《易經》與蒸汽機的發明!

2020-12-03 身體自我修復研究者

作者:馮精志

在採訪過程中,每當張延生 沉溺於中國的古代文明時,我就要把這個問題向他甩過去:

"既然《易經 》這麼好,衝蕩出了中國的古代科技文明,為什麼《易經 》的故鄉到近幾百年來倒落後了?尤其是近幾百年來《易經 》並未失傳,反而在清代還形成了新的治易高峰,中國的科技步步趕不上趟,似乎意味著《易經 》的汁液己被榨乾了,在西方文明的衝擊下吃不上勁了,能不能這麼說?"

「我國近幾百年來落後了,那是封建制度造成的,是我國資本主義萌發太晚造成的,這棍子打不到《易經 》屁股上去!」他說。

「那中國的古代科技文明也是在封建社會裡形成的,這怎麼解釋?」我對採訪對象也不客氣,「照你這麼說,只能推到一個結論上去——《易經 》只對科學技術的疏瀾的、粗放的發展階段管用。當西方文明的潮頭卷過來時,當科學技術被細賦地劃分為各個部類,各種科別,並且向精派方向發展時,《易經 》就得靠邊站了。」

他吟哦了片刻,多少有些沮喪地說:「當然不能這麼說,三千多年來畢竟誰也沒讀懂這部古經。」

《易經 》的故鄉為什麼會從領先地位掉了下來並被西方列強折騰了個半死不活?這的確是一個十分複雜的問題。

把原因歸咎於《易經 》本身未被破譯因而不能盡其功,這只是用來搪塞的話。拋開政治原因不談,恐怕基本答案在於:中國古代有《易經 》和在其指導下產生的發達的技術,但卻一直沒有深化《易經 》的方法論,因而也談不上與先進的方法相應的近代科學技術結構。

這倒不是筆者替張延生 概括的。實際上,自研易之始,這就是一個久久地折磨著他的問題。

研易者講究「悟性」,他悟到了答案所在。

他經常外出,自然經常跟火車打交道,拖著長長的車廂的火車頭啟動時,即便麻木不仁的人也難免不為之心動。

張延生 曾蹲在火車站的鐵軌旁觀賞過這一時刻:這部巨大的鋼鐵機器發出一聲長鳴,隨著一股白色的蒸汽被排出,粗大的連杆、回動杆沉重而緩慢地動作起來,吃力地推動了主動輪,於是蒸汽機車喘著粗氣蹣跚地向前挪動了。

馬克思主義的創始人把蒸汽機作為人類邁入文明的一個重要標誌。

蒸汽機是利用水蒸汽做功的,即便是小孩也會注意到,當爐子上做的水開了時,蒸汽會把鍋蓋頂起來。但要把這點轉化為利用高壓蒸汽做功並不那麼簡單,而是需要解決四個方面的問題:

首先要明白真空是怎麼回事。

十七世紀五十年代,馬德堡市市長蓋裡克製做了一對著名的「馬德堡半球」,結果共用了十六匹馬才把抽成真空後並在一起的兩個半球拉開。

這一試驗充分顯示了可以利用驚人的大氣壓力做功。

最初的蒸汽機便是利用高溫蒸汽在汽缸中冷凝,從而由大汽壓力推動活塞做功。

其次,蒸汽的活塞只能直線往復運勸,因此設計了把直線運動轉換為圓周運動的「水排」裝置,使之帶動機器轉動;

