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17世纪，是科学革命走向全盛的黄金时代，伽利略、开普勒、笛卡尔、帕斯卡、波义耳、哈维、惠更斯、胡克、牛顿、莱布尼茨等人的名字彪炳史册，人类第一次能够用科学的方法认识我们所处的世界。彼时，中国正处于明末清初的乱世，但在耶稣会传教士东来的影响下，沿袭西学的风潮逐渐兴盛。上自大学士、巡抚级别的高官，下及芸芸士子，均不乏在这与中国传统学术大不相同的思潮中，关注起自然科学的人物，方以智就是其中之一。

方以智字密之，出生在明末的仕宦世家桐城方氏，与冒襄、陈贞慧、侯方域等并称为明末四公子。他求学的气魄极为宏大，希望“删古今之书而统类之，经解、性理、物理、文章、经济、小学、方技、律历、医药之故，各用其所长，各精其极致，编其要而详其事，百卷可举。”在幼年，方以智便聆听日后的兵部尚书熊明遇讲授西学，成年后与传教士颇有深交，曾于穆尼阁、汤若望等处学习数学和历算，对利玛窦的著作也均有涉猎。他提出“借远西为郯子”，意为像孔子问学于郯子那样，吸收西学的精华，特别是其“质测”之学，即自然科学。

核物求理

现在通常认为“物理”是清末引入的日本对physics的翻译。但物理一词古已有之，在《庄子》中就提到过“析万物之理”。徐光启和利玛窦合译的《几何原本》，在序言中也提及“物理”，意为格物穷理。方以智的代表作《物理小识》更以物理为名。方以智所谓的物理，包括了“考测天地之家，象数、律历、声音、医药之说”，即为所有自然事物的属性及其变化规律，这和physics最初的意思——自然哲学颇为相合。

在《物理小识》和另一部著作《通雅》中，方以智辑录了各种学科的大量资料，包括天文、算学、地理、生物、矿物、文字、音韵、文学、艺术等，力图汇总当时的一切知识。他鄙夷当时的空谈家“学而徇迹引墨，不失尺寸，则诵死人之句”“而穷理见性之家，反不能详一物……是可笑耳”。

与空谈家相反，方以智对日常所见的各种物理现象都详加解释。比如潮汐，古人有的说是神龙海怪的变化，有的说是由于大地的沉浮。而方以智则查阅了我国沿海和西方有关潮汐的记载，了解到“月高潮小、月低潮大”的现象，得出了“潮之应月”的准确解释。在对指南针的解释上，他结合地圆说，指出磁极就是地球的两极，地球旋转之时磁极保持不动，所以可以永远指南。他还记录了沈括指南针偏东的说法，并对比了西方海商在“大秦西海”指南针偏东的记录，可惜未能更进一步，从中看出磁极和地极的偏移。

在光学上，方以智记录了光的反射与折射，用冰透镜取火的方法，以及光的色散。他写道：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱者则必有一面五色……映日射飞泉成五色，人于回墙间向日喷水，亦成五色。故知虹蜺之彩、星月之晕、五色之云，皆同此理。”这里从棱镜的色散，阐发到飞瀑和洒水的虹彩，再及霓虹、月晕等光学现象，统归为一个原理。很明显，这种归纳推理已经有了科学方法的雏形。

尤为令人注意的是，方以智还提出了一种波动光学学说，今天的研究者称之为“气光波动说”。他认为光的本质是和声一样，都是气的运动，这种运动通过气的“摩荡嘘吸”向外传播。并以此推测光也有衍射现象，将其命名为“光肥影瘦”，意为光在通过遮挡物后，会向影子一侧传播。并做了小孔成像的实验加以验证：多个小孔所透过的阳光，在较远处就会相互重叠。当然，从今天的角度看，这个实验并没有发现衍射现象，其解释也是错误的。而在此时的西方，笛卡尔刚刚提出以太波动论，格里马尔迪还未通过类似的实验发现光的衍射，惠更斯将光解释为通过以太传播的机械波，建立相对完善的波动光学体系更在数十年之后。

在今天看来，方以智在物理上的诸多观点未免失之粗疏，特别是缺乏合理的科学实验和数学工具加以验证，更是不如同时期的西方。但他主张“核物穷理，毫不可凿空者也”，力图为自然建立客观理性的解释，注重理论结构的内在逻辑，如此的尝试在中国是少有的。

观天论道

在17世纪时，天文学是引领科学前进方向的学科。明末西方传教士的到来，为我国引入了诸多新的天文理论和观测方法。例如在传统观点里，相传大地浮在水上，天空包于水外。方以智则认识到“地体实圆，在天之中”，即从西方引入的地圆说才是正确观点。他将大地比作核桃肉，凸起的地方就是山，凹下的地方则是海，形象地说明大地并非漂浮在海洋之上。并用向北走250里，北天极会升高一度的事实，对地圆说加以论证。面对地球另一面的人如何站立的诘难，方以智解释为地球处宇宙之中央，对于身处地球表面的人来说，处处都是下。虽然这并非万有引力的科学解释，但也突破了传统思维里绝对上下的窠臼，极见巧思。

