易学在我国已有5000年历史，从传说中的伏羲画八卦开始，共经历了《连山》、《归藏》和《周易》三个阶段。《周易》一书为周文王所著，是在《连山》、《归藏》的八卦基础上推演出六十四卦的卜筮之书。由于《连山》、《归藏》早已失传，因此八卦太极图的来历也成为一个千古之谜。
八卦的运用主要在占筮和相地。用于相地（看风水）必须要确定方位，确定方位的方法能考证的有两种：
一是观察北极星确定正北方。在今天的文物市场上就能买到中央画有一个北斗星座的八卦陶瓷艺术品。这个北斗星座就是相地时八卦定位的方向图，只要把八卦图中所画的北斗星座与天空中的真实北斗星座对准，八卦的方位也就确定了。www.findart.com.cn
二是用具有磁性的器具，如司南和指南针来指示方向。战国时期用天然磁石磨成汤勺状指示南方的器具称为司南。司南可以在“地盘”上自由旋转，静止时勺柄就会停止在指向南方的方向。后人对司南又称罗盘针，司南就是罗盘的前身，是世界上最早的“指南针”。在文物市场上同样可以看到在八卦的中央装有一个能活动的太极图的陶瓷艺术品。这个与北斗星座图相似的太极图起到什么样作用，是否是第三种确定方位的方法？这个图案是怎样来的，至今是个谜。www.findart.com.cn
为了揭开这个谜，我们首先把注意力集中到司南上。用天然磁石制作成小针或者小棒指向既灵活又精确，而且加工又方便，但是司南为什么要加工成又大又笨重且精度不高的汤勺呢？从这个疑问中我们寻找到一个线索，司南和汤勺必然有联系。我们认为汤勺也有可能用于指向。那么，用磁石制成的且有直接指南的司南其形状保持汤勺状。根据逻辑推理，完全是为了传承和延续汤勺指南的传统观念和规矩。这样，我们探索的目标就可以锁定在汤勺指南的方法上。最初用八卦相地是对照北斗星座定位，北斗星座形似汤勺，为了传承这个形状，有人发现或者想到利用汤勺的某个特征来指示方位。既然太极图画在八卦的中央，一定是利用汤勺可以形成太极图。如果将汤勺的勺柄朝向太阳，勺柄的黑影投影在半球状的勺里，只要适当地调整勺柄的位置，就能形成阴阳“配偶”的太极图。勺的反光点形成了阳部的“眼睛”，勺柄和勺部交界处的一线漏光形成了阴部的“眼睛”。由于太阳的位置不断变化，不同季节不同时辰就可以形成不同朝向的太极图。利用太极图完全可以指示八卦的方位。这样，使用汤勺就能够在白天确定八卦的南北方向了。文物工艺品上太极图是活动的，正是为应对不同季节、不同时辰的要求而设计的。www.findart.com.cn
我们终于找到了太极图的来历，它是由汤勺在阳光照射下的黑影达到阴阳平衡状态时形成的一个能直接看到的图案。可以用照相机摄下这一自然形成的图像。太极图的谜也就完全揭开了。
由此，得到结论，用八卦相地确定方位的方法经历四个过程：最初，只能在夜里用观察北斗星座来确定方位，在八卦的中央画上一个固定的北斗星座作比较。后来可以在白天用观察汤勺的影子形成的太极图来确定方位，在八卦的中央画上一个能活动的太极图作比较。直到战国时期，用带有磁性的司南在任何时间都能直接指示方位。现在的罗盘用非常灵活的指南针在任何时候都能准确地指示方位。www.findart.com.cn
太极图并不是艺术的创作所构思的图案，而是像雨后天空出现的彩虹一样，是自然现象在特殊情况下形成的科学实在。
来源：科技中国
太极图哲理与反原子探索
作者:吴全德]
[发布时间:20060421]
来源:《科学时报》
对称是重要的美学要素，可以从“对称”研究物质世界、大自然、文化和社会。
要了解中华文化，先要了解“道”、“太极图”和“龙”；三者最精练地体现了中华文化的精神。什么是“道”，用哲学语言：“形而上者谓之道，形而下者谓之器”；用普通语言：“道是宇宙和社会运行法则和规律”。中华之道，从图形来说，就是太极图。它是典型的反对称图。 www.findart.com.cn
