郑复光的地脉说——中国古代地磁场论的最高成就

摘 要 历史地分析了元气、经络、地气和地脉的关系，认为郑复光的地脉说在本质上相当于法拉第的磁力线思想。郑复光比法拉第更早地具有了场论的思想，他的地脉说是中国古代地磁场论的最高成就。
关键词 地脉说 以太 元气 力线
中图分类号 N092：O4-92
文献标识码 A
1． 引言
关于中国古代的磁学，李约瑟先生有过高度评价：“中国人在这方面是如此地领先于西方人，以至于我们差不多可以冒险猜测：如果社会条件有利于现代科学的发展，中国人可能已经首先通过磁学和电学的研究，先期转到场物理，而不必通过撞球式的阶段了。假如文艺复兴发生在中国而不是欧洲，整个文明的次序也许会完全不同。”[1]
受文献的局限本文作者未能见到李约瑟这一评价的原文（或原著），因此不清楚他是在什么背景什么语境下做此猜测的。文献[1]在引述李约瑟的观点之前一句是：“只要元气论占主导地位，中国就不可能出现牛顿式的力学，而只能会产生笛卡儿式的以太旋涡说。”由此推测，李约瑟应该是在中国古代一直元气说占主导地位而没有西方的系统原子论的意义上做出猜测的。李约瑟对中国的元气说是有深入研究的，他曾经说过中国古代的气“可以是气体或水汽，但也可以是一种感应力，象现代人心目中的以太波或辐射波一样精微。”[2]
以太与场在现代物理学家看来虽然相似但还是有区别的。那就是“自然科学里的以太只是作为传递物质间相互作用力的一种假想的介质而存在，以太和实物却仿佛是隔绝的。”[3]而在现代物理中“场的聚和散便形成实物和场的转化，亦即场将激发成为各种各样的粒子。”[3]因此场与实物可以互相转化而不是彼此隔绝的。何祚庥先生基于这样的认识而认为气“……与其说接近于以太，不如说更接近于现代科学所说的场。”[3]
但是在讨论早期的法拉第以及麦克斯韦的经典电磁场论时这种区别又是不存在的。早期的场就是指存在于电荷或磁极周围空间的特殊媒介。场与实物间相互转化的观点只属于量子场论的范畴。中国古代的元气说的存在是众多学者认为中国古代的物理科学范式更接近于场论的依据。但在西方科学史上，笛卡儿的以太旋涡说虽然与法拉第的电场磁场有一定的相似性，不过从内容上看，还不能与法拉第的电场与磁场概念简单等同。也有人认为笛卡儿提出以太旋涡说是受中国元气说影响的结果。[3]因此如果仅仅局限于元气论，则我们也没有令人完全信服的证据可以断定中国的元气就相当于西方的场而不是以太。那么中国古代有没有比元气论更接近于场论的思想，存不存在介乎中国的元气与西方的场之间由元气说发展出来而更近乎场的内涵的概念呢？如果存在这样的思想和概念，则说中国的元气说更近于场论就多了进一层的理由，说中国古代物理科学范式更接近更符合场论也更加令人信服。本文作者认为答案是肯定的，这样的思想就是地脉说，这样的概念就是地脉。
2．中国古代的地脉说
2．1 经络学说
《黄帝内经》中有系统的人体经络理论，经络理论也是《黄帝内经》理论体系的重要组成部分。《黄帝内经》与中国古代多数自然哲学著作中的基本观点一致，认为气是世界的本原。在中国古人看来，世界即天地，《黄帝内经》说：“清阳为天，浊阴为地。”此处阴阳即指阴气与阳气。气是富于变化的，《黄帝内经》说：“气之升降，天地之更用也。”
《黄帝内经》中的气本论并没有满足于“天地合气，万物自生”等泛化之说。这是作为一部医学著作的特殊性要求所决定的，理论必须细化为能描述比较具体的物质运动过程并有一定的可“证实性”、可“操作性”的依据。
所谓经络就是运行气血以联络脏腑肢节的通道。经络是经脉和络脉的总称，经脉是主干，络脉是分支。经脉又可分为正经和奇经两类。正经有12条，即手足三阴三阳经，合为十二经脉；奇经有8条，即督脉、任脉、冲脉、带脉、阴跷脉、阳跷脉、阴维脉和阳维脉，纵横交叉于十二经脉之间。络脉是经脉的分支，有别络、浮络和孙络之分。
总体来看，经络就象一张网一样，从经脉到络脉再进一步细化到如浮络、孙络等，遍布人体各处。无论经还是络都是脉，也就是说它们只是人体血气通道即脉的细化分支名称而已。《黄帝内经》的《灵枢·脉度》篇说：“阳脉不和则气留之”，“阴脉不和则血留之。”十分明显，脉是气血通道。
