中國宇宙學史（簡體書）

《中國宇宙學史》重點介紹中國宇宙學史、蓋天說和渾天說、儒道宇宙觀。關鍵點是漢武帝太初改歷的科學革命，這一歷史大事的發現為中國宇宙學史建立了中心時標。對中國何以沒有自己產生近代科學（所謂李約瑟命題）以《中國宇宙學史》內容為內因作出解釋。這也是迄今為止其它中國文化史著作都沒有的。宇宙學史是文化史的重點，而以往的文化史著作卻很少講它，涉及中國宇宙學史則沿襲舊觀念，基本觀點很多是錯誤的。作者從事中國科學史卅余年，最重大的成果就是中國宇宙學史，撥亂反正，以深入的考據訓詁廓清了基本脈絡。

本書是講述中國古代宇宙學思想的，故以天地萬物的物理模型為首，只引入適量基礎性天文曆法內容為此服務，而不是一部講天文曆法史的技術內容的書。
“文化大革命”結束後的國學界，對中國科技史嚴重生分，宇宙學史領域尤其嚴重，幾乎可說是一團混亂。這或許與此前的批儒有關，因為宇宙學半是哲學。也許與流傳約4個世紀的西學中源說有關，西方宇宙學改造中國天地觀已經四百年，近百年的學者們已經看不懂更早的文獻。
本書內容中很多重要說法是中國科學技術大學科技史學科師生的創新見解。中國科學技術大學的科技史學科團體正式組建於1980年，現在已經是一個系。一開頭我們就把中國宇宙學史作為重點研究對象，當時我們發現了這個領域的問題及其重要性。我們人手的突破點選擇在時間和空間測量的技術史方面，因為這方面比較實在，相對容易。刻漏和渾儀的一系列復原成果使我們的團體很快蜚聲國內外，但這離宇宙學的思想史還差一大步。
這一步是1985年邁出的，就是通過對《漢書》“太初改歷”的解讀，發現渾天說的科學革命。此事先是受金祖孟先生啟發，中國科學技術大學科技史系邀請他來講學。他給我們講他的渾天平地說，但他說：蓋天說比渾天說先進。我們不贊成，經過鑽研才考證了蓋天說被渾天說取代的具體過程——漢武帝太初改歷。隨之有1986年李志超、華同旭《論中國古代的大地形狀概念》（《自然辯證法通訊》，1986年第2期）等一系列文章的發表。
此項成果為中國天地模型的演化史立下一個時標（按歷史時序是第二），許多史事的年代便好辦了，否則還按鄭玄的說法——舜就有渾儀，還談何中國天文學史！有了這個認識，我們對《周髀》的解讀迎刃而解。1987年第三屆全國數學史會上李志超發表了《周髀數術議》一文，把該書的數字之謎完全解通了。
第二個時標（按時序是*一）是“武王伐紂”。先是江曉原為“夏商周斷代工程”做出“公元前1045年”的判斷，但他沒有解決《國語》的文字訓詁問題，未能說服大家。在該項目群體決議取定為“公元前1046年”之後，處身項目組之外的李志超解決了文字訓詁，證實了江曉原的判斷。同時考證出周武王當時哪些天文學概念是有的，哪些是沒有的。
第三個時標是張衡發明多圈式渾儀和水運渾象。於是，劉洪首先發現月行遲疾並以算法預報月食的史實就明確斷定了，然後才有日食推算。《偽古文尚書》“胤徵篇”所言羲、和失職之事顯然是杜撰。
第四個時標是歐陽修《新五代史》廢黜星占語不錄。此事標誌的是理學中科學化世界觀的建立。雖然宋儒破除漢代迷信思想是好的，但不重發展，不及漢代重變之優。宋儒的理還是初級的重常輕變觀念，這種觀念至今在科學界仍有流行。然而，這卻是科學文化發展的必經之路。

自序
第一章宇宙學概說1
一、宇宙學是什麼?1
二、宇宙學源流9
第二章遠古先秦宇宙觀———天地對等16
一、遠古傳說的宇宙觀念及武王伐紂時日16
二、陰陽家與平天說36
三、上古天文曆法的歲時概念44
第三章早期儒道哲學宇宙論58
一、時空觀58
二、《老子》開篇創名解61
三、《墨經》的時空觀65
四、《墨經》有無論70
五、《列子》的時空觀和物質觀74
六、宇宙構成的物料———元氣說及其前史75
七、天人觀77
第四章漢代的宇宙學革命81
一、太初改歷———科學革命81
二、《周髀》———終結一個時代的里程碑90
三、渾天說的宇宙模型96
四、渾天儀象的創作104
五、石氏星度年代問題118
六、月食預報問題124
第五章從漢到唐的宇宙學爭鳴127
一、漢代學人論天道常變127
二、《淮南子》的天地生成論129
三、宣夜說與元氣133
四、從董仲殊唯整合論到王充唯還原論138
五、並驅騰沸的宇宙學爭鳴147
六、漢魏六朝的歷學爭鳴161
七、一行的困惑與高見169
第六章近古期———天地不等觀的發生178
一、宋代社會文化以及星占的衰微178
二、邵雍像數學與北宋理學182
三、沈括的矛盾和疑慮192
四、朱熹的貢獻208
五、元明二代宇宙學211
結束語———中國傳統思維的揚棄216
附錄夏商周斷代又一時標———夏仲康日食219

第一章宇宙學概說
一、宇宙學是什麼?
