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宇宙的结构_演化与人类的作用_新人择原理与人学宇宙观
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你可能喜欢【张孟弛文存】：宇宙学概论（上）
&&&&&&&&&&&&&宇宙学概论
进入专题：宇宙学&&
● 张孟弛&&
来自：爱思想
　　　　张孟弛著
　　第一章 宇宙的现状
　　第二章 宇宙的本原
　　第三章 宇宙的规律
　　第四章 宇宙中的神秘事物——时间
　　第五章 宇宙中的必然关系——因果
　　第六章 宇宙中的神奇能力——认识
　　本书主要探讨三个问题：一是宇宙的现状，即宇宙现在的状况是怎样的？二是宇宙的本原，即宇宙原本的状况是怎样的？三是宇宙的规律，即宇宙本原是怎样变化到了宇宙现状？我们只有把这三个问题都弄清了，才可以说完全认识了宇宙，宇宙学也才算最终完成了任务。然而，人类截止目前探讨最多的是宇宙的现状，对宇宙本原和规律的认识仍处在起步阶段。此外，本书还要探讨宇宙中的三种事物：神秘的时间、必然的因果和神奇的认识。在我们的生活中，恐怕没有哪种事物像时间那样一方面与我们联系得如此密切，另一方面我们认识得又如此模糊。因果可谓是我们最为坚信、也是对我们最具制约力的一种关系，可自英国哲学家休谟对其必然性提出质疑后，还没有人给予强有力的回应。在宇宙的所有事物中，让人最惊叹、也最难认识的莫过于认识自身了。尽管人类对自我认识能力的认识已取得了相当大的进展，但我们还是不大清楚对宇宙三个基本问题的认识究竟是如何一步步实现的。
　　我们所以要认识宇宙，那是因为我们受到了求知欲的驱使，就如同我们进食是受到了食欲的驱使一样。我们是宇宙的创造物，宇宙在创生我们的同时就将求知欲赋予了我们。对于宇宙赋予的求知欲，我们只能尽心尽力地去满足它，如此便会得到幸福的奖励，否则便会受到痛苦的惩罚。
　　宇宙所以要我们认识它，那是因为我们认识它就是在运行宇宙的规律。宇宙以复制的方式创生了我们，因此它也就会把我们作为复制的工具来使用。宇宙的复制包括繁殖和进化，其中，繁殖是宇宙个别成员的独自或合作复制，进化是宇宙所有成员的合作复制，而复制就是所谓的宇宙规律。繁殖的事所有生物都在做，但进化的事目前则只有我们人类能做，因为一种生物在产生更高等的生物后，就丧失了继续进化的能力，换句话说，进化的使命永远都是由所有生物中最高等的生物来承担的，而我们人类就是目前最高等的生物。我们人类的进化就表现为在求知欲驱使下通过认识宇宙生成更高等的生物。
　　张孟弛
　　日于郑州
　　第一章 宇宙的现状
　　【本章提要】
　　所谓宇宙，是指所有存在的事物。人类对宇宙现状的认识是循着两条思路进行的：一条是天地万物由哪几种成分合成，这几种成分又有怎样的特性和关系；另一条是天地万物分为哪几类事物，这几类事物又有怎样的结构。
　　宇宙现状中的事物概括起来无非两种：空间及其结构。所谓空间，是指三维广延这种形态的事物。宇宙中的实物和虚空都是空间。从这个角度看，不是虚空中有各种实物，而是排列着不同的空间；不是实物在虚空中运动，而是空间在交换位置。所谓空间的结构，是指空间在数量、范围和性质上的差异和关系。宇宙空间在数量上的差异为序数不同，关系为相互吸引；在范围上的差异为有外限无内限、无外限有内限和有外限有内限，其中，无外限有内限的空间只能有一个，关系为同限相斥，异限相吸；在性质上的差异为阳性、阴性和中性，关系为同性相斥，异性相吸。天体的自转和公转就是天体相互吸引和排斥的表现。
　　在讨论宇宙问题之前，我们必须首先弄清宇宙的概念。在我国先哲那里，“宇”和“宙”是两个不同的概念，“宇”指空间，“宙”指时间。战国时期的尸子说：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”（《尸子》）庄子说：“有实而无乎处者，宇也。有长而无本剽者，宙也。”（《庄子·庚桑楚》）我们所说的宇宙，是指所有存在的事物。在这个宇宙定义中，“存在的事物”是最根本的内涵，因为凡事物必定存在，不可能有不存在的事物，事物不存在也就是对事物本身的否定；“所有的事物”是最广泛的外延，因为没有哪个事物能够超出所有，无论是已知的还是未知的，主观的还是客观的。可见，这样的宇宙才是我们认识的终极对象，我们只有完全认识了它，才算最终完成了认识的任务。
　　我们对宇宙现状要认识的，是宇宙现在的事物。但严格意义上讲，我们不可能认识宇宙现在的事物，而只能认识宇宙过去的、甚至还是过去不同时间的事物。这是因为，我们对宇宙事物的认识起始于各种感觉，各种感觉又起始于各种感觉器官接受宇宙事物的信息，其中，视觉器官接受的宇宙事物信息占80%以上，而宇宙事物信息又是通过光传递给我们的视觉器官的，尽管光的传播速度快到了每秒30万千米，但它把宇宙事物信息传递给我们的视觉器官也还是需要时间的，且宇宙事物离我们越远，传递所需要的时间也必定越长，可我们没有任何理由认为宇宙事物在其信息传递期间不会发生变化。
　　当然，理论上讲我们能够认识宇宙过去同一时间的事物，那就是根据宇宙事物距离我们的远近，相应地调整我们接受它们信息的时间，以使我们接受到的所有事物信息都是在过去同一时间发出的。举例来讲，假如天体A距离我们30万千米，天体B距离我们60万千米，天体C距离我们90万千米，那么我们在T时接受到天体A的信息后，分别再等1秒和2秒钟去接受天体B和天体C的信息，如此认识的就是这三个天体在T时前1秒钟的状况。但这种方法用于接受宇宙所有天体的信息就是不可行的了，因为仅就人类目前所认识的宇宙范围来说，即从距离我们最近的地球，到距离我们约200亿光年的天体，我们要想接受所有天体与其中地球同时发出的信息，就必须要等待约200亿年的时间，而这显然已超出了人类求知欲的忍耐极限。再说，按照太阳将在65亿年后进入红巨星阶段而吞噬地球的预测，也远远超出了人类生命可能延续的时限。对于这个问题，我们的确想不出什么好的解决办法，至少就人类目前的智慧而言是如此。但如果我们不想因此就放弃对宇宙事物的认识的话，那就只好把宇宙过去不同时间的事物姑且当作现在的事物去对待了。
　　人类对宇宙现状的认识是循着两条思路进行的。一条思路是：天地万物由哪几种成分合成，这几种成分又有怎样的特性和关系。中国古人在这条思路上找到了金、木、水、火、土五种材质，即所谓的“五材”。《左传·襄公二十七年》中说：“天生五材，民并用之，废一不可。”《尚书大传》中说：“水火者，百姓之所饮食也；金木者，百姓之所兴作也；土者，万物之所资生。是为人用。”
