地质思想在古代中国之萌芽
Geological Thought in Ancient China
中文的“地质”一词，早在一千七百多年前就有人使用过，那是哲学家用来表示大地的品质[Quality of the Earth]。中国古代的贤哲，习惯把自然人格化，所以地也和人一样被认为自有他的品质。显然，这个“地质”不具有现代科学的意义。十九世纪中叶，自然科学从西方兴起被引进到中国时，有人用地质这个古词来作为 GEOLOGY的译名，这才成为一个科学名词，不可因中国古籍中出现过“地质”的字样，就说地质学在中国是古已有之。⑴
地质学作为一门科学，不是在中国建立起来的，但在中国古代，地质思想确萌发甚早，只可惜或仅为哲人头脑中一闪而过的思想火花；或仅为散漫於事实材料中，缺少逻辑思维的感性认识。本文作者曾对此探索，而如沙海沥金，所得甚微，本不足称，现简介於此，其意盖在嘤鸣以求友，抛砖以引玉，期有更多之同好，合力开发此中国之宝库云尔。
一
认为自然界在不断变化，是地质学成为一门科学的思想基础。管地质学的奠基者们对变化的过程及其前因后果认识不一：是渐变还是突变，或兼而有之？是自然界本身的变化，还是超自然的神力所操纵？组成地球表层的岩石，是水成还是火成？等等。即使其见解或多谬误，然对科学的发展，仍起过历史的作用；汇合百家，地质学由此而建立。中国古代贤哲，亦不乏类似的思想，值得发掘整理；而其后地质科学何以未能在中国建立起来，更值得探讨。
在中国古代，认为世界永恒不变和在不断变化的两种观点，同时并存。董仲舒(前176-前104)的“天不变，道亦不变”⑵ 常被当作前者代表性的言论；贾谊(前201-前169)的“万物变化兮，永无休息！”⑶ 则可谓是概括后一种观点的名言。他们所说的这个世界，包括自然界和人类社会，而且是把物质世界和精神世界作为一个统一体来看待的。
长期以来，世界不变的观点，在中国社会中占据着统治地位，但是那些主张世界不变的人，也不能无视自然界不时在发生变动的事实，於是以“反常”视之，并认为这是“上天”对人的警告，董仲舒在回答当时的皇帝后世称为汉武帝的刘彻提问时，说过这样一段话：
臣谨案《春秋》之中，视前世已行之事，以观天人之际，甚可畏也。国家将有失道之败，而天乃先出灾害以谴告之，不知自省，又出怪异以警惧之，尚不知变，而伤败乃至。
⑷这就是所谓“天人感应说”，不仅为汉武帝所接受，在中国社会产生了广泛和持久的影响，对於那些被视为反常的自然现象，人们不就自然本身去探寻其究竟，而是到人世间去找寻它的原因。不过由于害怕上天的惩罚，对这些现象的观察记录，倒是很重视的，有闻必录，大量自然发生变动的史实得以保存下来，成为今日可用於科学研究的宝贵材料，这又是当初的记录者始料所不及。
在中国古代贤哲的心目中，{\黑体 “大地者至大至厚至静不可动摇之物也”“地道宜静，至於动，则非其常”，} 但地球表面的变化实际上从未停止，而地震时出现的剧烈变动，更明显可见，遂被视为{\黑体 “天谴”} ，需要君主{\黑体 “推至诚，行至德…以谢天地之谴告”⑸} 宋代名臣富弼(1004-1083) 的这些话，代表当时学者中普遍的看法。即如虽认为“天变不足畏”的另一位宋代名臣王安石(1021-1086)，也承认“地德安静，震非其常”，不得不为地震发生而去祈求上天保佑。⑹
一直到清朝，入主中原的满族统治者，照样接受了天人感应的说法。1730年北京附近发生地震，波及皇宫也有建筑物受到破坏，皇帝赶快下诏检讨，说：“大概地动，即朕有过愆，所以上天示警”⑺
因此，在中国古籍中，各种人们可以感觉观察到的地球表面变化，都有记载，虽多为现象的实录，少有运用逻辑思维的分析，但记录持续两千多年，世所稀有；作为原始材料，据以研究尤有价值。
