朱熹是歷史上有著重要?jiǎng)?chuàng)建的大儒，同時(shí)對(duì)自然科學(xué)的進(jìn)步也有著重要的貢獻(xiàn)。首先，他提出了“格物窮理”認(rèn)識(shí)論，強(qiáng)調(diào)及物、窮理、至極。即通過實(shí)踐求理，反躬以踐其實(shí)，循環(huán)往復(fù)，不斷積累，才能獲得真知。這與馬克思主義認(rèn)識(shí)總規(guī)律有驚人相似之處。
其次，身體力行“格物窮理”認(rèn)識(shí)論。他上“格”天文地理，下“格”飛禽走獸，獲得令人瞠目結(jié)舌的真理性判斷：他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了化石、雪花六邊形、懸棺所葬部落酋長(zhǎng)的事實(shí)；他自制渾天儀，觀測(cè)星象，得出“東方星云說”的結(jié)論，比西方天文學(xué)家開普勒早上四五百年。
《萬歷十五年》的作者王仁寧指出：“朱熹在沒有產(chǎn)生一個(gè)牛頓型的宇宙觀之前，先已產(chǎn)生了一個(gè)愛因斯坦型的宇宙觀?！泵绹?guó)R．A．尤里達(dá)教授講得更為直接：“現(xiàn)今科學(xué)大廈不是西方的獨(dú)有成果和財(cái)富，其中也有老子、鄒衍、沈括和朱熹的功勞?！?/p>
李約瑟充分肯定朱子是“中國(guó)歷史上最高的綜合思想家?！?最現(xiàn)代化的'歐洲的'自然科學(xué)理論基礎(chǔ)應(yīng)該歸功于莊周、周敦頤和朱熹等人的，要比世人至今所認(rèn)識(shí)到的更多。" "從科學(xué)史的觀點(diǎn)來看，或許可以說，他（指朱熹）的成就要比托馬斯·阿奎那大得多。"
下文擬對(duì)朱子的科學(xué)活動(dòng)及其影響作一簡(jiǎn)要介紹。
一 文化走向
中西文化的最大差異，就是價(jià)值取向不同。從哲學(xué)角度分析，哲學(xué)追問的無非兩個(gè)根本問題：“自然是什么”或“人是什么”。這兩個(gè)問題是有追問的先后次序的。對(duì)哪個(gè)問題先追問會(huì)使所見到的景象不一樣，也就是說，先追問“自然是什么”再追問“人是什么”，和先追問“人是什么”再追問“自然是什么”會(huì)有不同的結(jié)果。你從大廈的前門進(jìn)或從后門進(jìn)或從左邊門進(jìn)，所見到的景象和所得到的感受是不完全一樣的。
那么中西價(jià)值取向的差異在哪里呢？就在對(duì)這兩個(gè)問題追問的先后次序上。如果先追問“自然是什么”然后追問“人是什么”，勢(shì)必把人納入自然的范圍。反之，則把自然納入人的范圍。
古希臘哲學(xué)家從始至終都在追問“世界的本源是什么”，追問世界背后最根本的問題，實(shí)際上是在追問自然哲學(xué)。然而，中國(guó)古人不關(guān)注這些，不關(guān)心“世界是什么”和“世界由什么構(gòu)成”。雖然我們有五行學(xué)說，但并不是在追問世界的本質(zhì)問題。
不同的價(jià)值取向，導(dǎo)致形成了中西兩種不同的學(xué)術(shù)特點(diǎn)。
古希臘人為求知而從事學(xué)術(shù)，重視自然，沒有什么實(shí)用目的。中國(guó)則不然，先秦儒家重人事、重實(shí)用，其它存而不論，“子不語怪力亂神”。孟子曰：“堯舜之知不遍物，急先務(wù)也。”其它學(xué)派雖有論及宇宙生成等哲學(xué)和科學(xué)問題，但也大都出于實(shí)用。
先秦思想家中，惠施是個(gè)例外。他和辯者討論："天地所以不墜不陷，風(fēng)雨雷霆之故，惠施不辭而應(yīng)，不慮而對(duì)，遍為萬物說，說而不休，多而無已，猶以為寡。"甚至"終身無窮"。
惠施幾乎是中國(guó)的亞里士多德，他具有當(dāng)時(shí)最豐富的自然科學(xué)思想。他已有數(shù)學(xué)中的平面、實(shí)數(shù)、極限、微積分、物理學(xué)中的瞬時(shí)速度、相對(duì)論時(shí)空、光學(xué)、物質(zhì)組分及本質(zhì)統(tǒng)一性、氣象學(xué)、生物學(xué)中的遺傳與變異（進(jìn)化論）等思想概念雛形。
莊子批評(píng)惠施是"弱于德，強(qiáng)于物","逐萬物而不反，是窮響以聲，形與影競(jìng)走也。"惠施這種"遍為萬物說"、"逐萬物而不反"的追求，受到來自周圍的一致責(zé)難和圍剿，連書都未流傳下來。本來，他的書是很多的，據(jù)莊子說："惠施多方，其書五車。"
此后2000年中，惠施的學(xué)說一直被正統(tǒng)儒家所否定，直到明代中葉，才開始獲得正面意義，如胡應(yīng)麟贊揚(yáng)楊慎有承于“惠施、黃繚之辨”的傳統(tǒng)，“大而穹宇，細(xì)入肖翹，耳目八埏，靡不該綜。即惠施、黃繚之辨，未足侈也”。方以智更將其與西方自然科學(xué)的優(yōu)點(diǎn)相比擬，對(duì)惠施的學(xué)術(shù)追求給以高度推崇，指出：“惠施……正欲窮大理耳。觀黃繚問天地所以不墜不陷、風(fēng)雨雷霆之故，此似商高之《周髀》與太西之質(zhì)測(cè)，核物究理，毫不可鑿空者也。豈畏數(shù)逃玄、竊冒總者所能答乎？又豈循墻守常、局咫尺者所能道乎？”
假使惠子之學(xué)在中國(guó)得以持續(xù)發(fā)展，如儒學(xué)之盛，中國(guó)千年以來會(huì)是什么樣？世界科學(xué)史又會(huì)是什么樣呢？
倔強(qiáng)的屈原是另一個(gè)例外。他的《天問》被譽(yù)為是“千古萬古至奇之作”，一口氣提出173個(gè)問題，從天地未分、日月星辰到山川地形、人間是非，這些都沒有什么實(shí)用目的?！短靻枴分械目茖W(xué)問題，其中有些即使在今天仍然有著現(xiàn)實(shí)的價(jià)值?？催^他的《天問》，不禁想到，如果從戰(zhàn)國(guó)時(shí)代開始，人們就追尋他“問”的難題，中國(guó)的自然科學(xué)怎能得不到發(fā)展？
過去一般認(rèn)為朱子的思想來源，除以儒家為主體外，主要吸收、融會(huì)了道、釋二家，其他往往受到忽視。實(shí)際上不止于此，還要看到惠施、屈原對(duì)他的思想影響。朱子專門研究過屈原，作過《楚辭集注》（八卷）和《楚辭辯證》（二卷），是下過功夫的。而他提出了“格物致知”，認(rèn)為任何人只要能夠窮盡萬事萬物之原理，就能歸納和推理出天道，就可以成為圣人。這個(gè)思想最早可以追溯到惠施。
不同的價(jià)值取向在很大程度上影響到文化的不同走向。我國(guó)科技在十六世紀(jì)以前領(lǐng)先全世界，但主要是技術(shù)型、實(shí)用型的，而且往往與理論脫節(jié)，不受思想家們的重視。理論與實(shí)踐不能形成一個(gè)互促互進(jìn)的良性機(jī)制。
朱子學(xué)的重點(diǎn)雖仍在人事，但亦推究"物之理"。而且"遍為萬物說"，認(rèn)為要通過窮"物之理"以達(dá)到窮"人之理"。這是儒家思想的一大轉(zhuǎn)折，也是一個(gè)重大貢獻(xiàn)。如擺在兩種文化走向的高度來看，意義不可低估。
朱子之重視推究"物之理"，是其理論架構(gòu)的一個(gè)重要組成部分。
古代科技至南宋已經(jīng)發(fā)展到一定的水平,形而下的自然科技為形而上的“知識(shí)論”中“物”的客觀存在提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)支撐的同時(shí),自然需要相應(yīng)的學(xué)術(shù)理論以呼應(yīng)之。
作為時(shí)代精神的代表,朱子在建構(gòu)理學(xué)體系時(shí),注意到了知識(shí)論中知識(shí)的客觀來源——“物”。他還考慮了兩宋繁榮發(fā)展的科學(xué)技術(shù)需要理論支撐,并著手解決之。