对称有虚实之分，实的对称，即三维空间内存在的对称，可以用物理学对称操作讨论；虚的对称是概念性的，如左旋、右旋、手性等。对称又有正反之分，反对称是在对称之上加相反的东西（如正反、正负、黑白等）；正反对称都有虚实之分。
对称的科学概念是：物体相同部分有规律地重复。所谓“反对称”，就是在“对称”的概念上加上相反的东西。“对称”和“反对称”对理解宇宙、大自然、艺术、文化、社会等都有意义，再加上“对称破缺”的概念，就会对和谐的大自然和人类社会有更好的理解。 www.findart.com.cn
世界是物质的，物质由原子组成。能否用中华古老的阴阳二元学说来讨论物质呢？回答应是肯定的。本文将就反对称太极图的哲理思想对反原子及20世纪基本粒子物理的研究成果，作些梳理。这里只想用例子说明：东方的整体综合思维不会妨碍按西方的分析逻辑思维的科学探索，而是互补的，有助于对整体的理解。
太极图的反对称操作
古希腊毕达哥拉斯学派就已从数学研究中发现和谐之美，称一切立体图形最美的是球形，一切平面图形中最美的是圆形。 www.findart.com.cn
从物理学的概念，本文提出：“反对称是在对称操作的基础上，加上二元（如黑白）互换操作，使操作前后两图完全重合。”从日常生活来看，白昼与黑夜是相反的二元；正数与负数、中国传统文化的阴和阳、天和地、男和女等也是相反的二元，如令其中一元为0，另一元为1，就可视为二进制的单元。在平面图形中什么是最完美的反对称呢？笔者认为：我国传统文化中的太极图（俗称阴阳鱼，如图1左图是正面、右图是反面）是最完美的反对称。这种反对称图与圆有关系。从图1可以看出，它是由一个大圆、两个以半径为直径的小半圆和两个小圆组成，有一半面积涂成黑色，另一半保留白色。黑色代表阴，白色代表阳。依照传统，图中左边的阴阳鱼按逆时针方向游动称为正面，而右边镜像对称的顺时针方向游动的阴阳鱼为反面。对正面阴阳鱼来说，以大圆心为中心，在该平面内按逆时针方向转动180o，再进行黑白对换操作，便可使操作前后两图完全重合。可见太极图是最完美的反对称。 www.findart.com.cn
中华文化中的反对称太极图与八卦
前面已经讨论过，太极图是最完美的反对称。此图的起源已无法考证，它在新石器时代彩陶图案（《中国造型艺术》第58页）和5000多年前长江中游屈家岭文化彩陶图案（《中国艺术：历程与文化》第16页），已可看出它的脉络。学者们从各方面去寻找它的发展史，其中与天文观察挂钩最引人注目。该书说明了“立杆测影”复原成太极图的方法。
太极图可以用老子的《道德经》第四十二章“万物负（包涵）阴而抱阳，冲气（冲虚而无形的气）以为和（和谐、统一）”来说明。从太极图可以体会中国哲学的一些基本原则；①太极图是中国的天道：黑为阴，白为阳，一阴一阳谓之道。负阴抱阳，首尾相衔，无始无终，周而复始，无所不包，流转生动，相反相成，如日月相替、昼夜相继，其循环是由阴阳互动所推动。②白可视为“无”，黑可视为“有”，太极图又有：有无相生，一虚一实，实为体，虚为用，中国的器皿、建筑均体现此种思维特点，也是中华美学和艺术的特点。③太极图俗称阴阳鱼，“阴中有阳，阳中有阴”（用鱼眼表示）是中华哲学的特色。④太极图也表明由“圆”到“和”，是中国传统文化的最高理想境界，对中华的文学、艺术产生深远的影响。 www.findart.com.cn
在我国，另一个用阴阳概念创造的图形是八卦图。相传中华民族的始祖之一伏羲氏“仰则观天象于天，俯则观法于地，观鸟兽之文，与地之宜，近取诸身，远取诸物，于是作八卦”。（《周易·系辞下》）。于是有中心的太极图与四周的八卦纹式组合在一起（见图2太极八卦图），正像双鱼落网底，显然是和原始人的渔猎活动有关。它巧妙地象征天地、阴阳、男女、虚实、正负等对立的统一发展和变化，充满了朴素的辨证观点。
