照见天地的本原——穷神知化

整个中国科技史，最难写的还是理论这一节。其它内容，多多少少都能从已有的文献中去总结。特别是关于技术的部分，总结的文章更是应有尽有。但是，很难见到一本关于科技史的书上能够内容详尽地探讨中国古代科技中的理论部分，以致于让绝大多数现代人都以为，中国古代只有技术，没有科学，更没有理论。

事实当然远非如此。很多技术的进步，没有人类理性的思考是根本不可能发生的。不论是外丹术，还是中医，莫不如是。

然而，却为什么没有人能够系统地将之总结出来呢？原因固然有很多。一个可能的原因是，同时理解古代科学体系和现代科学体系的人非常少，而这两个体系看上去又完全不兼容，于是熟悉现代科学体系和语言的人，便很难窥见古代科学体系的精髓。

一说起古代的科学理论，相信大多数人脑子里的第一反应，一定是“阴阳五行”这四个字。我自己也是从这四个字着手进入相关领域的。按五行学说，阴阳无非是二分法基础上的一元论，五行无非是一个运转流行的循环，其背后的逻辑要是泛泛而谈似乎也并不难于理解，和现代科学理论也未必不能兼容。但为什么它的样子总是看上去如此奇怪呢？这说明，在阴阳五行之上，还有另外一套理论，这套理论隐藏更深、理解更困难，而如果无法理解它，则阴阳五行理论也会显得晦涩。这套理论总结起来就两个字：神化。

这个“神化”，不是“神话”，它是出自周易系辞中的四个字：穷神知化。可能仅从字面上理解，人们很容易将其和“化学反应”联系起来。的确，古代丹经中有一本《化书》，对宋明理学影响甚大，其中的“化”就是炼凡中的变化过程，与化学反应有相通之处。但这里的“化”的内涵要比化学反应更加丰富，它是从物质的固相和气相间的变化发现了个中奥妙，所以这个“化”的原本含义应更接近物理中的“相变”。当然，中国古代没有物理和化学的分科，也无法从原子层面区分相变和化学反应的差别。固体的相变主要体现在晶体结构，化学反应主要体现在分子结构。根据薛定谔的看法，从第一性的角度，二者的区分同样也不那么本质。所以，穷神知化的这个化，应该足够涵盖这些精微的变化过程。

然而，要从哲理上清晰阐述“穷神知化”这四个字是什么意思，起码需要好几本专著，我对它的理解也还相当浅薄，难以真的说透。

我们先讲讲历史。对于神化的理解，两汉时期鲜见论述。西汉人都在谈五行，东汉人都在谈图谶，只有《黄帝内经》稍微提了提“两精相搏谓之神”的说法。而真正开始谈论，应当是从唐朝开始。而炼丹术也正是唐朝时达到顶峰，对于事物的变化，唐朝人有许多丹经专论此事。其中《化书》是相当重要的一本，其中就专论这一个“化”字。唐朝的丹学很大程度影响了宋朝的道学。在《化书》等道家学说的基础上，北宋的哲学家们开始对“神化”的基本哲学观进行了非常细致的阐述。这其中，最著名的莫过于张载。他的气论的核心部分，正是那一句：“天下之动，神鼓之。”于是，神化被赋予了哲学本原的重要地位，也成为科学理论中的核心。此后，以中医为首，大规模的采用这种理论。一些关于中医理论基础的书，包括《内经知要》、《四圣心源》等，俱谈神化，并以此为生命之源。

按照张载的定义，整个宇宙都是由“气”构成的。我们前面讲过，气就像今天的人所讲的能量，无所不在，气的聚散屈伸，就构成了世界万事万物的运动。有有形之气，有无形之气，有形之气被人感知到，就是象，无形之气人无法感知到，只能通过有形之气的行为来推测。气有清浊之分，清气向上，浊气向下，清浊二气也可相互转换，就像炼丹中的微妙转换一样。世界的寒来暑往、日月盈昃，都是由这种转换所构成的。这和我们今天说的动能和势能的转换也十分类似。讲到这里，似乎一切都说得通，也能和现代人的科学理念对应得上。而接下来，才是这个世界观最难理解的部分。