他以“理一分殊”、天下萬物包括自然之物均有“理”為基礎(chǔ),把格自然之物包含于作為獲取知識(shí)途徑的“格物”之中,從而把科學(xué)納入他的知識(shí)論范疇。這種對(duì)儒學(xué)以及理學(xué)與科學(xué)之間關(guān)系的解釋,無論對(duì)于儒學(xué)的發(fā)展,還是對(duì)于古代科技的發(fā)展都具有積極的意義。
二、格物窮理
朱子借用佛學(xué)"理"的概念，提出了自己的核心命題～"理一分殊"。他仍以佛教“月印萬川”作比：“本只是一太極，而萬物各有稟受，又各自全具一太極爾。如月在天，只一而已，及散在江湖，則隨處可見，不可謂月已分也?！碧珮O既包含萬物之理，萬物便可分別完整體現(xiàn)太極，即“人人有一太極，物物有一太極”，此即理一分殊。
"宇宙之間，一理而已，天得之而為天，地得之而為地，.....其張之為三綱，其紀(jì)之為五常。蓋皆此理之流行，無所適而不在。"
朱子在“理一分殊”的基礎(chǔ)上，又提出"理氣相依"，以避免出現(xiàn)佛道空虛寂滅的思想。"天地之間，有理有氣"，世上任何事物皆為理和氣的結(jié)合，即原理和材料的結(jié)合。而"未有天地之先，畢竟也只是理"，理需要用氣附著和承載，否則將陷入空虛。
朱子又進(jìn)一步提出了“格物窮理”："格物者，窮事事物物之理”。"格物"，是推究事物的道理；"窮理"，是追尋事物的究竟，指窮究事物的原委、道理。
格物的核心就是窮理；窮理必須接近具體事物，窮理必須至其極?！案F至事物之理，欲其極處無不到也”。"天下之物則必各有其所以然之故，與其所當(dāng)然之則"。"窮理"，就是要追尋出事物的"所以然"和"所當(dāng)然"。
“物”指的是現(xiàn)象，"理"則為本質(zhì)，蘊(yùn)含著由現(xiàn)象追究本質(zhì)的樸素思想。這與近代西方哲學(xué)不謀而合，體現(xiàn)了透過現(xiàn)象看本質(zhì)這一方法論的中心思想。
朱子講的"理"，是天下萬物之理；所謂"格物"，是要"即凡天下之物"'"，因而也包括了格自然之物，把握自然界事物之理。
"學(xué)者須當(dāng)知夫天如何而能高，地如何而能厚．....．這方是格物。"
“上而無極、太極，下而至于一草一木一昆蟲之微，亦各有理。一書不讀，則闕了一書道理；一事不窮，則闕了一事道理；一物不格，則闕了一物道理。須著逐一件與他理會(huì)過。”
“天地中間，上是天，下是地，中間有許多日月星辰，山川草木，人物禽獸，此皆形而下之器也。然而這形而下之器之中，便各自有個(gè)道理，此便是形而上之道。所謂格物，便是要就這形而下之器，窮得那形而上之道理而已?！笨梢?，他是主張從“形而下”的一草一木、人物鳥獸的觀察研究和體悟中，獲得“形而上”的“道”的。
“至若萬物之榮悴，與夫動(dòng)植之大小，這底是可以如何使，那底是如何可以用，車之可以行陸，舟之可以行水，皆所當(dāng)理會(huì)?！比f物之興衰，動(dòng)植物之大小，萬物皆有其理。因此，朱子無論是關(guān)于儒學(xué)經(jīng)典的詮釋，還是授徒講學(xué)、待人接物，都顯示他確實(shí)擁有豐富的自然知識(shí)。
朱子之學(xué)的重點(diǎn)雖然也和其他理學(xué)家一樣，強(qiáng)調(diào)人倫日用之學(xué)，著重通過修養(yǎng)以提高精神境界。但是他也和其他一些主張先窮"人之理"的理學(xué)家有所不同，他主張先"窮"物之理。窮"物之理"乃所以窮"人之理"。他認(rèn)為"物之理"和"人之理"是相通的，在哲學(xué)層次達(dá)到了高度的統(tǒng)一，即"天人合一"的最高精神境界。
朱子在"格物窮理"中對(duì)科學(xué)研究的方法論進(jìn)行了探尋。
他論為學(xué)之方："若其用力之方，則或考之事為之著，或察之念慮之微，或求之文字之中，或索之講論之際，使于身心性情之德，人倫日用之常，以至天地鬼神之變，鳥獸草木之宜，自其一物之中，莫不有以見其當(dāng)然而不容己，與其所以然而不可易者，必其表里精粗無所不盡，而又益推其類以通之。"
"格物"是一個(gè)探索過程，需要從外到內(nèi)逐步深入，才能為真正認(rèn)識(shí)事物奠定基礎(chǔ)。要“即凡天下之物”，要“考之”，“察之”，要“求之文字之中”，即既要有直接經(jīng)驗(yàn)，也要有前人的間接經(jīng)驗(yàn)，做到“表里精粗無所不盡”。主張“蓋必析之有以極其精而不亂，然后合之有以盡其大而無余?！奔匆?jīng)過由表達(dá)里，由粗極精，經(jīng)過分析與綜合“以求至乎其極”，才能達(dá)到“吾心之全體大用無不明”。
"所謂致知在格物者，言欲致吾之知，在即物而窮其理也。蓋人心之靈，莫不有知，而天下之物，莫不有理。惟于理有未窮，故其知有不盡也。是以《大學(xué)》始教，必使學(xué)者即凡天下之物，莫不因其已知之理而益窮之，以求至乎其極。至于用力之久，而一旦豁然貫通焉，則眾物之表里精粗無不到，而吾心之全體大用無不明矣。此謂物格，此謂知之至也。"
所謂致知在格物，就是講，要想得到知識(shí)，在于就物而研究它的理。人心的靈明，都是有知的，而天下的萬物，都是有理的。因?yàn)閷?duì)于物的理還沒有研究到，所以心的知識(shí)也就不能夠完全了。所以“大學(xué)”教育的開始，必須叫學(xué)者就所有天下萬物，都根據(jù)已知的道理而更加以研究，以求達(dá)到最高的極限。以至力量用得久了，有一天就豁然貫通，那么萬物的表里精粗就無不到，我心的全部?jī)?nèi)容也就無不明了。
認(rèn)識(shí)過程分兩個(gè)階段，第一階段是“即物窮理”，就事物加以盡量研究；第二階段是“豁然貫通”，大徹大悟，了然于一切之理。
所謂“貫通"，"乃是零零碎碎、不知不覺，自然醒悟"的過程，是知識(shí)積累、歸納，最終突破認(rèn)知局限得到道理的過程?！绊毷歉F理得多，然后有貫通處”?！爸皇且患頃?huì)得透，那一件又理會(huì)透，積累多，便會(huì)貫通?！敝熳诱J(rèn)為要達(dá)到“豁然貫通”的飛躍階段，就必須以“即物窮理”的漸進(jìn)階段作為基礎(chǔ)。若不經(jīng)過“今日格一物、明日格一物”的漸進(jìn)階段，進(jìn)行積累，卻直接要求大徹大悟，就必然流為空疏。但僅僅停留在漸進(jìn)的階段，不能在這個(gè)基礎(chǔ)上將積累的知識(shí)“豁然貫通”，也必然流為支離。只有將兩個(gè)階段結(jié)合起來，開始時(shí)雖然勉強(qiáng)用力，久而久之，自然可以達(dá)到貫通的境地。“積習(xí)既多，自當(dāng)脫然有貫通處。乃是零零碎碎，湊合將來，不知不覺，自然醒悟，其始固須用力，及其得之也，又卻不假用力?！?/p>
針對(duì)"物有多少，亦如何窮得盡"這一矛盾，朱子認(rèn)為完成認(rèn)知積累和取得思想突破后，能夠從現(xiàn)有事物推斷出未生事物。"窮理者，因其所已知而及其所未知，因其所已達(dá)而及其所未達(dá)"。能夠做到舉一反三乃至聞一知十，都是建立在用心探索道理的基礎(chǔ)上。在熟練把握后，才能做到將道理運(yùn)用到各個(gè)方面。談?wù)撌聲r(shí)如果能夠理解其中七、八件，其余的也都能順利理解。同類事物擁有相同的特征，只要對(duì)事物特征進(jìn)行深入探索，即便未研究其他同類事物也能輕松理解。這就是從一般認(rèn)識(shí)過渡到個(gè)別認(rèn)識(shí)。"格物窮理"的過程，就是從積累到貫通再到類推的認(rèn)知變化過程。
綜上所述，朱子的“格物窮理”與科學(xué)方法論擁有一致觀念，與西方科學(xué)展現(xiàn)出相同的精神追求，對(duì)我們今天認(rèn)識(shí)世界，仍不乏啟迪作用。
三、科學(xué)研究