八卦图又称“先天图”，它由上、中、下三个横道组成，每横道可以是中间不断的阳爻（—）和中央断开的阴爻（--），故有八种排列。如将八卦上下重叠，共有六个横道，则有六十四种排列，称为六十四卦。《易经》对六十四卦用阴阳学说作了解释。如全部均为阳，称乾下乾上，表示好上加好，是第一卦。象曰：“天行健，君子以自强不息”。如全部为阴，称坤下坤上，是第二卦。象曰：“地势坤，君子以厚德载物”。其余各卦各有名称和解说。（“自强不息，载物厚德”成为清华大学校训）《周易》由《易经》和《易传》两部分组成；《易经》形成于殷周之际，用阴阳学说对六十四卦作出解说，是占卜的工具书；《易传》是由后人对《易经》研究的诠释。但从孔子开始把《易经》看作是一部哲学著作。 www.findart.com.cn
近几年，国内出现《周易》的讨论热。例如，李申写的《从二进制看〈周易〉与现代科学的关系》一文中介绍数学家莱布尼茨的“二进制”论文与白晋神父于1701年11月4日寄的“先天图”的关系。莱布尼茨给白晋的回信中说：“这个易图可以认为是现存科学之最古老的纪念物，然而依我之见，这种科学虽为四千年以上的古物，但数千年来却无人了解它的意义，这是不可思议的。然而它却与我的新数学完全一致。”事实上，我国历史上有阴阳互换法则，但却没有发展成：“阳阳相遇得阴而生阳（加法），阳阳相遇得阳（乘法），阴阳相遇得阳（加法），阴阳相遇得阴（乘法），阴阴相遇得阴而不能生阳（加法和乘法）”的二进制算术运算法则。为什么不能产生这种算术运算规则，还有待研究。 www.findart.com.cn
物质世界存在反对称物质
前面讨论过太极图和它的哲理，现在讨论物质世界也存在“阴阳对称”、“正反对称”和“有无相生”。物质由原子组成，原子由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，正负电荷数相等，原子呈中性。设想将原子中的正负电荷对换，即原子核带负电荷，而周围的电子带正电荷，这样的原子有可能存在吗？如果是可能的，则这种反对称原子可称为反物质。科学需要证据，科学家要寻找证据、寻找规律。上世纪的科技史证明的确存在这种反对称物质。 www.findart.com.cn
（1）物质世界存在“正反对换”和反物质。
我们习惯于利用电子，发展高新技术。有没有带正电荷的电子呢？1928年，物理学家狄拉克建立了描写相对论性电子行为的方程，此方程“无中生有”地指出为什么电子有自旋，而且自旋量子数为1/2而不是整数；得出负能量值的解，并提出“反粒子”理论（1931）来解释。1932年8月2日C·D·安德森使用云雾室从宇宙射线中发现了电子的反粒子——正电子。这是人类第一次证实自然界的确有反粒子存在。（图3）左下方示出他首次拍摄到的正电子轨迹，右上方示出在强磁场作用下，电子与正电子对的运动轨迹，呈相反的螺旋形。此工作获1936年诺贝尔物理学奖。狄拉克因其方程和其他理论工作而获1933年诺贝尔物理学奖。1955年E·C·塞格尔和O·钱伯伦合作用高能加速器研究并发现了质子的反粒子——反质子（反质子与质子的差别只是由正电荷变成负电荷），因而获诺贝尔物理学奖。原子核中还有中子，中子没有电荷，没有正负电荷对换。但反中子经过衰变后就变成一个反质子，而不是一个带正电荷的质子。因此反质子和反中子可以组成反原子核。1956年科学家宣布发现了反中子。1964年找到由一个反质子和一个反中子组成的反氘核。20世纪60年代前后相继发现了一系列反粒子。其中，1959年我国物理学家王淦昌参加前苏联联合研究，发现了反西格玛反超子，并获国家自然科学一等奖。1974年美籍华人科学家丁肇中和里希德分别发现了大质量的电中性介子，从而证明了夸克的存在，于1976年获诺贝尔物理学奖。 www.findart.com.cn