接着，中国古人又进一步探讨“五材”的特性、运动趋向以及相互关系，从而形成了所谓的“五行说”。“五行说”相继经历了“五行自性说”、“五行相杂说”、“五行相胜说”、“五行相生说”和“五行生胜说”五个阶段。“五行自性说”出现在夏代，认为五材各有其特性和运动趋向。《尚书·洪范》中说：“五行：一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰润下，火曰炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。润下作咸，炎上作苦，曲直作酸，从革作辛，稼穑作甘。”意思是说，五行指的是水、火、木、金、土五材所代表的五种特性和运动趋向。水性润物而向下，火性燃烧而向上，木性可曲可直，金性可熔铸改造，土性可耕种收获。润物而向下是咸，燃烧而向上是苦，可曲可直是酸，可熔铸改造是辛，可耕种收获是甘。西周晚期出现了“五行相杂说”，认为五材相互结合可以产生万物。《国语·郑语》中说：“夫和实生物，同则不继。以他平他谓之和，故能丰长而物生。若所同稗同，尽乃弃矣。故先王以土与金、木、水、火杂，以成百物。”意思是说，和谐可以不断地产生事物，同一则不能使事物继续产生。把不同的事物结合起来并使之达到平衡就叫做和谐，所以和谐能够使事物丰长而继生。如果把相同的东西加合在一起，那用完了也就没有了。所以，过去的帝王用土和金、木、水、火相互结合而去制造万物。春秋末期出现了“五行相胜说”，即认为五材之间存在相互制约的关系。《左传·哀公九年》中说：“水胜火，伐姜则可。”《左传·昭公三十一年》中说：“火胜金，故弗克。”《白虎通义·五行》中说：“五行所以相害者，天地之性。众胜寡，故水胜火也；精胜坚，故火胜金；刚胜柔，故金胜木；专胜散，故木胜土；实胜虚，故土胜水也。”战国初期出现了“五行相生说”，即认为五材之间存在相互促生的关系。《孙子兵法·虚实》中说：“五行无常胜。”《春秋繁露·五行对》中说：“天有五行：木、火、土、金、水是也。木生火，火生土，土生金、金生水。”
战国末期，“五行相胜说”与“五行相生说”结合而诞生了“五行生胜说”，即认为五材之间存在此消彼长的关系。《汉书·律历志》中说：“砲牺继天而王，为百王先，首德始于木，故为帝太昊。……以火承木，故为炎帝。……黄帝氏作。火生土，故为土德。……少昊曰清。清者，黄帝之子清阳也，是其子孙名挚立。土生金，故为金德。……颛顼受之，乃命重黎。苍林昌意之子也。金生水，故为水德。”
　　古希腊人在这条思路上收获了与中国古人几乎相同的东西。泰勒斯认为，水是万物的原质，万物都是由水构成的。阿那克西美尼认为，万物的原质不是水，而是气。气稀薄时为火，凝聚时为水，再凝聚为土，最后凝聚为石。赫拉克利特认为，火是万物的原质，因为任何事物都像火焰一样，是由其他事物的死亡而诞生的，用他的话说就是：“一切死的就是不死的，一切不死的是有死的：后者死则前者生，前者死则后者生。”（罗素著：《西方哲学史》上卷，商务印书馆1963版〔下同〕，第69页）恩培多克勒认为，宇宙万物由水、火、土、气四种原质以不同比例混合而成，这四种原质因爱而结合，又因恨而分离。亚里士多德进一步发展了“四原质”说，认为地上万物由水、火、土、气四种原质构成，而天体则由第五种原质构成；地上原质的自然运动是直线，天上原质的自然运动则是圆周；水是湿和冷的组合，火是干和暖的组合，气是湿和暖的组合，土是干和冷的组合；火是绝对的轻，土是绝对的重，气是相对的轻，水是相对的重。亚里士多德的这一观点统治了西方整个中世纪。
　　与中国古人不同的是，西方人还循着这条思路进入了幽深的微观世界。古希腊的留基波和德谟克利特在公元前460年首次提出了原子的概念，他们相信天地万物都由不可再分、也不可毁灭的原子合成。英国科学家道尔顿在1808年发表的《化学新体系》中系统阐述了原子论。1899年，英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，1903年提出了“西瓜式原子结构模型”，打破了原子坚不可分的传统观念。英国物理学家卢瑟福在1906年通过α粒子散射现象发现了原子核，1911年提出了“行星式原子结构模型”，并在1913年盖革和马斯登的试验中得到了证实。1919年，他又发现了自己所假设的质子，1920年又提出了中子的设想，并在1932年由查德威克予以了证实，从而进入了原子核的内部。此后，各种轻子和介子在高能实验室里纷纷现身，以致物理学家连名字都来不及给它们起。接下来，数学原理又认定，像中子和质子这样的重子以及介子都由更小的微粒──夸克构成。直到这时，科学家才开始停下脚步反问自己，轻子和夸克是否就是人类要找的基本粒子，甚至有人对是否真有基本粒子这种东西提出质疑。德国理论物理和原子物理学家海森伯（Werner
Karl Heisenberg,
年）就说：“可以说，我们相信有基本粒子是一种偏见。……我们经常问：‘这物体由什么构成？较小粒子在较大物体中的几何或力学组态怎样？’实际上我们总是回到了德谟克利特的哲学；但我想现在我们已从狄拉克那里懂得了：这是个错误的问题。”（海森伯著：《物理学和哲学》，商务印书馆1981年版，第185～186页）
　　人类认识宇宙现状的第二条思路是：天地万物分为哪几类事物，这几类事物又有怎样的结构。在人类的视野中，最抢眼的莫过于空中的天体和地上的生物了。对于天体之间的结构，人类相继形成了“天地说”、“地心说”、“日心说”和“等级说”。
　　起初，人类凭借有限的感知能力，认为天空是穹隆的，其上日月穿行，星辰闪烁；大地是平坦的，其上山峦叠嶂，江河奔流；天空就覆盖在大地之上。这就是所谓的“天地说”。
　　中国约萌发于商周之际、形成于战国时期的“盖天说”认为：“天圆如张盖，地方如棋局。天旁转如推磨而左行，日月右行，随天左转，故日月实东行，而天牵之以西没。”（《晋书·志第一·天文上》）然而，这种观点在天地的结合问题上存在漏洞。曾子说：“天之所生上首，地之所生下首，上首谓之圆，下首谓之方。如诚天圆而地方，则是四角之不揜也。”（《大戴礼记·曾子天圆》）这样，“盖天说”就又出现了新的一派，认为：“天似盖笠，地法覆槃，天地各中高外下。”（《晋书·志第一·天文上》）
　　古巴比伦尼亚人认为：“宇宙是一个密封的箱子或小室，大地是它的底板。底板中央矗立着冰雪覆盖的区域，幼发拉底河就发源于这些区域中间。大地四周有水环绕，水之外复有天山，以支撑蔚蓝色的天穹。”（W.C.丹皮尔著：《科学史》上册，商务印书馆1975年版〔下同〕，第32～33页）
　　古埃及人认为：“宇宙是一个方盒，南北的长度较长，底面略呈凹形，埃及就除在凹形的中心。天是一块平坦的或穹窿的天花板，四方有四个天柱，即山峰所支撑，星星是用链缆悬挂在天上的灯。在方盒的边沿上，围着一条大河，河上有一条船载着太阳来往。”（W.C.丹皮尔著：《科学史》上册，第37页）
　　古希腊的泰勒斯（Thales,
约公元前640～546年）认为：“大地是一个浮在水面上的扁平的盘子。”（W.C.丹皮尔著：《科学史》上册，第49页）阿那克西曼德（Anaximander,约公元前611～547年）认为：“天空的可见的穹窿是一个完整的球体的一半，地球就处在这个球体的中心。”（〔同上〕，第49页）
　　人类在很明显地观测到日月星辰的周日运动后，通过连续地观测天象又有了一系列新的发现。首先发现的是，有五个亮星缓慢穿行于众星之间，于是就把这五个亮星称作行星，把相对位置没有改变的众星称作恒星；接着又发现，太阳每年、月球每月在天空运动一周；之后还发现，太阳、月球和行星的运动时快时慢，五个行星甚至还有留（停顿）和逆行的现象。此外，人类根据几何学知识和天象观测，判断宇宙是球形的，天体是球形的，大地也是球形的；后又根据物理学知识，判断大地是静止的。这样，人类就把宇宙结构描述为：地球静处宇宙中心，太阳、月球、行星和恒星都围绕地球做圆周运动，其中太阳、月球和行星的运动受到多种力量的控制，行星又同时在其公转轨道上做较小圆周的运动。这就是所谓的“地心说”。
