第二章崇尚科學的故事6
宋應星的自然學說
宋應星在寫完《天工開物》之後，接著又寫了許多關於自然學說的著作。可惜，今天能看到的隻有《論天》和《論氣》兩種。《論天》已經殘缺，隻剩了“日論”六章，是講天體運行的。《論氣》的內容涉及物理、化學、生物等方麵，許多是聯係生產技術來分析的；可以說，《論氣》是以《天工開物》為基礎，對生產技術研究進行理論上的探討。這兩本書的內容反映出，宋應星的自然學說貫穿著樸素的辯證法和唯物主義的觀點。
首先，宋應星肯定了客觀世界的物質性。他說，“盈天地皆氣也”，充滿於宇宙之間的都是“氣”。世界萬物是“氣”這種根本的物質元素在不同條件下的不同形態：“氣”賦有具體的物態(液體、固體)時，這叫“形”；“形”還原為本來的根本物質，仍然是“氣”。這種認識，是同液體氣化和固體燃燒後煙消灰滅這類最普遍的現象相聯係的。他看到製陶、冶煉、印染等等許多生產過程中物體形態的變化，都通過水或火起作用，又認為水火是處於形與氣之間的中間狀態。他指出，動物、植物、礦物等物體是“同其氣類”，也就是說，各種物類就其所構成的根本物質來看，是具有共同性的。顯然，這種認識已經初步接觸了世界的統一性就在於它的物質性這一唯物主義的原理。認為客觀世界是“氣”這種根本物質構成的，這在宋應星以前的古代哲學家早已提出過。宋應星比前人進了一步的地方，在於他更多地聯係到生產和科技的實踐。
其次，宋應星認為物質世界是在不斷運動著的。他舉例說：“氣聚”而形成為日月，日月或明或暗，或升或沒；星隕為石，石又化為土；氣化為雨雹，雨雹又轉化為氣；草木與人類、禽獸、蟲魚等動植物從生長到死亡，屍體腐朽化形，等等，這都是“由氣而化形，形複返於氣”的帶規律性的變化，是“二氣”(水火)和“五行”(水火加金木土)等物質自身的運動和變化。總之，在宋應星看來，世界萬物的運動變化，在於物質本身的原因。
宋應星還認為，在萬物的生成變化中，“氣”這個根本物質隻是處於不同的形態中，而它的本身並沒有消滅。例如，種子入地，由氣而生，長大成木，砍伐成材，製成器具，遇火成灰，或葉落化為泥，最後又轉化為氣。他甚至說，即使宇宙遇到所謂“劫盡”(佛家語，毀滅之意)，也不可能想象一切都歸於烏有。這種認為物質不滅的思想，在科學史和哲學史上都是值得重視的。
宋應星還指出，天體運行中，存在著對立的現象。他說：“無息，烏乎生?無絕，烏乎續?無無，烏乎有?”例如日和月，從“未始有明”到“明生”，又由“明”到“無明”；草木則一年一榮枯，枯又複生，等等。他還通過分析水與火的相互作用，論述了事物之間相生相克、相反相成的關係。這些論述，表明他對於事物的矛盾運動有一定的理解，這些看法是符合辯證法的。
宋應星根據他對自然界的唯物主義的理解，曾經觀點鮮明地批判儒家的天人感應說。天人感應說認為：帝王受命於天，上天經常用符瑞或災害來告誡帝王，這是“天心”愛護人君的一種表示。許多儒者都舉日食為上天示警的事例。宋應星在《論天》的“日說”章中寫道：“儒者言事應以日食(蝕)為天變之大者”，但漢景帝的“二十六年中，日為之九食”，而王莽執政的“二十一年之中，日僅兩食，事應果何如也?”唐太宗貞觀頭“四載之中，日為之五食”，而唐高宗在位時武則天掌權，頭“二十年中，日亦兩食，事應又何如也?”曆代儒者對漢代文景之治和唐代貞觀之治都是肯定的，對王莽和武則天這兩個曆史人物一般是否定的。宋應星就以儒者公認的事實為例，有力地提出反問，這一段批駁文章是寫得很精彩的。他根據記載和自己的觀察，在書中繪圖說明：“純魄(月)與日同出，會合太陽之下(掩蔽了太陽)，日方得食。”這個說明是正確的。
17世紀上半葉的中國，近代的自然科學遠未建立起來，這就決定了宋應星所具有的唯物主義觀點，是樸素的、自發的，也是不徹底的。他把一些自己無法解釋的自然現象說成是“天心之妙”、“造物有尤異之思”，這說明他還未能完全擺脫唯心主義的神秘觀念的影響。他關於自然界的解釋，如說“氣”是萬物的本原，“世間有形之物，土與金石而已”等等，終究是一種幼稚的假說。不過，我們還應該曆史地來看問題。在三百多年前的中國，宋應星的唯物主義自然學說卻是一種先進的思想。
蒙古族天文數學家明安圖
明安圖，蒙古族人，屬清初蒙古正白旗(今內蒙錫林郭勒盟南)，生卒年不詳。按有關資料排比其卒年當在1763～1766年間，暫定1765年。青年時代被選拔為官學生送欽天監學習天文曆算，1712年曾隨康熙皇帝去承德答問天算問題，次年卒業，供職欽天監，曆任五官正和欽天監監正，前後共四五十年。其間他參加了《曆象考成》前後編和《儀象考成》的集體編撰，平時則負責編算各年時憲書，預告日月食。乾隆年間曾二次去新疆測繪地圖，以測太陽午正高弧定地理緯度，以月食觀測定東西偏度，即經度，同時配以三角測量，在測量基礎上編繪《皇輿全圖》新疆部分。數學方麵著有《割圓密率捷法》，其中證明了傳教士杜德美傳入的3個無窮級數，又在證明過程中得到另外6個無窮級數展開式，此書由他的兒子最後續成，頗有影響。
他的科學成就表現在三方麵，即天文曆算、地圖測繪和割圓密率。在這三方麵，他的工作差不多經曆了大致相同的過程，即先是以普通人員參加工作，進而在工作中逐漸表露其才華，弄懂傳教士秘而不傳的方法，最後有所發展。天文曆算方麵，《曆象考成》編成後，其中的日躔月離表，除二位傳教士徐懋德、戴進賢以外，隻有明安圖一人能夠使用，於是由他們三人主持編寫後編，拋棄了本輪均輪體係，改用地心橢圓麵積定律。可見，明安圖是前後編之間的紐帶。新疆測繪先是由傳教士蔣友仁、高慎思等人主持，後來，明安圖參與其事，最後成了領導人，而測量隊裏的傳教士傅作霖和高慎思已在他領導之下。割圓密率的研究也是從傳入的幾個公式入手做的。總之，他作為一個蒙古族天文數學家，在清初傳教士控製中國欽天監的時期中，以自己的學術水平和才能當上欽天監監正，主持一些重要工作，打破了傳教士的壟斷，這是很有意義的事。