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⑴李鄂荣,1986,“地质”一词何时出现於我国文献,地质学史论丛(Ⅰ),地质出版社北京第一版,页100-108
When did the Word "DIZHI"(Geology) First Appear in Chinese Literature?,
Paper on the History of Geology,NO.1,pp100-108,
Geological Publishing House,Beijing
⑵斑固,汉书,中华书局新排标点本,第八册,页2519
⑶贾谊集,1976,上海人民出版社上海第一版,页211
⑷斑固,汉书,中华书局新排标点本,第八册,页2498
⑸《宋会要辑稿·瑞异三》,1957,中华书局影印,第五十二册,页2121
⑹王安石,沧瀛州地震设醮青词,《古今图书集成·庶徵典·地异部·艺文一》
⑺清代地震档案史料,1959,中华书局上海第一版,页2
二
中国古籍中保存的大地在变的记录，或为短暂时间内即可感觉出的形变位移，地震、山崩最为明显；或为长期的缓慢演变，在人的一生中不易察觉，但只要持续积累，代代相传，经过比较研究，也能认出。这些记录或为目击，或得之於传闻，其中不免有感觉器官功能有限带来的误差，也不乏记录者认识上的偏见带来的影响，但记录下来的事实本身，仍是可供科学研究使用的材料。
这些记录多为各种地质作用引起的表面变化，间或也有地下情况的分析与观察。
记述地震的史料最为丰富，1956年据以编成的《中国地震资料年表》，记有公元前1177年后发生的地震八千多次。这些地震发生的地点、时间及反映其强烈程度的记录，成为今天中国划出地震活动带及活动周期的重要依据。
地震发生前出现的地下水异常、气候异常、动物异常，也多有记载；还注意到了与天文现象的关连。这些历史的经验教训，都可供今天预报地震时参考。
山崩，滑坡，地陷，地裂等与地震相关，有时也单独发生。在中国古籍中背受注意。两千多年前留下的诗歌集《诗经》中，便有“高岸为谷，深谷为陵”{\字号(3) (小雅·十月之交)} 这样的诗句，记述了公元前 780年的一次强烈地震中出现的地面形态的变动。
历史上留下的，山崩使岷江、长江等江河断流的记载，经过科学的地质考察，得到证实，可供今天进行防治时参考。三峡大坝的选址，就利用了古籍中保存的资料。
认识快速的地质作用似乎不足为奇，但缓慢的地质作用古代的中国人也察觉了。
约在公元三、四世纪之际，沧海桑田可以相互转化的观念，即已借神话故事的形式出现，以后又发展成为接近于科学的认识。在中国，这种沧桑互变，特别是沧海变成桑田的事实，大量存在。
中国现存最古老的史书，成书至少已两千几百年的《尚书》中，留有当时根据不同地区土质优劣定出的田赋标。今天淮南一带土质肥沃，农作物产量很高的平原，在那时可还是海滨的沼泽地，“厥土惟涂泥，厥田惟下下，厥赋下下错”，土地质量评为第九等，即最差的一等，田赋标定为第七等。⑴ 那时长江下游平原和华北平原的面积，都没有今天大。是江河带来的泥沙填将大海填为陆地。唐朝时今天的淮安还靠近大海，需要筑堤防御海潮，如今已去海约三百里，可见这填海的速度还相当快。这一点，不少古代的中国人也看出来了。
宋代的沈括(1029-1093)，便曾指出太行山一带“乃昔之海滨，今东距海已近千里，所谓大陆者，皆浊泥所湮耳。尧殛鲧於羽山，旧说在东海中，今乃在平陆。凡大河、漳水、滹沱、涿水、桑之类，悉是浊流，今关陕以西，水行地中，不减百馀尺。其泥岁东流，皆为大陆之土，此理必然。”⑵