　　中国汉代形成的“浑天说”认为：“天地之体，状如鸟卵，天包地外，犹壳之果黄也；周旋无端，其形浑浑然，故曰浑天也。”（《晋书·志第一·天文上》）“浑天说”指出大地是球形的，并位居宇宙的中心，因而标志着宇宙地心结构的形成。但由于它没有对日月星辰的运转做出解释，因而就被同时期形成的“宣夜说”所取代。“宣夜说”认为：“天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀精绝，故苍苍然也。……日月众星，自然浮生虚空之中，其行其止皆须气焉。是以七曜或逝或住，或顺或逆，伏见无常，进退不同，由乎无所根系，故各异也。”（《晋书·志第一·天文上》）可见，“宣夜说”蕴含着宇宙无外限的思想，并试图用动力学原理去解释天体的运动。先秦道家著作《鹖冠子·环流》中这样记载了北斗星的周年运动：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”中国东汉时期的天文学家张衡用天的力量来解释行星的留、逆行、时快时慢等不规则运动。他说：“天道者贵顺也。近天则迟，远天则速。行则屈，屈则留回，留回则逆，逆则迟，迫于天也。”（《灵宪》）
　　古希腊的欧多克斯（Eudoxus，公元前409～356年）首次提出了太阳、月球、行星和恒星环绕不动的地球做圆周运动的理论。对于同这一理论相冲突的天体不规则视运动，欧多克斯则用假想的27个天球所产生的影响去解释。太阳的运动受到了三个轴线相互倾斜的天球的控制，其中一个天球产生太阳的周日运动，另一个天球产生太阳的周年运动，第三个天球产生一种微小的运动，这正是太阳在天空的运动时快时慢的原因。月球的一些不规则视运动同样也是三个天球作用的结果。五个行星之所以会有留和逆行，是因为它们分别都受到了四个天球的配合作用。至于众多的恒星，考虑到它们在天空中的相对位置没有什么改变，而且它们的视运动似乎也没有什么反常的情况，欧多克斯就将它们全都附缀在最外层的一个天球上。
　　亚里士多德进一步发展了欧多克斯的天体结构理论，他把宇宙分为八个天层，地球静居中心，围绕地球作圆周运动的依次为月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星和恒星天，并把天球的数量增加到了55个之多，以解释天体不规则视运动中先前未注意到的一些特点。此外，亚里士多德还给出了地球不动的理由：假使地球在宇宙中运动的话，那么与地球一起运动的观察者必定会观测到最外天层上恒星位置的变化，可事实上没有哪个人看到了这一点。这个理由在亚里士多德时代之后近两千年的时间内，始终都是证明地球不动的最有力的证据，因为恒星的周年视运动直到十八世纪才被发现。
　　然而，欧多克斯和亚里士多德的同心圆体系除了过于繁杂外，还有一些天体现象不能解释，如金星和火星有亮度变化，日食有全食和环食，因为这两个现象都意味着相关天体并非像同心圆体系所要求的那样与地球保持固定的距离。为了解决这个难题，古希腊几何学家阿波洛尼厄斯（Apollonius，约公元前262～190年）在天体系统中引入了本轮和均轮的概念，设想行星循着本轮作等速运动，本轮又循着均轮作等速运动，而地球位于均轮的中心。
　　公元二世纪的托勒密继承并发展了阿波洛尼厄斯的思想，从而把“地心说”推到的几乎完美的顶峰。在托勒密体系中，行星附缀在本轮的小圆上，本轮的中心在均轮的大圆上移动，地球不是位于均轮的中心，而是处在离均轮中心不远的位置，但仍是宇宙的中心；本轮中心沿着均轮的移动也不是等速的，而是时快时慢，但若从所谓的对称点（以均轮中心为轴心与地球中心相对称的点）去观看仍是等速的。
　　其实，托勒密在建立其体系之前，就已经意识到用地球本身的运动可以更好地解释天体的不规则运动，但他还是选择了让地球静处在宇宙的中心，而对宇宙的结构则仅力求于作一个假定的数学图解。其理由是，假使地球运动，即便是只有每24小时一周的自转，其速度也会把地球上的一切东西抛出，使地球自身分崩离析而从天穹中消散，下落物体也不会沿直线垂直坠落到预定地点，地球上空浮现的东西也会随时向西漂移，但事实上这些情况都没有发生。
　　从十世纪到十五世纪，天文学家主要致力于对五个行星位置和运动的观测。然而，随着更为精确的测角仪的应用，他们逐步发现，观测的结果越来越偏离托勒密的宇宙体系。为了调和这种冲突，他们不得不在托勒密体系中增添更多的本轮，以致显得越来越纷乱繁杂了。在这种困境面前，“地心说”开始受到质疑和挑战，挑战者就是波兰天文学家哥白尼（年），而挑战的结果则是人类天文学、乃至整个文明史上最具革命性和影响力的“日心说”的诞生。
　　像其他任何一种理论一样，“日心说”的诞生也经历了一个漫长的孕育过程。“日心说”需要克服的第一道、也是最大的障碍，就是早已固化在人们大脑中的天动地静观念，而产生这一观念的原因则是人们对匀速运动的不觉和对相对运动的无知。早在中国战国时期成书的《列子·天瑞》中就记载：“运转亡已，天地密移，畴觉之哉？”意思是说，运转永无止停，天地悄悄地移动，有谁能感觉得到呢？中国汉代成书的《尚书纬·考灵曜》中又记载：“地有四游，冬至地上北而西三万里，夏至地下行南而东复三万里，春秋分其中矣。地恒动而不止，人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行不觉也。”《春秋纬·元命苞》中又这样描述了天地的相对运动：“天左旋，地右动。”古希腊的阿里斯塔克斯（Aristarchus，约公元前310～230年）也已懂得了运动的相对性原理，并据此断言地球围绕太阳运转，而人类的直觉则是太阳围绕地球运转。
　　1543年，哥白尼发表了他通过长期观测和数学运算而写成的、然而却因顾虑会受教廷敌视和迫害而搁置36年之久的巨著《天体运行论》，从而发起了一场堪称翻天覆地的天文学革命。他干脆放弃了托勒密的复杂体系，把地球的位置让给太阳，只保留地球为引力中心和月球轨道中心的地位，恢复地球的行星身份，让它和其他行星都围绕太阳转动，这样就能更简明地解释天体的各种视运动。首先，他针对天体的周日视运动说：“我们是从地球上看到天界的芭蕾舞剧在我们眼前重复演出。因此，如果地球有任何一种运动，在我们看来地球外面的一切物体都会有相同的，但是方向相反的运动，似乎它们越过地球而动。周日旋转就是一种这样的运动，因为除地球外似乎整个宇宙都卷入这个运动。可是，如果你承认天穹并没有参与这一运动而是地球自西向东旋转，那么你通过认真思考就会发现，这符合日月星辰出没视动的实际情况。”（哥白尼著：《天体运行论》，陕西人民出版社武汉出版社2001年版〔下同〕，第19页）接着，他针对天体的周年视运动说：“如果地球也按别的方式运动，譬如说绕一个中心转动，那么它的附加运动必然也会在它外面的许多天体上反映出来。周年运转就属于这些运动。如果这从一种太阳运动转换为一种地球运动，而认为太阳静止不动，则黄道各宫和恒星都会以相同方式在早晨和晚上显现出东升西落。还有，行星的留、逆行以及重新顺行都可以认为不是行星的运动，而是通过行星所表现出来的地球运动。”（〔同上〕，第28页）最后，哥白尼这样绘制了他的宇宙结构图：“恒星天球名列第一，也是最高的天球。除自身外它还包罗一切，因此是静止不动的。它无疑是宇宙的场所，一切其他天体的运动和位置都以它为基准。……在恒星天球下面接着是第一颗行星——土星——的天球。土星每30年完成它的一次环行。在土星之后是木星，12年公转一周。然后是火星，两年公转一次。这个系列的第四位包括地球和作为本轮的月球天球，每年作一次公转。在第五个位置，金星每隔9个月回归原处。最后，第六个位置为水星所占据，它的公转周期为80天。静居在宇宙中心处的是太阳。在这个最美丽的殿堂里，它能同时照耀一切。难道还有谁能把这盏明灯放到另一个、更好的位置上吗？……从土星（这是最远的行星）到恒星天球，中间有无比浩大的空间。星光的闪烁说明了这一点。”（〔同上〕，第34～35页）
　　现在我们知道，哥白尼的“日心说”虽然正确地取消了地球为宇宙中心的地位，恢复了它的行星身份，但却又把宇宙中心的位置错误地让给了太阳，此外还沿用了“地心说”的一些错误观念，如宇宙是球形的和有限的，恒星固定在远离太阳的一个天球上静止不动，行星循着完美的圆形轨道运行等。当然，这些错误就只能留待后人去纠正了。