在伽利略发明了望远镜之后，一系列前人从未观察到的天文现象得以发现。这一成就伴随着西学东渐的浪潮迅速传到了中国，《明史·天文志》中，便记载了使用望远镜可以看到像瓜一样的火星，两侧伴有卫星；木星的四颗卫星绕母星飞快绕行；金星也有阴晴圆缺等现象。方以智通过金星与月球相似的盈亏变化，正确地认识到这是由于金星围绕太阳运动而产生的。并认为水星也是如此，但因其距太阳更近且体积更小而无法观察到。他还进一步猜测绕日运动的金星和水星是从太阳分化而出的。不过，他仍旧认为月球、太阳、火星、木星、土星等是由近到远绕地球运动。这一类似折中地心说与日心说的观点，是方以智在传教士带来的托勒密地心说基础上的进展。

图. 方以智的宇宙观

彼时，在17世纪的西方，日心说已经逐步取得了对地心说的优势。天空立法者开普勒和科学方法之父伽利略相继完善了哥白尼体系，而英国天文学家布拉德雷发现的光行差更是给了地心说致命一击。从方以智的著述来看，这些新理论未能随传教士及时进入我国。此外，我国古代已认识到陨石来自天外（虽然错误地以为是陨落的恒星），且彗星是反射阳光而发光的。而方以智却沿袭传教士带来的完美宇宙的观点，把陨石和彗星说成是地面上升的土气遇到天空的高温带烧结而成，类似烧制陶器。这是方以智在汲取西学过程中不足的地方。

科学精神

在我国古代，力图包罗万象的学者并不罕见。沈括的《梦溪笔谈》、宋应星的《天工开物》、徐光启的《农政全书》中有些精妙之处更胜于方以智的著作。但方以智尤为特出的地方，在于其科学精神。据梁启超的总结，方以智为学有尊今、尊疑、尊证三个特点。在传统学术中，动辄追溯三代，引用圣人。而方以智却写道：“生今之世，承诸圣之表章，经群英之辩难，我得以坐集千古之智，折中其间，岂不幸乎！”“世以智相积而才日新，学以收其所积之智也。日新其故，其故愈新。”学术作为智慧的沉淀，本就应该新人更胜旧人。不过，方以智尊今并不斥古，为了研究岁差的问题，他收集了三代春秋以来四千余年的天文观测资料，总结了汉朝以来历代天文学家的测算，并结合西学的分析，才得出自己的看法。

对于求学的门径，方以智主张大胆怀疑发现问题，方能突破前人的窠臼。对过去的积累，他提倡“不可不知，不可不疑”，对自然规律，他认为“物理无可疑者，吾疑之，而必深求其故也”。而在怀疑之后，方以智主张用实证的方法来解疑，“吾以实事证实理，以后理证前理，有不爽然信者乎？”在《物理小识》中，“试之验”“未试”“累试累验”“今之不验”的词句随处可见。在研究共振时，他就做了两个实验，先用调和的琴瑟，分置门内外，门外弹奏时，门内弦即动；然后在三弦的弦上贴纸，当边上的笛子吹出特定的调子时，纸就会振动，以此验证此前沈括的说法是正确的。

运用尊今、尊疑、尊证的科学思维，方以智对一些神秘的现象做出了解释。他认为史籍中的“雨粟”“雨谷”的情况，为“它处吹来者”，黄河水忽清是地下清流涌入的缘故，而河水冻结成鱼龙花草等形态，纯属偶然，就和微风拂烟形成的姿态一样。并揭露了一些术士用镜子、磁铁装神弄鬼的方法。在引用传教士的资料时，方以智也注意剔除其中荒诞的宗教观点，在引用汤若望记载人体解剖内容的《主制群徵》中，遇到“全能的上帝创造世界”等文字则予以削除，介绍托勒密九重天体系时，驳斥了神灵所居的“宗动天”，并列举了西学著作中关于宗动天相互矛盾之处以作说明。这是方以智与徐光启、王徵等因西学信西教者的不同之处。

方以智关于自然科学的研究，都是在明朝末年开展的。明朝灭亡之后，方以智矢志抗清，追随南明朝廷辗转于江南。失败之后避入佛门，但仍然与反清活动有涉，终在60岁时被清廷逮捕，押解途中自沉于江西惶恐滩。在方以智出生前一年，伽利略将望远镜对准星空，发现了木星的四颗卫星，引发了天文学的革命。在方以智蹈水自尽后一年，牛顿在皇家学会发表了关于光学的论著，继而建立了经典力学。科学在西方喷薄发展，推动了启蒙运动，使人类迈入理性时代。而在中国，雅擅西学的徐光启、李之藻、孙元化、王徵以及方以智等人在动乱之中先后故去，西学东渐时翻译的上百本西学典籍纷纷化作劫灰，方以智的精神也后继乏人。中国对西学的态度，也从“欲求超胜，必须会通”，一变而为“节取其技能，而禁传其学术”，直至被鸦片战争的炮声惊醒。

（本文发表于《科学世界》2016年第11期）