经络说是中医主要的理论基础。即使在医学领域之外，从整个中国古代自然科学和自然哲学高度来看，经络学说也是十分有价值的。它实质上超越了中国古代高度抽象泛化的气论而建立了气与特殊的物质系统（人体）之间相互作用相互影响关系的机制的一种理论模式，是气论应用的重大进展。经络系统对针刺的反映即针刺中的“得气”和“行气”现象，为经络说提供了古人和中医家坚信的可靠的“实证”依据。
2．2 地气说
人体内有气才有脉，与此相似要形成地脉说必须得有“地气”。
中国古代的气论认为元气分阴气与阳气两大类。后来气论与五行学说相结合又有所谓五气说，当然这五气还是隶属于阴气阳气两大类。朱熹就说：“五行虽有质，他又有五行之气，……阴阳二气，截做这五个，不是阴阳外别有五行。”[4]进一步，中国古人认为每一种具体的物质形态都对应一种具体的相应的气。如东汉王充曾说：“顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是，不假他类。他类肖似，不能掇取者，何也？气性异殊，不能相感也。”可见在王充看来，有一类物必有一类气，物即使表面相似而实质不同则其气也就不同因此感应作用相比悬殊。再比如，东汉魏伯阳在《周易参同契》中，有“金气”、“正气”、“太阳气”、“山泽气”等说法，对气的分类更加细化。
基于这样的气论思想，认为地有地气的观点在中国古代就是十分自然不难理解的。
《黄帝内经·素问·阴阳应象大论》篇就指出：“地气上为云，天气下为雨；雨出地气，云出天气。”
西汉农学著作《汜胜之书》中，有“天气”、“地气”、“土气”、“粪气”等等说法。
宋代农书《陈旉农书》中也有“天气”与“地气”之说，并认为“地气”就是“土壤气脉”。[5]
2．3 人、地类比
晋代的张华曾将地比于动物：“地下有四柱，四柱广十万里。地有三千六百轴互相牵制。……地以名山为之辅佐。石为之骨，川为之脉，草木为之毛，土为之肉……”[6]
《撼龙经》明确地将地与人体相类比：“须弥山是天地骨，中镇天地为巨物。如人脊背与顶梁，生出四肢龙突兀。四肢分出四世界，南北东西为四脉。西北崆峒数万程，东入三韩隔吉冥。惟有南龙入中国，胎宗孕祖来奇特。黄河九曲为大肠，川汇屈曲为膀胱。分脉擘脉纵横起，气血勾连降水住。”[7]
既然地与人可类比，那么人有人脉，地有地脉就十分自然了。南宋郑所南对地脉说有较详细描述：“敦知夫大地之下，皆一重土，一重泉，相间为九，因而曰九地、九原、九垒、九泉也。层负万气，支缕万脉，柔顺巩固，烫化流躍，斜细其轴，互为钳锁，深运其机，密相橐籥。张布玄网，维络地根，非金非石，非水非土，千千万万，经攒纬织，牢牢不可解，重重不相碍，绵亘持抱，几千万亿里。……其能如是者，乃大地底至深至玄，先天先地，一脉真阳生意，流行之妙也。……真阳生意，躍为浮散，流溢于浅浅之处，则地气泄而虚耗，不同之犹不足，凡万事皆不宜；真阳生意妙于凝合，反抱乎深深之根，则地气密而柔实，虽费之亦有余……《淮南子》、《博物志》所载：地下有四柱三千六百轴。非真有其形，聊借譬喻真阳生意有大力量，负荷世界，支撑劫运也。……世人肉眼不见身内支脉，节节有条理，意以此身为块然之肉；世人肉眼亦不见地底支脉，井井有条理，亦竟以大地为块然之土。殊不知天地人万物，皆有文理支脉。烟缕冰澌、壁裂瓦兆，尚有文理；谓之地理，独无文理支脉乎？”[8]人体中的脉是血气通道，地之脉应是地气之通道，显然这段引文反映了这一类推。但是后来地脉概念脱离了这一原始含义。如明末方以智曾提出“阳气生地脉”说：“多埋石硫者其地暖。……地中火气，行遇湿凝石，即成地脉。物恶冷而向暖，屋北有高墙则入暖而气旺，气旺则外不受侵。以雄黄椒封壁，足以远湿。乘生气审藏聚，即此意。”[9]显然，方以智的地脉应是指地气受阻而形成的使地局部变暖的因素与地脉是气的通道的说法有明显区别。
3．郑复光的地脉说
清代学者郑复光在他的著作《费隐与知录》中，提出了极具新意的地脉说，用以解释地磁现象。
3．1 郑复光前的地磁知识
指南针是中华民族的“四大发明”之一。传说在黄帝时代即有了指南车。东汉王充在《论衡》中也曾指出：“司南之杓，投之于地，其抵南。”但东北师范大学物理系刘秉正教授认为，天然磁石难于雕琢成司南，[10]司南为天上北斗，并非指向器[11]。
