一本几乎消失的自然科学论著——《论气》

宋应星最出名的一本书，莫过于《天工开物》。但他还有许多散佚的著作，其中一本就是《论气》。我有一本《野议、论气、谈天、思怜诗》，这本书出版时间较早，据书中讲是在清理图书馆时清理出来了一个明刻本，故而翻印出版。这本书出版后似也没有再版，影响力亦十分有限，甚至可靠性有多高都不十分确切。但这本书却被我当成宝典，曾反复研读过，也构成了本人对中国科技史最早的认识。

研究关于自然科学的思想史，大部分人都是从历代经学家的著作中去摘抄其中的自然部分，最受欢迎的莫过于王充、张载等人。可是很少有人关注自然科学思想的专门类著作，这一类著作其实并不少，典型的如晋杨泉的《物理论》、五代谭峭的《化书》、以及宋应星的《论气》。这些书研究的基本出发点，都是“气”，气是中国古代对于自然认识最基本的单元。

气论与西方的原子论有本质差别。原子论是把宇宙看成分立的，原子是组成这个世界最基本的元素。气论则是把宇宙看成连续的，气就像“野马氤氲”一样，流转变化，从而构成了我们的世界。

这里就存在一个基本的对宇宙设想的分歧，宇宙中到底是否存在“虚空”呢？这就是中国古代的有无之辩。虚空也就是我们现在说的绝对参照系，如果宇宙是离散的，那么离散的原子之间的空隙，一定是由虚空来填满。而中国的“气”则可以充塞于宇宙的每一个角落，使宇宙中不存在虚空。宇宙即气、气即宇宙。

这样的气论思想，从两汉开始探讨，到两宋逐渐成熟，形成了程朱理学最基本的理气论。理气论是后世千年的主导思想，但也出现过反复，比如明中后期陆王心学的挑战。王阳明的思想在明朝影响甚大，但容易产生极大的误读。明晚期的王学末流就是这一类，他们只以抠经典中的字眼为荣，俗称章句小儒。这一批人对社会的危害很大，我们现在很多人反的程朱理学，实则是在反王学末流。

为了反对王学末流，明末清初开始出现了复兴“实学”的一批人，如徐光启、黄宗羲、方以智等。他们大量探讨对自然的看法，尤其当时正值西方传教士来华的第一波高潮，与西方最新天文学认识结合，是当时非常流行的套路。

另一方面，外丹术在这一时期逐渐平民化，经验的总结已基本完成，这时候正是从经验上升到理论的节点。在这样的背景下，就有了《论气》这本书，它基本是实学气论和《化书》两种思想的延续，但更具有逻辑完整性。

《论气》篇幅并不长，其中主要包含“形气”、“气声”、“水火”、“水尘”、“寒热”五部分内容。
“形气”部分，主要讨论形气的转化。
“气声”部分，主要讨论声音的成因。
“水火”部分，主要讨论燃烧的原理。
“水尘”部分，主要讨论空气的组成。
“寒热”部分，主要讨论温度的变化。
当然了，作者本人并没有现代物理和化学的思想，所有的总结都是我来根据他的文本和对现代科学的理解类比的。有以今度古的问题，但为了方便现代人能够理解，这种类比似乎又很必要。

在《论气》中，最基本的问题是气的变化，特别是，气是如何构成物质的。物质被称为“形”，也就是有形之物。气则是完全透明的，是无形之物。形与气的转化，就是自然界物质变化的基础。

在这里，作者讨论了不同的物质变化。

他首先谈到了燃烧中的变化，他说“及其得火而燃，积为灰烬，衡以向者之轻重，七十无一焉，量以多寡，五十无一焉。”这里出现了柴火燃烧的反应前后物质质量的变化，七十无一和五十无一应当不是约数，而是作者进行过实际测量的结果，这正是现代计量化学的基础。

其次，他谈到了为什么有的物质燃烧会有灰烬，有的却没有。这是取决于其生成之源，如果是从土中的尘埃经过气的包裹而形成，燃烧时就会留下灰烬。这有点类似于燃素说的思想，但似乎比燃素说略进一步。因为它提到，灰烬经过黄泉之力（更加缓慢的燃烧）也会重新变成气，只是那样的话时间更长，人观测不到。这种说法则又接近分子运动论。

第三，它谈到变化的快慢，它认为“化之速者，其生必速”。这基本上是在用一个周期性的cos、sin函数来理解生和化的过程。但是，他又自己设问，为什么同样的木柴，用不同的火去烧，烧成灰烬的时间不一样。他解释说，这里所说的生、化，是自然过程的演化，而非人为。人为可以加快生、化过程，但不是他讨论的重点。

关于声音的原理，《论气》基本上还是延续《论衡》以来的解释，没有太多独创点。

“水火”部分应是这本书最值得关注之处。水火是中国自然哲学的一个核心讨论内容，也是五行最重要的部分。从字面理解，水就是降温、或低温热源，火则是升温、或高温热源。但碰到实际情况时，往往会被赋予更多的内涵。在《论气》中，水仍是我们所认识的水，而火也被赋予了物质的含义，即木柴燃烧前后的质量变化、就是火的质量。更重要的是，水和火被完全对称起来。作者认为，多少重量的火，就可以蒸发多少重量的水；多少重量的水，就可以扑灭多少重量的火。我不知道作者是否经过实测、抑或凭借主观经验判断，但把“火”进行这样的量化，某种意义上有点质量-能量对应原理的味道。

最后，作者还为自己设了一问，他说，火的旺盛需要风，而与水无关，如何能把水与火等价起来呢？作者对此的解释是，风的本质是气的流动，而气中有水和火的元神，扇风就是用水的元神去逼迫火的元神，使其升腾而出。从这样的分析来看，作者所处的时代里，人们已经有了空气成分的潜在意识，但他毕竟没有氮气和氧气的实验认知，只能凭直觉去总结规律。

最后，作者也讨论了气中的“尘”和灰尘的差别，以及水火所引起的寒热变化。

总体来说，《论气》一书很好地反映了当时之人对自然的认识水平。可以看到，很多接近现代科学的思想已经开始萌芽。不妨合理想像，如果再过几百年，当相关的实验证据越来越充分时，中国人应该也能独立地总结出与现代类似的科学规律。

从中国历史来看，五百年是一个科技发展的周期。但这一周期被西方现代科技的传入而打破。现代西方那种爆炸式的科技发展，不仅中国历史上从没出现过，即使是西方人自己的历史上，也绝无仅有。而且在可预期的将来，这样的发展方式也不会再出现。其实，科技发展需要社会文明以更加漫长的速度来消化，否则社会就会出现危机。隋朝的科技发展太快，导致其只存在了38年。欧洲近代两次工业革命，中间只间隔了不到100年，结果就是两次世界大战。假使两次工业革命的间隔在300年以上，人类能够先将机器文明完全消化，再进入电气化时代，那么也许战争会少一些，和平会多一些。就像我们今天，道路礼仪还没有充分建立起来，汽车就已经普及到普通人家。结果当然就是道路上事故频发、纠纷不断。人的综合素质跟不上科技发展的脚步，这是自工业革命以来，人类面临的最大危机。从这个意义上再来审视中国古代的科技发展和对自然的认识进程，或许有不一样的现实意义。