1．宇宙學的基本概念
宇宙這個語詞在英文有Cosmos和Universe兩個單詞，前者有“秩序，和諧”之義，後者有“萬有”之義。漢語的“宇宙” 本無這些含義，而僅指總體的時空。佚書《尸子》曰：“上下四方曰宇，往古來今曰宙。”① 這裡宇是空間，宙是時間。然而宇宙二字皆用“宀”，原來是用於房屋之類名物的，在日常語言裡“宇宙”一詞僅指總體空間，不包括時間。如西漢成書的《淮南子》，其言“宇宙”多不含時間之義。《管子宙合篇》寫成不晚於戰國，其“宙” 字指空間而不是時間。其文曰： “天地萬物之橐也，宙合有橐萬物。” 意為：天地是裝萬物的箱囊，宙合又(有通又)裝著天地。唐人尹知章以“古往今來曰宙也”注題，就不對了。《說文》曰：“宙，舟輿所覆也”，這也說的是空間不是時間。先秦墨家就不用“宙”而用“久”表示總體的時間，這更合理，可惜沒流行起來。現代流行漢語通常仍然僅以宇宙為空間的概念，說“宇宙之大”，而不說“宇宙之久”。今人多是由王羲之《蘭亭集序》熟悉這個短語的，即那句話“仰觀宇宙之大，俯察品類之盛”。漢儒揚雄《太玄經》曰：“闔天謂之宇，闢宇謂之宙”，以渾天之天形為球殼而言闔闢，則以宇為天之內，而以宙為天之外。
中國古代“天”是個*特別的概念。平常所說的“天” 就是宇宙，包括萬有。今有學者說： “儒家的天就是上帝，皇帝以祭天為大典，所以儒是宗教，以儒治國是政教合一。”他們把上帝與天混為一談。實際上，在利瑪竇來華之前，中國的上帝不是天。上帝不只一個，秦祀四帝，漢祀五帝，而天是至大的**的存在。朱熹說過：
蒼蒼之謂天，運轉周流不已，便是那個。而今說，天有個人在那裡批判罪惡。固不可說道全無主之者，只不可這裡要人見得。
所謂“要人見得” 意思是“看得見像人那樣的存在”，即今言“人格化”之義。
中國古代宇宙論主要是對天的討論，可以羅列帶天字的基本概念語詞：
(1)天文——這是中國*典型*古老的一門科學之名，源自《易傳》“仰觀天文，俯察地理”之言，不是翻譯來的。主要朝代的正史都有“天文志”。
(2)天體——現代漢語指日月星之類的天文個體，而在古代漢語則指宇宙結構。
(3)天道——宇宙的運行過程及其規定性，如朱熹說： “他卻自定” (見後文第五章)，即指天的自身內在的規定性。
(4)天理——按韓非子和朱熹的理解，這是天道分析的定理或定律。但別人也有混同於天道者。
(5)天數——事件按天理規定的程序。以其可由易學卦爻數序分合描繪構成，故稱“數”。
(6)天命——由宇宙整體規定的局部或個體的運動變化過程。也有混同於天數者。
(7)天心——天的思想，偏重思考之義。張衡《靈憲》用之。朱熹則說：“天無思慮。”
(8)天意——天的意志，偏重情感意圖。也有混同於天心者。
還可以列舉更多帶天字的語詞，但不如上述這些更具基本性。
漢語裡還有“世界”這個詞，它來自佛經的翻譯。所用的兩個單字“世”和“界”原本分別是時間和空間的概念。《楞嚴經》曰：“世為遷流，界為方位。汝今當知：東西南北、東南、西南、東北、西北、上下為界，過去、未來、現在為世。”
在現代日常漢語中，世界經常偏向於指稱地球上的人間，義近“國際”。在物理學中說“微觀世界”、“宏觀世界” 則指物理分析的不同尺度的自然界。哲學語詞“宇宙觀” 的概念內涵是以太空為主的物理的自然界，而在“世界觀”概念裡則含義更廣而包括人倫社會。本書的“宇宙學” 是以物理的太空為主要研究對象的學科。