　　德国天文学家开普勒（Johannes Kepler, 年）通过整理并计算丹麦天文学家第谷（Tycho
年）和他自己对行星的观测记录，发现了行星运动的三大定律，认为所有行星的运行轨道并非像以往所说的那样是完美的圆形，而是椭圆形，太阳的位置在椭圆的一个焦点上。
　　1610年，伽利略用自制的光学望远镜发现，木星周围有四个类似绕地月球的卫星在旋转。1655年，荷兰学者惠更斯（Christian
年）也用自制的望远镜发现了体积最大的土星卫星──土卫六。此后不久，法国天文学家卡西尼（Cassini,
）又发现了四个土卫卫星。1781年，英国天文学家赫歇尔（Friedrich Welhelm Herschel,
年）用天文望远镜发现了太阳系中的第七个行星，即天王星，之后又发现了天王星的两个卫星和土星的两个卫星。1846年，法国天文学家勒威耶（Urbain
Le Verrier,
年）根据天王星极小的不规则运动，用数学方法又轻松地推算出太阳系的第八个行星，并在18天后由德国天文学家伽勒（Johann
Gottfried Galle, 年）通过观测而证实，它就是海王星。
　　如果说这些天文发现只是修缮了哥白尼的“日心说”的话，那么以下一些天文发现对它产生的影响就是革命性的，因为这种影响的结果是：恒星天球被打破，宇宙在空间上向外延伸至无限；太阳只是位于银河系旋臂上的一个普通恒星，更谈不上是宇宙的中心；天体系统逐步升级，在原来卫星系和行星系之上，又增添了两个等级，即恒星系和总星系，而且更高等级的天体系统还有待发现。这就是所谓的“等级说”。
　　意大利哲学家布鲁诺（Giordano Bruno,
年）断言，太阳只不过是无数恒星中的其中一个，行星不仅太阳有，其他恒星同样也有。他还在《论无限宇宙与世界》一书中论证了宇宙的无限性。他说：“就算宇宙球壳存在罢，我不禁要问球壳之外是什么？假使答复是没有什么，于是我只能叫它虚无。要知道球壳虽然有内部，而在外部的虚无就没有尺寸，没有极限，这样一个有限尺寸的宇宙比一个无限广袤的宇宙更难于令人想象。”（转引自：中国科学技术大学天体物理组编《西方宇宙理论评述》，科学出版社1978版，第34页）按照布鲁诺的这一思路，既然宇宙无限，那也就无所谓宇宙的中心了。
　　1687年，牛顿发现了万有引力定律，认为月球是因为受到地球引力而围绕地球运转的，这种力量也就是那保持月球在绕地轨道上运行的向心力。推而广之，行星围绕太阳运动同样也是因为受到了太阳引力的支配，从而揭示了太阳系中月球围绕地球、行星围绕太阳运行的动力学原理。
　　康德认为，星空中被人们称作银河的明亮光带，其实是由众多恒星构成的，它们并非像以往所想象的那样位于与地球等距离的恒星天球上，而是处在离地球远近不等的位置，排成一个越靠近中心就越密集的平面；它们也并非像以往所认为的那样永恒不动，而是都在围绕一个或多个中心运转而构成恒星系；太阳系就处在银河系中，不过离银河中心很远。他还进而推测，在离我们无限远的宇宙空间，还有很多像银河系这样的恒星系，而所有这些恒星系又构成了更为广大的系统。
　　德国科学家朗伯特（John Heinrich Lambert,
年）认为，宇宙中的天体系统有无穷的等级，每个等级的天体系统都受其中心体的支配，太阳系为第一级，太阳和其他众多恒星构成的系统为第二级，众多恒星系构成的银河为第三级，众多银河系构成的系统为第四级，依此类推。
　　1924年，美国天文学家哈勃（Edwin P. Hubble,
年）用100英寸口径的反射望远镜，获得了仙女座星云、三角座星云和NGC6822星云的照片，并根据造父变星的“周期-光度”关系，计算出它们到地球的距离有几十万光年，远超过当时认定的银河系直径，由此确定它们为河外星系，且与银河系大小相当。之后，哈勃和其他学者又考察了几千个星云，发现它们都是河外星系，其形状有漩涡、椭圆和不规则三种类型。
　　之后，天文学家又发现了由恒星系组成的星系团，以及由星系团组成的超星系团。目前，天文学家借助于射电望远镜已观测到数百个超星系团，约十亿个恒星系，观测范围扩展至约200亿光年的宇宙空间深处，换句话说，我们今天所了解的天体范围，是一个以地球为中心、以200亿光年距离为半径的球形空间。但这些超星系团还不好说就构成了更高一级的天体系统──总星系，因为它们的中心体、环绕体、形状、边缘等情况现在还都不清楚。不过，天文学家对总星系的存在似乎是确信不疑的，问题只在于它或可由这数百个超星系团、或可由它们与另外一些有待发现的超星系团共同构成。让天文学家同样相信的是，总星系也绝非最高等级的天体系统，至于之上的天体系统还会有多少个等级，那就只能留待以后的天文学家去发现了。
　　对于天体自身的结构，人类直到20世纪才开始着手研究，而且研究的范围仅限于人类所在的太阳系，研究的结果还带有很大的猜测成分。这主要是因为人类对天体自身的结构无法直接感知，而只能根据表现出来的有限现象进行推测。天文学家把太阳结构分为内部和大气两大部分。内部由内到外又分为核心、辐射层、对流层3个部分，其中，核心的半径是太阳半径的1/4，温度高达1500万℃，是核聚变产出能量的地方。大气由内到外又分为光球、色球、和日冕3个层面。地质学家认为，地球的结构为同心状圈层，由地心至地表依次为地核、地幔和地壳。地核半径3480千米，主要由铁和镍构成，温度在4000oC～6000oC之间。地幔厚度近2900千米，主要由致密的造岩物质构成。地壳平均厚度约32千米，主要由沉积岩、花岗岩和玄武岩构成。
　　对于生物之间的结构，中国周代的《诗经》记载了200多种动、植物，汉代的《神农本草经》记载365种生物药材，《尔雅》把动物分为虫、鱼、鸟、兽4类，其中虫包括大部分无脊椎动物，鱼包括鱼类、两栖类、爬行类、鲸、虾、蟹、贝等。明代的李时珍（约）在药典《本草纲目》中记载了1892种生物药材，并将它们分为草部、谷部、菜部、果部、木部、虫部、鳞部、介部、禽部、兽部和人部。至于这些生物之间有怎样的关系，中国古人没有做进一步的探讨。
　　西方对生物之间结构的认识经历了从人为分类法到自然分类法的发展，前者主要强调生物在某些方面的等级差异，后者则力图以生物多方面的差异反映生物的亲缘关系。亚里士多德根据动物性状的不同，把动物分成了有血液动物和无血液动物两大类。他还根据动物生殖方式的不同，把动物由高等到低等地排序为哺乳类、鸟类、爬行动物、青蛙、鱼、虱子、跳蚤等。他的弟子德奥弗拉斯特（Theophrastus）将植物和动物明确地区分开来，并最早以双名法对许多植物进行了命名，建立了初步的植物分类系统。瑞典博物学家林耐根据生物生活习性的不同，把生物划分为植物和动物两界，界下分纲，其中把植物分为24纲，动物分为6纲，即哺乳类、鸟类、两栖类、鱼类、昆虫、蠕虫，纲下分目，目下分属，属下分种。之后，他又按照新的双名法对7700种植物和4400种动物统一命名，最终完成了以人为分类法为基础的生物分类系统。1794年，法国博物学家拉马克采用自然分类法把林耐的6纲动物顺序颠倒过来，将之排成了从低级到高级的进化阶梯，并把动物区分为无脊椎动物和脊椎动物两类。然而，由于进化论在当时还未被生物学界普遍接受，德国生物学家海克尔（Ernst
年）于1866年仍以人为分类法提出了“三界说”，即动物、植物和原生生物，目的只是为了解决像眼虫这种兼具动植物特征生物的归类问题。1938年，在达尔文进化论的影响下，生物学家根据生物细胞结构的不同，提出了反映生物亲缘关系的四界说，即原核生物界、原始生物界、植物界和动物界。这个学说第一次将原核生物与真核生物分开，同时还把真菌从植物界分出来列入原始生物界。1969年，美国生物学家魏泰克（Robert