再次,需要一個蒸汽進入汽缸後能自動關閉進汽口的雙作式閥門裝置,而風箱則是雙作式閥門的楷模。

以上三方面湊成蒸汽機之後,大名鼎鼎的瓦特才上場,他所解決的是第四個方面的問題。

最初的蒸汽機叫「大氣機」,其代表型是由英國鐵匠紐康門於十八世紀初設計出的。紐康門機的主要缺點是煤耗量太大,為了獲得真空,不得不把冷水噴到高溫汽缸上。

英國工程師詹姆斯·瓦特根據在格拉斯哥大學學到的熱學理論,認識到重新加熱汽缸是耗煤量大的原因,只要把加熱和冷凝分別在兩個裝置中進行,煤耗量便可下降四分之三。

一七八四年,他獲得了這項改革蒸汽機的專利。從此,掀起了以蒸汽機為標誌的第一次工業革命。

蒸汽機=水排+風箱+真空理論+熱學。

然而,科學中有的事就是那麼令人迷惘而不安。李約瑟博士指出,水排和風箱都是中國人的發明創造,是由中國傳到歐洲的。

他的結論是,沒有中國古代科學技術的貢獻,蒸汽機的發明是不可思議的,甚至世界上最早做真空試驗的也恰恰是中國人。

西漢時的淮南王劉安,門下三教九流雲集,其中不少沉溺於神仙黃白之術的人,常常做一些古怪的試驗,「銅甕雷鳴」便為其中之一。

該試驗是將少許沸水灌入薄殼銅甕中,並速將封口的銅甕投入井水中,緊接著一聲雷鳴般巨響。這是由於銅甕內的沸水迅速冷卻而造成局部真空,在大氣壓力和井水壓力下銅甕玉破,發出巨響。

這個試驗比馬德堡半球試驗早了將近兩千年,而且由於它是靠蒸汽冷凝而獲得真空,和大氣機原理只差一步。

在東漢初年,南陽太守杜詩就設計並製造了一種水力鼓風機,用於冶煉鑄造業。

它是用水轉動水輪,通過一系列的曲柄、連杆、往復杆裝置,把圓周運動轉化為拉風箱的直線運動。它包括動力系統、傳動系統和工作系統,具有真正機器的主要特徵。不僅如此,把這種操作程序反過來,就是蒸汽機活塞的直線往復運動向圓周運動的轉換。

我國冶金最初用的是冶金皮囊,戰國時已有四囊;漢代用「馬排」、「牛排」以至杜詩的水排;宋代己有類似手風琴式的木風扇,這是一種有自動閥門的風箱;特別是到明末,已出現了活塞式鼓風機,活塞加上雙作式閥門,同樣距蒸汽機只有一步之遙。

一個發人深省的問題擺到了我們面前:中國人在真空條件下的大氣壓試驗較歐洲早兩千年;圓周和直線往復運動的轉換裝置較歐洲早了一千年;在氣流進入之後能自動關閉進氣口的雙作閥門裝置,中國起碼較歐洲早五百年以上。

既然如此,那麼為什麼中國的古人沒有發明並製造出蒸汽機呢?

十八世紀的歐洲,具備了水排和風箱這兩項技術,同時俱備了真空和熱學理論,強大的經濟需求壓力將四者結合起來,蒸汽機便應運而生。

古代中國沒有經濟需求方面的壓力嗎?有的。儘管這種壓力沒有西方早期資本主義的那麼猛烈,但即便在封建社會,發展生產力的要求也還是存在的,例如水排和風箱便是在加速發展冶煉的情勢下產生的。

蒸汽機是四種科技成果的巧妙結合,是綜合思維的成果。中國古人的思維方式中缺乏綜合素質嗎?顯然不是。

我國古人是綜合迷,連有生命的人與無生命的山石都能綜合出一個結構,更何況對機械與機械的合成了。

蒸汽機車突突突突地冒著白煙,拉著長長的列車走遠了。張延生 站起來,揉著蹲得發麻的腿,眼中一片蒼茫。

不錯,中國人什麼都有了,但就是沒有合成這個會吭哧吭哧喘粗氣的鋼鐵巨獸。千百年前,中國在技術輸出上是明顯地「出超」,但到頭來卻曾讓受到施惠的一方折騰得幾乎散了架子。這事非同小可,應認真想想個中緣由。

李約瑟博士有個簡單的對比:當畢達哥拉斯學派在歐洲昌盛的時候,「中國的學者和佔卜者也正在把《易經 》發展成為包括陰陽學說和術數之學的萬有概念寶庫,而這一切在漢代都系統化了。」

從那時到十八世紀期間,中國先後有包括龍骨車、水排、活塞風箱、深鑽技術、鐵索吊橋、船舵等難以計數的發明傳到歐洲和其他地區,而從歐洲接收的只有耶穌會傳教士帶來的螺絲釘、液體的壓力,唧筒、曲軸、鐘錶四種。