元代的虞集(1272-1348)看到了这陆地还在向海洋扩展的形势：“京师之东，濒海数千里，北极辽海，南滨青齐，萑苇之场也。海潮日至，淤为沃壤。”建议“用浙人之法，筑堤捍水为田”。⑶
江河中沙洲的形成和消失，也常引起人们沧桑之感：
莫问桑田事，但看桑落洲，数家新住处，昔日大江流。
古岸崩欲尽，平沙长未休，想应百年后，人世更悠悠。(唐·胡玢)}⑷
诗人中也用沧桑来表达自己的感情了，可见陆海互变的思想已多麽深入人心。
泥沙在水下堆积日久，可以形成岩石；泥沙中的生物遗体，可以成为化石，也被认识了。最先想到用岩石中有螺蚌壳来证明它是水中形成的，是唐代的颜真卿(709-785)。⑸ 其后沈括也注意到太行山的“山崖之间，往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵，横亘石壁如带”。⑵ 南宋朱熹(1130-1200)更进了一步，从“常见高山有螺蚌壳，或生石中”推论出：“此石即旧日之土，螺蚌即水中之物，下者却变为高，柔者变而为刚”。⑹ 明人薛揎(1389-1464)观察到山崖上的石头常常是“层有纹横界，而层层相沓”认为这是“阴阳磨荡而成，若水之漾沙，一层覆一层也”。⑺ 稍后的陆深更明确指出，这些成层的岩石，就是在水中生成的。陆深在所著《玉堂漫笔》这部书中，有这样一段话：
盖天地之初,混沌一物，惟有水火二者。开之际，火日升，水日降，而天地分矣。凡山阜皆从水中洗出，观江河沙洲可见。余常谓：水，天下之最高者也；山，天下之最低者也。故海底有石而山巅有水，。然水亦至高，霜露雨雪是也。⑺
水成论的基本论点，在这里都有了。而在此以前不久，1378年，明人叶子奇在他的著作《草木子》中已说过：
天始惟一气尔，庄子所谓溟滓是也。计其所先，莫先於水。水中滓浊，历岁既久，积而成土。水土震荡，渐加凝聚，水落土出，遂成山川，故山形有波浪之势焉。於是土之刚者成石而金生焉，土之柔者生木而火生焉。五行既具，乃生万物，万物化生而变化无穷焉
。⑻整个世界形成与进化的模式都设想出来了。
在中国历史上的明朝(The Ming Dynasty 1368-1644)，人们对地的认识，较以前的时期，明显增加，除上面提到的几位，像黄润玉(1389-1477)，吕坤(1536-1618)，不仅思索，而且动手做实验来求得证明；管这实验作得很幼稚：吕坤调出挟有泥沙瓦砾的浑水，放置起来观察它的沉积的过程，用以说明他对世界形成的想法。⑼ 黄润玉则用向装有水和泥丸的猪尿胞吹气，泥丸悬浮水中的结果，解释天地的关。⑽
从科学技术史的角度来看，明朝这个朝代是很值得注意的，李时珍(1518-1593)的《本草纲目》，宋应星(1587-?)的《天工开物》，徐霞客(1587-1641)的《游记》都是这个时期出现的极有科学价值的著作。在地质思想方面，不仅对总体变化有了接近现代地质学的认识，对地下的物质组成和各种地质作用，也分别在不同程度上提高了认识正确性；自觉不自觉地运用地质规律去开发矿山，兴修水利，进行建筑，取得了很大的成功。
现在我们看到的长城，是明朝时修建的，当时各种建筑物修了很多，地质知识已在工程中得到应用，吕坤就总结有建筑粮仓时如何选好场地，打好基础的经验。⑾ 《明史》中还记有，约於1535年开始担任绍兴知府的汤绍恩，在主持水坝工程时，{\黑体 “遍行水道，至三江口，见两山对峙。喜曰：此下必有石根，余其在此建闸乎？募善水者探之，果有石脉横亘两山间，遂兴工。……自是，三邑方数百里无水患矣。”}⑿ 颇有些工程地质的知识了。
