水利科学史之对水循环的认识

    大自然的水汽变换难免引起人们的思考。思想家庄周(前369～前286)注意到日月运行，寒暑易转等自然现象周而复始的运动，其中提到：“意者其运转而不能自止邪?云者为雨乎?雨者为云乎?孰隆(通降)施是。”①认为天上的云和地下的雨是相互转换的，“不能自止”的，论述了水循环的一个环节。稍后一些，《吕氏春秋?审分览?君守》篇中说到了水循环的另一个环节，“东海之极，水至而反，夏热之下，化而为寒”，即水流至东海，走到了极点，于是要返转回来。这和气温热到了极点就要转寒一样。怎样转还呢?同书《圜道》有极精辟的见解：“云气西行，云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满，小为大，重为轻，圜道也。”意思是说，雨云自东向西冬夏不停地运动。西行变雨降至地面，再日夜不休地流入大海。所以说雨云永不枯竭，海洋也不会满溢。这种小(水源)变大(海洋)，重(水)变轻(云)的运动，循环往复，称作圜道。比较准确地反映了我国所在地理位置的水循环特点。

    那么，什么是水循环的动因呢?南朝时期的何承天(370～447)认为：“百川发源，皆自山出，由高趣下，归于注海。日为阳精，光耀炎炽，一夜入海，所经燋竭。百川归注，足以补复，故旱不为减，浸不为溢。”②他的解释是相当精辟的。

    形象地图解水循环的过程，首见于明末清初的《日火下降，旸气上升图》，见图2-1。图中表现地表水经太阳能“旸蒸”，“阳气蒸湿，上升为云”，而天上的云又“云被阴压降而为雨”。古代方士和医家依据金、木、水、火、土五行的运行和风、热、湿、火、燥、寒六气的流转来解释天气和疾病。北宋熙宁年间沈括就曾根据这个理论成功地进行过一次天气预报。沈括在解释他做预报的依据时说，此前连阴，水汽已较充沛。但由于“厥阴”盛，多风，所以未构成降雨条件。而骤晴之后，“燥金入候，厥阴当折，则太阴得伸”③，太阳主湿，故而得雨。

   古希腊人对水循环的科学解释也系统地记载于维特鲁威《建筑十书》的第八书中④。
    ①《水经晋水注》卷6，赵一清引用顾祖禹《读史方舆纪要》的释文，王氏合校本。
     ②条文规定“正月一日以后，七月三十日以前听百姓用水。仍令分水入通灵陂”。
     ③光绪《山西通志?水利略二》。
     ④严可均辑，《全后汉文》卷52，商务印书馆，1958年。
     ⑤张华：《博物志》逸文，丛书集成本，第68页。
     ⑥《韩非子说林上》卷7，诸子集成本。
     ⑦张华：《博物志》卷2，丛书集成本。
     ⑧徐光启：《农政全书》卷20，《泰西水法下》，上海古籍出版社，1979年。