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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078203]
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十五 张载和朱熹的自然观
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宋代思想界的斗争十分激烈。为迎合封建统治阶级加强和巩固中央集权制的需要，以程颢（1032—1085）、程颐（1033—1107）和朱熹（1130—1200）等人为代表的正统理学，逐渐建立了一套完整的客观唯心主义哲学体系。而程朱理学建立其道统权威的道路却是曲折的，它不但遇到了张载（1020—1077）、王安石（1021—1086）、陈亮（1143—1194）、叶适（1150—1223）等唯物主义哲学家的反对，甚至还遇到了以陆九渊（1139—1192）为代表的主观唯心主义者的挑战。所以，在宋代它对人们思想的束缚以及对科学技术发展的阻碍作用还不太大。相反，唯物主义思想在当时科学技术发展的推动下，占据了一定的地位，甚至理学的集大成者朱熹也不能不注意自然科学的新成果，并接受或引用张载、沈括等人的观点。在自然观问题上，也反映了这种情形。
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张载与唯物主义自然观的发展
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张载，字子厚，凤翔郿县（今陕西眉县）横渠镇人，是宋代重要的唯物主义哲学家。他的著作大都是其弟子所编纂辑录的，现存有《横渠易说》、《经学理窟》、《正蒙》等。他继承和发展了元气的学说，把唯物主义自然观提高到一个新的水平。
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张载认为宇宙万物的本源是物质性的“气”，他进而引入了“聚”和“散”的概念，以说明客观世界不同物质形态的存在和它们的运动变化。他说：“气聚，则离明得施（即可以感知）而有形；气不聚，则离明不得施而无形。”【59】他形象地用冰与水“凝释”比喻气的聚散，说明“太虚即气则无无”【60】的道理，显然这是对刘禹锡有关论述的发展。他还认为，气只有聚散，并无生灭，“太虚不能无气，气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚，循是出入，是皆不得已而然也”【61】。这里既包含了物质转化的思想萌芽，又以“不得已”，即不可违背的客观的必然性去说明这一运动与变化。
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在《正蒙·参两》中，张载进一步指出“动必有机”，而且“动非自外也”，即认为事物运动变化的原因在于事物的内部。为此，他又引进了事物内部分为对立的两端的概念，指出：“两不立，则一不可见，一不可见，则两之用息。”【62】由于这两端所需有的“虚实”、“动静”、“聚散”和“清浊”等不同的特性，从而造成了“循环迭至，聚散相荡，升降相求，缊相揉，盖相兼相制，欲一之而不能”【63】的态势。也就是说，事物内部对立的两端的矛盾运动，是宇宙万物“屈伸无方，运行不息”【64】的真正原因。
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张载继承和发扬了中国古代朴素自然观的传统，同时吸收了当时科技发展的新成就，故而他的这些论述，充满了唯物主义和古代辩证法的思想，绘出了一幅永远处于矛盾运动、发展变化的物质世界的总图像，对后世产生了很大的影响。
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宋元时期，对宇宙理论的有关问题作过生动而深刻的描述者还不乏其人。
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宋元之际的无神论者邓牧（1247—1306），在其著作《伯牙琴》中说：“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，一国所生，必非一人。谓天地之外，无复天地，岂通论耶？”元代的《琅环记》一书，则以有趣的问答，谈到了类似的思想：“曰：人有彼此，天地亦有彼此乎？曰：人物无穷，天地亦无穷也。譬如蛔居人腹，不知是人之外更有人也。人在天地腹，不知天地之外，更有天地也。”他们都以通俗的比喻，阐明了天地之外复有天地，以至于宇宙无穷的思想，把人类观测到的“天地”，和无限宇宙“虚空”清楚地区别开来。《琅环记》还论及天地的生成与毁灭。它说：“姑射谪女问九天先生曰：天地毁乎？曰：天地亦物也，若物有毁，则天地焉独不毁乎？曰：既有毁也，何当复成？曰：人亡于此，焉知不生于彼，天地毁于此，焉知不成于彼？”“至人坐观天地，一成一毁，如林花之开谢耳，宁有既乎？”这既肯定了宇宙的物质性，又提出宇宙无始无终，和个别天地有始有终的对立统一思想。这里所说的“成”、“毁”同张载所说的“聚”、“散”，很有相似之处，所以这一论述又可以说是张载的观点的引申与形象的说明，至少是当时哲学思想更加形象化的阐述。
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朱熹的自然观
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朱熹继承二程的观点，强调“理”是宇宙的主宰和万物的本源，认为理在气先，“有是理然后有是气”【65】，把气作为神秘的、非物质的“理”的派生物，以此作为他的自然观的总出发点，这也就决定了他的自然观的唯心主义性质。所以，从总体上看，他的自然观是同张载不相容的，如朱熹同二程一样，反对张载关于物质只有聚散，并无生灭的思想，主张物质不断地从“理”中创生出来，又不断地归之于消灭的说法，这就明显地表现出了两者的分野。但是，在坚持理在气先的前提下，朱熹有时也部分接受了张载关于气的学说，对一些问题作过有益的探讨。
