摘要　本文讨论中国古代的空间观念，分析了古人对空间观念的定义以及他们关于空间的有限与否、空间取向的绝对性等问题的认识，并对古人有关时空关系的理论作了解说。
       关键词　科学思想史，中国古代，时空观

　　Abstract　This paper discusses the concept of space in ancient China.The ancient Chinese definition of space and their cognition of whetherspace is finite of infinite and their knowledge of the absoluteness ofspace direction are analysed.The theory of the relationship between time and space in ancient China is evaluated.
       Key words　history of scientific thought ancient China,concept of timeand space

        对空间特性的认识，是古人自然观的重要组成部分。中国古人在探索自然的过程中，形成了丰富多彩的空间观念，研究科技史，有必要对之加以探讨。
　　　　１　关于空间的定义
在对空间概念的抽象上，古人有多种说法，常见的是用空间的三维性来定义空间。《管子》书中有《宙合》篇，后人解曰：“四方上下曰合”，“合”即为抽象意义的空间概念。由“四方上下”着眼进行定义，显然是强调的其三维性。
除了用“合”表示空间以外，古人更多地则是以“宇”表示空间。据《文子·自然》篇记载：“老子曰：……往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”这就是一例，它也是着眼于空间的三维性的。在历史上，类似说法很多，表明它是中国古代常见的一种空间表示方法。
《庄子·庚桑楚》对空间的定义则强调其客观实在性，说：“有实而无乎处者，宇也。”即是说，空间是一种客观实在，它可以容纳一切，其本身却不能被别的东西容纳。这一定义同时也涉及到了空间的无限性。
《墨经》对空间的定义颇富分析色彩，它强调空间方位，认为各种具体方位的集合就构成总的空间概念。《经上》有“宇，弥异所也”的定义，《经说》解释说：“宇，东西家南北。”即空间是各种不同场所或方位的总称，例如东、西、家、南、北这些具体方位概念，合在一起就抽象出总的空间概念。引文中提到“家”，这是墨者选定的空间方位参考点。东西南北以何为定？以生活中心“家”为参照而定。因此，这里也涉及到空间方位定域问题，注意到了具体空间方位的相对性。本条的精华在于它对“弥异”二字的使用，“弥异”就是包容一切有差异的某类事物，此处即时空。这是古今中外独树一帜的时空观念，有极强的逻辑性［（１）］。
凡此种种，都是以“宇”作为抽象的空间概念，只是定义的角度不同而已。
另外，中国古人也有将“宇”和“宙”合在一起，用“宇宙”表示空间的。这虽然与现代用法一致，但却为学术界所忽略。学术界通常认为，古人以“宇”表示空间，以“宙”表示时间，“宇”“宙”连用，则综合表示空间和时间，所谓“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇，”就昭示着这一点。这种认识，固然是不错的，但不能绝对化，古人并非一概用“宙”表示时间，“宙”的本义与空间相关。《说文解字》说：“宙，舟舆所极覆也。”这种意义的“宙”，就只能是抽象的空间概念了。从“宙”的这种意义出发，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，这里不妨举几个例子。
晋朝郭璞《江赋》：“若乃宇宙澄寂，八风不翔，舟子于是搦棹，涉人于是　＠①榜。”［（２）］陆云：“函夏无尘，海外有谧，芒芒宇宙，天地交泰。”［（３）］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。”［（４）］这些，都是以“宇宙”表示空间的典型例子。
对于古人将“宇”“宙”连用或并提以表示空间的做法，必须有清醒认识，否则在评价古人相关学说时，就容易犯错误。例如东汉张衡在其《灵宪》中论述了天地直径以后指出：“过此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”对于这一段话，论者咸以为张衡提出了无限时空观念，从而给予高度评价。其实，从上下文来看，张衡这段话只讨论了无限空间观念，与时间概念无涉。
　　　　２　空间的有限与否
空间有限与否，直到今天仍然为现代宇宙学所关注，也是古代哲人讨论的热点。古人在思考这一问题时，有多种说法，其中很多人主张空间无限。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，故曰有棠天地。”天地囊括万物，宙合又有棠天地，大之无外，这样的空间，应该说是无限的。引文的最后一句特别指出，无限性是表现在宏观、微观两个方面的。这一认识非常深刻。
《列子·汤问》同样从宏观和微观两个方面对空间性质进行探讨，认为它“无极无尽”。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地，而不知其有极有尽也。”