到了近代，不論哪一派宇宙學家，都公認宇宙是既包括空間也包括時間的，但對是否還包括萬有則常含糊不定。按說宇宙沒了萬有就連“我” 也沒有了，哪還有什麼宇宙學等等?可是有的學者在討論中硬是要講不存在任何物質的宇宙時空，不是鑽死胡同嗎?牛頓就是這樣討論宇宙時空的。愛因斯坦對牛頓的革命性改進，關鍵就在於把引力場與時空結成不可分割的整體。然而， “萬有” 是否可以僅僅歸結為引力?這仍是物理學至今未決的老大難問題，在“萬有” 尚屬概念未清之前，僅依廣義相對論作數學推演，以至延伸到宇宙的初始和終結，這實質上已經超越了物理學正常規範的界限，屬於哲學議論了。那些數學的專業語言，與哲學的專業語言一樣，令人敬畏，但卻改變不了這個實質。
在宇宙學中運用數學，以致使人望而生畏的程度，這在中國與古希臘一樣，早已有之。《周髀》就是這樣一部作品。《魏書》中說：道教大掌門寇謙之竟也算不出《周髀》的數，要仙人成公興來指點!現在我們看《周髀》的數學，正如看托勒密的《至大論》(Almagest) 不過是初等數學，可在唐朝國子監那卻是算學*高等課程。科學史的事實證明，數學自古就是宇宙學的重要思維工具或研究方法。須知宇宙學中的數學是表述物理狀態的，不是純粹數學。如果像牛頓那樣，拋開物質談論空無一物的宇宙時空，則既無數也無形。
數是考察事物異同的過程中對同類事物依序列舉的表述記號;
量是物的某一質項與標準物的同一質項比較而取同的次數;
形是物質在空間中分佈的異同區界，或某一質項陡變的界域。
空無一物的宇宙時空無所謂異同，何來數形?莊子曰：“無形者數之所不能分也，不可圍者數之所不能窮也。”但是，僅從這條道理說，邏輯上不排除宇宙中局域為絕對虛空。《列子湯問》曰“有則有盡”，現實的宇宙當然是“有”;盡的本義是中空，是局域虛空的意思。然而物質還有一個極要緊的存在方式，就是信息。任何絕對的虛空是不是連信息也沒有呢?如果其外的存在得不到這局域虛空的任何信息，又從何得知它在那裡呢?假如有光或別的什麼穿過它，那倒是可能計量它的大小長短，可那樣它的絕對虛空狀態就破壞了，它不再是絕對虛空了。由此可言，宇宙中沒有絕對虛空，連局域的絕對虛空也沒有。漢代宇宙學的兩部主要文獻《周髀》和《靈憲》都說，在思慮所不能及的天外， “過此而往，未之或知”。這是從《易繫辭》引申到宇宙學的一句話。他們都不敢說天外是絕對虛空。
至於古代歐洲，早以星空為一大球殼或少數幾層同心球殼，在其外則為上帝所居，也不敢說是絕對虛空。然而他們與中國人不同的是有原子說，分立的原子之間的空間被認為是絕對虛空，這是局域虛空。他們的世界由互無關連的原子團構成。中國人沒有原子說，主張元氣說，元氣彌散地充塞一切時空(參見李志超《天人古義》“墨經'端'的意義”一文)。中國人的宇宙是個不可分割的混一的整體。中西宇宙觀異同之根本，僅在於總體存在與人的關係。
量子力學的物質波動性是超時空的。據此，宇宙中亦無絕對虛空。如果把某些學者主張的宇宙有開端之說理解為其開端以“有先” 定義，而這個“先” 是絕對虛空，則因這“先”無信息而實歸於“無先”。晉人郭象《莊子注庚桑楚篇》作過這種論證： “以無為門，則無門也。” 德國人康德也曾以“二律背反”之辯討論過。至於量子力學在這種“開端” 問題上的作用，則須留意：其真諦實為考慮波粒二象性，而非片面的物理量的分離量子化。波性是去不了的，是與粒性並立的實質，而不是如玻恩解釋所說以及玻姆的隱參量理論所追求的——粒子的某種存在形式。這就涉及上文提到的現代物理學大難題：引力論與其他物理理論如何統一?
