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空间有限与否,是历代哲人关注的课题之一。探讨古人对此的有关认识,是科学思想史重要研究对象,也是本文的中心议题。
一、无限空间的性质
中国古代很早就产生了空间观念,并对之做了定义。古人把空间叫作宇,他们通常用空间的三维性来定义空间,说是“四方上下谓之宇”。[1]也有从空间的客观实在性及其与物质的关系出发来定义空间的, 说是“有实而无乎处者,宇也”,[2]认为空间是一种客观存在, 它可以容纳一切,而它本身却不能被别的东西容纳。
今天,我们常把无所不在的空间叫做宇宙,这一名称亦来自古人。古人有时用“宙”表示时间,所谓“往古来今谓之宙”,[1] 就是这种用法。正因为如此,今人一见古人提及“宇宙”二字,就以为他们是时空并举,体现了某种深邃的思想。实则不全然。“宙”的本义是指空间,《说文解字》云:“宙,舟舆所极覆也。”这种意义的“宙”,就只能是指空间。从“宙”的本义出发,古人将其与“宇”连用,表示空间,从而演化出“宇宙”这一抽象空间概念。这一用法,在古代并不罕见,例如,晋朝郭璞:“若乃宇宙澄寂,八风不翔,舟子于是搦棹,涉人于是舣榜。”[3]陆云:“函夏无尘,海外有谧,芒芒宇宙,天地交泰。”[4]后秦姜岌:“日之曜也,……赫烈照于四极之中, 而光曜焕乎宇宙之内。”[5]这些,都是以“宇宙”表示空间的典型例子。 因为学界于此常有误解,本文顺便做些说明。
古人不但定义了空间概念,而且早在先秦时期,就对空间的无限性有所认识。例如,《管子·宙合》即说:
宙合之意,上通于天之上,下泉于地之下,外出于四海之外,合络天地,以为一裹。散之至于无间,……是大之无外,小之无内,故曰有橐天地。
所谓“宙合”,即指空间。空间的范围是“大之无外”的。“大之无外”,这是古人对空间无限性所做的扼要描述,非常形象。
先秦典籍《墨经》则用数学语言对空间的无限性做了规定:
《经》:穷,或有前不容尺也。
《说》:穷:或不容尺,有穷;莫不容尺,无穷也。
“或”为“域”本字。尺,古人测长之器或单位。《经》的意思是说,如果一个区域有边界,在边界处连一个单位长度都容不下,那么它就是有限的。如果一个区域是无界的,无论向何方前进,用尺子去量总也不到尽头,它就是无穷大的,即是无限的。用数学语言对无穷空间做出规定,这在中国历史上,是十分罕见的。
中国古人对无限空间的描述,更多地是类似于战国时代名辩之家惠施的语言:
至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。[6]
大一,可以理解为无限大,它是无所不包的,没有什么能越出它的范围;小一,可以理解为无限小,它什么都不能包容,没有什么能进入它的范围。这就是古人对空间无限性的理解,它与《管子·宙合》篇的理解是一致的。这种理解一开始就认识到无限性表现在宏观、微观两个方面,其思想是非常深刻的。
《列子·汤问》对空间无限性的讨论同样着眼于宏观、微观两个方面,认为空间是“无极无尽”的:
殷汤曰:然则上下八方有极尽乎?革曰:无则无极,有则有尽,朕何以知之?然无极之外,复无无极;无尽之中,复无无尽。朕是以知其无极无尽也,而不知其有极有尽也。
《列子》认为,无限空间是唯一的,它借夏革之口,论证了这种唯一性在宏观、微观两个方面的表现,即所谓的“极”,“尽”问题。极,指空间的外部边缘;尽,指空间的内部破缺。《列子》认为,如果空间是虚无,它就没有边缘,是无限的;如果空间由具体物质组成,它的内部就会有尽处,即空缺,这样,空间的无限性就是不完全的。但是在无穷大的宇宙之外,不可能再有无穷大的空间,在光滑连续的纯粹空间之内,也不会再有空缺。《列子》认为空间的实际情形是“无极无尽”,亦即空间不能等同于实体物质,它是容纳具体物体的,是无限大的,内部也是连续的、光滑的,没有空缺。《列子》能够考虑到空间的破缺与否,其思想深度令人叹服。
《庄子·天下篇》引辩者之言云:“我知天下之中央,燕之北、越之南是也。”从地理角度来看,越国在南,燕国在北,天下之中央只能在越北燕南,而不是相反。要想使这一论断成立,可以用无限观念作解:无穷大之“天下”,不存在所谓之中央。换言之,可谓到处都是天下之中央。由此,说它存在于燕北越南,并不荒唐。
无穷空间没有中心的思想,被唐代著名文学家柳宗元做了透彻的说明。柳宗元认为,“无极之极,莽弥非垠”;“东西南北,其极无方”,明确指出空间是无限的。因为无限,所以它“无中无旁”,[7] 没有中心,也没有四旁。由无限空间观念发展到进一步否定宇宙中心的存在,在人类认识史上是一大进步。







