元气学说应用

元气学说是中国古人在探索宇宙本原、阐释自然奥秘过程中逐渐发展起来的一种学说。在中国古代有关宇宙本原的诸多猜测中，元气学说一枝独秀，得到了长足发展，成了古代自然科学理论支柱之一，被广泛应用于对各种自然问题乃至社会问题的解说之中。

古人通过赋予元气概念以种种特异性质的方法，来达到应用元气学说于理论科学的目的。在这一过程中，他们并不重视元气与气在概念上的差异，这里的讨论也同样如此。

首先，元气概念一开始就具有很强的物质性，它表示独立于人的意识活动之外的客观实在。通过总结古人运用元气概念的大量实例，不难得出这一结论。而且古人还有意识地对这一特性加以论证，明末方以智曾提出：

“世惟执形以为见，而气则微矣，然冬呵出口，其气如烟；人立日中，头上蒸歊，影腾在地；考钟伐鼓，窗棂之纸皆动，则气之为质，固可见也。充一切虚，贯一切实，更何疑焉。”（《物理小识》卷一·气论）

方以智所说的，实际是今天所谓的“空气”的一些表现，但古人没有这些概

念上的区别，方以智在这里就是通过空气的表现来论证更广泛的“气”概念的客观实在性的。

气是客观存在的，这一点非常重要。只有这样，它才有资格被用于对各种各样自然问题的解释。就古人的思维水平来讲，纯属主观性质的东西是不可能被赋予如此重任的。

古人赋予元气的另一特性，是其分布的弥散性。这一点和今天所说的空气不同。从现代科学观点来看，空气是由一个个空气分子组成的，分子之间是虚空，即空气分布的本质是不连续的，而古人讲的气却是一种连续体，它弥漫分布于所有空间。即所谓“游乎天地之一气”（《庄子·大宗师》）“亡处亡气”（《列子·天瑞》），亦即张载所说的：“气之聚散于太虚，犹冰凝释于水，知太虚即气，则无无。”（《正蒙·太和》）

气是连续体，弥散分布于所有空间，这一特点构成了中国古代物理学不同于西方物理学的某些显著特征。曾有科学史家指出：中国古代自然观排斥原子、粒子和力学概念，偏爱连续介质理论、波、振动和谐振。这一评论基本是对的，而造成这一现象的原因，就与气的弥散分布特性有关。

元气概念的物质性与其分布的弥散性相结合，使得中国人先天地排斥真空概念。这与古希腊亚里士多德情形相仿。亚里士多德宠信连续分布理论，他用“大自然厌恶真空”解释物体运动原因。中国古代没有与元气学说相抗拒的原子论，在解释自然问题时，索性连真空概念也不用。即使事涉大气压现象，亦不例外。但其基本思想则与亚里士多德相距不远。例如，唐代王冰在注《素问》“升降出入，无器不有”之语时描述道：

“虚管溉满，捻上悬之，水固不泄，为无升气而不能降也。空瓶小口，顿溉不入，为气不出而不能入也。”（《素问注·六微旨大论篇》）

这在希腊古哲看来，是“大自然厌恶真空”的典型表现，中国人则用气的物

质性和其分布的弥散性作解：气是客观存在且弥散分布，就虚管而言，其上端被封闭，气不进入则水不下降，否则，在水面上方就没有气的存在，物质的分布不再连续，这与气的弥散分布特征不符。对于向口径很小的空瓶灌水的情形，道理也一样。因为气本来就充斥于空瓶当中，是客观存在的，不将

其排出，水就不能灌入。

元气分布的弥散性，决定了它的另一性质：无限性。在多数古人看来，空间是无限的，而元气弥漫充斥于所有空间，它本身在量上当然是无限的。无限性的另一表现是，在任意微小的地方，都有元气存在。所以古人说：元气“其细无内，其大无外。”（《管子·内业》）《庄子·天下篇》提到， “至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”这里的“一”指的是宇宙万物的本原物，即气。“大一”是气的无限性在大的方面的表现，其特征是无外，即包容一切；“小一”是气的无限性在小的方面的表现，其特征是“无内”，即充斥一切。曾有人认为“小一”反映了一种原子观念，这是误解。古人赋予元气的另一特质，是透达性。这表现在两个方面。一是所谓同

气相应，即具有相同性能的气，可以相互感应，不管彼此之间相隔多么遥远，中间有无东西阻塞，其相互作用均可通达无遗。这一特性，在古人用元气学说解释自然现象时，得到了大量应用。例如，古人释共振现象、释海潮与月之作用、释静电感应、释磁石引铁、⋯⋯无不如此。古人提出的一些重大的理论学说，例如天人感应、候气等，也都植基于元气学说这一特性之上。

元气透达性的另一表现，是其具有可入性，可以贯通于一切有形有质之物的内外，直接由一处透达另一处。宋代沈括有一段话，可视为元气学说这一特性的注脚：

“如细研硫黄、朱砂、乳石之类，凡能飞走融结者，皆随真气洞达肌骨，犹如天地之气，贯穿金石土木，曾无留碍。”（《梦溪笔谈》卷二十六）

气的这一特性，在古代科学范围内，常被用到。

元气还有另一至为重要的性能，能动性。这一特性是说元气充斥宇宙之中，处于无休止的运动状态，这种运动是自发的，背后没有其他力量的推动。元气运动的内部机制在于阴阳二气的相互作用。古人认为，气分为阴阳，阴阳二气处于无休止的聚散离合、屈伸往来运动之中，这些运动是气本身固有的特性，气具有能动性。张载说：“若阴阳之气，则循环迭至，聚散相荡，升降相求，姻媪相揉。盖相兼相制，欲一之而不能，此其所以屈伸无方，运行不息，莫或使之。”（《正蒙·参两篇》）

气的能动性特征，被广泛用于解释各种自然现象。例如，四季更叠，是阴阳推移的表现；雷鸣电闪，是二气激射的结果；寒暑变化，是阴阳升降所致；云雹雨雪，是阴阳的聚敛发散；地动山摇，是阴阳的压迫迸发；⋯⋯如此等等，不胜枚举。这些解释，皆属哲学思辨，但就古人思维水平而言，也是顺理成章之事。要由这种解释方式发展到近代科学，中间还有一段比较长的道路。

元气的恒动不息特性，也被古人用以说明万物的生死存亡，阐释物质不同形态之间的转化关系。气处于不停的离散聚合运动之中，气聚成物，物散复气，气的聚散不止导致了万物的生生不息。由这种观念出发，古人还发展出一种物质守恒观念，认为在气和物的转化过程中，元气不生不灭，总量守恒。这是一种朴素的物质守恒观念，是元气学说在哲学思辨层次获得的一个物理成果。

古人赋予元气种种特异性质，目的是要运用这些性质去解释自然。在中国古代科学诸多分支中，没有哪门学科与元气学说无关。透过元气学说可以了解古人对自然界的看法，分析他们解释自然时的思想方法，从中获得有益的启迪，这就是它对中国科学史意义之所在。