到了宋代，人们学会了制造磁针，文献也明确记载了指南针的制造方法。如曾公亮在《武经总要前集》十五卷中写道：“若遇天景曀霾，夜色暝黑，又不能辩方向，则当纵老马前行，令识道路，或出指南车及指南鱼，以辩所向。指南车世法不清。鱼法以薄铁叶剪裁，长二寸阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤钤鱼首出火。以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时置水碗于无风处，平放鱼在水面令浮，其首常南向午也。”
在曾公亮之后大约半个世纪，沈括在其著作中亦提到：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不同，如夏至鹿角解，冬至麋角解。南北相反，理应有异，未深考耳。”[12]用磁石磨铁针过程就是使铁针磁化的过程。分别与磁石之南极、北极相磨铁针磨端所获极性相反，因而其有指南的也有指北的。沈括不明其理且“未深考”而误以为这是磁石的物性相异而导致的。
沈括还记载了地磁偏角这一现象：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”[13]沈括限于知识不明其故而只能泛泛类比：“……磁石之指南，犹柏之指西……”[13]，但他还是认为这不是合理的解释，承认自己“……莫可原其理。”[13]
为何磁石或磁化后的铁针指南？为何磁针略有偏东？明末学者方以智在其著作中说：“磁针指南何也？……愚者曰：‘蒂极、脐极、极轴，子午不动，而卯西旋转。故悬丝以蜡缀针，亦指南。’存中云，此处指南必偏丙位。舶商言大秦西海偏丁位。则中土在昆仑东，彼海在昆仓西，其气随地势而少变者乎？”[14]戴念祖先生认为：“由于地球是大磁体的概念在方以智著作中未曾明言，或者传教士本身也尚不知此事，因此，方以智的解释是模棱两可，含混不清的。难怪在其后，一些中国学者还持传统的五行元气之说解释磁极性。”[15]
3．2郑复光对地磁现象的解释
郑复光为解释地磁现象尤其地磁偏角现象而在其著作《费隐与知录》中提出了“罗针偏东由于地脉”的地脉说。
该书以一问一答形式写成。首先提出的问题是：“铁能指南，何以中国偏东而西洋人又谓在大浪山东则指西，在大浪山西则指东。惟正在大浪山则指南，其说信乎？”回答说：“西说既非身亲姑可不论，而中国偏东，京都五度、金陵三度，既见诸书确然无疑。而偏则各地不同。从仪象志图悟得各顺其地脉也。地脉根两极南北，如植物出土皆指天顶，但不能稍曲焉。又地脉之根止有地心一线其处最直，而渐及地面不无稍曲。针为地脉牵掣故偏亦甚微。”
郑复光的思想是非常重要的，他的地脉说有以下几大突破：
1） 郑复光明确赋予了地脉以确切的物理的力学的性能：“针为地脉牵掣”，地脉是能够对磁针施予力的作用的。
2） 《黄帝内经》中人的脉络存在于人的体内及体表。后来将大地之体与人体相类比而产生的地脉概念也未突破这一局限。但在郑复光的地脉说中这一局限实际上是不存在的。因为在大地之上的磁针能“为地脉牵掣”，显然地脉是可以超越大地之体而在地球附近空间是可以存在的。
3） 郑复光将地脉抽象为无数曲线组成的曲线族：地脉“根两极”而“止有地心一线其处最直，渐及地面不无稍曲。”
将2）和3）联系起来看，地脉就是根于地球两极而在地球的体内体外都存在的封闭的曲线族，而这些曲线又能对磁针施以力的作用。虽然言简意赅，但显然郑复光的地脉概念已经十分接近法拉第的力线概念：是地球（大磁体）周围存在的能对磁针给予力的作用而使之指南（或偏向）的曲线。二者相比较，郑复光的思想还有独特的优势：正因为地脉源于经络说，因此他的地脉自然地在磁体内部也具有；而法拉第更强调磁力线是磁体附近空间的一种物质形态。因此从空间分布角度看郑复光的地脉兼具前于他的地脉说以及法拉第的力线思想的优点而又比二者都更为合理。
在西方，人们对法拉第的力线概念给予高度评价，如J.J.汤姆孙就曾说过：“在法拉第的许多贡献中，最伟大的一个就是力线的概念。”[16]
法拉第最早于1831年11月24日在向皇家学会宣读他发现的电磁感应的论文中，开始使用“磁力线”这个概念。他称磁力线是这样一些曲线：“它们能用铁屑描绘出来，或者对于它们来说，一根小磁针构成一条切线。”[16]
