2451-道教科学思想发凡-第20章
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虹霓也”：动静相磨，所以化火也；燥湿相蒸，所以化水也；水火相勃，所以化云也；汤盎投井，所以化雹也；饮水雨日，所以化虹霓也。《化书》卷二，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第26页。
可见道门中人对雨后虹霓现象的观察细致入微。《玄真子外篇》中还记载了人工方法造虹的试验：“背日贯（喷）乎水成虹霓之状，而不可直者，齐乎影也。”《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第725页。即背向太阳喷出小水珠，就可产生类似虹霓的情景；这是中国科技史上第一次以实验的手段研究虹霓这一自然现象，也是首次进行的太阳光散射实验，意义非凡。它运用实验手段验证了雨后虹霓乃雨滴反射日光产生的一种光学现象。这一人工制造虹霓实验也是道教科技史上众多实验研究的一个典型案例，有力地凸现了道教科学家重视实验的科学思想。
《玄真子外篇》中的物理学知识和思想远不止上述这些。其中关于潮汐、雷电自然现象的记述也显示出很高的科学思想水平：
吾观之太寰之内，似神而无者六：海波NFDC1（溯）江而为涛，天文皎夜而为汉，炎光闪云而为电，雨色映日而为虹，阳气转空而为雷。《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第724页。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉道教典籍中的物理学思想（2）
引文中，“寰”泛指广大的境域，“太”这里作大解，太寰即整个宇宙；涛这里指海涛；汉即古人常说的银河。张志和认为海涛、银河、闪电、雷雨这些自然现象看起来似乎有神灵在操纵，其实没有，“其所然者，皆有由也。”《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第724页。也就是说有其内在自然之道。海涛形成的原因是“海波？（溯）江”，海水逆水而上涨到江里就形成潮。潮水有涨有落，有一定的周期。对于其内在原因，张志和也试图予以破析，云：“若欲知涛之说者，观乎脉之血有往来之势，察乎槐之叶有开合之期，气之应也。《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第724页。他这里是用血液在脉里流动的“往来之势”来类比潮水形成的原因，用槐叶开合的周期性来说明潮水涨落的周期。张志和虽然受时代的局限，笼统地将这些自然现象发生的根本原因归予“气之应也”，但他借用血脉、槐叶的实物模型来类比推理潮汐现象形成的机理，也反映了张志和具备相当高的科学思维素养，尽管这种科学思维还带有细节上的一些缺失，例如思维的模糊性和笼统性。
同样，张志和还指出，天文皎夜而为汉，炎光闪云而为电，雨色映日而为虹，阳气转空而为雷，这些认识也都在一定程度上揭示了银河、电、雷形成的原因。古人认为“天有文，地有理”，《易》曰：“观乎天文；以察时变；观乎人文；以化成天下。”天上的银河是由日月星辰的分布、运行而成的，云际间的火光闪烁形成电，雷则是“阳气”在空中激荡形成的。与《玄真子外篇》对风雨雷电的探索相近似，道书《无上妙道文始真经》也探讨了风雨雷电形成的原因，云：“衣摇空得风，气嘘物得水，水注水即鸣，石击石即光。知此说者，风雨雷电皆可为之，盖风雨雷电皆缘气而生。”《无上妙道文始真经》，《道藏》第11册，第515～516页。作者将风雨雷电产生的原因归结为自然之气的作用，在当时的历史条件下难能可贵，尽管它只是一种朴素的科学思想。《玄真子外篇》还记载了有关液体表面的张力现象，云：“荷水为珠，其圆也非规，而不可方者，离乎著也。”《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第725页。规即一种用以画圆的工具，著即附着。张志和认为荷叶上的水珠因为有离开荷叶而不附着在上面的趋势，所以水珠不用规也自成圆形，而不是方形。对于这一物理现象的观察记述，已有学者给予了充分的肯定，指出：“一千二百多年前的张志和能对因液体的表明张力而形成的现象进行如此周密的观察和记载，并用水滴与荷叶的附着作用不大来解释水滴在荷叶上成圆珠形的原因，实在是难能可贵的。”杨樟能：《〈玄真子〉中的物理知识》，《中国科技史料》第11卷（1990）第4期。此外，张志和在视觉考察方面也有独到见解。视觉乃辨别外界物体明暗和颜色特征的感觉，是古代物理学研究的一个课题，道教典籍中对视觉现象有一些观察记录。例如； 《玄真子外篇》云：
烬火为轮，其常也，非环而不可断者，疾乎连也。《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第725页。