明神宗时，徐贞明(?-1590)为开垦京东滨海地区，亲赴各地调查水泉分布，对地上地下的水，统一规划，首次在北方大面积种植水稻成功。“万井水皆通”，⒀ 中国人很早就注意到各处的地下水，以及地下水与地面水之间的关，认为它们经过“地脉”互相连通；注意到，环境受到污染后，地下水的水质也会受到影响，在《本草纲目》中，引有汪颖的一段解释：
凡井水有远从地脉来者为上，有从近处地脉来者次之，其城市近沟渠污水杂入者成
。⒁徐霞客对石灰岩地区的地面形态，特别是地下水的确作用的观察记述，尤有科学价值。
和地质知数的运用密切相关的矿业，到明朝时具有相当大的规模，在今天仍然是重要铁矿产地的冀东迁安地区，永乐年间(1403-1424)这就是重要的冶铁工场，拥有两千多人；当时中国全国的铁产量超过万吨。煤也大量生产出来了，据明人邱浚(1420-1495)所记，自元明建都北京，“京城军民百万之家，皆以石煤代薪”。⒂
中国的矿业起步很早，商、周两代是青铜器生产的鼎盛时期，河南省安阳商代王都遗址出土的青铜器，包括兵器在内，数量超过万件。
铜器之后是铁器的应用，山西、河北和长江中下游的铁矿资源都很丰富，而且蕴藏有一些是埋藏较浅，便於开采的较易冶炼的，铁业首先在这些地方发展起来。
被开发矿产，无论是数量还是品种，一代比一代增加。
用天然气作为燃料，在四川有两千年的历史；这的地下，凿井还可以得到卤水。
矿开得多了，应能对地质有所了解，总结出经验。这样的经验看来是有的，秦灭六国后，原住河北、山东的铁业世家卓氏、程郑等人；被迫迁往四川，他们很快在陌生的地方找到新的铁矿，重操旧业，又成为巨富，如果他们没有一定的地质找矿知识，是难以做到的。可能是言传身教世代相传的为多，但也有些文字的记载保留下来。像《管子》这部书中的“山上有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银”⒃ 便是当时找矿的经验，说的是铁矿出露地表被风化后，会生成赭色的的铁的氧化物，还有铅矿常和银矿共生，与今天的科学认识也是相符合的。类似的经验，在《管子》中还记有一些。
《管子》是战国时代编成的书，在以后的年代，这类经验继续被积累下来，如“沙则潜流，亦有运赭；於以求铁，趋在其下。”⒄ “行沙出金，断冈伏矿小”，⒅ “草青茎黄秀，下有铅；草茎黄秀，下有铜器”⒆ 等等。
以上这些事业的发达，都要求能对那的地质情况有所了解，管不使用现在这一套地质学词汇，但其基本内容应该是相同的。也就是说应该已掌握一定的地质知识，应有可能在此基础上产生出理性的地质思想。但它们少有被抽象出来成为科学的概念，更未建立起系统的理论理论。因此，中国古代的地质思想，还只能说仍处於萌芽状态。
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⑴侯仁之，中国古代地理名著选读,科学出版社1859年北京第一版,页19
⑵沈括,梦溪笔谈,卷二十四,中华书局1959年版胡道静校证本下册,页756
⑶虞集传,元史,卷一百八十一,中华书局1976年新排标点本,册十四,页4177
⑷全唐诗,中华书局1960年北京第一版,第二十二册,页8720
⑸颜真卿,麻姑山仙坛记碑刻拓片,1982,武汉古籍书店影印
⑹黎靖德编,朱子语类,卷九十四,1986,中华书局据清光绪六年(1880)传经堂本
点校重排本,第六册,页2367
⑺陆深,玉堂漫笔,据《续说郛》清顺治(1644-1661)刻本
⑻叶子奇,草木子,中华书局1959年据明清多种刻本点校重排本,页1
⑼吕坤,呻吟语,据道光七年开封刻《吕子遗书》
⑽黄润玉,海涵万象录,据《续说郛》清顺治(1644-1661)刻本
⑾吴邦庆,泽农要录,据道光四年刻《畿辅水利丛书》
