空间观念

中国古代有着丰富多采的空间观念，这些观念极富科技史研究价值。这首先体现在古人对空间概念的定义上。

在对空间概念的抽象上，古人有多种说法。常见的是用空间的三维性来定义空间。《管子》书中有《宙合》篇，后人解曰：“四方上下曰合”，“合” 即指空间。由“四方上下”着眼定义，显然是强调的其三维性。

也有以“宇”表示空间的。据《文子·自然》篇记载：“老子曰：⋯⋯ 四方上下谓之宇。”这也是着眼于空间的三维性。

《庄子·庚桑楚》对空间的定义则强调其客观实在性，说：“有实而无乎处者，宇也。”即是说，空间是一种客观实在，它可以容纳一切，其本身却不能被别的东西容纳。这一定义同时也涉及到了空间的无限性。

《墨经》对空间的定义颇富分析色彩。《经上》有“宇，弥异所也”，

《经说》解释道：“宇，东西家南北。”即空间是各种不同场所或方位的总称。这里也涉及到空间方位定域问题。

凡此种种，不一而足，这里从略。

除了对空间概念做出定义，古人还就空间性质进行过内容广泛的探讨。空间有限无限问题，就是他们探讨的内容之一。

在古代中国，很多人主张无限空间观念。例如，《管子·宙合》即说： “宙合之意，上通于天之上，下泉于地之下，外出于四海之外，合络天地， 以为一裹。散之至于无间，⋯⋯是大之无外，小之无内，故曰有橐天地。” 天地囊括万物，宙合又包含天地，大之无外，这样的空间，应该说是无限的。最后一句特别指出，无限性是表现在宏观、微观两个方面的。这一认识非常深刻。

唐代柳宗元《天对》，认为，“无极之极，莽弥非垠；”“东西南北， 其极无方。”明确指出空间是无限的。因为是无限的，所以它“无中无旁”， 没有中心。由无限空间观念进一步否定宇宙中心的存在，在人类认识史上是一大进步。

我国古代对空间无限性的议论甚多，这里不再详列。

空间无限的判断，合乎思维逻辑。古人常认为，有形则有极，无形则无尽，空间是无形的，所以它是无极无尽的。这一思想方法具有普遍性，无论是在中国还是在古希腊，都可以觅到它的踪迹。古罗马卢克莱修提出的投掷飞矛的理想实验，在思路上亦与此相仿。

另一方面，古人也确有主张有限空间观的。例如西汉学者扬雄即曾提出： “阖天谓之宇。”空间（宇）的范围以浑天说所主张的天球（阖天）为尺度， 当然是指有限空间。这种有限空间观念的提出，也有它自己一定的观测依据和数理推算过程。三国王蕃的议论，就充分表明了这一点。据《开元占经》的记载，王蕃说：

“夫周径固前定物，为盖天者尚不考验，而乃论天地之外，日月所不照， 阴阳所不至，日精所不及，仪术所不测，皆为之说，虚诞无徵，是亦邹子瀛海之类也。”

王蕃反对那种任意臆测天球之外空间范围的方法，他的话表现了一种求实精

神。在历史上，很多浑天家都计算过天球的大小，其结果虽然不能成立，但他们重视用数理方法研究空间性质，也有其可取之处。

在这里，张衡的工作值得一提，他在其《灵宪》中说：

“八极之维，经二亿三万二千三百里，南北则短减千里，东西则广增千里。自地至天，半于八极，则地之深亦如之。通而度之，则是浑已。将覆其数， 用重（差）句股。悬天之景，薄地之义（仪），皆移千里差一寸得之。过此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”

张衡所持是一种椭圆天球观念，认为这个天球的平均直径是二十三万二

千三百里。他特别强调，要得到这一结果，所用的数学工具是重差勾股术， 物理依据是所谓地隔千里、影差一寸的假说。此外，张衡的话中还隐含了这样一种认识：用数理方法所能观测和认识的空间是有限的，超出这个范围， 只能用思辨的方法去解决。换言之，在讨论空间范围时，哪些属于物理问题， 哪些属于哲学问题，张衡的理论对之做了区分，这充分表现了他的高明。