夫以百尺之竿戴乎盘，卧之立之，远近适等，而小大不同，信目之有夷险者矣。
《玄真子外篇》卷下，《道藏》第21册，第724页。
前一引文意思是说燃烧后带有星火的木炭，让它以一定速度旋转时呈轮状，而急速旋转时看起来像一个连续的环，其实它并不是环，只是烬火旋转速度太快而造成无间断的环状错觉。后一引文实际上是一个有关视觉现象的物理实验，其实验设计十分巧妙，有相当高明的实验物理思想：在长竿的一端放置一个盘，将竿横放或者竖放（做两次视觉观察对比实验），观察者距离盘的距离一样，但在观察者看起来，盘的大小却不同。现代科学认为，视觉是整个视分析器活动的结果。由光源直射或物体反射的光线作用于眼球的视网膜，引起其中感觉细胞的兴奋，再经视神经传入大脑的皮层视区产生视觉。人的视觉受观察者的经验制约，同时也受到观察对象背景的干扰。因此人们在观察某一对象时，常常会产生某种视觉偏差，造成错觉现象。张志和将这种视觉错觉称为“信目之有夷险者矣”，表明他对视觉现象有相当深的观察认识水平。上述物理知识很清楚地显示了道士张志和对自然万物之理探索的努力及其科学思想水平。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉《化书》中的物理学思想（1）
五代道教学者谭峭所著《化书》，是一部重要的道教思想著作。卷一记载了“四镜”及其成像规律：
以一镜照形，以余镜照影。镜镜相照，影影相传，不变冠剑之状，不夺黼黻之色。《化书》卷一，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第5页。
小人常有四镜：一名璧（圭），一名珠，一名砥，一名盂。璧（圭）视者大，珠视者小，砥视者正，盂视者倒。观彼之器，察我之形。《化书》卷一，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第6～7页。
圭是双凹透镜，珠是双凸透镜，砥是平凹透镜，盂是平凸透镜。其中，双凹、平凹都是发散透镜，双凸、平凸乃会聚透镜。文中所说的大、小、正、倒的成像规律说明谭峭对光的折射、反射规律认识有一定的科学思想水平。关于四镜，目前学术界还有球面镜的另一种解释，也可说明四镜“小、大、正、倒”成像情况。
《化书》在镜的成像理论方面也有所探索，卷一《道化·游云》云：
游云无质，故五色含焉；明镜无瑕，故万物象焉。谓水之含天也，必天之含水也。夫百步之外，镜则见人，人不见影，斯为验也。是知太虚之中无所不有，万耀之内无所不见。而世人且知心仰寥廓，而不知迹处虚空。寥廓无所间，神明且不远。是以君子常正其心，常俨其容。则可以游泳于寥廓，交友于神明而无咎也。《化书》卷一，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第8页。
已有学者指出：“就成像理论而言，中国古代对像信息在空间分布的特点有过独具特色的探讨，得到了富有启发性的认识。这就是像信息的弥散分布理论，认为所有物体的形象信息都弥散分布于空间之中，空间中任何一处接收到的形象信息都反映了所有物体的形状。”关增建：《中国古代物理思想探索》，湖南教育出版社，1991，第183页。笔者以为，上述所引《化书》文字可为这一观点提供有力的佐证，其中包含了道门中人对古代信息的弥散分布理论的可贵思想贡献。谭峭以“游云无质，故五色含焉”、“明镜无瑕，故万物象焉”形象生动地说明了虚能含物之理。换句话说，形象信息之所以能弥漫于空间，是由于空间的虚无性。所以谭峭进一步指出：“太虚之中无所不有，万耀之内无所不见。”简明扼要地概括出了形象信息的弥散分布特征。
《化书》对摩擦生热燃烧现象有准确的描述和认识：
阳燧召火，方诸召水，感激之道，斯不远矣。《化书》卷一，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第12页。
动静相磨，所以化火也。《化书》卷二，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第26页。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉《化书》中的物理学思想（2）
燃烧现象是自然界最常见的一种自然现象，古代先民很早就试图揭开燃烧之迷。道教外丹黄白术离不开“水火”的运用，从某种意义上说，道教外丹黄白术实际上就是一门“炉火”技术。人类最早的取火技术现在已难以确考，一般认为人工取火大约出现在旧石器时代的晚期。中国古代典籍中，有关钻木取火、摩擦取火的记载不少。《庄子·外物篇》有“木与木相摩则燃”记载；《韩非子·五蠹》亦云：“钻燧取火以化星臊，而民悦之。”人工取火的发明是人类历史上具有划时代意义的技术发明，对于人类文明的进步意义非同一般。人工取火技术的发明，使人类获得用火的自由，活动范围得以扩大，为人类最终告别茹毛饮血的生活方式提供了技术支持。恩格斯曾这样评价道：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过蒸气机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开。”恩格斯：《反杜林论》，人民出版社，1970，第112页。