往後的情況,李氏沒有再對比下去,這裡不妨補充一點:在瓦特獲得改進蒸汽機專利的同一年,古老的中國正值乾隆帝南巡,滿朝文武沉浸在「康乾盛世」的盛極之中。

當史蒂芬森父子根據瓦特蒸汽機設計並製造了世界上第一輛蒸汽機車時,中國的道光皇帝正自詡「天朝無奇不有」,以至敕廣東嚴查出口洋船。

火車剛問世時曾被稱為「踩著輪子的混世魔王」。

僅僅過了十六七年,第一次鴉片戰爭便爆發了,駛抵中國河口、港口,把清軍水師打垮了的大英帝國艦隊竟是「中式裝備」。

火泡、羅盤、舵、炸藥自不待說,按李約瑟博士所說,「造船和航運方面的無數發明,包括防水隔艙、高效率空氣動力帆和前後索具」俱來自中國。

不能不提到英國炮艦的動力部分——蒸汽機——它既可用於陸地,也可用於海洋。

張延生 那裡有一張圖,是根據武梁祠石刻浮雕拓片複製的。圖上是被神化了的太初英雄伏羲及女媧,兩位都是人面龍身,絞織在一起。伏羲手裡拿了把矩,很有點科研工作者的風度。

圖左側的銘文為:伏羲倉精,初造王業,畫卦結繩,以理海內。

他總看這張圖,看久了便有所感:伏羲只是神話傳說中的人物,又稱羲皇,很難說上古確有其人,很可能只是初次進入漁獵經濟生活的初民的群體象徵,因此先天八卦即託其名。

由河圖而先天八卦,由先天八卦而《連山》、《歸藏》、《周易》,這個過程的細部已不可能考知了,但不管怎麼說,由漁獵經濟生活中「畫卦結繩」而逐漸演變出來的《易經 》,只能是觀察和經驗的結晶,它本身不可能有理論基礎。

「仰觀天象,俯察物形」、「近取諸身,遠到諸物」,即是總結出《易經 》的途徑,同時也是方法。

初民畫卦,研究對象是萬物變化,生物運動是物質運動的最高形式,而人的活動又是生物運動的頂峰,從「諸身」出發研究「諸物」,把人放在「天象」和「物形」之間加以考察,方法奇絕,結論帶有本質性,但又畢竟是觀測和經驗的產物。

所以,當這樣一部《易經 》普惠人間時可以催發出文明,而如果不圍繞它建立系統的方法論,不適時地作具體理論的補充,不通過合理的科技結構去不斷地逼近其內核,它導源出的文明又無以保持勢頭。

蒸汽機沒有在《易經 》的故鄉被發明出來,充分地說明了這點。讓人痛心的是,當《易經 》導源出的文明在沉重而疲憊地大倒氣時,《易經 》中精湛的內容當遠未開發出來。

《易經 》是炎黃子孫的驕傲,而炎黃子孫的一大失誤也正在《易經 》後。

例如,我國古代天文學是最早發現的,貢獻也是驚人的:

完成了有天極的赤道座標系,發現了「蒙氣差」(即「大氣折射改正」),發現了地軸變化而引起的「歲差」,我國採用了兩千餘年的赤道座標系正是近代天文學所遵遁的,發展了數值化天文學並在此基礎上建立了曆法,製成了卓越而複雜的天文儀器,有數千年從未中斷的最豐富可靠的天象觀測記錄等等。

按今天的常識判斷,天文學上有了這麼輝煌的成就,對天一定認識的很透徹了,結果卻恰恰相反。

西周時的「蓋天說」認為天象一口扣著的大鍋,春秋時的「渾天說」認為天象雞蛋,地球是蛋黃,日月星辰在蛋殼上;漢代修正的「蓋天說」認為天象圓鬥笠,地象扣著的大盤子;宣夜說第一次提出宇宙無限的概念,認為日月星辰都在天這個無邊無際的氣體中浮動。

直到宋代,前面提到過的首次將河圖、洛書、伏羲八卦、文王八卦公諸於世的理學家朱熹仍認為宇宙象個豬膀胱。

從以研易為本的星佔家總結出的赤道座標系,到集宋易之大成的朱熹提出的豬膀胱,清楚地說明我國佔代天文學是沿著觀測的道路走過來的,其指導思想是服務於地上的農事及其它需要,至於天體的正確幾何運行則不在其考慮範圍之內,因而始終沒形成宇宙構造理論。

「仰觀天象」所得的《易經 》,並沒有從「天」上得到進一步的理論說明,其實際功能勢必大大衰減。

易學導源出的文化始終在經驗的道路上徜徉,作為其軀幹的陰陽學說也勢不可免地模糊以至被曲解。

陰陽學說早就被用來解釋自然現象。

早在西周末年,伯陽父就認為地震是陰陽二氣交互作用引起的,所謂「陽伏而不能出,陰迫而不能蒸,於是有地震。」(《國語·周語上》)