宋明理学的出现，主要是因应佛教传入中原后，对中原本土哲学发起的挑战。佛教的核心理念就是万物都将走向寂灭，有点类似于我们今天所说的熵不断增大，最终变为一团混乱一样。中国本土哲学都是讲循环的宇宙观，天地日月的运动规律都是循环往复的，怎么可能最终的归宿是万物寂灭呢？于是，这种可逆性与不可逆性的争端，就构成了当时最主要的世界观之争。

张载提出气论，正是要回应佛教万般皆空的观点。张载认为，所谓的虚空，无非是无形之气，气是实有，而非虚无。只不过，在它没有成形之前，人们无法观测到罢了。在这样的有无之争中，气论的确有许多优势的地方，特别是伴随着当时炼丹术和中医的发展，其中许多精微的变化，的确难以用虚无予以解释，而气的运行流转、聚散屈伸，确实能解释这些微妙变化的关系。

但是，气论有一个最大的弱点，那就是对可逆性问题的无力。气有聚有散，这是显而易见的。可是，气的终极状态似乎显然是“散”。比方说，压缩的一团空气，一旦放开约束，则必然会散开。没人见过一团散开的气体，自动约束成压缩的气体。同样，人和动物如果是气的聚集状态，那么它们最终都将走向死亡，也就是气最终会消散。但是没人见过人死了还能复生的，也就是说，气散了就无法再聚集。

这些例子用我们今天的话说，就是不可逆过程。不可逆过程是熵增加的过程，自然界总是自发地趋向于熵增加，而不能自发趋向于熵减小。但是，儒家的哲学中必须要回应这种不可逆的佯谬，否则其理论的致命弱点就无法克服。当然，这也有非常现实的意义，因为中医的终极目的，就是延年益寿，也就是延缓、甚至阻断这种不可逆过程的发展趋势。在这样的背景下，“穷神知化”这个周易中的概念，就被两宋道学家们充分发挥，形成了他们的神化理论。

在张载的定义中，神，就是处于清极通透状态的气；化，就是清极通透的气，变成浑浊有形的气，的微妙变化过程。什么是清极通透，就是气散开来，到完全寂灭的状态。用现代的话说，就是气已经完全充分的扩散，世界已经处在“各态遍历”的阶段，也就是处在热平衡的状态，这个时候的熵最大。但是，和现代人定义的热平衡不同，当气变成神之后，所有发生在神身上的事情都是无法测量的。神没有任何形状、象貌，人类没有任何测量手段能够探知神的运动规律。但是，不可测并不表示不存在，它不仅存在，而且会变化。神化是熵从增大变为减小的关键一步，或者说，是从不可逆回到可逆的关键过程。一旦神重新化为气，那么气又可以重新回到聚散屈伸的运动过程中来。于是，世界的周期性往复运动就可以延续下去。由此可见，在中国古代哲学中，神化的确是构成世界运转的关键要素。难怪张载会说，天下之动，神鼓之也。如果把世界当成一台机器，神就是这台机器的核心动力。

中国古代的科学理论范式和现代有很大不同。主要差别，就在神化二字。我们现代人比较关心的一些东西，在古代看来也许是细枝末节。比方说牛顿力学中的F=ma，这是我们现代每个中学生都要学习的公式。但是在古代，这些都是放在算经中，作为显而易见的常识而不加辩证的直接使用，比如我前面讲过的《九章算术》中“马力”的例子。或者可以这样说，只要是有形之物，通过经验的积累和总结，便总能总结出合适的算例和算术加以处理。比如历法，一开始人们都把太阳轨道看成是圆轨道，后来发现了岁差和日月五星的不均匀性（张子信三大发现），于是开始改用二阶插分、甚至三阶插分来模拟。这种看似笨拙、实则高效的方法论，到了今天的工程学上，仍然大量使用。

中国古代哲学，并不会纠缠于那些算学家们就能解决的细枝末节。其核心的要点，是要探讨那些无法被人类观测到的无形之物。比如我们这里讲的神，比如中医里的“精”，都是这一类无形之物。无法测量，就相当于其大小尺寸小于测量尺的最小刻度，所有的测量，得到的都是误差，也就是数论中的余数。