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对于以地球为中心的天地的生成问题，朱熹曾这样说道：“天地初间，只是阴阳二气。这个气运行，磨来磨去，磨得急了，便拶许多渣滓，里面无处出，便结个地在中央。气之清者便为天，为日月，为星辰，只在外常周环运转。地便只在中央不动，不是在下。”【66】这里提出了一个处于不停顿的旋转运动中的、由阴阳二气组成的庞大气团，由于摩擦和碰撞的作用、旋转而引起的“渣滓”向中心聚拢的机制以及清浊的差异等原因所造成的以地球为中心，在其周围形成天和日月星辰的天地生成说，从而给张载的聚散说提供了一个比较具体的说明，使之增添了力学的性质。这些推测虽然还只是猜想的、思辨性的，但是在当时的历史条件下，是一种有价值的见解。朱熹的这一见解，取消了张衡以来浑天家所谓地“载水而浮”，“天表里有水”的严重缺欠，把浑天说的传统理论提高到新的水平。
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在第五节中，我们已讲到沈括曾正确地推测了华北平原的成因，但是沈括并未说明为什么螺蚌壳等会衔于“山崖之间”的问题。对此，朱熹提出了自己的看法。他从“尝见高山有螺蚌壳，或生石中”的事实出发，推断得“此石即旧日之土，螺蚌即水中之物”，进而推导出大地曾发生的“下者变而为高，柔者变而为刚”这两个重要的变化概念。【67】那么，又是什么力量和机制使得下变为高、柔变为刚呢？朱熹则以大地有一个漫长的演变过程以及水的动力作用的推想予以回答。他认为大地在其初始时，只是水而已，由于“水中滓脚”逐渐沉积，慢慢“便成地”，地“初间极软，后来方凝得硬”。朱熹又从“登高而望，群山皆为波浪之状”的自然地貌景观，推测这是“如潮水涌起沙相似”的原因造成的，即认为“是水泛如此”。【68】朱熹的这些看法，是对客观事实的粗略观察与思辨性推理的产物，虽然在今天看来，把水的冲力作为地壳变动的动力，是十分幼稚的见解，而且大地也不是朱熹所说的全由沉积的作用而成，但这却是以一种自然力的作用去解释自然现象的大胆尝试，而且以上的一些看法同我们现今关于沉积岩生成的认识有某些共同之处。所以朱熹的这些看法是很可贵的。但是朱熹对于上述问题的宝贵探讨却由于他思想的局限性，被用于论证邵雍（1011—1077）关于天地每经126900年发生一次“开辟”与“毁灭”的宇宙循环论，这就大大降低了这些见解的理论意义。
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朱熹思想的两重性也在与自然科学有关的其他问题上反映出来。从程颢到朱熹都讲过不少“格物致知”或“即物穷理”的话，但他们“格物”的目的只是为了“穷天理，明人伦，讲圣言，通世故”【69】，即通过“格物”证明他们先验地确定了的“知”或“理”的正确性，这就决定了他们对自然科学实际问题的鄙视态度或者歪曲利用自然科学的已有成果，从而深深地陷入唯心主义的束缚之中，这是他的思想体系的本质所决定的。但是朱熹有时不自觉地赋予上述命题以观察客观世界的种种事物并探讨其规律性的含义，又由于博览群书使他得知那个时代已经提出的自然科学课题，客观地面对这些问题，加上合理的思维推理的方法，这可能就是朱熹在自然科学的若干问题上有所建树的原因之一。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078204]
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本章小结
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在我国封建社会时期，宋元科学技术达到了高度发展的阶段。这时期人才辈出，既有博闻强记、见多识广、兼擅众长的科学家沈括，又有专攻一门、具有世界先进水平的专业数学家朱世杰；既有以苏颂、韩公廉为首创造水运仪象台的科研集体，又有首创活字印刷术的伟大发明家平民毕升。它如创造火箭的唐福、冯继升，数学家贾宪、刘益、秦九韶、李冶、杨辉，天文学家郭守敬、杨忠辅、姚舜辅，地图学家朱思本，农学家陈旉、王祯，医学家刘完素、张从正、李杲、朱震亨、危亦林、滑寿、钱乙、宋慈，机械制造家燕肃、吴德仁，名锻工刘美，造炮工亦思马因，水工高超，木工喻皓，船工高宣，创造新船型的项绾、冯湛、秦世辅、马定远，发展海运的朱清、张瑄，殷明略，著《营造法式》的李诫，著《武经总要》的曾公亮、丁度，著《梓人遗制》的薛景石等等，他们之中有士大夫，也有一般的工匠。正是这许多可敬的人们，先后在各个方面的努力，将宋元时期科学技术推进到高度发展的阶段，在我国古代科学技术史中写下了光辉的篇章。
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唐代的经济繁荣，文化昌盛，为宋元时期科学技术的高度发展打下了十分坚实的基础。可以说唐代的农具和水利事业以及农田基本建设事业的发展，为宋朝农业生产的大发展奠定了基础。在其他科学技术方面，如唐代王孝通《缉古算经》应用了三次方程，宋元时期的数学家在此基础上找到了三次以上方程式的求解方法。唐朝的一行采用了“不等间距二次内插法”。到元代，作授时历的王恂、郭守敬更推进一步，发明了“三次内插法”。元时编授时历进行了规模空前的测地工作，在纬度15°—65°地区内共设立27个观测所，成果丰富。交通工具方面，如车船，在唐代虽然已有“轮船”，但没有得到较大的发展，到宋代才获得了巨大的发展。兵器中的“车弩”（用绞车拉弦的巨型弩），唐代已出现，到宋代，不断地获得进步，在73年中的发展超过了前此几百年的发展。其他如机械制造和建筑工程等许多方面都有类似的情况。这些事例说明，某一时期科学技术有较大成就与创新，是与前一代的发展分不开的。
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【1】《宋史·食货志上》。
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【2】参见杜佑：《通典·土贡表》。
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【3】参见《宋会要辑稿·职官二九之一》。
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【4】《宋会要辑稿·职官三○之七》。
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【5】参见洪皓：《松漠纪闻》下。
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【6】《宋史·兵志》。
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【7】《宋史·兵志》。