Whittaker）根据生物细胞结构和营养方式的不同，提出了能更为科学地反映生物亲缘关系的“五界说”，即原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。
　　1927年，英国动物生态学家埃尔顿（C.S.Eiton）首次提出了食物链的概念，认为各种生物通过一系列吃与被吃的关系建立起了一个彼此联系的食物营养序列。食物链包括捕食食物链、腐食食物链和寄生食物链，这些食物链彼此相互交错又结成了营养关系更为复杂的食物网。
　　对于生物自身的结构，形成于中国战国至两汉时期的《黄帝内经》、《伤寒杂病论》、《神农本草经》等中医学著作认为，人体是一个复杂的有机整体，它以五脏（心、肝、脾、肾、肺）为主，配合六腑（胆、胃、大肠、小肠、膀胱、三焦），以经络为渠道联系各组织器官，以气、血、津、液、精、神为基础。
　　古希腊的阿尔克莽（Alcmaeon of
Croton，公元前500年左右）最早对人体进行了解剖，认为大脑是感觉和理智活动的中央器官。恩培多克勒认为血液流向心脏，并由心脏流出。德奥弗拉斯特（Theophrastus）对植物的器官和功能有了一定的认识。赫罗菲拉斯通过人体解剖，对大脑、神经、内脏器官以及动静脉进行了描述。有西方医学之父美誉的希波克拉底认为，人体有四种体液，即血液、黄胆汁、黑胆汁和粘液，它们相互调和，共同维系着人的生命。古罗马医学家盖伦（Galen,
公元129～200年）建立了系统的解剖学、生理学和病理学理论，描述了肝脏、心脏、脑髓的功能，被誉为解剖学之父。尼德兰解剖学家维萨留斯（Andreas
年）于1543年发表了《人体结构论》，对人体中骨、脉、腹、脑等器官进行了出色的研究。英国医学家哈维（William
Harvey，年）于1628年发表了《心血运动论》，阐明血液循环理论。德国解剖学家加尔（F. J. Gall,
年）揭示了大脑的结构，认为灰质是神经系统的活泼而必不可少的工具，白质只是联系的链条而已。英国物理学和天文学家胡克（Robert
年）用显微镜研究生物，发现软木树皮是由无数“细胞”组成的，从而开启了人类对细胞学的研究。现代生物学告诉我们，细胞是所有生物体的基本单位，单细胞生物体只由一个细胞构成。许多形态相似、结构和功能相同的细胞按一定的方式联合起来形成组织，以执行一定的生理功能，如高等植物体具有保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织、分泌组织等，高等动物体具有上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织等。不同的组织按一定的次序联合起来形成器官，以进行一定的生理活动，如高等植物体具有根、茎、叶、花、果、种等六大器官。若干功能相近的器官按一定的次序排列起来形成系统，以进行一系列的生理活动，如人体具有消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、免疫系统、神经系统、内分泌系统、运动系统、生殖系统等九大系统。
　　人类在对天体和生物进行分别考察的同时，就已开始将它们联系起来加以思考了。中国儒道两家提出了“天人合一”的思想。《周易·说卦》中说：“立天之道曰阴与阳，立地之道曰柔与刚，立人之道曰仁与义。”《中庸》中说：“天命之谓性，率性之谓道，修道之谓教。”老子说：“域中有四大，而人居其一焉。人法地，地法天，天法道，道法自然。”（《道德经·第25章》）庄子说：“天地与我并生，而万物与我为一。”（《庄子·齐物论》）董仲舒则在儒道两家思想的基础上，建立了“天人合一”的思想体系。他说：“天地人，万物之本也。天生之，地养之，人成之。天生之以孝悌，地养之以衣食，人成之以礼乐。三者相为手足，合以成体，不可一无也。无孝悌则亡其所以生，无衣食则亡其所以养，无礼乐则亡其所以成也。”（《春秋繁露·立元神》）
　　然而，西方的“天人合一”思想直到十七世纪才由斯宾诺莎提出。他说：“自然是永远和到处同一的；自然的力量和作用，亦即万物按照它们而取得存在，并从一些形态变化到另一些形态的自然的规律和法则，也是永远和到处同一的。因此也应该运用同一的方法去理解一切事物的性质，这就是说，应该运用普遍的自然规律和法则去理解一切事物的性质。因此，仇恨、忿怒、嫉妒等情感就其本身看来，正如其他个体事物一样，皆出于自然的同一的必然性的力量。”（斯宾诺莎著：《伦理学》，商务印书馆1983版，第97页）
　　1935年，英国生态学家坦斯利（Arther George
Tansley）提出了生态系统的概念，认为生物群落与无机环境通过能量传递和物质循环构成了一个相互作用的统一整体。生物群落包括以绿色植物为主的生产者、以动物为主的消费者和以细菌和真菌为主的分解者，其中，消费者又分为以生产者为食的初级消费者，以初级消费者为食的二级消费者，以二级消费者为食的三级消费者等。无机环境包括太阳能、水、空气、无机盐、有机质等基础物质。生态系统是一个开放系统，其稳定运行对无机环境来说需要能量的不断输入和物质的持续供应，对生物群落来说需要生产者和分解者的密切配合，消费者在其中仅起着加快能量传递和物质循环的作用。
　　我们现在来看一看宇宙的现状到底是怎样的。宇宙现状中的事物虽然形式多样，但概括起来不外两种：一是长、宽、高三维空间，二是空间的结构。人类对空间的认识大体经历了三个阶段。第一个阶段是空间与事物无关。中国春秋时期的管子把空间看作物体的容器。他说：“天地万物之橐，宙合有橐天地。”（《管子·宙合》）意思是说，天地是万物的口袋，宙合又是天地的口袋。古希腊的德谟克利特认为，空间既可以是充满的，也可以是中空的，中空的空间就是虚空，它是原子运动的场所。牛顿把空间分为绝对空间和相对空间，其中的绝对空间与外界事物无关。他说：“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。”（牛顿著
H.S.塞耶编：《牛顿自然哲学著作选》，上海世纪出版集团上海译文出版社2001年版〔下同〕，第27页）康德更是把空间看作先天的感性直观形式。他说：“空间无非只是外感官的一切现象的形式，亦即惟一使我们的外直观成为可能的主观感性条件。”（康德著：《纯粹理性批判》，人民出版社2004版〔下同〕，第31页）
　　第二个阶段是空间与事物相关。中国春秋末战国初的墨子把空间看作物体的居所。他说：“宇，弥异所也。”《墨子·经上》柏拉图认为，空间是物体的场所。他针对空间说：“第三类存在是永久存在不会毁灭的空间，它为一切被造物提供了存在的场所，……并且说任何存在的事物必然处于某处并占有一定的空间。”（王晓朝译：《柏拉图全集》第三卷，《蒂迈欧篇》，人民出版社2003年版〔下同〕，第304页）亚里士多德认为，空间是物体的地点，它是包容物体的界限。他说：“它具有三维，即长、宽、高，而这三维是规定一切物体的。”（苗力田主编：《亚里士多德全集》第二卷，《物理学》，中国人民大学出版社1991年版〔下同〕，第84页）牛顿认为，相对空间是绝对空间通过事物所表现出的特殊形式。他说：“相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。”（牛顿著
H.S.塞耶编：《牛顿自然哲学著作选》，第27页）黑格尔认为，空间不能独立存在，它只是物体的一种存在形式。他说：“人们决不能指出任何空间是独立不依地存在的空间，相反地，空间总是充实的空间，决不能和充实于其中的东西分离开。”（黑格尔著：《自然哲学》，商务印书馆1980年版〔下同〕，第41～42页）