如同郑复光认为一根一根的地脉是真实存在的一样，法拉第也认为磁力线是真实存在的：“我不得不深信磁力线概念的真实性，因为它是以实验为基础建立起来的，而不是纯粹假设性的。”[17]法拉第“把布满力线的空间称之为‘场’”[17]。这一点早即为法拉第的好友丁铎尔（J.Tyndall）认识到了：“丁铎尔认为法拉第是从磁力或磁力线在空间中的变化和分布的认识才提出场概念的。”[18]后来麦克斯韦也说：“我想他（指法拉第）却或许会说，空间的场中是充满了力线的……作用在每一物体上的机械作用力和电作用力则取决于连接在物体上的力线。”[19]
在1851年6月11日出版的《皇家学院研究报告集》中法拉第撰文再次指出：“在磁体内外，物理力线确实存在。它们可以曲线形式或直线形式存在着，……没有一个孤立的条形磁体，……它的两极性一定是以曲力线形式在外部发生联系的，因为直线不能同时接触到具有北极性和南极性的两点。”[20]不难想象，这给出的磁力线围绕磁体内外的模型，与郑复光的地脉围绕地球内外的模型十分类似，而且一根根磁力线与一根根地脉对于置于其中的磁针具有相同的力学作用。
需要指出的是，虽然可以肯定郑复光的地脉与法拉第的磁力线具有同样的思想内涵，但郑复光依据他的地脉说解释地磁偏角现象还是笼统而不成功的。因为在他的地脉说基础上解释这一现象还需要一个基本的必备知识：地理的两极与地磁的两极并不完全重合。而郑复光并不知道这一点。
4．郑复光与法拉第的场论思想孰早孰晚
郑复光的地脉概念与法拉第的磁力线概念揭示了相同的物理内涵，而后者是场概念的先导。因此郑复光的地脉说无疑较元气说具有更明确的场的意义。那么两人是谁更早具有了场的思想呢？郑复光出生于1780年，法拉第出生于1791年。前面说过法拉第最早于1831年即使用了磁力线的概念，但郑复光的《费隐与知录》始作于1816年，至1842年才得以刊行。我们很难知道郑复光是否于1831年以前即产生了地脉说思想，因此场思想的“优先权”问题似乎难以裁决。然而从科学思想史的角度我们还是可以给出一个推断。
从本质上讲古典原子论与经典场论是不相容的。存在最小的不可再分的物质基质即原子是古典原子论的最大的最根本的信条。因此原子论从一诞生必定只承认一个离散化的量子世界，而经典场论的最大特征是认同连续性。1837年以前法拉第一直是一个牛顿和道尔顿原子论的忠实拥护者，自1837年起，他陷入病痛之中，直至1844年很少工作。此间，他反复反思原子论，1844年明确表示反对牛顿和道尔顿的原子论，阎康年先生指出：“只有这种变革才能使法拉第从相信道尔顿原子论开始，转而从力场概念转向实体场概念。”[18]“他在1845年11月7日的日记中，首次提出‘磁场’一词。这个过程表明，法拉第抛弃传统的原子论，在观念和实验上为场概念的形成创造了条件。”[18]在以原子论占主导的西方科学范式下，法拉第这一思想转变是不可避免的，只有完成了这一转变，他才能建立起在基础上自洽的场论。然而在东方，郑复光的地脉说是建立在元气、脉络学说之上的。而中国的元气论中的元气本身就是充虚贯实，绝对连续的。如王夫之所说：“太虚之为体，气也，……充周无间者云病！薄耙跹舳渎椋送飧匏铮辔藜湎丁保ā墩抛诱勺ⅰぬ汀罚Ｍ跬⑾嘁菜担骸霸旌逍槲藜洹！保ā渡餮浴さ捞濉罚Ｒ虼酥８垂饷媲懊挥心岩杂降睦肷⑿缘谋咎迓酆韫怠４诱飧鲆庖迳峡矗８垂獾牡芈鏊狄豢季吐懔缘某〉奶氐悖诱饨嵌壤此抵８垂獾牡芈鏊稻透缃咏顺÷鄣乃枷搿?BR>如果持谨慎的态度认为还不能十分肯定这一推断，退一万步，至少有一点可以肯定，那就是郑复光没有受过法拉第思想的影响。因为“在郑复光所处的时代，清朝政府长期闭关锁国，西方科学的传入已中断100多年。”[21]
在郑复光的著作中可以看出他对中国的元气说还是十分钟情的，但在解释地磁力的作用时，他没有简单借用元气论笼统解释，而是悟出了看不见摸不到的一根根能“牵掣”铁针的地脉的存在，十分难得。这既需要对中国古代的元气论、经络说等有深刻的把握还要借助高度的抽象思维与创新。郑复光地脉说与法拉第的力线、电场和磁场思想貌异而神合，说郑复光是中国第一个具有近代物理场论思想的人并不为过。