如果用仪器将反质子减速，而且让它们有机会与正电子相遇，就可能形成反氢原子。1998年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布他们制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。
（2）物质世界存在“有无相生”。
物质世界存在“有中生无”和“无中生有”吗？答案是肯定的。例如从图3中可以看出，宇宙射线的轨迹突然终止，而产生电子—正电子对轨迹。可见电子和正电子都是新生的。这就说明有“无中生有”。 www.findart.com.cn
科学家已经观察到：粒子和反粒子相遇时会出现物质消失，科学家称之谓“湮灭”或“湮没”，而且会释放出大量的能量。这种“有无相生”的科学规律是由爱因斯坦于1905年提出的质能关系式E=mc2，预言质量和能量有互换可能。1905年，爱因斯坦提出包括狭义相对论在内的五篇论文，因而被称为“爱因斯坦奇迹年”。2005年是“奇迹年”的一百周年。2004年联合国决定把2005年定为“世界物理年”进行纪念。 www.findart.com.cn
1932年以前，我国物理学家赵忠尧在英国探索反粒子研究，安德森参加此项工作；赵先生离开后，安德森因拍出正电子轨迹的照片而得奖。当正电子与负电子相遇后会出现“湮灭”，赵先生是观察到此现象的第一人。
反物质粒子和正物质粒子相遇会产生湮灭，变为光子和介子，释放巨大能量。一个质子和一个反质子湮灭时释放大约1800兆电子伏的能量；而在热核聚变（如氢弹）中，一个质子和一个中子发生反应形成氘核（有部分质量损耗）时，释放2兆电子伏的能量。在石油资源短缺的今天，人们看到未来能源的希望之所在。 www.findart.com.cn
（3）物质细分和正负物质构成的统一美。
物质由原子组成，原子由带正电荷的原子核和电子组成。原子的尺寸约在十分之一纳米；原子核的尺寸约10飞米（千分之一纳米为1皮米，千分之一皮米为1飞米）。原子核由质子和中子组成，质子和中子的尺寸约1飞米。质子和中子由6种夸克组成，夸克的尺寸小于千分之一飞米。科学家现已找到全部6种夸克的存在。现在的了解，物质是由6种夸克和6种轻子等基本粒子组成。它们都存在反粒子。夸克由什么组成，现在还不知道。笔者认为两个6种是有意义的数字。如将八卦单元的三个横道拆开而与次序无关，则每横道各有两种可能，共有六种（2×1+2×1+2×1），或将其中某一横道拆开，也有六种（2×1+2×2）。6种夸克和6种轻子由什么组成还有待于实验探索。 www.findart.com.cn
科学的对称（包括反对称）美在这些发现中得到了生动的体现。统一美给人以浑然一体、和谐一致的美感。科学的统一美是大自然和谐统一的本质在科学中的体现。在大自然中，各种不相同和对立的现象通过种种关系被联系在一起，它们相互依存、相互作用、环环相扣、配合有致，呈现出和谐统一的壮丽图景。
对称破缺
对称破缺对大自然和社会及生产都有重要意义。这种破缺有绝对和相对二种。一般都是相对的破缺，即一方占极大多数。 www.findart.com.cn
前面讨论过物质粒子遇到反物质粒子会产生湮灭。在同一小空间内就不会同时存在物质与反物质。我们见到的物质世界是一个对称破缺的世界，也就是正物质世界。对称破缺是宇宙和大自然和谐运转的需要。
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