　　第三个阶段是空间与事物同一。春秋时期的子华子认为，空间（宇）是指道虚凝为一气的状态，时间（宙）是指道散布为万物的状态。他说：“惟道无定形，虚凝为一气，散布为万物。宇宙也者，所以载道而传焉者也。”（《子华子·孔子赠》）战国时期的尸子认为，空间是指上下、东西、南北的广延。他说：“上下四方曰宇”（《尸子》）笛卡尔认为，空间就是三维广延，它不仅包括充满物体的空间，也包括所谓虚空的空间。他说：“空间，即内在的场所，同其中所含的物质的实体，在实际上并没有差异，只在我们惯于设想的它们的情状方面，有所差异。因为，老实说，长、宽、高三向的广袤不但构成空间，而且也构成物体。它们的差异只在于：在物体中，我们认为广袤是特殊的，并且设想它跟着物体变化；至于在空间方面，则我们以为广袤有一个概括的统一性，因此，我们在把一个物体由某种空间移出以后，我们并不以为自己同时也把那段空间的广袤移去。因为我们看到，那段广袤只要保持同一的体积和形相，只要同我们赖以确定这个空间的四周某些物体，保持其固有的位置，则那段广袤仍是不变的。”（笛卡尔著：《哲学原理》，商务印书馆1958年版〔下同〕，第38～39页）他又说：三维广延“是包含在我们的空间观念中的，而且它不止包含于充满物体的空间观念中，而且也包含于所谓虚空的空间观念中。”（〔同上〕，第39页）很显然，笛卡尔虽然正确地把空间、物体和虚空统一到了三维广延上，但却错误地把这三个概念放在同一个层次上去使用了。
　　我们现在要做的，是在先哲思想和当今科研的基础上重新定义空间的概念。在我们所感知的事物中，有一类具有这样或那样的形态，如天上的天体和太空，地上的物体和空气。对于这类事物，我们将其概括为实物和虚空，实物指具有静止质量的形态类事物，虚空指没有静止质量的形态类事物。我们所说的空间，是指三维广延这种形态的事物，其内涵是三维广延，其外延是实物和虚空。三维广延是我们无可否定的，因为假如没有三维广延，也就没有了包括我们在内的任何事物。广延的三维也是我们深信不疑的，因为我们发现，广延的三维要么都被限定，要么都不被限定，而绝不可能一部分被限定，另一部分不被限定。可见，空间的概念是在对实物和虚空进行抽象和概括后形成的，换句话说，空间的概念要比实物和虚空的概念高出一个层次。
　　如果我们以这样的空间概念去看待周围的事物，那就会得到一幅全新的宇宙图景。我们不会再说宇宙的虚空中有各种各样的实物，而是会说宇宙中排列着不同的空间；我们不会再说这个实物在这里的虚空中，而是会说这个空间在那个空间之内，或者说那个空间在这个空间之外；我们也不会再说这个实物在虚空中运动，而是会说这个空间在与其外的空间不断地交换位置。
　　我们所说的空间结构，是指空间在数量、范围和性质上的差异和关系。这就是说，空间结构的内容有两项，即差异和关系；每项内容又表现在三个方面，即数量、范围和性质。宇宙空间无论是以最大的星体为单位，还是以最小的粒子为单位，在数量上可谓是多得难以穷计，但这只是在说我们计数它们的能力有限，而不是说它们的数量无限。事实上，宇宙空间在数量上无论多到怎样的程度，都永远不会是无限的，而必定是一个定数，这个定数我们就用字母“N”来表示吧。对于这N个宇宙空间来说，任何一个空间都有不同于其他任何空间的序数，换句话说，不同的空间绝不可能共用相同的序数，无论它们有多么地相像，如父母生育的双胞胎，或机器制造的同批产品，否则宇宙空间的数量就不是一个定数了。这就是宇宙空间在数量上的差异。不同的空间，无论它们是大是小，是实是虚，是近是远，它们都相互吸引。这就是宇宙空间在数量上的关系。
　　宇宙空间在数量上的相互吸引，最早是由牛顿从地球上物体的重力，推延到太阳系中公转卫星和行星的向心力那里去的。丹皮尔这样记述了牛顿当年发现“万有引力”定律的契机：“伽利略的研究表明，要使行星和卫星在轨道上运行，而不循直线向空间飞去，必定有一个原因。伽利略把这个原因看作是力，但这种力是否存在仍有待于证明。据伏尔泰说：‘牛顿在他的果园中看见苹果坠地时找到解决这个问题的线索。这个现象引起他猜度物体坠落的原因，并且使他很想知道地球的引力能够达到多远；既然在最深的矿井中和最高的山上一样地感觉得到这种吸引力，它是否可以达到月球，成为物体不循直线飞去，而不断地向地球坠落的原因。’”（丹皮尔著：《科学史》上册，第222页）在人们一贯的经验性知识中，物体运动必定是因为受到了他物的直接作用，可万有引力却是一种超距作用力，因此牛顿本人也不认为这种力是合理的，除非能找出其产生的原因，而这显然已超出了牛顿的能力范围。他在其所著的《自然哲学的数学原理》一书中说：“到现在为止我还不能从现象发现重力的那些性质的原因，我也不愿建立什么假说。”（〔同上〕，第247页）这样，牛顿最后就不得不将他发现的万有引力连同天体直线运动的原因，一起归之于全能的上帝之手了。他说：“这最美丽的太阳、行星、彗星的系统，只能从一位智慧的与无所不能的神的计划与控制中产生出来。”（〔同上〕，第251页）
　　一提起空间的范围，人们通常只会想到它的外限，即向外的界限。如果一个空间有外限，人们就说它有限大；如果它无外限，人们就说它无限大。其实，空间的范围除了外限，还包括内限，即向内的界限。如果一个空间有内限，我们就说它有限小；如果它无内限，我们就说它无限小。可见，空间的范围有两个方面：外限和内限，每个方面又都有两种可能：有和无。这样，宇宙空间在范围上就有四种可能的形式：无外限无内限、有外限无内限、无外限有内限和有外限有内限。
　　中国人对宇宙空间的认识从一开始就是在外限和内限两个方面进行的。管子说：“天地万物之橐，宙合有橐天地。天地苴万物，故曰万物之橐。宙合之意，上通于天之上，下泉于地之下，外出于四海之外，合络天地，以为一裹。散之至于无间。不可名而山。是大之无外，小之无内，故曰有橐天地。”（《管子·宙合》）惠子更是明确地说：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”（《庄子·天下》）他又针对空间的无限小说：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”（《庄子·天下》）杨慎则对宇宙空间有无外限感到困惑。他说：“天有极乎，极之外何物也？天无极乎，凡有形必有极。”（《升庵集·辨天外之说》）
　　然而，西方思想家对宇宙空间范围的认识，无论是宏观的还是微观的，却似乎只局限在外限一个方面。在对宇宙空间的宏观认识上，亚里士多德认为宇宙有外限，或有限大。他说：“无限的含义正好与大家所说的相反；因为无限不是在它之外全无什么，而是在它之外总有什么。……在它之外全无什么的东西却是完全的和整体的。因为我给‘整体’下的定义就是这样：什么也不短缺的东西。……例如整个宇宙就是在它之外全无什么的东西。”（苗力田主编：《亚里士多德全集》第二卷，《物理学》，第77～78页）按照亚里士多德的思路，宇宙是一个整体，整体意为包含所有或什么也不短缺，而无外限意味着之外还有什么或没有包含所有，因此宇宙作为整体必定有外限。亚里士多德之所以会推出这样一个荒唐的结论，问题出在他对“无外限”的理解上。无外限不是“在它之外总有什么”，而是根本就没有“之外”，因此只有无外限的宇宙才可能是他所说的整体，即“什么也不短缺的东西”。牛顿依据万有引力定律和实际的天体分布，推定宇宙空间无外限，或无限大。他在回复理查德·本特利的信中说：“如果构成我们的太阳和行星的物质以及宇宙的全部物质都均匀分布于整个天空，每个质点对于其他一切质点来说都有其内在的重力，而且物质分布于其中的整个空间又是有限的，那末，处于这空间外面的物质，将由于其重力作用而趋向所有处于其里面的物质，而结果都将落到整个空间的中央，并在那里形成一个巨大的球状物体。但是，如果物质是均匀分布于无限的空间中的，那么它就决不会只是聚集成一个物体，而是其中有些物质会聚集成一个物体，而另一些物质则聚集成另一个物体，以致造成无数个巨大物体，它们彼此距离很远，散布在整个无限的空间中。很可能太阳和恒星就是这样形成的，如果这种物质还具有发光的性质。”（牛顿著