宇宙的本質在於萬有，萬有是變化無窮的多異之合。或曰宇宙的本質是物質性。物質是表現差異變化的宇宙本體。
異和同是不可分割的對立統一的哲學範疇。絕對同一或絕對差異都等於絕對虛空，是“不存在”。所以，宇宙學內容必須包含探討物質之共同的和分立的性狀的問題，這當然是物理學問題，是宇宙學的一半。反之，如果宇宙只被看成是**的存在，**者至大無外之大一也，按這點說，宇宙是不能由科學來研究的。科學要以多於一的對像作比較而求其同異，故而只能對付有多的事物，不能研究獨一無二的對象。作為科學對象的宇宙是從兩方面看的：一是它隨時間而有運動變化，異時的宇宙是多;二是它隨空間而有結構變化，拆分的宇宙是多。宇宙學是由分解時空的研究以求了解那個**的總體，特別是從吾人所居所見的有限局域外推而求知總體。
存在者“森羅萬象”之萬有也。按實際說，人的認識可由近及遠，由此及彼，由淺入深，由簡而繁，由部分求知整體，由分析而知綜合。但人類可能認識的整體和綜合都是有限的，時空有限，質項也有限。對宇宙的局部求知是科學力所能及的事。如果宇宙是無窮的，則由有限數的有限局部不能構成宇宙。於是純科學的宇宙學就不存在。即便宇宙是有限的，但因無其外的任何存在，則對整體宇宙這個特殊對象來說，也無以進行科學必需的任何比較。無比較即無度量，無度量則無所謂數，因而也無以立出方程式以及任何運算，又何談數學和物理學，何談科學?故天體物理學家們所能處理的宇宙學命題實際上還是在宇宙之下的命題，而哲學的宇宙學則是在物理學之上的命題，或套用亞里士多德著作的中譯詞，是個“形而上”的命題。20世紀德國哲學家杜林說：“包羅萬有的存在是**的。”這是一條大有深意的判斷，不是三言兩語即可為之褒貶的。所謂“多元宇宙”概念是無理的。有人把“多維空間” 曲解為多個空間，以解釋神秘的超距移物，這是不知維只是空間屬性，而不是空間。
現實的宇宙學，也就是人們正在研究操作著的宇宙學，是由對可觀察的有限時空的科學研究向外擴展直指無限時空的求知。現實宇宙學有三大命題：
(1)終極分析的物理學，即研究構成宇宙的基本物質要素及其運作方式的命題; (2)
由信息聯成一體的宇宙現象，如生命和人與宇宙的關係;
(3)總體時空中的存在的演化，它是前兩項的根據和表現。
第一個命題是一般的求知。物理學是分析地認識外在世界，由近及遠，由淺入深。物理學家好像愛拆玩具的兒童，要把宇宙像玩具一樣拆開來看;第二個命題是從認識自我走向複雜綜合，好像父母把孩子拆散的玩具重新組裝，不組裝就不成玩具，不綜合就不能認知真實宇宙，而認識宇宙是為了尋求自我的*大自由;第三個命題是前兩個命題的超越延伸，是從有限的認知向著無限擴展，追求從總體上了解現實存在的來龍去脈，生滅興衰，是要從動態上更深化對前兩個命題的認識。這個命題屬於哲學。這三大命題構成廣義的宇宙學，其實質幾乎涉及全部的自然科學和哲學。現代物理學以牛頓力學(或再加上狹義相對論) 和量子物理學解決第一題，正在以非線性非平衡物理學(或複雜性系統論) 進入第二個命題的基礎領域，企圖以廣義相對論(或尚未完成的量子引力論) 解決第三個命題。幾乎無人涉及中國古代的“天心天意”，如果說那些思想是神秘主義而不是科學，就有人會問：以信息為主角的宇宙級現像是沒有還是不重要?宇宙學能局限為一種物理學嗎?宇宙或大尺度時空只有簡單的分析性存在嗎?
牛頓與愛因斯坦兩家學術的哲學異同主要在於時空因果的概念。時空之用，或其意義，在於那是描繪總合體系狀態的參數。牛頓說時空應脫離物質而獨立，當然不對，愛因斯坦否定了牛頓的絕對時空。但若如相對論那樣，只說每一動體各有自己的時空坐標系，則異動各體就失去了共立關係的交互表述形式。況且人們只能用互動多體組合構成時鐘和尺，於是測量的合法性就成了難題。愛氏宇宙模型的陳述實際上又回歸到絕對的或全宇宙共和的時空概念。實際上，愛因斯坦*初發表相對論的文章所用標題已經*準確地規定了相對論時空的適用範圍——“運動物體的電動力學”。
一些物理大師(如幾位諾貝爾獎得主) 要求由物理學解答“時空是什麼?”這本是哲學問題，不屬於科學。物理理論用數學表述，寫出各種以時空為自變量的函數。如果時空又被寫成函數，以什麼作變量?實驗不見得是虛無的神秘概念。用已有的物理量作自變量，則成演繹邏輯的循環論證，那就把物理理論的大廈搞垮了。
廣義相對論只把歐氏幾何“距離”(表述為宇觀的微分量ds)的各分量(包括時間量和空間量：dt、dx、dy、dz)的平方乘上與質量有關的函數係數，組合為非歐幾何學“距離”的平方，而那些歐氏時空變量仍是自變的。．．．