中国古代空间观念的另一特征，是其主张空间不同方位有不同的性质。古代广泛流传的“五方配五行”的说法，就反映了这种认识。五方，指东、西、南、北、中五个方位。古人持地平大地观，认为地是平的，地的中心在今河南登封附近。从这种观念出发，可以建立起绝对的东、西、南、北、中方位概念来。古人认为，五行按木、金、火、水、土顺序分别属于上述五方。即空间方位不同有着五行意义的差异。

与上述概念相应的是古人对空间取向性的重视，认为空间各向异性，方向具有绝对意义。《管子·七法》篇云：“不明于则而欲出号令，犹立朝夕于运钧之上。”立朝夕，即确定东西取向。在旋转的钧石上不能建立方向标志，因为方向本身是固定的。这里就涉及到方向的绝对性。

除了水平方向，古人对上下的取向亦很重视，认为这是自然本身的特质， 人类在主观上不能对之加以更改。例如，《墨子·辞过》说：“圣人有传： 天地也，则曰上下；四时也，则曰阴阳；人情也，则曰男女；禽兽也，则曰牡牝雄雌也。真天壤之情，虽有先王不能更也。”这些，都反映了一种绝对的上下观念。

中国古人的绝对上下观，与其固有的地平大地观分不开。古人缺乏地球观念，认为大地是平的，在量级上与天的大小差不多，由此，上下差别是绝对的，背离地面，就是向上，否则为向下。这与古希腊人不同。希腊人笃信地为球形，他们的上下观以指向地心为下，背离地心为上，可谓是一种相对的上下观念。绝对上下观与地球说不相容，在清初关于大地形象的争论中， 这一点得到了充分体现。

古人对空间取向的重视，有一定的物理因素作用。水平四向观念的产生， 实际是对地球因自转而导致的自转轴在空间中指向保持不变这一物理现象的反映；上下观念的产生，则是对重力现象有所体会的结果。

空间取向是绝对的，这等价于说空间各向异性。古人这一认识与现代所谓的宇宙学原理大相径庭。宇宙学原理主张宇宙均匀各向同性，它揭示了大尺度空间物质分布的特性。而中国古代有关认识，则是就人直接可见尺度而言，至少就太阳系来说，这一判断具有物理意义的真实性，它与现代宇宙学原理是互补的。

古人讨论空间观念，不可避免要涉及时间和空间的关系。

在古人有关时空关系的议论中，占主导地位的是时间与空间相关的说法。例如，《管子》中有《宙合》篇，将时间、空间相提并论；古籍中常见四时配四方之说，将特定的时空相联系。《庄子·则阳》引容成氏曰：“除

日无岁，无内无外。”没有时间的累积，连空间方位的内外都无从区分。明末方以智《物理小识》对时空关系更有精彩论述：

“《管子》曰宙合，谓宙合宇也。灼然宙轮转于宇，则宇中有宙，宙中有宇。春夏秋冬之旋转，即列于五方。”这里把时间比成轮子，认为时间

的推移在空间中进行，空间中有时间，时间中有空间，二者浑然一体。这种陈述，侧重于强调时空相关性，与牛顿的绝对时空观相比，着眼点有所不同。

中国古代这种时空相关的观点，其科学基础并未超越经典物理学范围。它与爱因斯坦狭义相对论时空观在依据的原理和具体内涵上都截然不同，不可将其混为一谈。它的哲学基础是传统的五行思想。古人认为，五行说能够表示万事万物基本性质及其相互关系。时间一年四季，空间东西南北，它们都与五行相对应。这样，时间空间就通过金、木、水、火、土这五行联系在一起了。这就是中国古代时空相关说的实质。方以智对这种联系作了哲学概括，但他的说法并未超越古人认识范围。即使如此，中国古人的议论依然表现了他们在时空关系上深邃的哲学洞察力，还是值得一提的。