外(“天外也，日月内也”)。他又认为天也有一个边界(“外则以太虚为涯”)，在这边界外面是一个虚无的无边无垠的空间(“同归于虚，虚则无涯”)。这就把整个宇宙同有一定边界的天区别开来。张衡在《灵宪》中也表达了相类似的思想，他认为天有一个椭圆形的边界，但是张衡并不认为这就是宇宙的边沿，相反，他认为“宇之表无极，宙之端无穷”，明确地表述了宇宙在空间和时间上都是无穷无尽的思想。然而，张衡给出的天球半径和日月星辰附丽于天球的看法，却妨碍人们对宇宙真正无限性的认识。

比张衡稍早的郄萌，继承了在他以前的宣夜说思想，兼采各家的长处，把无限宇宙的思想提高到一个新的高度。著名的宣夜说，打破了传统的有形质的天的概念。据《晋书·天文志》引郄萌“记先师相传”关于宣夜说的论述：“天了无质，仰而瞻之，高远无极。”还应用人们日常生活得知的经验，论证人眼所及的浑圆蓝天并非真有一个浑圆的边界和苍苍的颜色，指出：“眼瞀精绝，故苍苍然也。譬之旁望远道之黄山而皆青，俯察千仞之深谷而窈黑，夫青非真色，而黑非有体也。”宣夜说认为日月星辰的运动“迟疾任情，其无所系著可知矣，若缀附天体，不得尔也。”这就从对日月星辰运动特性的观测和研究，进一步论证日月众星并非附着于“固体”的天球，因为它们各自不同的运动特性是不能用附着于一个“固体” 天球来统一解释的。宣夜说还进一步指出：“日月众星，自然浮生虚空之中，其行其止皆须气焉。”这就从正面提出了日月众星的运动是由于“气” 的作用的结果，描述了一幅日月众星在物质的无限空间运动的图景。这些见解比浑天说和托勒玫的地心说都要高过一筹。

三国时期的杨泉、东晋的张湛、宋代的张载等人，都从各自不同的角度表述了在无限空间里运动着的物质普遍存在的思想。杨泉在《物理论》中，重申了“天无体”的思想，并且指出：“夫天，元气也，皓然而已，无他物焉。”而“星者，元气之英也。”张湛在《列子·天瑞篇》中认为“天积气耳，无处无气，若屈伸呼吸，终日在天中行止，”而“日月星宿亦积气中之有光耀者。”张载在《正蒙·太和篇》中也认为“气块然太虚，升降飞扬，未尝止息”。

唐代的柳宗元，对空间无限性问题作了更加精辟的论述，他在《天对》中指出，天没有青黄赤黑之分，也没有中心和边缘，怎么能划分哪儿是天的边界呢？(“无青无黄，无赤无黑，无中无旁，乌际乎天则？”)其中关于天没有所谓中心的思想，是对空间无限性的十分深刻的见解。

元明时期，人们对宇宙无限性的认识更提高一步，出现了无穷的天体系统的观念，把空间的有限和无限辩证地统一起来。如元代《琅环记》一书中有这样一段有趣的问答：“人有彼此，天地亦有彼此乎？曰：人物无

穷，天地亦无穷也。譬如蛔居人腹，不知是人之外更有人也；人在天地腹，不知天地之外更有天地也。”又如元代的邓牧(1247－1306)在《伯牙琴·超然观记》中指出：“天地大也，其在虚空中不过一粟耳。虚空，木也，天地犹果也；虚空，国也，天地犹人也。一木所生，必非一果；一国所生，必非一人。谓天地之外无复天地，岂通论耶？”他们都以通俗的比喻，阐明了天地之外复有天地以至于有无穷的天地的思想，天地虽大，它却如同一虫、一粟、一果或一人那样，是有限度的，是渺小的，而整个宇宙空间却是无穷的有限空间的总和。明代《豢龙子》一书又在这一无穷的天体系统的思想基础上，提出了时间有限和无限的辩证的统一观：“或问天地有始乎？曰：无始也。天地无始乎？曰：有始也。未达。曰：自一元而言，有始也；自元元而言，无始也。”也就是说，对于某一个具体的天体系统来说，在时间上是有始有终的，但是就由无穷的天体系统组成的宇宙来说，那便是无始无终的了。

我国古代关于宇宙的理论，凝聚着我国古代劳动人民的聪明才智。科学地总结这份历史遗产，将有助于我们发展在现代科学基础上的宇宙理论作出贡献。