朱子自十五、六歲開始研究《大學(xué)》，到四十五、六歲時(shí)才明白《大學(xué)》所講的“格物”意在“即物窮理”，包括研究天地自然萬物在內(nèi)。最終，他建構(gòu)了一個(gè)以《大學(xué)》的“格物”為起點(diǎn)，以《中庸》的“誠(chéng)”為最高境界的理學(xué)體系。與此同時(shí)，他還從未停止過對(duì)于天地自然的研究。
朱子熱衷于自然科學(xué)的研究，首先是和他從小養(yǎng)成的興趣有關(guān)。朱子自幼好學(xué)深思，四歲時(shí)，其父朱松指著太陽說：“此日也?！敝祆鋯枺骸叭蘸嗡?？”朱松回答說：“附于天?”朱熹又追問道：“天何所附？”一席話問的朱松驚訝不已，自覺兒子將不同尋常。
朱子67歲時(shí)自述，自己在四五歲時(shí)便為“天地四邊之外，是何物事？”所煩惱。當(dāng)別人告訴他四方無邊時(shí)，他還是仍然疑惑：盡管天地?zé)o邊，但應(yīng)該也有個(gè)“盡處”。他猜想，天地就似墻壁一樣，盡管無邊，也應(yīng)該像墻壁一樣，在看不見的墻壁后肯定隱藏著我們還未知的領(lǐng)域。關(guān)于天地?zé)o邊的思考時(shí)常困擾著他，“其時(shí)思量得幾乎成病。”從這段話中不難感覺到，朱子對(duì)天地四邊的執(zhí)著，大有惠施、屈原的氣質(zhì)。
第二，則是注經(jīng)的需要。儒家經(jīng)典包羅萬象，若無豐富的自然科學(xué)知識(shí)，注經(jīng)是難以完成的任務(wù)。例如，朱子在《堯典》注中討論了天文學(xué)的歲差、置閏法等概念；在《舜典》注中討論了渾天說、渾天儀的結(jié)構(gòu)。這都說明，在他創(chuàng)建理學(xué)體系的過程中，始終伴隨著對(duì)于自然界事物的不斷研究和思考。朱子能把理學(xué)推向鼎盛時(shí)期，使儒學(xué)的哲學(xué)化達(dá)到很高的水平，是有豐富的自然科學(xué)知識(shí)和思想作基礎(chǔ)的。
第三，現(xiàn)實(shí)的理論需要。
朱子生活的南宋社會(huì),有一個(gè)比較明顯而相互背離的變化和特點(diǎn)。兩宋時(shí)期,相較于先秦與漢唐,一個(gè)顯著的變化便是科技日益發(fā)展。首先,印刷術(shù)、火藥與指南針在宋代發(fā)明并得到廣泛應(yīng)用。其次,天文與歷法、算術(shù)、醫(yī)術(shù)、物理、生物學(xué)、地理學(xué)、建筑學(xué)等方面在宋代同樣較為發(fā)達(dá)。
我們知道,科學(xué)與哲學(xué)之間存在著互動(dòng)關(guān)系?？茖W(xué)可為哲學(xué)的發(fā)展提供客觀證據(jù)支持,也需要哲學(xué)層面的理論支撐。宋代科技的發(fā)展,在為理論的產(chǎn)生提供了方便的同時(shí),自然需要思想界某些相應(yīng)理論的產(chǎn)生以為呼應(yīng)。
朱子敏銳地洞察到了這一點(diǎn)，作為一位儒者,他有著平治天下的志向,對(duì)于這一問題他肯定不會(huì)置之不理。如何從理論上從形上層面呼應(yīng)科技,成為朱子的努力方向與使命擔(dān)當(dāng)。
朱子為窮“物之理”學(xué)習(xí)了廣泛的知識(shí)。他讀過《黃帝內(nèi)經(jīng)》、張橫的《靈憲》、張載的《正蒙》、沈括的《夢(mèng)溪筆談》、歷代的《天文志》、《儀象法要》、《天經(jīng)》、《步天歌》。對(duì)歷代的地理和動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、醫(yī)學(xué)、樂律、算學(xué)等等方面的知識(shí)，也有廣泛的涉獵。
宋代科學(xué)繁榮，出現(xiàn)了不少一流的科學(xué)家，這是朱子“格物窮理”的良好條件。他重視吸取別人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。沈括比朱子小一歲，同朝為官，不是什么古代圣人，但是朱子通過獨(dú)立研究和思考，接受了沈括的科學(xué)見解，對(duì)他的《夢(mèng)溪筆談》鉆研尤深，使得《夢(mèng)溪筆談》成為其科學(xué)思想的來源之一。胡道靜說："在《筆談》成書以后的整個(gè)北宋到南宋的時(shí)期，朱子是最最重視沈括著作的科學(xué)價(jià)值的唯一的學(xué)者，他是宋代學(xué)者中最熟悉《筆談》內(nèi)容并能對(duì)其科學(xué)觀點(diǎn)有所闡發(fā)的一人。"
朱子不迷信古人，具有科學(xué)的質(zhì)疑和批判精神。他教學(xué)生們帶著批判的眼光去閱讀四書五經(jīng)。尤其是《尚書》中的《禹貢》，它是中國(guó)最早的地理志，被公認(rèn)為大禹所作。朱子卻說，大禹當(dāng)年管轄的范圍很小，很多地方都沒親自去過，只能是收集傳說，并不準(zhǔn)確。年代久遠(yuǎn)，很多河流改了道，很多地名也變了。與其空背《禹貢》，不如學(xué)學(xué)當(dāng)代地理更有用?？梢娭熳硬⒉幻つ康睾窆疟〗?。
朱子不迷信鬼神，不認(rèn)為“天上有個(gè)人在那里批判罪惡”，否定神的存在。在那個(gè)迷信的時(shí)代，關(guān)于鬼的目擊報(bào)告到處都是。他的老家新安民風(fēng)崇鬼，朱子很反感，說自己“朝夕如在鬼窟”。一次，當(dāng)?shù)匦滦蘖艘粋€(gè)“五通廟”。親戚讓他拜，朱子不從。很快他發(fā)生腹瀉，別人說這是不拜鬼的結(jié)果。朱子反駁說，這不過是我吃的東西不干凈而已。一千多年前有這種態(tài)度是很超前的。
朱子對(duì)巫術(shù)有著清醒的認(rèn)識(shí)。他發(fā)現(xiàn)，民間那些施咒者當(dāng)面咒別人，“小兒稍伶俐者便咒不倒”。這說明他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不同個(gè)體之間存在著“受暗示性”的差異。容易上當(dāng)受騙的，總是一些特定群體和特定的人。
在探討夢(mèng)的形成原因上,朱子否定了已有的“神告”或“魂游”之說,他認(rèn)為“魂與魄交而成寐,心在其間,依舊能思慮,所以做成夢(mèng)”。即認(rèn)為夢(mèng)是人在睡眠時(shí)的一種潛意識(shí)運(yùn)動(dòng)。
按照現(xiàn)代自然科學(xué)的分類，朱子“格物”的范圍，既有屬于地學(xué)、生物學(xué)方面的，又有屬于天文學(xué)方面的內(nèi)容。他提出了一些可貴的科學(xué)見解，有的還領(lǐng)先于當(dāng)時(shí)的世界。
朱子對(duì)于自然的觀察非常細(xì)致，他發(fā)現(xiàn)了化石。“今高山上多有石上蠣殼之類，是低處成高。又蠣須生于泥沙中,今乃在石上,則是柔化為剛。天地變遷, 何常之有？”“嘗見高山有螺蚌殼，或生石中，此石即舊日之土，螺蚌即水中之物。下者變而為高，柔者變而為剛，此事思之至深，有可驗(yàn)者”。
生于泥沙中的牡蠣，如今為什么在石頭上？他認(rèn)為是“柔化為剛”，而且他表示，經(jīng)過反復(fù)深刻的思考，這是能夠驗(yàn)證的。而高山上為什么出現(xiàn)了很多蠣殼？這是因?yàn)榈刭|(zhì)變化，低處成高，滄海桑田。這個(gè)現(xiàn)象在《夢(mèng)溪筆談》中曾有記載，并可上溯到唐代的顏真卿，但朱子又有所引伸，體現(xiàn)了朱子不同凡響的思辨精神、科學(xué)精神。
科技史專家梅森認(rèn)為這"是敏銳觀察和精湛思辨的結(jié)合。"李約瑟說:“朱熹當(dāng)時(shí)就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,自從生物的甲殼被埋入海底軟泥當(dāng)中的那一天以來,海底已經(jīng)逐漸升起而變?yōu)楦呱搅恕５侵钡饺兰o(jì)以后,亦即一直到達(dá)·芬奇的時(shí)代,歐洲人還仍然認(rèn)為,在亞平寧山脈發(fā)現(xiàn)甲殼的事實(shí)是說明海洋曾一度達(dá)到這個(gè)水平線?！?/p>