中国古代哲学，本质上就是在探讨余数。无论两仪、四象、五行、八卦，都是想通过对余数的规律性总结，探知这些余数所能表现出的、能够被观测到的一些宏观运动规律。这就是为什么神化的理论，总是要和阴阳五行的理论纠缠在一起，让现代人莫衷一是、以为俱是伪科学，其真正的原因。

气的聚散屈伸，是构成宇宙运动的基本要素。气散于无形的状态，这时的气就成为神。人们马上就问了，气散到极端情况就是神，那聚到极端情况是什么呢？就是精。

关于精、气、神的词汇，即使在西方科学已经主导的今天，依然流行于现代汉语中。我们常说的，有精神、精气、神气、精魄、神魂，等等，甚至“精气神”合而为一个词，也是常被许多人挂在嘴边。与之相反的，阴、阳、水、火、木、金、土相关的词汇，已经在现代汉语中不太常见。这是时代造成的。我们现代人所继承的古代科学思想，主要来自宋朝。宋朝人的主打科目，就是精、气、神。这和汉朝传过来的五行思想，有一定的区别。当然，二者也有密切的关联。

关于精的定义，现代很多人将其解释为“精微物质”。

此言大谬！

我已经反复提到，所有中国古代关于世界本原的哲学，都是基于气。你可以把气理解为能量，但不能简单概括地理解为物质。在中国古代，物是物，质是质，这是两个不同的哲学范畴。但是，它们都和精无关。精是和神相对应的哲学范畴，它是气聚到极限时，给气赋予的一个新的称谓。关于这个概念，《四圣心源》讲得最为清楚：“阴气方降，未能生精，先生其魄，阴气全降，则魄变而为精”。

关于精和神概念的理解，文学作品中的描述格外清楚。文学作品中，妖修炼到一定境界，就成了“精”，比如狐狸精、蛇精等。而人修炼到一定境界，就成了“神”。这里是把精和神的哲学概念物化了。但它很清楚地反映了这两个概念的内涵。因为神是气之散、气之清的状态，清气上升，所以神都在天上；精是气之聚、气之浊的状态，浊气下降，所以妖精都在地下，甚至在污秽不堪的洞穴中。

不仅文学作品中，中医里也对精、神有清楚的定义。精是存于肾中，神是发于心里，所以叫肾精、心神。我想没有人听说过肾神、心精吧？为什么精存于肾，就因为肾是五藏中最下的，也是新陈代谢最后一个环节（泌尿）。为什么神发于心，就因为心是五藏中最上的，人体的血液循环正是从心开始发动。由此可以看出，神相当于人体这台“发动机”发动的状态，精相当于沉淀的状态。推而广之，神就是发动机工作时人体系统的起始状态，精就是终止状态。

注意，我们这里讲的“机器工作”，并不是前面所讲的万物的自发运动。自发运动通常是熵增加的，也就是越来越混乱，其终点是神。而机器工作则往往是熵减小的，也就是越来越有序，其终点是精。当然，也可以反过来看，宇宙的运动，总是清气上升、浊气下降这两种过程伴随发生的，所以神和精，两者既同时是起点，也同时是终点。这是两种看待运动的视角，也很容易造成理解上的混乱。

精除了是气聚的状态，还有一个重要的哲学使命，它代表着一种物的属性。在气论的思想中，万物的相互感应，是通过万物之精相感的。日有日精、月有月精、水有水精、火有火精。这些精，是携带着这种物的特殊标识和性质，如同物的基因。日月交感，正是日月之精的交感。《黄帝内经》则认为神就是两精相搏的结果，在这个语境中，精就像正负电荷，而神则是这些电荷所产生的场，或者说相互作用。当然，《内经》是从物质层面分析精和神的关系，还没有将精和神抽象为对立统一的两个哲学范畴。

在古人的物质观中，万物都是在它的精之上，附一层气。这一层气，又叫做“华”。精华一词，就是这里来的。这种物质观有个形象的例子，就是水滴的形成。水滴形成要有一个凝结核，这个核就相当于我们这里的精，附着其上的水汽，则是华。华往往是不重要的，是表面的，甚至对精的特征会产生某种误导性。而只有精，才反映其本质。一般来说，木炭燃烧，最后剩下的灰烬，就被认为是木炭之精。这一思想，构成了欧洲的燃素说。我始终认为，西方燃素说正是来源于此，不过我没有证据，权当一家之言。