⑿明史,卷二百八十一,汤绍恩传,中华书局1974年新排标点本,第二十四册,页7213
⒀全唐诗,中华书局1960年北京第一版,第五册,页1513
⒁李时珍,本草纲目·水部集解
⒂邱浚,大学衍义补,转引自顾炎武编《天下郡国利病书》卷十一,
光绪二十七年图书集成局排印本
⒃管子·地数第七十七,浙江人民出版社1984年影印扫叶山房本
⒄郭璞,山海经图赞,据王谟《汉唐地理书钞》中华书局1961年影印麓山精舍本,页64
⒅图书集成·庶徵典卷六十七,中华书局线装本第四十二册,页4
⒆地境图,据王谟《汉唐地理书钞》中华书局1961年影印麓山精舍本,子部五行类}
三
在开发矿藏，挖掘运河，兴修道路，凿井取泉等等需要破土劈石的活动中，特别要求人们的行为符合地质条件的实际，同时也给了人们以剖视地下，了解地质情况的机会。地质学作为一门课程讲授，最先出现在矿业兴盛的的德国萨克森地区，首开此课的魏尔纳(A.G.Werner,1750-1817)，出身于已有三百年历史的铁业世家，实非偶然；确立英国地层层序，有“英国地质学之父”之称的施密斯(W.Smith,1769-1839)，参与过许多土木工程，特别是六年运河工程师的工作，是他在地质学上取得成就的基础。
在中国古代，矿业兴盛，水利发达；挖运河，修长城，工程巨大，世所瞩目。然而管有诸如沧桑多变之类的思想出现，地质学终究未由此而诞生，值得我们深思。
在这些工程中，人们已模糊地感知到地层构造的存在，地脉一词的提出，即含有这种科学认识的成分。这个名词出现很早，古籍中时可得见，但后来却并未向科学的方向发展，成为地层学、构造地质学，而是和迷信结合起来，成为超自然的神秘。请看秦国大将蒙恬，在受到奸人陷害，被迫自杀前说的一段话：
恬罪固当死矣，起临洮属之辽东，城堑万馀里，此其中不能无绝地脉哉！此乃恬之罪也。⑴
原来他曾奉命修筑长城，开通国道，凿石劈山，着实了不少。于是引以自责，吞药而死。
一将功成万骨枯。作为一员久经沙场的大将，蒙恬不为那些死於非命的枯骨感到内疚，却想到应对那些无生命的山川岩石负责。我们会认为这是多么愚昧，而在当时却被当作无可逃避的天理。
这地脉被认为关系着个人的贵贱生死，家族直至王朝的荣辱兴衰。。按照这种“天人合一”相互感应的指导思想，古代的中国也有了自己的“地学”，那就是看风水，找龙脉。这种地学，实与科学背道而驰，不仅无助于对地质的正确认识，而且成为近代中国开矿山修铁路的一大障碍。如清代晚期一位有识之士周景所言：“中国煤铁远胜於英，乃碍於风水之说，拙於练之术，遂封而存之，使山之精华，数百年沉沦结，不能自跃”。⑵ 直到清光绪二十二年(1896)，拟议开发萍乡煤矿时，那里的知识分子居然群起反对，一条首要的理由就是开矿会：“始则崩坏陵谷，断绝地脉。继则铲伤庐墓，永绝人文，竭本地之精华，绝士民之生路。”⑶}
其他刚刚萌动的地质思想的遭遇，也多如此。
对地震现象的认识和记录都很早，可是如何解释地震的原因呢？有人说：周朝的史官伯阳父说这是天地的阴阳二气失序，符合唯物主义，但是这阴阳二气并非仅指自然界的事物，后妃干政，太监专权，都是阴阳失序。伯阳父显然也并非在那里仅就自然原因作探讨，而是借以论证：周将亡矣！⑷ 还是天与人相互感应那一套。
在中国，没有出现过迫害哥白尼、伽利略那样的事件，这是在所谓天人合一的观念控制了人们的思想以后，用不着这样的办法，便已能把科学扼杀在胚胎状态之中。
概观人类社会的早期，科学的萌芽常与巫术存，只有它们分道扬镳，科学才能独立发展而有今日之昌明。而在古代的中国，如鲁迅所言：“中国本信巫，秦汉以来，神仙之说盛行，汉末又大畅巫风，而鬼道愈炽”。⑸ 本来还有点科学成分的东西，也可以扭曲成为迷信。终前清之世，不仅地质学，整个自然科学都未走上独立成长发展之路。