朱子還說，“天地始初混沌未分時(shí)，想只有水火二者。水之滓腳便成地。今登高而望，群山皆為波浪之狀，便是水泛如此。只不知因甚么時(shí)凝了。初間極軟，后來方凝得硬?！畼O濁便成地，火之極輕便成風(fēng)霆雷電日星之屬?！彼鶕?jù)直觀的經(jīng)驗(yàn)推斷，大地是在水的作用下通過沉積而形成的，日月星辰是由火而形成的。群山因何呈波浪之狀？朱子猜想，很可能山原來在水底形成，之后逐漸升高而成如今的樣子。這個(gè)猜想，也是領(lǐng)先于西方的。
北宋的沈括曾用銀球做實(shí)驗(yàn)：“一彈丸，以粉涂其半，側(cè)視之，則粉處如鉤；對(duì)視之，則正圓?！睋?jù)此證明月亮為一球體，本身并不發(fā)光，月盈月虧乃是反射日光的變化所致：“日月之形如丸。何以知之？以月盈虧可驗(yàn)也。月本無光，猶銀丸，日耀之乃光耳。光之初生，日在其傍，故光側(cè)而所見才如鉤；日漸遠(yuǎn)，則斜照，而光稍滿?！敝熳邮艽藛l(fā)，多次告訴門人：“月只是受日光。月質(zhì)常圓，不曾缺，如圓毬，只有一面受日光?！?月體常圓無缺，但常受日光為明……月無盈缺，人看得有盈缺"。
他認(rèn)為，月亮因受日光而明；在陰歷的月初，月與日同一方向，日在月上，月受日光的那一面朝天，朝地的那一面因沒受日光而無光亮，所以人們看不見月亮；而後，月與日相錯(cuò)開，月朝地的那一面的側(cè)面受日光，所以看起來月有缺；至陰歷初七、初八，月朝地的那一面有半面受日光，所以看到上弦月；至陰歷十五，月與日正好相對(duì)，月朝地的那一面完全受日光，因而看到滿月；隨後，月朝地的那一面所受日光的面逐漸減少，人們又看到了月有缺；至陰歷廿二、廿三，月朝地的那一面只剩半面受月光，所以看到下弦月；直到陰歷的月底，月與日再處同一方向，人們又看不到月亮。
弟子追問，天上的星星是不是也在反射太陽光？朱子回答說，“星空自有光”。這不算定論，只是推測(cè)，但已經(jīng)有了“恒星”的初步概念。
在解釋日食現(xiàn)象時(shí)，朱子說：“日月之說，沈存中《筆談》中說得好，日食時(shí)亦非光散，但為物掩耳?！薄叭账晕g於朔者，月常在下，日常在上，既是相會(huì)，被月在下面遮了日，故日蝕?！边@種解釋是正確的。
在解釋潮汐現(xiàn)象上，朱子贊同沈括所謂“月正臨子午則潮生”[15]的看法。他說：“潮之遲速大小自有常。舊見明州人說，月加子午則潮長(zhǎng)，自有此理。沈存中《筆談》說亦如此?！?/p>
古人很早就認(rèn)識(shí)到潮汐與月亮的盈虧有關(guān)，東漢王充在《論衡》中就曾說：“濤之起也，隨月盛衰，大小滿損不齊同?！?但是其中的原理，直到牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后才得以闡明。
他對(duì)風(fēng)、霜、雪等天氣現(xiàn)象的形成作了解釋，認(rèn)為，
“風(fēng)只如天相似，不住旋轉(zhuǎn)。今此處無風(fēng)，蓋或旋在那邊，或旋在上面，都不可知。如夏多南風(fēng)，冬多北風(fēng)，此亦可見?！?/p>
“霜只是露結(jié)成，雪只是雨結(jié)成。古人說露是星月之氣，不然。今高山頂上雖晴亦無露。露只是自下蒸上?！?/p>
又認(rèn)為，"高山無霜露，卻有雪"的原因在于"上面氣漸清，風(fēng)漸緊，雖微有霧氣，都吹散了，所以不結(jié)。若雪，則只是雨遇寒而凝，故高寒處雪先結(jié)也"。
朱子還解釋了雨的形成：“陽氣正升，忽遇陰氣，則相持而下為雨?！爆F(xiàn)在我們都知道，下雨乃是因?yàn)槭軣岬乃魵庠诟呖沼隼淇諝舛纬尚∷巍?/p>
他又解釋雷的形成：“只是氣相摩軋?！薄袄兹缃裰?，蓋郁積之極而迸散者也?！爆F(xiàn)在我們也知道，雷電是云層的正負(fù)電荷相撞擊而爆發(fā)。
又解釋虹的形成：“虹非能止雨也，而雨氣至是已薄，亦是日色射散雨氣了?！蔽覀円仓溃缡谴髿庵行∷?qū)θ展獾恼凵浜头瓷洹?/p>
又解釋雹的形成：“正是陰陽交爭(zhēng)之時(shí)，所以下雹時(shí)必寒。今雹之兩頭皆尖，有棱道。凝得初間圓，上面陰陽交爭(zhēng)，打得如此碎了。'雹’字從'雨’，從'包’，是這氣包住，所以為雹也。”
可以看出來，朱子對(duì)這些自然現(xiàn)象的理解是相當(dāng)接近科學(xué)解釋的。
他還注意到雪花的六角形晶體和透明石膏的六角形晶體的共同點(diǎn)：“雪花所以必六出者，蓋只是霰下，被猛風(fēng)拍開，故成六出。如人擲一團(tuán)爛泥于地，泥必灒開成棱瓣也。又，六者陰數(shù)，太陰玄精石亦六棱，蓋天地自然之?dāng)?shù)?！边@個(gè)認(rèn)識(shí)比開普勒對(duì)雪花六角形的發(fā)現(xiàn)，要早四五百年。李約瑟稱之為"非凡的認(rèn)識(shí)"。
針對(duì)當(dāng)時(shí)所謂的“龍行雨”之說，朱子反駁說：“龍，水物也。其出而與陽交蒸，故能成雨。但尋常雨自是陰陽氣蒸郁而成，非必龍之為也。”
在對(duì)物候的解釋方面，朱子也有所論述。物候是自然界的動(dòng)植物和自然環(huán)境與季節(jié)的周期變化之間所存在的關(guān)系。朱子曾經(jīng)比較不同季節(jié)所開的花的凋謝的難易，說：“冬間花難謝。如水仙，至脆弱，亦耐久；如梅花臘梅，皆然。至春花則易謝。若夏間花，則尤甚矣。如葵榴荷花，只開得一日。必竟冬時(shí)其氣貞固，故難得謝。若春夏間，才發(fā)便發(fā)盡了，故不能久。”
他還曾比較春夏之際與秋冬之際的天氣狀況的差異，說：“春夏間天轉(zhuǎn)稍慢，故氣候緩散昬昬然，而南方為尤甚。至秋冬，則天轉(zhuǎn)益急，故氣候清明，宇宙澄曠。所以說天高氣清，以其轉(zhuǎn)急而氣緊也?！?/p>
關(guān)于瑞雪兆豐年的說法，他解釋說：“所以大雪為豐年之兆者，雪非豐年，蓋為凝結(jié)得陽氣在地，來年發(fā)達(dá)生長(zhǎng)萬物?！?/p>
朱子認(rèn)為關(guān)于武夷山的種種神仙傳說"皆詭妄不經(jīng)，不足考信。"他說："今崇安有山名武夷，相傳即神所宅．....．頗疑前世，道阻未通，川壅未決時(shí)，夷落所居，而漢祀者即其君長(zhǎng)，蓋亦避世之士，生為眾所臣服，沒而傳以為仙也。"他對(duì)武夷山著名的古跡﹣﹣仙船（懸崖上的藏舟，即架壑船，相傳為神仙所留）的看法，認(rèn)為所謂仙船，只是古越人君長(zhǎng)的棺木，越人善舟，死后把棺材做成船狀，藏于懸崖。這些都顯示了他很高的洞察力。
對(duì)于佛光現(xiàn)象，朱子說：“今所在有石，號(hào)'菩薩石’者，如水精狀，于日中照之，便有圓光。想是彼處山中有一物，日初出，照見其影圓，而映人影如佛影耳?！?/p>
在地理學(xué)研究方面，朱子重視實(shí)地考察，并對(duì)地理位置、山脈的走向、河水的流向等等作詳細(xì)的記錄。
朱子還非常重視地圖的作用。當(dāng)他聽說某人有木刻立體地圖時(shí)，便吩咐人前去模仿；甚至他后來還用膠泥自制了立體地圖模型。
尤為重要的是，朱子還對(duì)古代地理學(xué)經(jīng)典《禹貢》進(jìn)行了細(xì)致的考訂?！队碡暋肥恰渡袝分械囊黄?，在地理學(xué)史上具有重要的價(jià)值。朱子對(duì)該書作了深入的研究，并對(duì)如何研讀該書提出了自己的看法。