H.S.塞耶编：《牛顿自然哲学著作选》，第66页）在对宇宙空间的微观认识上，从德谟克利特设想的原子，到高能物理学发现并仍在继续寻找的基本粒子，都是指在结构上不可再分割的空间，而不是指向内不能再延伸的空间。
　　空间在范围上的有限，是多个空间相互限定的表现。如果空间Ａ向外被空间Ｂ限定为有外限，那么空间Ｂ必定向内被空间Ａ限定为有内限。如果空间A向外被空间B限定为有外限，向内又被空间C限定为有内限，那么空间B必定向内被空间A限定为有内限，空间C必定向外被空间A限定为有外限。空间在范围上的无限，是没有其它空间对之限定的表现。一个空间，如果向外不被其它空间限定，那么它就必定无外限；如果向内不被其它空间限定，那么它就必定无内限；如果向外和向内都不被其它空间限定，那么它就必定无外限无内限。
　　宇宙空间在范围上的形式，同其数量的多少密切相关。宇宙空间如果只有一个，那么它因向外和向内都不被其它空间限定而必定无外限无内限。宇宙空间如果有两个，那么它们因相互限定而必定其一有外限无内限，其二无外限有内限。宇宙空间如果有三个，那么就会有两种可能。一种可能是：其一和其二分别被其三限定为有外限无内限和无外限有内限，其三被其一和其二限定为有外限有内限；另一种可能是：其一和其二都被其三限定为有外限无内限，其三被其一和其二限定为无外限有内限。在宇宙空间为两个以上的情况下，其中必有一个、而且也只能有一个是无外限有内限，因为两个以上的这种空间是我们无论如何也不可想象的，但有外限无内限或有外限有内限的空间我们却可以设想有无限地多。这就是宇宙空间在范围上的差异。
　　异限空间，即外限空间和内限空间，总是相互吸引。一个外限空间，无论是实物还是虚空，是静止还是运动，永远也不能与限定它的内限空间相分离。与之相反，同限空间，即外限空间之间，或内限空间之间，则总是相互排斥。两个外限或内限空间，无论如何地挤压和靠近，也不能接合在一起。至于无限（无外限或无内限）空间和外限或内限空间，都既不相互吸引，也不相互排斥。这就是宇宙空间在范围上的关系。
　　宇宙空间在性质上有三种可能的形式：阳性、阴性和中性。在中国，“阴阳”本指物体对日光的相背，向日为阳，背日为阴。《诗经·大雅·生民之什》中说：“笃公刘，既溥既长。既景乃冈，相其阴阳。”意思是说，公刘将土地开辟得既宽又长，择居建房时登岗远望，观察是向阳还是背阳。之后，“阴阳”被引申为哲学意义上产生天地万物、决定事物变化的两种相反势力或因素，即所谓的“阴阳二气”，这也是中国人对宇宙独到的认识方式。《周易·系辞上》中说：“一阴一阳之谓道，继之者善也，成之者性也。”老子说：“万物负阴而抱阳，冲气以为和。”（《道德经》，第42章）《管子·四时》中说：“阴阳者，天地之大理也。”《吕氏春秋·大乐》中说：“阴阳变化，一上一下，合而成章，浑浑沌沌，离则复合，合则复离，是谓天常。”《黄帝内经·阴阳应象大论》中说：“阴阳者，天地之道也，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始，神明之府也。”然而，这些论述讲的都是“阴阳”在宇宙中的地位和作用，其哲学上的含义却始终没有得到明确地阐释，我们只是从历代经典中知道它们所代表的两种相反事物，如自然中的天地、日月、昼夜、火水、明暗、署寒、高低、动静等，社会中的男女、君臣、师生、父子、夫妻、刚柔、健顺、进退、伸屈、贵贱等。
　　那么，“阴阳”在哲学上的含义究竟是什么呢？我们知道，阴阳空间恰好相反，而中性空间则恰好介乎其中。我们还知道，阴阳空间由中性空间分裂而来，融合后又成为中性空间。如果我们把中性空间比作平地的话，那么阳性空间就是山丘，阴性空间就是沟壑。人类对阴阳空间外延的认识已从宏观世界进入到了微观领域，其深入程度不仅到了生殖细胞层面上的雌雄配子，而且还到了DNA分子层面上的碱基对，甚至还到了基本粒子层面上的正反粒子。然而，人类对阴阳空间内涵的认识却几乎还是一片空白。根据阴阳空间和中性空间的不同特点和相互关系，我们可以对它们给出这样的定义：阳性空间是再现了自我的空间，阴性空间是隐没了自我的空间，而中性空间则是本我空间。
　　宇宙空间的性质，不仅同其数量而且也同其范围密切相关。数量为惟一、范围为无外限无内限的宇宙空间，在性质上必定为中性；数量为两个、范围为有外限无内限和无外限有内限的宇宙空间，在性质上必定分别为阳性和阴性；数量为三个、范围为有外限无内限、无外限有内限和有外限有内限的宇宙空间，在性质上必定分别为阳性、阴性和中性；数量为三个、范围为其一和其二有外限无内限、其三无外限有内限的宇宙空间，在性质上必定分别为阳性、中性和阴性，或中性、阳性和阴性。这就是宇宙空间在性质上的差异。
　　异性空间，即阳性空间和阴性空间，总是相互吸引。在自然界，天体的内核和外围会相互吸引，正粒子和反粒子会相互吸引；在生物界，雄性动物和雌性动物会相互吸引，精子和卵子会相互吸引；在社会中，教师和学生会相互吸引，前者需要把知识传授给后者，后者则需要从前者那里获取知识。同性空间，即阳性空间之间，或阴性空间之间，则总是相互排斥。在自然界，正粒子或反粒子之间会相互排斥，天体的内核或外围之间会相互排斥；在生物界，雄性动物或雌性动物之间会相互排斥；在社会中，教师或学生之间会相互排斥。至于中性空间和阳性或阴性空间，都既不相互吸引，也不相互排斥。这就是宇宙空间在性质上的关系。
　　在空间和结构中，空间是绝对的，结构是相对的，因为空间可以没有结构而独立存在，而结构则只能依存于空间，没有空间的结构是不可想象的；空间是永恒的，结构是暂时的，因为空间既不可能产生，也不可能消灭，我们甚至连想象一下空间的不存在也不可能，但结构却既可以产生，也可以消灭。
　　宇宙空间的结构是简单还是复杂，同其数量的多少密切相关。如果宇宙空间为一个，那么它就会因为无外限无内限和中性而没有结构。如果宇宙空间为两个，那么它们必定其一为有外限无内限和阳性，其二为无外限有内限和阴性；它们在数量、范围和性质上都必定相互吸引。如果宇宙空间为三个，那么它们的结构就会有两种可能。一种可能是：其一为有外限无内限和阳性，其二为无外限有内限和阴性，其三为有外限有内限和中性；其一与其二在数量和性质上相互吸引，其一和其二分别与其三在数量和范围上相互吸引。另一种可能是：其一为有外限无内限和阳性，其二为无外限有内限和阴性，其三为有外限无内限和中性；其一与其二在数量、范围和性质上相互吸引，其一与其三在数量上相互吸引，在范围上相互排斥，在性质上不发生关系，其二与其三在数量和范围上相互吸引，在性质上不发生关系。可见，宇宙空间的数量越多，其结构就会越复杂，反之就越简单。但无论宇宙空间的数量多到怎样的程度，其中必定、而且也只能有一个无外限有内限和阴性空间，此外还必定至少有一个有外限无内限和阳性空间。
　　那么，宇宙现状的空间结构究竟是怎样的呢？宇宙现状中的空间可以分为实体和虚空，实体又可分为天体和生物。我们先来看一看天体和虚空有着怎样的关系。科学家已经发现，天体相互绕转构成了天体系统，而且天体系统还分为大小不同的等级，目前发现的等级有四个，即卫星系、行星系、恒星系和总星系，其中，卫星系可被确定为最低等级，而总星系却被相信并非最高等级。但不管情况怎样，宇宙现状中最高等级的天体系统无疑是存在的，问题只在于人类什么时候或能不能发现它。