回过头来再看本文开始处引用的李约瑟先生的那一推测，要使之变为现实，在郑复光关于地磁的地脉说基础上，还欠缺两个必要的直接先决条件，一个是要有奥斯特、法拉第等人的大量实验研究，再一个是需要产生麦克斯韦那样极富数学功力，能看出场论隐含的数学结构、又具备牛顿那样高度综合归纳能力的物理大师。而这两点，总体上看恰恰是古代中国文化中比较欠缺而且相互间结合得非常不够的。因此这一推测要变成现实，不仅需要适当的外部环境，从科学内部看，也存在巨大的障碍。
参考文献
1 林德宏. 科技巨著, 第九卷(20)[M]. 北京: 中国青年出版社, 2000. 35.
2 杨仲耆,申先甲. 物理学思想史[M]. 长沙: 湖南教育出版社, 1993. 25.
3 何祚庥. 元气新解. 科学史文集第12辑[J]. 上海:上海科学技术出版社, 1984. 39.
4 朱熹. 朱子语类[M].
5 (宋)《陈旉农书》(卷上). 《财力之宜篇第一》,《粪田之宜篇第七》[M].
6 (晋)张华. 《博物志·卷一》[M].
7 商宏宽. 华夏地舆观及其对当代地学之影响(A). 宋正海, 孙关龙. 中国传统文化与现代科学技术(C). 杭州: 浙江教育出版社, 1991. 396.
8 席泽宗. 中国科学技术史·科学思想卷[M]. 北京: 科学出版社, 2001.455---456.
9 (明)方以智. 《物理小识·卷二: 地类·阳气生地脉》[M].
10 刘秉正.我国古代关于磁现象的发现. 物理通报[J], 1956.8.458-462.
11 刘秉正.司南新释. 东北师范大学学报(自然科学版)[J], 1986.1.35-43.
12 (宋)沈括. 《梦溪笔谈·补笔谈卷三· 杂志》[M].
13 (宋)沈括. 《梦溪笔谈·卷二十四· 杂志》[M].
14 (明)方以智. 《物理小识·卷一: 器同类·指南说》[M].
15 戴念祖.中国科学技术史·物理学卷[M].北京:科学出版社, 2001. 414.
16 张之翔. 法拉第和他对电磁学的伟大贡献(下)[J]. 物理通报, 1991. 9.36;37.
17 谢邦同. 世界经典物理学史[M]. 沈阳:辽宁教育出版社, 1988.165.
18 阎康年.法拉第原子论观点的转变与场概念的起源[J]. 物理, 1991.12.750;754.
19 麦克斯韦著,戈革译. 电磁通论(下)[M].武汉:武汉出版社, 1994.198.
20 (美)威·弗·马吉编, 蔡宾牟译. 物理学原著选读[M]. 北京:商务印书馆, 1986.530.
21 石云里.郑复光著《镜镜詅痴》[A]. 张秉伦,汪泗淇,张朝胜. 科技集粹---安徽重要历史事件丛书[C]. 合肥:安徽人民出版社,1999,162.
Zheng Fuguang’s Theory of Earth Arteries and Veins
-------the Top Theory of Terrestrial Magnetic Field in Ancient China
HOU Yude
(Dept.of Physics, Taizhou College ,Zhejiang Linhai 317000,China )
Abstract Historily analyzes the relations of elementary Qi 、energy channels 、and earth arteries and veins ，the author regardes Zheng Fuguang’s theory of earth arteries and veins was equal to Faraday ’s thought of magnetic lines of force . Zheng Fuguang was earlier got the thought of field theory than Faraday did ，his theory of earth arteries and veins was the top achievement of the terrestrial magnetic field in ancient China .
Key words the theory of earth arteries and veins , ether , elementary Qi , lines of force