朱子認(rèn)為，《禹貢》是禹治水之后僅僅依據(jù)治水的經(jīng)歷編撰而成的，所以“余處亦不大段用工夫”。他還通過實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)《禹貢》中有關(guān)南方地理的論述與實(shí)際“全然不合”，說：“蓋禹當(dāng)時(shí)只治得雍冀數(shù)州為詳，南方諸水皆不親見?？种皇堑弥畟髀?，故多遺闕，又差誤如此。”又說：“禹治水時(shí)，想亦不曾遍歷天下?！式瘛队碡暋匪d南方山川，多與今地面上所有不同?！彼€舉例說：“且如漢水自是從今漢陽軍入江，下至江州，然后江西一帶江水流出，合大江。兩江下水相淤，故江西水出不得，溢為彭蠡。上取漢水入江處有多少路。今言漢水'過三澨，至于大別，南入于江，東匯澤為彭蠡’，全然不合！又如何去強(qiáng)解釋得？”朱子針對(duì)當(dāng)時(shí)學(xué)者不以實(shí)地考察為據(jù)而牽強(qiáng)附會(huì)地對(duì)《禹貢》中錯(cuò)誤的方面進(jìn)行辯解予以了批評(píng)。
朱子還認(rèn)為，地理、地貌是變化的，研讀《禹貢》必須以當(dāng)今實(shí)際的地理為依據(jù)。他說： “《禹貢》地理，不須大段用心，以今山川都不同了。理會(huì)《禹貢》，不如理會(huì)如今地理。”他還舉例說：“如《禹貢》濟(jì)水，今皆變盡了。又江水無沲，又不至澧。九江亦無尋處。后人只白捉江州。又上數(shù)千里不說一句，及到江州，數(shù)千里間，連說數(shù)處，此皆不可曉者?！?/p>
朱子對(duì)《禹貢》以及對(duì)如何研讀《禹貢》的評(píng)述充分體現(xiàn)出他重視實(shí)地考察并以此作為立論依據(jù)的地理學(xué)思想。而且，他這種不以經(jīng)典的是非為是非的懷疑精神和以實(shí)地考察為依據(jù)的實(shí)證精神與現(xiàn)代科學(xué)精神是相一致的。
關(guān)于生命的起源，朱子認(rèn)為生物是由非生物發(fā)展而來：“生物之初，陰陽之精，自凝成雨。蓋是氣化而生，如虱子，自然爆出來。既有此兩個(gè)，一牝一牡，后來卻以種子漸漸生去，便是形化，萬物皆然?！边@里沒有造物主在起作用。
至于人的起源，當(dāng)有人問：“第一個(gè)人是如何產(chǎn)生的？”朱子以陰陽五行之氣來解釋：“以氣化，二五之精，合而成形。釋家謂之化生。如今物之化生者甚多，如虱然?！敝熳诱J(rèn)為其“化生”之說來源于佛教也不錯(cuò)，佛教中確實(shí)把生物分為卵生、胎生、化生、濕生四類，但這里的氣化學(xué)說則是道家的。
盡管朱子到老都不知道宇宙的盡頭有些什么，不過他一直在嘗試對(duì)一些天文學(xué)問題作出自己的解釋---這些解釋放在十二世紀(jì)，無疑是非常了不起的觀點(diǎn)。
如他最為杰出的“宇宙生成論”：“天地初開，只是陰陽之氣。這一個(gè)氣運(yùn)行，磨來磨去，磨得急了，便拶去許多渣滓；里面無處去，便結(jié)成個(gè)地在中央。氣之清者便為天，為日月，為星辰，只在外，常周環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。地便在中央不動(dòng)，不是在下?！边@里描繪了一幅宇宙演化途徑的圖景。對(duì)于天地的形成，日月星辰的運(yùn)行，闡述了自己的理解，這個(gè)觀念較之前人有了明顯進(jìn)步。
在朱子看來，宇宙的初始是由陰陽之氣構(gòu)成的氣團(tuán)。陰陽之氣的氣團(tuán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由于內(nèi)部相互磨擦發(fā)生分化；其中“清剛者為天，重濁者為地”，重濁之氣聚合為“渣滓”，為地，清剛之氣則在地的周圍形成天和日月星辰。
將宇宙的初始看作是運(yùn)動(dòng)的氣，這一思想與近代天文學(xué)關(guān)于太陽系起源的星云說有某些相似之處。1755年，德國(guó)哲學(xué)家康德提出了太陽系起源的星云說；1796年，法國(guó)天文學(xué)家拉普拉斯也獨(dú)立地提出星云說。星云說認(rèn)為，太陽系內(nèi)的所有天體都是由同一團(tuán)原始星云形成的。然而，在他們500多年之前，朱子就提出了類似之說；盡管尚缺乏科學(xué)依據(jù)和定量的推算，但其通過思辯而獲得的結(jié)果則是超前的。
對(duì)此，英國(guó)科學(xué)史家梅森在其《自然科學(xué)史》一書中予以記述：“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他認(rèn)為，在太初，宇宙只是在運(yùn)動(dòng)中的一團(tuán)渾沌的物質(zhì)。這種運(yùn)動(dòng)是漩渦的運(yùn)動(dòng)，而由于這種運(yùn)動(dòng)，重濁物質(zhì)與清剛物質(zhì)就分離開來，重濁者趨向宇宙大旋渦的中心而成為地，清剛者則居于上而成為天?！?/p>
朱子提出以“氣”為起點(diǎn)的宇宙演化學(xué)說，不僅指出了宇宙的發(fā)生發(fā)展過程，而且還為他建立以地為中心的宇宙結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
朱子提出了地以“氣”懸空于宇宙之中的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說。朱子贊同早期的渾天說，但作了重大的修改和發(fā)展。早期的渾天說認(rèn)為：“天如雞子，地如雞中黃，孤居于天內(nèi)，天大而地小。天表里有水，天地各乘氣而立，載水而行”。但是，當(dāng)天半繞地下時(shí)，日月星辰如何從水中通過？這是困擾古代天文學(xué)家的一大難題。朱子不贊同地載水而浮的說法，他說：“天以氣而依地之形，地以形而附天之氣。天包乎地，地特天中之一物爾。天以氣而運(yùn)乎外，故地?fù)n在中間，隤然不動(dòng)?！边@就是說，地以“氣”懸空在宇宙之中。
至于地如何以“氣”懸空在宇宙中央，朱子說：“天運(yùn)不息，晝夜輾轉(zhuǎn)，故地?fù)n在中間。使天有一息之停，則地須陷下。惟天運(yùn)轉(zhuǎn)之急，故凝結(jié)得許多渣滓在中間?！庇终f：“地則氣之渣滓，聚成形質(zhì)者；但以其束于勁風(fēng)旋轉(zhuǎn)之中，故得以兀然浮空，甚久而不墜耳?！敝熳诱J(rèn)為，宇宙中“氣”的旋轉(zhuǎn)使得地能夠懸空于宇宙中央。氣的旋轉(zhuǎn)本質(zhì)上是地球相對(duì)于天的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。按現(xiàn)在的理解，地球之所以沒有被太陽引力吸的掉到太陽上面去，也正是因?yàn)榈厍虿粩嗬@著太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。通過簡(jiǎn)單類比，朱子已經(jīng)認(rèn)識(shí)到地球在宇宙空間中不墜落的原因和一個(gè)在碗內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)從不落到碗底的珠子在本質(zhì)上是一樣的。用現(xiàn)在的話說，都是通過圓周運(yùn)動(dòng)，引力變成了向心力。
同時(shí)朱子還設(shè)想地球有可能有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?！疤爝\(yùn)有差，地隨天轉(zhuǎn)而差。今坐於此，但知地之不動(dòng)耳，安知天運(yùn)於外，而地不隨之以轉(zhuǎn)耶？”
朱子的解釋克服了以往天文學(xué)家關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說的弱點(diǎn)，把傳統(tǒng)的渾天說發(fā)展到了一個(gè)新水平。