中国古代科技的最大遗憾是没有玻璃，也就没有显微镜的发明。因此，对于精的微观状态到底是什么，古人是讲不清楚的。进一步，由于那时候还没有发现电磁感应，所有的万物“交感”，或者说相互作用，都是从日月交感中类比而来。所以，这里的精，又可以认为就是引力质量的一种哲学理解。但是，精有阴精、阳精之分，这似乎更接近基本电荷中的正、负电荷。当然，这只是基于现代科技的附会。在气论的思想中，精是什么，其实并不重要。因为精是一个工作循环的最终状态，人要想控制，也需要在其达到最终状态之前就开始控制，而不是已经到了终点再控制，油尽灯枯，那就来不及了。

从某种意义上来说，中国古代的宇宙观，就是把宇宙看成一个大的卡诺热机。其中，神是高熵状态，精是低熵状态，气则是中间的工作状态。当然，我们没有一门算学是来计算其中的热流或者有用功的大小。主要原因，当然是因为没有一个人定义出一个量，叫做熵。

但是，我也注意到了中国有另外一个量，叫做墒。墒的含义就是土壤的含水量。中国古代农学中倒没有墒情的说法，但有旱情，意思基本等同。早在汉代开始，就有了悬土炭法测湿度，这就是最早通过测量“水”的多少，来了解气候及土壤变化的一种手段。测“水”的多少，也运用于中医中。拔罐后皮肤乌青的程度，就度量了身体中湿气的程度。由此可见，虽然我们没有定量地给出熵、热、功这些现代物理中的量，但我们有测量“水”这个物理量。考虑到前面讲过的，水火在古代哲学中的重要地位，再与我们这里讲的精神概念结合，似乎我们就能窥见古人是如何用水的多少、来度量精、气、神的运动变化的。

受到现代西方科学的冲击，我们传统的精气神、水火五行等哲学概念，都已经很难为现代人所理解。由于中国古代没有定义这样一些量，如：力、速度、动量、功、热、温度、熵等等，于是就有人把中国古代描述为愚昧无知、毫不开化的科学空白期。可是，谁又真的去理解过中国全年湿度变化和气温变化的单调关系呢？谁又理解过，水银温度计的线性测温区间竟是如此巧合呢？

一切看上去理所当然的事情，都充满了许多未知的偶然。而在偶然中所蕴含的那些必然，才是多少古代智者倾尽一生心力所苦思冥想得来。今天再回看过去这一百多年历史的戏剧性变化，看着攻守易行、阴阳颠倒，不由得感慨良多。但我始终相信，有些东西始终没有死，它迟早会回到它本来就曾经是的那个样子。

近代以来，西方现代化学，尤其是化工的传入，极大地改变了传统中国人的生活方式。我们现在所用的各种日化产品，都是自西方传入的。至迟在清朝，人们就相信，如肥皂、香水等物，皆来自西方。比如《本草纲目拾遗》就说：凡物之有质者，皆可取露，露乃物质之精华，其法始于大西洋，传入中国。这种看法影响颇深远，我想大部分人应该都是相信的。

当然，现在我们已经知道了，中国古代并非没有日化，恰恰相反，其日化行业相当发达。众所周知的，如皂角、猪胰子等，就不消细说了。

特别说一下香水。香水采自花露，并非如《本草拾遗》所言是传自西方。至少明朝时候，已经有明确的采花露做香水的记录了。明朝有一本非常重要的科技类的书，叫《墨娥小录》，著者不详，但其重要性不亚于《本草纲目》和《天工开物》。这本书中明确记载了制作香水的方法：“取百花香水，采百花头，满甑装之，上以盆合盖，周回络以竹筒半破，就取蒸下倒流香水，贮用为之花香。”由此可见，当时采花露的技术是非常成熟的。