　　天体绕转的原因始终是一个让科学家困惑的问题。对此，那些靠理性无法找到满意答案但又不愿保持沉默的科学家，无奈之下也都只好将之要么归于天体自身，要么归于神力了。哥白尼说：“天体的运动是圆周运动，这是因为适合于一个球体的运动乃是在圆圈上旋转。圆球正是用这样的动作表示它具有最简单物体的形状，既无起点，也没有终点，各点之间无所区分，而且球体本身正是旋转造成的。”（哥白尼著：《天体运行论》，第16页）牛顿认为，行星围绕太阳作圆周运动，是因为受到了重力和推力的共同作用，而推力只能出自万能的神之手。他在回复理查德·本特利牧师的信中说：“第一，如果不论把地球（不连月亮）放在何处，只要其中心处于轨道上，并且先让它停留在那里不受任何重力或推力的作用，然后立即施以一个指向太阳的重力，和一个大小适当并使之沿轨道切线方向运动的横向推动，那末按照我的见解，这个重力和推动的组合将使地球绕太阳作圆周运动。……第二，没有神力之助，我不知道自然界中还有什么力量竟能促进这种横向运动。……所以重力可以使行星运动，然而没有神的力量就决不能使它们作现在这样的绕太阳而转的圆周运动。因此，由于这个以及其他原因，我不得不把我们这个系统的结构归之于一个全智的主宰。”（牛顿著
H.S.塞耶编：《牛顿自然哲学著作选》，第74页）然而，康德则试图用自然界中普遍存在的引力去解释天体的运动。他说：“吸引力则是运用的源泉，它不需要外来原因，而是先于所有运动的东西。即使在自然界的普遍静止中，吸引力也不会引起任何碰撞而能渗透到物质的最深处，因而什么也不能阻止它的作用。如果是这样，我为什么不能说，当自然界从物质尚未形成天体时的分散状态开始扰动时，正是吸引力使那些恒星系统（且不管它们距离无比遥远）运动起来的呢？”（康德著：《宇宙发展史概论》，上海人民出版社1972年版〔下同〕，第137页）
　　现在就让我们以太阳系为例，看一看行星和太阳究竟是怎样绕转起来的。在太阳系中，行星和太阳在数量上相互吸引，在范围上相互排斥，这两种关系就是它们中存在的引力和斥力的表现。行星和太阳中的引力和斥力必然会要求双方的中心相隔一定的距离。对于双方相面对的一半，其相隔的距离比这两种力所要求的小；对于双方相背对的一半，其相隔的距离又比这两种力所要求的大。这样，在引力和斥力要求双方各个部分都相隔同等距离的情况下，行星和太阳必然会同时进行自转和绕对方公转，其中的绕对方公转表现为行星和太阳围绕它们的共同质心公转，只是行星因质量较小而以较快速度自转和公转，太阳因质量较大而以较慢速度自转和公转罢了。行星和太阳的自转是引力和斥力要求自身的两半与对方相隔同等距离的表现，其公转是引力和斥力要求自身与对方的两半相隔同等距离的表现。可见，天体的自转和公转实质上就是天体中引力和斥力的表现。这也就意味着，只要天体中这两种力一直存在，天体就会反复运动；只要天体中这两种力一直不变，天体就会匀速运动。
　　在天体系统中，结构的主体只是天体，其外围的虚空仅扮演着天体运动场所的角色。然而，虚空像实体一样也是真实存在的空间，因此我们在讨论宇宙空间结构时，就绝不可将虚空排除在外。这样，如果我们将天体外围的虚空也作为天体的一部分（事实上，我们似乎也有理由这么做，因为天体和它外围的虚空总是一起在运动），那我们将会得到一幅全新的天体结构图。任何一个天体都由内核、外围和中层构成，其中，内核是密度和温度极高的空间，外围是密度和温度极低的空间，中层是密度和温度居间的空间。天体按体积大小分为不同的等级，低一等级的天体位居高一等级天体的外围中。人类截止目前发现的天体有五个等级，即卫星、行星、恒星、恒星系中心体和总星系中心体。在这五个等级的天体中，卫星位居行星的外围中，行星位居恒星的外围中，恒星位居恒星系中心体的外围中，恒星系中心体位居总星系中心体的外围中。随着科技的进步，人类必将还会发现更高等级的天体。不过，宇宙现状中天体的等级有多少，人类将来能够发现多少，现在还是个未知数。但可以确定的是，宇宙现状中天体的等级是一定的，那个最高等级的天体也是存在的，其外围无外限，其内核和中层则是其他所有天体的运动中心。
　　天体自身的结构表现为：内核为之一、有外限无内限和阳性，外围除最高等级天体为之一、无外限有内限和阴性外，其他天体都为之一、有外限有内限和阴性，中层为之一、有外限有内限和中性；内核与外围在数量和性质上相互吸引，在范围上不发生关系，内核与中层、以及中层与外围在数量和范围上相互吸引，在性质上不发生关系。
　　天体之间的结构表现为：最高等级的天体为之一、无外限有内限和中性，其他天体都为之一、有外限无内限和中性；高一等级天体的内核和中层与外围中的天体，以及外围中的天体之间，在数量上都相互吸引，在范围上都相互排斥，在性质上都不发生关系。
　　生物学家已对生物的内部结构有了相当深入和精确的认识，我们在此只想对人体中的神经系统提些看法。生物学家一方面说，神经系统除主要的调节活动外，还进行着思维活动，这种活动的执行者就是神经系统中的大脑皮质；另一方面又说，生物体中系统的职能是进行一系列的生理活动。然而，我们知道，思维并非属于调节活动的系列，它甚至还超出了生理活动的范围，因为思维属于心理活动。鉴于此，再加上思维又是人类一项非常重要的生命活动，我们有理由、也有必要把大脑皮质从神经系统中分离出来，使之与各种感觉器官组成一个独立的系统，即思维系统。当然，我们对生物体中系统职能的描述也要做相应的修改，即将“进行一系列的生理活动”改为“进行一系列的生命活动”，因为生命活动包括生理活动和心理活动。如此一来，人体中的系统就由原来的九类增至现在的十类了，即消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、免疫系统、神经系统、内分泌系统、运动系统、生殖系统和思维系统。
　　生物之间存在着互助和斗争的关系。互助关系的主要形式是共生和合作，其中，共生关系主要发生在异种生物之间，如小丑鱼为海葵清理身体残渣，海葵为小丑鱼提供安全庇护等；合作关系主要发生在同种生物之间，如蜜蜂、蚂蚁、人类等组成的社会，其中，人类社会将合作的范围扩展至了经济、军事、医疗、政治、文化、教育等多个领域。这种互助关系，就是生物在数量上的相互吸引。斗争关系的主要形式是敌对和竞争，其中，敌对关系主要发生在异种生物之间，如食肉动物以食草动物为食，食草动物以植物为食等；竞争关系主要发生在同种生物之间，如党派为争取选民而争相宣传政治主张，生产者为赢得消费者而争相提高产品质量等。这种斗争关系，就是生物在范围上的相互排斥。
　　生物之间还存在着两性和血缘关系。两性关系的主要形式是夫妻，这就是生物在性质上的相互吸引。血缘关系的主要形式是亲子，这就是生物在范围上的相互吸引。
　　人类天生就对包括自己在内的宇宙具有一种求知欲，这种求知欲几乎伴随人的一生。正是在这种求知欲的驱使下，人类才去认识宇宙的。人类的文明史，其实就是人类认识宇宙的历史。这种认识关系，就是人类与宇宙在性质上的相互吸引。
　　第二章 宇宙的本原
　　【本章提要】
　　宇宙发生的结构变化必定有一个方向，而这个方向无非两种可能：一是从简单向复杂方向变化，二是从复杂向简单方向变化。如果宇宙发生第一个方向的结构变化，那么结构最简单的宇宙就是宇宙的本原；如果宇宙发生第二个方向的结构变化，
（未完待续，转至第二章开始）
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