關(guān)于地之外的天，朱子說：“天之形，……亦無形質(zhì)?！祗w，而實(shí)非有體也。”“天無體，只二十八宿便是天體?！庇终f：“星不是貼天。天是陰陽之氣在上面”；“天積氣，上面勁，只中間空，為日月來往。地在天中，不甚大，四邊空?！边@顯然是吸取了傳統(tǒng)宣夜說所謂“天了無質(zhì)，……日月眾星，自然浮生虛空之中，其行無止，皆須氣也”的思想。
朱子繼承了邵雍的思想，認(rèn)為天地永恒不朽，宇宙無始無終。"動(dòng)靜無端，陰陽無始","這不可說道有個(gè)始。他那有始之前，畢竟是個(gè)什么？"但有一個(gè)從無序混沌發(fā)展到有序宇宙的過程，然后在某一點(diǎn)上，全部耗盡，重新開始。他說天地“不會(huì)壞，只是相將人無道極了，便一齊打合混沌一番，人物都盡，又重新起?！痹谥熳涌磥?，存在著混沌-宇宙-混沌-宇宙的永恒循環(huán)。
早在朱子之前，宇宙起源于混沌的觀點(diǎn)就已經(jīng)存在。例如《淮南子》提出道始于虛，虛生宇宙，宇宙生氣，氣分天地之說；張衡也在《靈憲》中從虛無、太素、透紅到元?dú)獾陌l(fā)展過程中進(jìn)行了論述。然而，他們的宇宙演化理論只有上半部分。它們只說明了宇宙是如何發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)樣子的，并沒有說明宇宙發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)樣子之后是否還會(huì)繼續(xù)發(fā)展變化。在西方，古希臘的原子論也認(rèn)為宇宙起源于一個(gè)無序的漩渦，然后變得有序。至于以后會(huì)怎樣，他們從來沒有提過。八百多年后，人們重溫朱子這段話備感親切，似乎朱子正是對(duì)原子時(shí)代的人類講的，人們已感到這種現(xiàn)實(shí)威脅。
朱子提出了天有九重和天體運(yùn)行軌道的思想。朱子認(rèn)為，屈原《天問》的“圜則九重”就是指“九天”，指天有九重。朱子說:“《離騷》有九天之說,注家妄解,云有九天。據(jù)某觀之,只是九重。蓋天運(yùn)行有許多重?cái)?shù)?！?/p>
事實(shí)上，在朱子之前，關(guān)于“九天”的說法可見《呂氏春秋·有始覽》：中央曰鈞天，東方曰蒼天，東北曰變天，北方曰玄天，西北曰幽天，西方曰顥天，西南曰朱天，南方曰炎天，東南曰陽天；后來的《淮南子·天文訓(xùn)》等也有類似的說法；直到北宋末年洪興祖撰《楚辭補(bǔ)注》，其中《天文章句》對(duì)“九天”的解釋是：東方皞天，東南方陽天，南方赤天，西南方朱天，西方成天，西北方幽天，北方玄天，東北方變天，中央鈞天。顯然，這些解釋都不包括天有九重的思想。
而在朱子的宇宙結(jié)構(gòu)中，天體是分層次分布的，計(jì)有九重。第九重為天殼，第八重為恒星，其下依次是土星、木星、火星、太陽、金星和水星、月亮。這實(shí)際上表明日月五星有其各自不同的運(yùn)行軌道，且各運(yùn)行軌道有大小之別，可見，朱子的宇宙結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近于西方早期天文學(xué)的地球中心說。
朱子提出來的宇宙是陰陽主從關(guān)系,確實(shí)是當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的科學(xué)理論。就算到了現(xiàn)在,宏觀和微觀都可以陰陽主從關(guān)系來解釋宇宙,的確是非常牛的。太陽系內(nèi)群星繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn),電子繞著質(zhì)子運(yùn)轉(zhuǎn),這是科技界的普遍的認(rèn)知。但是朱子早在800年前就提出這樣的理論,的確很偉大。
朱子反對(duì)天地萬物、陰陽消長(zhǎng)皆由上天安排的天命論的說法。他說：“天地萬物之理，無獨(dú)，必有對(duì)。皆自然而然，非有安排也。每中夜以思，不知手之舞之，足之蹈之也。”
類似的觀點(diǎn)，我們?cè)诳档碌摹队钪姘l(fā)展史概論》中也能看到?？档略谶@部巨著中開宗明義地談到，它所要回答的問題是："要在整個(gè)無窮無盡的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)把宇宙各個(gè)巨大部分聯(lián)系起來的系統(tǒng)性，要運(yùn)用力學(xué)定律從大自然的原始狀態(tài)中探索體本身的形成及其運(yùn)動(dòng)的起源。"他也說："大自然是自身發(fā)展起來的，沒有神來統(tǒng)治它的必要。"人們?cè)叨仍u(píng)價(jià)康德的這些觀點(diǎn)，認(rèn)為這意味著自然科學(xué)已不再用孤立的、靜止的方法，而是要用聯(lián)系的和發(fā)展的觀點(diǎn)來考察自然界；意味著用自然來解釋自然而再也不需要牛頓的上帝。這些都標(biāo)志著自然科學(xué)即將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。朱子提出類似的看法比康德整整早了差不多六百年。
在中國(guó)古代的天文研究中，渾天儀是一個(gè)重要的研究工具，它可以幫助研究者測(cè)定天體方位。朱子就利用渾天儀研究天文學(xué)。
朱子在教弟子們時(shí)，弟子們?cè)跔?zhēng)論，北辰到底指什么？是指北極那個(gè)位置，還是指北極星、北斗星？爭(zhēng)論不決，最后有人提議，朱子家里有渾儀，何不去親眼觀測(cè)一下。
朱子觀測(cè)得出的結(jié)論是：“所謂以其所建周于十二辰者，自是北斗?！妒酚洝份d北極有五星,太一常居中，是極星也。辰非星，只是星中間界分。其極星亦微動(dòng)，惟辰不動(dòng)，乃天之中，猶磨之心也。沈存中謂始以管窺，其極星不入管，后旋大其管，方見極星在管弦上轉(zhuǎn)?！碑?dāng)被問“極星動(dòng)不動(dòng)”時(shí)，朱子回答:“極星也動(dòng)。只是它近那辰后，雖動(dòng)而不覺。如那射糖盤子樣，那北辰便是中心樁子。極星便是近樁底點(diǎn)子，雖也隨那盤子轉(zhuǎn)，卻近那樁子，轉(zhuǎn)得不覺。今人以管去窺那極星，見其動(dòng)來動(dòng)去，只在管里面，不動(dòng)出去。向來人說北極便是北辰，皆只說北極不動(dòng)。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊，而極星依舊動(dòng)。又一說，那空無星處皆謂之辰?！?/p>
朱子曾詳細(xì)地描述了自己設(shè)想的一種可以使人進(jìn)入其中觀看天象的龐大的渾天儀——“假天儀”。他設(shè)想設(shè)計(jì)一個(gè)球體類似天球，球體內(nèi)部標(biāo)上星辰位置，人進(jìn)入球體內(nèi)部，隨著球體的轉(zhuǎn)動(dòng)人可以隨之觀察星辰。
“歷法恐亦只可略說大概規(guī)模，蓋欲其詳，即須仰觀俯察乃可驗(yàn)。今無其器，殆亦難盡究也。” 朱子提出要更好地研究歷法，需要有好的觀測(cè)儀器進(jìn)行觀察、檢驗(yàn)。他意識(shí)到優(yōu)良的觀測(cè)儀器對(duì)科學(xué)研究的重要意義。好的觀測(cè)儀器可以提高科學(xué)研究的精密程度，使之更精確，更貼近實(shí)際的要求。