这里借夏革之口，讨论了空间的“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》主张空间不能等同于物质，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。
唐代柳宗元认为，“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。因为是无限的，所以它“无中无旁”［（５）］，没有中心。由无限空间观念进一步否定宇宙中心的存在，在人类认识史上是一大进步。
我国古代对空间无限性的议论甚多，这里不再详列。
空间无限的判断，合乎逻辑思维。古人常认为，有形则有极，无形则无尽，空间是无形的，所以它无极无尽。这一思想方法具有普遍性，无论是在中国还是在西方，都可以觅到它的踪迹。例如古罗马卢克莱修就曾提出过一种投掷飞矛的理想实验，用以论证空间的无限性。中西文化在用逻辑推理方式论证空间的无限性时，在思路上是彼此相仿的。
另一方面，古人也确有主张有限空间观的。例如西汉学者扬雄即曾提出：“阖天谓之宇。”［（６）］空间（宇）的范围以浑天说所主张的天球（阖天）为尺度，当然是指有限空间。这种有限空间观念，有它自己一定的观测依据和数理推算过程。三国王蕃的议论，就充分表明了这一点。他说：“夫周径固前定物，为盖天者尚不考验，而乃论天地之外，日月所不照，阴阳所不至，日精所不及，仪术所不测，皆为之说，虚诞无征，是亦邹子瀛海之类也。”［（７）］
王蕃反对那种任意臆测天球之外空间范围的方法，他的话表现了一种求实精神。在历史上，很多浑天家都计算过天球的大小，其结果虽然不能成立，但他们重视用数理方法研究空间性质，也有其可取之处。我们不能以与今人所持信念是否相符为标准评价古人，而应重点考察他们工作的实质，了解他们的思想方法，以此为依据进行评价。实际上，空间究竟有限与否，现代科学亦存在不同看法，对于古人，当然也不必在此问题上过于苛求。
在这里，张衡的工作值得一提。他在论述天球的大小时说：“ 八极之维，径二亿三万二千三百里，南北则短减千里，东西则广增千里。自地至天，半于八极，则地之深亦如之。通而度之，则是浑已。将覆其数，用重［差］钩股。悬天之景，薄地之义（仪），皆移千差里一寸得之。过此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”［（８）］
括号中的字是前人据意思所作的校正。由引文来看，张衡所持是一种椭圆天球观念，认为这个天球的平均直径是２３２３００里。他特别强调说，要得到这一结果，所用的数学工具是重差勾股术，物理依据是所谓地隔千里、影差一寸的学说。今人对张衡这段陈述给以高度评价，是说他提出了“宇之表无极，宙之端无穷”的无限时空观。实际上，张衡这段话并未涉及时间，前文对此已有说明。笔者认为，张衡的功绩并不仅仅在于他认为空间是无限的，他的话隐含了这样一种认识：用数理方法所能观测和认识的空间，是有限的，超出这个范围的空间是无穷尽的。对于无限空间，只能用思辨的方法去解决。换言之，在讨论空间范围时，哪些属于物理问题、哪些属于哲学问题，张衡的理论对之做了区分，这才真正是其高明之处。
　　　　３　空间取向的绝对性
中国古代空间观念的另一特征，是其对空间取向性的重视，认为空间各向异性，方向具有绝对意义。这一特征的作用首先在于它发展出了一套实用角度概念体系，用四维、八干、十二支表示二十四个地平方位角。由于中国古代角度概念缺乏，这一体系成功地解决了物体分布地平方位的表示问题，因而具有较大的实用价值。而其更重要的意义则在于：这是对空间物理特性的揭示。物质的分布及运动与空间分不开，所谓空间的各向异性，实际上反映了物质在空间中分布及运动的特征，认为它不是浑浑沌沌，各向同性，而是沿各个方向有不同的表现。因此我们说这一认识揭示的是空间的物理特性。
中国古人对空间取向绝对性的论述很多，例如《管子·七法》篇云：“不明于则而欲出号令，犹立朝夕于运钧之上。”立朝夕，即确定东西取向。不能在旋转的钧石上建立方向标志，因为方向本身是固定的。这里就涉及到方向的绝对性。
除了水平方向，古人对铅直取向亦很重视，认为它是自然本身的特质，人类在主观上不能对之加以更改。例如，《荀子·王制篇》云：“有天有地，而上下有差。”《墨子·辞过》：“圣人有传：天地也，则曰上下；四时也，则曰阴阳；人情也，则曰男女；禽兽也，则曰牡牝雄雌也。真天壤之情，虽有先王不能更也。”这些，都反映了一种绝对的上下观念。
中国古人的绝对上下观，与其固有的地平大地观分不开。古人缺乏地球观念，认为大地是平的，在量级上与天的大小差不多［（９）］，由此，上下取向是绝对的，背离地面，就是向上，否则为向下。这与古希腊人不同。希腊人笃信地为球形，他们的上下观以指向地心为下，背离地心为上，是一种相对的上下观念。后来，在中国古代宇宙结构理论中出现了浑天说，认为天包地外，否定了传统所谓天在上地在下的说法，但中国人对于上和下的理解并没有改变。这种绝对上下观与地圆说不相容。例如，清代陈本礼在反对明末清初传入我国的地圆说时就曾议论道：“泰西谓地上下四傍，皆生齿所居，此言尤为不经。盖地之四面，皆有边际，处于边际者，则东极之人与西极相望，如另一天地，然皆立地上。若使旁行侧立，已难驻足，何况倒转脚底，顶对地心，焉能立而不堕乎？”［（１０）］陈本礼的这种疑虑，从西方相对上下观念来看，不成其为问题。清初学者方中通就曾运用西学观点解释过这一问题：“方者以上为上，以下为下；圆者以边为上，以中为下。地居天之正中，故人以各立之地为下，不知其彼此颠倒也。”［（１１）］因为圆者以中为下，以边为上，人在地球上无论居于何处，都是头上脚下，倾坠之事，当然无从发生。