與劉安同一時期的董仲舒曾用陰陽學說向漢武帝解釋過天上下雹子的原因。

所謂「天地之氣,陰陽相半……運動抑揚,更動相薄,則燻蒿歊蒸而風、雲,雨、霧、電、雷、雪、雹生蔫。」

「陰氣暴上,雨則凝結成雹焉。」

董仲舒的解釋有科學的一面,但畢竟是粗疏的,但是糊弄糊弄成天想著如何與匈奴打仗的漢武帝劉徹尚綽綽有餘。

夏天下冰雹,是高空水汽遇冷所致。董仲舒提到雹霰一類是「陰氣暴上」,即冷氣流劇烈上升,由雨滴迅速凍凝而成,有其一定道理。而西漢的方士們則認為,這是所謂「以陽召陽,以陰召陰」之故。

根據這一理論,就應該有可能在地面上模擬這一過程。

沸水屬「盛陽」,井水寒泉屬「陰氣」,隔瓶「刖刖不相入」,銅甕中的沸水「則為冰」或「轉而為冰」,在他們看來,「以陰召陰」,自然可以召來另一個陰——冰。

陰陽學說被曲解了,依據被曲解的理論進行的銅甕雷鳴實驗也根本製造不出冰來。直到五代,重複劉安門下方士的銅甕雷鳴試驗者代不乏人。

可悲的是,銅甕在大氣壓力下破裂發出的千百次雷鳴聲,並沒有驚醒被曲解的陰陽理論牢牢束縛的古代方士們,他們頑強地藉此做夏造冰的嘗試,固執地進行在一條與科學進步關係不大的道路上,而對唾手可得的真空理論卻視而不見。

陰陽學說指示了事物的對立統一規律,對立統一是萬物的運動轉化規律,但規律不是方法,也不能用規律代替方法。

宏觀的規律與微觀的試驗研究之間,尚有重重霧靄。如果從「沸水造冰」試驗中跳出來,我們就會發現,方士們所犯的錯誤並不在於他們所依據的理論是錯誤的,而在於他們曲解了陰陽學說,並且把曲解的規律作為方法了。

歷史上,很多試驗在開始時往往缺乏正確的理論指導。然而,科學的力量在於通過試驗修正錯誤的理論。

而另一部分試驗又缺乏正確的方法,科學的力量仍可以通過正確的理論的指導,找到最適應的方法。

陰陽理論是貫穿一切的,又是高度概括的,即便方士們的試驗尖敗了,也不可能懷疑被他們所曲解了的規律是不對頭的。

因而,理論上得不到修正,方法上得不到改進,其後果則是形不成適宜科學發展的合理結構。

結構是重要的。

把《易經 》所反映出的宇宙觀轉化為人世間的取之不盡的財富,中間環節是合理的科技結構。

首先,易理能夠由統計研究和科學試驗鑑別真偽而不斷逼近其閃光的內核,科學實驗要在理論指導下儘可能成為受控實驗。

這樣,理論成果和實驗成果之間就能不斷地在循環中相互促進,加速發展。同時,科學理論和實踐又能轉化為技術成果,技術發展又反過來促進科學的進步。這種結構就是適應科學發展的結構,有了合理的科學技術結構就能把分散的科學技術成果薈萃起來。

科學的具體知識是附著於結構之上的。

我國古代由《易經 》導源而來的科學知識和技術手段附著於一個龐大而難以駕馭的易學結構之上。

構造六十四卦的方法始終沒破譯出來,明晰嚴密的邏輯推理被既高深莫測又難以理喻的象數推理所取代,陰陽學說「類萬物之情」地大包大攬而沒有形成學科分工,沒有打算去搞清陰陽五行學說作用於萬物的具體規律和具體理論,更談不上探明萬物構造機制的受控實驗。

因而,來自於生產實踐的風箱和水排只能作為孤立的技術沿用著,銅甕雷鳴實驗受控程度小,甚至沒有具體的學科理論可以修正這一實驗所依據的「陰陽理論」的失誤之處。

它們分別孤立地存在著,經受著千年歷史長河波浪的衝打,始終沒有結合成更加輝煌的創造,它們在冰冷的封建農業文化桎梏中,也不可能會聚而燃成火炬。

關於《易經 》的故鄉為什麼沒有發明蒸汽機,談得不算少了,那麼如何估價《易經 》的作用呢?