如果把朱子的自然哲學(xué)和黑格爾的自然哲學(xué)相比，他的自然哲學(xué)顯得結(jié)論多、論證和定量分析少，還夾雜不少臆測(cè)和武斷的結(jié)論，顯得比較原始和粗糙。但朱子畢竟是12世紀(jì)的人物，而黑格爾則生活在自然科學(xué)蓬勃發(fā)展的近代。盡管如此，黑格爾的《自然哲學(xué)》仍有不少臆測(cè)、虛構(gòu)甚至常識(shí)性的錯(cuò)誤。生物學(xué)家施萊登指責(zé)該書是“形成一連串粗魯?shù)慕?jīng)驗(yàn)錯(cuò)誤，毫無價(jià)值的批判或不加任何評(píng)價(jià)的引文堆積?！钡M(jìn)入20世紀(jì)，隨著一系列的科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)界又重新評(píng)價(jià)黑格爾的一些預(yù)見。比如，薛定諤《物理學(xué)的新途徑》高度評(píng)價(jià)了黑格爾的“發(fā)展觀”。所以我們也不能苛求比黑格爾早600多年的朱子。
四 流芳百世
中華民族在追求真理的道路上執(zhí)著而不屈，對(duì)宇宙的好奇不亞于任何一個(gè)民族。中國(guó)人從來不缺乏叩問自然的精神，它曾深入到古代知識(shí)分子的心靈深處。
事實(shí)上，在儒學(xué)的發(fā)展史上，像朱熹那樣研究過天地自然的儒家學(xué)者不在少數(shù)。孔子希望弟子通過學(xué)習(xí)《詩》“多識(shí)于鳥獸草木之名”，而且，孔子要弟子學(xué)習(xí)“六藝”，即禮、樂、射、御、書、數(shù)，其中的“數(shù)”實(shí)際上包括了古代的數(shù)學(xué)知識(shí)。重要的是，孔子整理的古代典籍中包含了豐富的自然知識(shí)，其中有我國(guó)現(xiàn)存最早的具有豐富物候知識(shí)的著作——《夏小正》?？鬃拥牡茏釉舆€曾經(jīng)與學(xué)生討論過天圓地方的宇宙結(jié)構(gòu)問題。孟子講“不違農(nóng)時(shí)”，要求“數(shù)罟不入洿池”、“斧斤以時(shí)入山林”，顯然，他了解發(fā)展農(nóng)業(yè)所需的自然知識(shí)。漢代儒家確立的儒家經(jīng)典“五經(jīng)”中包含了大量的自然知識(shí)，并成為中國(guó)古代科學(xué)家專業(yè)知識(shí)的重要來源；而且，漢代儒家普遍對(duì)天文歷法感興趣，并有所研究，李約瑟甚至說：“天文和歷法一直是'正統(tǒng)’的儒家之學(xué)。”宋代儒家，從宋初范仲淹、歐陽修，到北宋王安石、司馬光、蘇軾、周敦頤、邵雍、張載、二程，再到南宋朱熹、陸九淵、呂祖謙，大都對(duì)自然知識(shí)感興趣，或有所研究。明清之際的儒家學(xué)者顧炎武、黃宗羲、方以智、王夫之等，也都十分重視對(duì)于自然的研究。由此可見，儒家不僅有重視倫理道德的傳統(tǒng)，而且實(shí)際上有一個(gè)研究天地自然的傳統(tǒng)，這正是需要我們通過深入研究而重新建構(gòu)并予以大力弘揚(yáng)的儒家傳統(tǒng)。
應(yīng)該說，朱子是我國(guó)古代最重視自然科學(xué)的大思想家之一。在中國(guó)歷史上，對(duì)自然做過深入研究，并有所創(chuàng)建，且對(duì)中國(guó)古代科技發(fā)展起了積極作用的儒家，非朱子莫屬。
朱子本人研究科學(xué)，后世一些崇尚朱子“格物窮理”的理學(xué)家也研究科學(xué)，更有科學(xué)家在“格物窮理”的名義下研究自然科學(xué)，數(shù)學(xué)家研究“數(shù)理”，歷法家研究“歷理”，醫(yī)學(xué)家研究“醫(yī)理”……打著“格物”的旗號(hào)，推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展。
王廷相明確主張研究自然，要求把握“物理”。他在所作“策問”中說：“諸士積學(xué)待叩久矣，試以物理疑而未釋者議之，可乎？天之運(yùn)，何以機(jī)之？地之浮，何以載之？月之光，何以盈缺？山之石，何以欹側(cè)？經(jīng)星在天，何以不移？海納百川，何以不溢？吹律何以回暖？懸炭何以測(cè)候？夫遂何以得火？方諸何以得水？龜何以知來？猩何以知往？蜥蜴何以為雹？虹霓何以飲澗？何鼠化為?，而?復(fù)為鼠？何蜣螂化蟬，而蟬不復(fù)為蜣螂？何木焚之而不灰？何草無風(fēng)而自搖？何金之有辟寒？何水之有溫泉？何蜉蝣朝生而暮死？何休留夜明而晝昏？蠲忿忘憂，其感應(yīng)也何故？引針拾芥，其情性也何居？是皆耳目所及，非騁思于六合之外者，不可習(xí)矣而不察也。請(qǐng)據(jù)其理之實(shí)論之。” 顯然，王廷相是主張研究各種自然現(xiàn)象、研究科學(xué)的。而且他還認(rèn)為，研究天地之道是學(xué)者“窮理盡性”所必不可少的。他說：“古之圣人，仰以觀乎天文，俯以察乎地理，而人之道益明。蓋以人性貫徹上下，通極內(nèi)外，彌滿于無垠，周匝于六合，茍一物之未知，是于性猶有所未盡也。故天地之道，雖悠遠(yuǎn)高深，學(xué)者不可不求其實(shí)矣?！?/p>
明朝末年，東林學(xué)派的高攀龍發(fā)揮程朱理學(xué)的“格物”說，主張格“一草一木之理”。他認(rèn)為，“天下之理，無內(nèi)外，無巨細(xì)。自吾之性情，以及一草一木，通貫只是一理”，因此，“一草一木亦皆有理，不可不格” 。他還與顧憲成討論格物，并且說：“先生云：有梅于此，花何以白？實(shí)何以酸？有桃于此，花何以紅？實(shí)何以甘？一則何以沖寒而即放？一則何以待暖而方榮？龍謂天地間物莫非陰陽五行，五行便是五色，便有五味，各自其所稟，紛然不同，固無足異。至發(fā)之先后，蓋天地間有一大元亨利貞，各物又具一元亨利貞，雜然不齊，良有以也?！?高攀龍認(rèn)為，天地間雖存在著總的規(guī)律，但萬物各自又有不同的規(guī)律，所以要格一草一木之理。他還明確地說：“一草一木是格物事，鳶飛魚躍是物格事?！?顯然，他主張研究自然事物。
明清之際的王夫之更是明確地把方以智的“質(zhì)測(cè)之學(xué)”詮釋為“格物”。王夫之曾說：“密翁（方以智）與其公子為質(zhì)測(cè)之學(xué)，誠(chéng)學(xué)思兼致之實(shí)功。蓋格物者，即物以窮理，惟質(zhì)測(cè)為得之?！?所謂的“質(zhì)測(cè)”就是要研究“物理”；方以智明確指出：“物有其故，實(shí)考究之，大而元會(huì)，小而草木螽蠕，類其性情，征其好惡，推其常變，是曰'質(zhì)測(cè)’。” 可見，方以智的“質(zhì)測(cè)之學(xué)”就是指自然科學(xué)。王夫之以方以智的“為質(zhì)測(cè)之學(xué)”解“格物”，實(shí)際上就是以研究科學(xué)解“格物”。也就是把“格物”與科學(xué)聯(lián)系在一起。
與王夫之同時(shí)代的理學(xué)家陸世儀贊同朱子的格物窮理之說，反對(duì)王陽明的致良知。他說：“致良知雖是直截，終不賅括，不如窮理穩(wěn)當(dāng)。……天下事有可以不慮而知者，心性道德是也。有必待學(xué)而知者，名物度數(shù)是也。假如只天文一事，亦儒者所當(dāng)知，然其星辰次舍，七政運(yùn)行，必觀書考圖，然后明白，純靠良知，致得去否？” 陸世儀認(rèn)為，科學(xué)方面的知識(shí)不同于心性道德方面的知識(shí)，其認(rèn)知方法也不相同；儒者應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、研究科學(xué)，而不是靠“致良知”。與此同時(shí)，陸世儀還從經(jīng)世致用的角度強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)科學(xué)的重要性。他說：“六藝古法雖不傳，然今人所當(dāng)學(xué)者，正不止六藝。如天文、地理、河渠、兵法之類，皆切于用世，不可不講。俗儒不知內(nèi)圣外王之學(xué)，徒高談性命，無補(bǔ)于世，此當(dāng)世所以來迂拙之誚也?！?/p>