爱因斯坦在赞扬中国古代文明的同时，指出：西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是，希腊哲学家发明形式逻辑体系(在欧几里得几何学中)以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)而中国古代的贤哲没有走上这两步。⑹
说的很有道理，但是古代中国学者并非没有注意探求事物的原理，成书至少已两千多年的《礼记》大学篇中，提出“致知在格物。物格而后知至”，就包含有这个意思。宋代哲学家程颐、朱熹把“格物致知”解释为：即物穷理，是格物；求至乎其极，是致知。这和今天科学的目标是一致的。到“物”上面去深入探求这“物”的理，也就是说，要了解自然，就得从自然中去。果真这样作了，中国早就走上科学之路。但是没有出现这种结果。
这因为，刚刚萌动的科学胚胎，不仅会因巫术迷信的污染而成为怪胎，同时要受到官僚至上这种体制的封杀。
在封建的中国社会中，学而优则仕，成为知识分子的目标。这“仕”即做官，劳心者治人，只要能掌握治人之术就行了，是无需乎懂得地质之类的自然知识的，更没有必要自己去实地考察。格物致知中的“物”，也被解释为可以就是自己的内心世界，学者们还是可以静坐读书，面壁自省而得治国平天下之道。
总之，古代中国的的知识分子但究人文，绝少去探索自然。所以地下水的作用造成的石灰岩地区的洞穴峰林，尽管引发了许多文人的雅兴，由此编织出了不知多少神仙鬼怪故事，而实地去考察它，并能按自然的本来面貌作出翔实记录的，在明清以前，仅得徐霞客一人。而在他的游记写出以后，经过两百七十多年，才有地质学家丁文江发现它的科学价值。
在中国作过长时间考察的德国地质地理学家李希霍芬(1833-1905)，曾认为中国知识分子讲究体面，视步行为有失他们的身份，因而他种学科或能在中国发展起来，惟地质学不能。这是他并未真正懂得中国的知识分子，丁文江曾为此而愤激，但李希霍芬确实道出了中国过去长期存在的弊病。
还是中国人自己更了解自己，和李希霍芬同时代的周景勋，就看出这原因在于：“我朝崇尚文教，聪明俊慧之士，争濯磨于词章文字，以努力上达，群以艺学为卑浅葺漏而不屑为，即为之，亦卒无拔擢之地。”⑵ 这里的“文教”是不包含科学的，而不受重视的“艺学”恰恰就是科学与技术。统治者的决策在封建的中国，对社会风气与科学能否萌发成长，实起着决定性的作用。因此，尽管中国人勤劳智慧，创造了古代辉煌的文明，然而地质终究未能在此诞生而是长期处于萌芽状态，以至到本世纪初才不得不从西方引进，幸尚能迎头赶上，而往古的教训实不可忘。
陶世龙
1995 年 3 月 17 日 星期五 21:50:14
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⑴司马迁,史记·卷八十八,蒙恬列传,中华书局1959年新排标点本第八册,页2570
⑵盛宣怀档案资料选集之四[汉冶萍公司],1984,上海人民出版社第一版,页50
⑶盛宣怀档案资料选集之四[汉冶萍公司],1984,上海人民出版社第一版,页232
⑷张岱年,中国唯物主义思想简史,1957,中国青年出版社北京第一版,页17-18
⑸鲁迅,汉文学史纲要,鲁迅全集1981年北京第一版第九册,页43
⑹爱因斯坦1953年给J,E.斯威策的信,商务印书馆中文版爱因斯坦文集卷一,页574
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