尽管古人很早就学会了摩擦取火的各种方法，但就个中原因却长期无法作出科学合理的解释。谭峭以一动一静的相互摩擦运动来说明产生火的原因，是一个了不起的物理学思想，这就从机械运动的角度说明机械能转化为热能继而生火的物理现象。
《化书》卷二《声气》也探讨了声学现象，“操琴瑟之音，则ND14B然而闲；奏郑卫之音，则乐然而逸；碎瓴甓之音，则背NEBF6
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之音，则鸿毛踯躅，其感激之道也如是”《化书》卷二，丁祯彦、李似珍点校《化书》，中华书局，1996，第27页。。不同的器乐发出的声音有差异，谭峭探讨了声音产生的原因：“气由声也，声由气也，气动则声发，声发则气振，气振则风行而万物变化也。”丁祯彦、李似珍点校《化书》卷二，中华书局，1996，第27页。他将声音产生的原因归结于气的振动，这一声学思想已初步认识到声音的物理性质。谭峭《化书》对声音传播的特点也做了论述：
虚化神，神化气，气化形，形气相乘而成声。耳非听声也，而声自投之；谷非应响也，而响自满之。耳，小窍也；谷，大窍也；山泽，小谷也；天地，大谷也。一窍鸣，万窍皆鸣；一谷闻，万谷皆闻。声导气，气导神，神导虚；虚含神，神含气，气含声。声气形相导相含，虽秋蚊之NFDCBNFDCB，苍蝇之营营，无所不至也。由此知之，虽丝毫之虑，必有所察；虽秋察之言，必有所闻。丁祯彦、李似珍点校《化书》卷二，中华书局，1996，第15～16页。
上述引文认为声音的发生和传播都与气的媒介作用密切相关。“形气相乘而成声”，“气含声”，“声气形相导相含”，因为气是声音传播的载体而且弥漫四周，所以声音通过气作为介质就可四处弥漫“无所不至也”，“虽秋察之言，必有所闻”，声音即使很细微也可以为人所觉察。气为声音传播媒介的观念是《化书》物理学思想的精华。
力学与天文学、数学是古代自然科学最早发展起来的三大学科。由于生产和生活的需要，东西方各民族都很重视对力的现象和原理的探究，很早就蕴育了丰富的力学知识与思想。中国古代的力学思想也很丰富，包括时空观思想、运动观思想、力的形式、性质与定义，等等。
《化书》卷一《道化·环舞》云：作环舞者宫室皆转，瞰回流者头目自旋。非宫室之幻惑也，而人自惑之；非回流之改变也，而人自变之。……唯清静者，物不能欺。丁祯彦、李似珍点校《化书》卷一，中华书局，1996，第3～4页。
《化书》的作者已意识到物体运动与参照系有一定的关系，观察者观察物体运动状况时，选择的参照系不同，所观察到的运动情形也就不同。以一个自身作环舞的观察者作参照系，那么原来静止的宫室看起来也旋转起来了；若以一个回旋的水流作参照系，那么静止的观察者也会感觉自己在作回旋运动。道书《无上妙道文始真经》也有一段经文谈到运动的参照系问题，云：“流者，舟也，所以流之者是水，非舟；运者，车也，所以运之者是牛，非车。”《无上妙道文始真经》，《道藏》第11册，第519页。相比较而言，谭峭科学思想更深刻些，表现在他进一步分析了人们由于参照系不同所导致的认知差异。他认为人们由于选择了运动物体作为参照系，所以对物体状态的判断产生了误差，“是故粉巾为兔，药石为马，而人不疑；”丁祯彦、李似珍点校《化书》卷一，中华书局，1996，第4页。“唯清静者，物不能欺”。只有观察者保持静止不动，才能不被物体运动的假相所欺骗。这里蕴涵有选择绝对参照系来观察物体运动状态的科学思想，难能可贵。
第四部分：观变察机——道教物理学思想钩沉《谷神篇》与道教宇宙论思想考论（1）
道门中人所阐发的时空观、运动观中不乏科学思想的精萃，有些甚至是中国物理学思想的嚆矢。例如，老子《道德经》第五章已有空间无限性的思想萌芽。“天地之间其犹橐龠乎？虚而不屈，动而愈出。”
《庄子·庚桑楚》首次将“宇”与“宙”并列，云：“有实而无乎处者，宇也；有长而无本剽者，宙也。”老庄的这些思想为道教徒所发扬光大，为道教建构宗教神学宇宙论提供了思想基础。
南宋道士邓牧（公元1247～1306年）《伯牙琴·超然观记》以“虚空一粟”来比喻说明宇宙的无限性：
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；一果所生，必非一人。谓天地之外无复天地，岂通论耶。邓牧：《伯牙琴·超然观记》
邓牧字牧心，曾隐居浙江大涤山洞霄宫，作有《洞霄图志》和《伯乐琴》等。他
认为我们目力观测所及的空间范围——“天地”，只不过是浩瀚的宇宙的一小部分而已。天外有天，宇宙的空间是无限的。邓牧的宇宙观无疑是十分科学的思想。
道门中人关于宇宙万物化生规律也提出了一些有价值的思想。唐代道教学者李筌在疏解《阴符经》“观天之道，执天之行，尽矣