這一時(shí)期的理學(xué)家張履祥“初講宗周慎獨(dú)之學(xué)，晚乃專意程朱。踐履篤實(shí)，學(xué)術(shù)純正。大要以為仁為本，以修己為務(wù)，而以《中庸》為歸” 。他認(rèn)為，“吾人學(xué)問，舍'居仁由義’四字，更無所謂學(xué)問；吾人功夫，舍'居敬窮理’四字，更無所謂功夫” ；同時(shí)，他對(duì)朱子的格物多有發(fā)揮。他說：“致知者，所以為力行也。今人言致知，多不及力行，豈非好言精微，反遺卻平實(shí)?！?張履祥認(rèn)為，格物的目的在于“力行”。為此，他還強(qiáng)調(diào)“當(dāng)務(wù)經(jīng)濟(jì)之學(xué)”，這就是：讀有用之書，不可當(dāng)不著實(shí)際的學(xué)究；學(xué)更重在做功夫，躬行實(shí)踐，不尚空談；要留心世務(wù)，學(xué)以治生為先，即要經(jīng)世道濟(jì)民生。 他還說：“學(xué)者肯實(shí)去做功夫，方是學(xué)，如學(xué)耕須去習(xí)耕，學(xué)醫(yī)須去習(xí)醫(yī)?！?可見，他的“力行”、“經(jīng)濟(jì)之學(xué)”還包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕耘之類。
由以上可見，朱子之后有不少理學(xué)家實(shí)際上繼承和發(fā)揮了朱熹格自然之物的思想。與此同時(shí)，在自然科學(xué)領(lǐng)域也早在宋元時(shí)期就開始把科學(xué)與“格物”聯(lián)系在一起。
南宋末年，數(shù)學(xué)家秦九韶提出"數(shù)理一源"、"數(shù)與道非二本也"的思想，說明他受了朱子思想的影響。
金元醫(yī)學(xué)四大家之一的劉完素撰有《傷寒直格》，開頭第一句便是“習(xí)醫(yī)要用直格”。
大約同時(shí)代有《格物粗談》，是一部博物學(xué)著作。實(shí)際上，宋末之后，在朱子思想的影響下，中國(guó)傳統(tǒng)的博物學(xué)被廣泛地稱為"格致學(xué)"。
朱子五傳弟子、著名醫(yī)學(xué)家朱震亨把他的一部醫(yī)學(xué)著作題名為《格致余論》并序稱"古人以醫(yī)為吾儒格物致知一事"。
元朝數(shù)學(xué)家朱世杰著有《四元玉鑒》，其中說道：“凡習(xí)四元者，以明理為務(wù)；必達(dá)乘除升降進(jìn)退之理，乃盡性窮神之學(xué)也”。 在朱世杰看來，數(shù)學(xué)之理與宋學(xué)家的“理”是同一的，可以通過研習(xí)數(shù)學(xué)之理達(dá)到“盡性”。這就是理學(xué)家所謂的“窮理盡性”。莫若在《四元玉鑒》“前序”中還說：“其學(xué)能發(fā)先賢未盡之旨，會(huì)萬理而朝元，統(tǒng)三才而歸極。乘除加減，鉤深致遠(yuǎn)，自成一家之書也。方今尊崇算學(xué)，科目漸興，先生是書行將大用于世，有能執(zhí)此以往，則古人格物致知之學(xué)，治國(guó)平天下之道，其在是矣?！卑褦?shù)學(xué)與理學(xué)的格物致知、治國(guó)平天下聯(lián)系在一起。
朱載 (1536-1611年）自動(dòng)"即悟先天學(xué)"，后著有《先天圖正誤》，首創(chuàng)十二平均律。
宋應(yīng)星在其巨著《天工開物》中也有《論氣》的序言中稱贊朱熹的《四書集注》"其言卻亦平實(shí)"。
明代的李時(shí)珍則提出研究本草為“吾儒格物之學(xué)”。他說：本草“雖曰醫(yī)家藥品，其考釋性理，實(shí)吾儒格物之學(xué)?！闭J(rèn)為研究本草為格物之學(xué)。明代學(xué)者王世貞甚至稱李時(shí)珍的《本草綱目》是“性理之精微，格物之通典，帝王之秘?，臣民之重寶” 。在明清時(shí)期的科學(xué)著作中，還有不少是以“格致”作為書名的。
宋代以后的理學(xué)家和科學(xué)家把研究自然界的事物，即研究科學(xué)，稱作“格物致知”，或包含于“格物致知”的概念之中，實(shí)際上承認(rèn)了研究自然科學(xué)的重要性。朱子之后的許多科學(xué)家正是在“格物致知”的名義下開展科學(xué)研究，推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展，并且最后使科學(xué)從理學(xué)中分化出來。
徐光啟把西方傳教士帶來的學(xué)問分為兩大類：“大者修身事天；小者格物窮理” ?！案裎锔F理之中，又復(fù)旁出一種象數(shù)之學(xué)。象數(shù)之學(xué)，大者為歷法，為律呂；至其他有形有質(zhì)之物，有度有數(shù)之物，無不賴以為用，用之無不盡巧極妙者?！?首先從一般的學(xué)問中分離出“格物窮理之學(xué)”，然后再分離出“象數(shù)之學(xué)”?！跋髷?shù)之學(xué)”就是自然科學(xué)。這樣分類對(duì)于科學(xué)的發(fā)展具有重要意義。
與此同時(shí)，一些與西方科技有關(guān)的著作，包括西方傳教士所撰寫的一些科學(xué)著作，也被冠以“格致”之名。清代末期，西方科學(xué)再次進(jìn)入中國(guó)，有關(guān)的著作也以“格致”為書名。 在教育領(lǐng)域，涉及科學(xué)的課程，大都以“格致之學(xué)”命名。 在這樣的背景下，19世紀(jì)末“科學(xué)”概念終于在中國(guó)破土而出。中國(guó)的“科學(xué)”概念的出現(xiàn)與西方科學(xué)有密切的關(guān)系，然而，不能否認(rèn)，它也是從朱子的“格物”中發(fā)展而來的。
二十世紀(jì)初的那場(chǎng)新文化運(yùn)動(dòng)，提倡民主與科學(xué)，所謂“德先生”與“賽先生”，并展開對(duì)于傳統(tǒng)儒學(xué)，包括對(duì)于朱子的批判。盡管如此，朱子對(duì)于自然的研究，以及他對(duì)于“格物”的解說，依然受到極大的推崇。胡適從科學(xué)的角度認(rèn)為，朱子對(duì)于“格物”的解說的確含有科學(xué)的基礎(chǔ)，并且指出：“朱子確是有了科學(xué)的目標(biāo)、范圍、方法?！彼踔琳J(rèn)為，“格物窮理”是中國(guó)人最重要的科學(xué)遺產(chǎn)之一。
李約瑟認(rèn)為朱子的哲學(xué)思想："奇妙地預(yù)示了懷特海的'領(lǐng)悟'和黑格爾的對(duì)立和否定，.....．在這里，中國(guó)人又射出一支箭，落在后來玻爾和盧瑟福的立足點(diǎn)附近，但卻從未到達(dá)過牛頓的位置。"因此，有人說中國(guó)哲學(xué)是一種"早熟的哲學(xué)"。也有人認(rèn)為這種早熟的哲學(xué)阻礙了中國(guó)近代科學(xué)的產(chǎn)生。這是頗為值得商榷的。"天下同歸而殊途，一致而百慮"。歐洲人走過的道路未必是所有民族所必須遵循的唯一道路。
設(shè)想一下，如果我國(guó)文化的走向按照朱熹"格物窮理"的思路發(fā)展下去，并能和實(shí)證科學(xué)和生產(chǎn)相結(jié)合，再加上必要的外部條件，中國(guó)產(chǎn)生自己的近代科學(xué)，并非絕無可能。盡管這種近代科學(xué)，按照李約瑟的說法："從一開始就會(huì)是有機(jī)論的而不是機(jī)械論的，很可能它走過了一段很長(zhǎng)的路才受到希臘科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)的極大促進(jìn)，而轉(zhuǎn)變?yōu)橄裎覀兘裉焖私獾目茖W(xué)。"
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