讲这一段，主要是想说明“精”的哲学理念在现实世界的用途。前面说到了精、气、神是宋朝开始形成的基本宇宙观。在那以后，社会科技和文化就开始向精、气、神的方向转移。制作香精，正是这样一种思想的升华。这与西方科学的发展过程恰好相反。西方科学的发展，是从最基本的质点假定开始的，其原理是从简单到复杂、从局部到整体、从片面到全局。而中国人看待世界的方式，是从大往小看。先看到了最宏观的气，然后抽丝剥茧才有了其中的精和神。就像外丹术的发展一样，经过了九转回还，最终才得到纯正的丹药。中国古代的宇宙观，正是这样凝炼出来的。

有了精、神，重要的是对其进行定量的测定。前面讲了，测定的方式就是通过水和火。精是气聚到极限的状态，神是气散到极限的状态，这二者都很难通过人类的测量手段来发现。唯一的测定方案，就是让神化为气、或让气凝为精。测定气聚、气散的过程，就能无限逼近精、神的真相。而气聚和气散又靠什么来实现呢？当然就是水和火。

在外丹术中，能够产生化学变化（炼丹）的办法，有且仅有两个，水法和火法。所以，水和火，是让气在精和神之间流转的重要媒介。而更重要的是，水和火，都是可以测定的。水的测定，可以直接通过水的重量。火的测定，可以通过木炭的重量（类似于我们今天说的“标准煤”）。多少重量的水、多少重量的火（木炭），可以将某种物质炼成精、或化于神，这是极其有用的信息。唐代《论气》这本书，其中就有明确定量的对水、火重量及其转化的研究描述。由此可见，只要明白了水和火的角色，也就明白了中国古代科学理论的核心要素。

以中医为例。中医在宋朝以后出现了金元四大家，这四家分别各有一个派系，即寒凉派、攻下派、补土派和养阴派。这四派的名称看上去各有不同，但其实质，正是在以水降火、还是以火去水的争论中形成。比如，寒凉派就认为，人体多有火热，应是寒凉药降火为要。更有甚者，近代还有火神派，一向以用大热之剂而闻名。如果按照现代科学的理解，那完蛋了。人体中有水还可以理解，人体内怎么可能有火呢？说胃里有胃火，很多人就理解为，胃里一直有一小团火焰在烧。显然不是这样。这里说的火，是说人体内的气（能量）更倾向于“散”、“升”的状态，也就是更倾向于神的一端，这时候就必须要用水来降火。这个水，也不是生理中的液体、或血液一类，而是让气（能量）倾向于“聚”、“降”的状态，即倾向于精的一端。用我们现代的话说，如果能量是由自由能和潜热构成，那么水越多，相当于自由能越大，火越多，相当于潜热（熵）越大。

水火是从汉代的五行学说继承下来的，汉代五行对丹家产生了重要影响，《周易参同契》就是完全基于水和火来展开其理论，这一思想也延续到了后代的外丹术。所以唐朝以后，基于水火的既济炉和未济炉成型，让外丹术进化到了标准化工业生产的阶段。也正是基于这样的思想，宋朝神化理论提出以后，迅速就过渡到以水、火的量来度量精、神的一种基本理论范式上。这样一个思想传承的流程清晰无碍，也让我们现在对古人如何研究自然有了清楚的认知。然而，这一套基于水火的思想，也确实难以给熟谙现代科学理论的人讲透彻。因为，水和火在现代科学的框架下并无特殊地位。

水，只不过是定摄氏温标的时候用了一下，最早的原电池也用了水，水分子有一定的极性，水到冰的相变是一级相变，水中还有一些氢键，等等。除此以外，水就是一普通液体。

火，只不过是从燃素说过渡到计量化学时讨论了一下其本质，最早的飞行器采用了火，热机加热用到了火，焰色反应需要用到火，火是光的一种来源，等等。除此以外，火就是一普通物理现象。

现代科学的本质是分子、原子、电子、光子这些东西，水和火太宏观、太唯象、太具体、太常见，不值得科学家费工夫来特别说明。英文中的water和fire两个单词，似乎也看不出什么特别不寻常的地方。

然而，水火两端却贯穿中国历史，是整个中华文明的核心要素。不把水火的地位特殊起来，就不可能真正了解中国科技史、甚至整个中国历史。中国历史，就是一部治水史、一部用火史，如果把这个事情想明白，整个中国大历史，也就没有什么秘密了。