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。
中国和西方关于上下的观念在几何意义上完全不同，但引导他们产生上下意识的物理因素却是同一的，是地心引力。古人通过对与地心引力有关的大量事实的感受，结合他们对大地形状的认识，产生了各自不同的上下观念。由此，古人对空间在铅直方向取向性的重视，有其内在的物理依据，即地球引力的客观存在，尽管他们自己并不知道这一点。
古人重视对方向的判别，是由于他们认为空间不同的方位有不同的性质。所谓“五方配五行”，就反映了这种认识。五方，指东、西、南、北、中五个方位，古人认为五行按木、金、火、水、土顺序与上述五方相配。这种说法在古书中比比皆是，这里不再例举。古人不但认为空间方位有五行意义的差异，而且进一步把它推向了更广泛的涵义。《晏子春秋》的一则记述可以帮助我们更好地理解这一点：“景公新成柏寝之室，使师开鼓琴。师开左抚宫，右弹商，曰：‘室夕。公曰：‘何以知之？师开对曰：‘东方之声薄，西方之声扬。”〔（12）〕
东汉高诱注“室夕”曰：“言其室邪不正……夕又有西义。”这是说，房子朝向不正、会通过它的声学效应表现出来。本条记述未必属实，但它反映了古人一种信念：空间取向的不同，有着物理意义的差异。
《晏子春秋》的记述，虽然迹近神话，但其思想内涵则未必完全荒唐，因为方向概念的产生，确有其一定的物理依据。正如人们对铅直方向的强调是对重力现象的体会一样，水平四向观念的产生则是对地球自转有关现象感受的结果。地球的自转，造成了太阳东升西落的周日视运动，这导致东西二向的建立。地球自转时，角动量守恒，其自转轴在空间中的指向恒定不变，这一指向投影到地面，就构成了南北二向。因此，地球自转是人们得以建立恒定水平四向的物理基础。
空间取向是绝对的，这等价于说空间各向异性。古人这一认识与现代所谓宇宙学原理大相径庭。宇宙学原理主张宇宙均匀各向同性，它揭示了大尺度空间物质分布的特性。中国古代的有关认识，是就人直接可见尺度而言的，它与现代宇宙学原理是互补的。
4时空关系
在古人有关时空关系的议论中，占主导地位的是时间与空间相关的说法。例如，《管子》中有《宙合》篇，其中提到“宙合有棠天地”。按后人注解，古往今来曰宙，四方上下曰合，即这里的“宙合”指时间和空间，天地就存在于时空之中。这是将时间与空间相提并论。古籍中常见四时配四方之说，认为春属东，夏属南，秋属西，冬属北，则是将特定的时空相联系。《庄子则阳》引容成氏曰：除日无岁，无内无外。”认为没有时间的累积，连空间方位的内外都无从区分。明末方以智对时空关系有更精辟论述：“《管子》曰宙合，谓宙合宇也。灼然宙轮转于宇，则宇中有宙，宙中有宇。春夏秋冬之旋转，即列于五方。”〔（13）〕这里把时间比成轮子，以为时间的推移在空间中进行，空间中有时间，时间中有空间，二者浑然一体。这种陈述，侧重于强调时空相关性，与牛顿绝对时空观强调时空互不相关相比，着眼点有所不同。
我国先秦曲籍《墨经》的《经下》篇，则从物理问题着手，涉及到了时间、空间和运动的关系。《经》：“行修以久，说在先后。”《说》：“行：者（诸）行者必先近而后远。远近，修也；先后，久也。民行修必以久也。”《经》：“宇域徙，说在长宇久。”《说》：“宇：徙而有处，宇。宇南北，在旦又在暮，宇徙久。”引文中的“久”，是墨家所定义的抽象时间概念，“宇”则表示空间。这两条，都是说空间距离的变化伴随着时间的流逝。即对于表征运动而言，时间、空间缺一不可。
中国古代这种时空和运动不可分的观念，得到了当今学界的热情赞扬，人们倾向于把它看作是爱因斯坦相对论时空观在中国古代的朴素表现。但这种认识不能成立，中国古代时空观的科学基础并未超越经典物理学范围。爱因斯坦本人即曾指出：“我们必须注意不要认为实在世界的四维性是狭义相对论第一次提出的新看法，甚至早在经典物理学中，事件就由四个数来确定，即三个空间坐标和一个时间坐标，因此全部物理‘事件被认为是寓存于一个四维连续流形中的。”〔（14）〕即是说，物理“事件”发生于一定的时间和空间之中，从这个意义上说，时空是联系在一起的。中国古人的论述，与经典物理学内在并不矛盾。
狭义相对论时空观所主张的时空相关，有其特定内涵，那就是同时相对性概念。这一概念是在光速不变和自然界定律对洛仑兹变换保持不变这两条原理的基础上推证出来的，它认为，“所有与一个选定的事件同时的诸事件就一个特定的惯性系而言确实是存在的，但是这不再能说成为与惯性系的选择无关的了。”〔（14）〕即是说，“每一个参考物体（坐标系）都有它本身的特殊的时间，除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的，否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。〔（14）〕所谓时间与空间的不可分，即是就这一意义而言的。显然，狭义相对论的时空观（广义相对论的时空观更进了一步，认为时空、空间与物质不可分，这里姑且不论）在依据的原理和具体内涵上都与中国古代时空相关的观念不同，我们不能说中国古代时空观远离经典物理学而接近于狭义相对论的时空观。
中国古代代空观在表现形式上有异于牛顿的陈述，那是由于双方思想方法不同，因而在讨论同一问题时，着眼点也不同。西方思想方法以分析为主，他们当然知道表征物理事件要用四个坐标，但并不去强调它的整体性，而是侧重于具体分析每个坐标对表征物理事件所起的作用，分析的结果，时空被分割为一维的时间和三维的空间，二者相互独立，时间的流逝对于不同的参照系是一样的，由此，产生了牛顿的绝对时空观。中国人则侧重于综合，重视整体效应，认为要表征物理事件，时间空间缺一不可，所以，二者不可分。在相对论时空观提出之前，人们认为牛顿绝对时空观天经地义；相对论广为人知之后，人们又对中国古代时空观推崇备至，这些皆为不妥。中国古人的说法与牛顿的论述有相通之处，它们都揭示了经典物理学时空观的某些特征。将这两种说法结合起来，可以获得对经典物理学时空观比较完整的认识，这就是其价值之所在。
参考文献
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（12）晏子春秋.景公成柏寝之室而师开言夕，晏子辨其所以然第五
（13）方以智.物理小识.卷二
（14）a.爱因斯坦著，杨润殷译.狭义与广义相对论浅说.上海：上海科学技术出版社，1979
〔作者简介〕关增建，1956年生，教授。1990年毕业于中国科技大学，获科学史博士学位。现为郑州大学科技史研究中心主任、文博学院院长。
责任编辑陈敦和
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＠1原字木加义
＠2原字打去丁加离s
中国古代的空间观念[2/2页]