下述張延生 親歷的一件事或許可以作一個初步的回答。

有一次他到廣州出差,一個青年發明家找到了他。這個發明家己獲得的專利很多,被稱為廣州市一大怪。他最近向某工廠轉讓了一臺新設計的切割車床的技術,這種車床每分鐘切割近七十米,他請張延生 佔一佔技術轉讓後可能出現的情況。

張延生 據他所說起了一卦,一看為革卦,變爻後為隨卦,從卦上看是一起一停間要出問題,卦中又有個兌金克著,隨即推出這臺新車床在起動時主抽會出現裂紋。

青年發明家擊掌稱絕,說在廠裡的檢測結果正是如此。

這事讓張延生 想了很久。他受的就是工科高等教育,又在工廠擺弄了多年數控車床。從卦象上推出的結果,實際通過經驗也可以判斷出:每分鐘切削速度近七十米,這麼高的速度,主軸在停機或啟動時是容易出現裂紋。

他能從卦上作出正確的判斷,其中重要原因是自己對這方面在行。

所以,「類萬物之情」並不能取代萬物的具體的規律,本原規律通過卦只給出了趨勢,而要搞清楚細節必須認真研究各物類的具體規律。

哥白尼用「日心說」取代「地心說」,在歐洲引起軒然大波,而在中國的明朝士大夫看來則會有「想當然耳」的感覺,這是因為中國傳統文化中沒有造物主的地位,規律讓誰是「心」誰就是「心」,但同樣是中國的明朝,代數學高度發達,內河航運也很發達,卻從沒產生流體靜力學,這又讓西方感到不可思議。

這是中國人用大規律取代流體中的具體規律的一個突出例證。

這表明易文化在發展過程中同樣存在著窒息自身的問題。

六爻卦表明萬物在發展過程中都會不斷地走向自己的反面,闡發了這一真諦的易文化同樣在所難免。

而只有當科學走到今天這一步時,易文化才能進入它的第二個高峰期。

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  • 蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命
    瓦特蒸汽機前人的步伐如今普遍認為是瓦特發明了蒸汽機,進而引領了英國的工業革命,蒸汽機確實標誌著工業革命的開始,但是卻並非是瓦特發明的。1680 年,法國物理學家巴本發明了高壓鍋,10年後他又創造性地設計出最早的汽缸——活塞裝置。1698年,英國工程師託馬斯·塞維利製造出第一臺實用的無活塞式礦井抽水蒸汽機。1712年,英國鍛工託馬斯·紐可門綜合巴本的汽缸活塞和塞維利形成真空的凝汽器裝置的優點,研製出更為有效的大氣活塞式蒸汽機。後來,英國工程師斯米頓對紐可門的大氣活塞式蒸汽機進行了改進,使其效率增加了近一倍。
  • 偉大的科學家瓦特,發明蒸汽機推動英國工業革命的進程
    偉大的科學家瓦特,發明蒸汽機推動英國工業革命的進程提起瓦特,人們就會想起蒸汽機,想起他發明的蒸汽機給工業革命注入的新的活力。其實,蒸汽機並不是瓦特發明的,早在瓦特出生以前,歷史上第一臺具有實用價值的蒸汽抽水機就已問世了,它是由英國人塞維裡在1698年製造的,在此基礎上,1705年英國的鐵匠紐科門經過長期研究,又研製出一種性能更好的蒸汽抽水機,並得到廣泛的推廣。不過這兩種蒸汽機都不能發動機器,且效率低下,燃料消耗量過大,是瓦特在前人的基礎上,將蒸汽機作了改進,先後製成功率較大的單動式蒸汽機和聯動式蒸汽機。
  • 蒸汽機的發明與創造,經過科學家的不斷改良,應用越來越廣泛!
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    他對當時已出現的蒸汽機原始雛形作了一系列的重大改進,發明了單缸單動式和單缸雙動式蒸汽機,提高了蒸汽機的熱效率和運行可靠性,對當時社會生產力的發展作出了傑出貢獻。他改良了蒸汽機、發明了氣壓表、汽動錘。後人為了紀念他,將功率的單位稱為瓦特,常用符號「W」表示。瓦特是國際單位制中功率和輻射通量的計量單位,常用符號「W」表示。
  • 瓦特為什麼能發明蒸汽機
    詹姆斯·瓦特發明的蒸汽機就擺在展廳中。工業革命帶來了翻天覆地的變化,讓產品更便宜,讓選擇更多樣,讓千萬年人類的進步第一次從緩慢的直線變成了指數式增長。同時,這是一場民主運動。生活更方便,人可以走得更遠、住得更遠,思想和視野打開了,想法也多了,信息交往更自由了。