世界天文學(xué)的“祖師爺”

升龍

中華文明在天文學(xué)史上的貢獻(xiàn)獨一無二，我們的傳統(tǒng)文化認(rèn)為天地與政治穩(wěn)定相互聯(lián)結(jié)。中國古代天文學(xué)家創(chuàng)立歷法學(xué)、觀測星座編制星圖。中國的宇宙學(xué)思想歷經(jīng)發(fā)展變化，留下豐富的天文遺產(chǎn)待今人展現(xiàn)給世界。

國王的“科學(xué)”

中國在天文學(xué)歷史上是獨一無二的，因為它的文明已經(jīng)產(chǎn)生了跨越數(shù)千年的觀測結(jié)果。這源于中國傳統(tǒng)文化將天、地和政治穩(wěn)定聯(lián)系在一起。在這種文化中，國王和后來的皇帝被看作是肩負(fù)著維持世界和平秩序重任的神圣人物。如果一個皇帝是明智公正的，那么這個國家的一切都會很順利——河流不會決堤，流行病不會盛行，糧食收成富足，更重要的是，天上的星圖是有規(guī)律的。但是，如果一個皇帝是殘暴惡劣的，那么甚至天空也會變得不正常，天空中“客星”（如彗星或超新星）的出現(xiàn)，擾亂了夜間的寧靜，月亮變成血紅色，太陽也被惡龍攻擊。

將軍崖巖畫

正是由于天文學(xué)在給皇帝提供指導(dǎo)方面有明顯的政治和宗教作用，中國天文學(xué)在很大程度上被保留在一個特定的機構(gòu)內(nèi)，即官員機構(gòu)中的天文局。

正如今天的中央情報局不歡迎外來者獲取、解碼和傳播“絕密”情報一樣，當(dāng)時的中國不允許非政府官員插手“敏感的”天文學(xué)知識。隨著古人對天空孜孜不倦的觀測，天文相關(guān)的記錄不斷增加，他們開始在這些記錄中發(fā)現(xiàn)一些固定的模式。

中國星空圖

到公元前500年，他們已經(jīng)認(rèn)識到以19年為一個周期的模式的存在，我們后來稱之為太陰周。到公元600年，他們已經(jīng)發(fā)展出了經(jīng)驗法，使他們能夠做出相當(dāng)可靠的月食和日食預(yù)測。然而，他們也非常清楚計算時間的兩種必要方法之間的不兼容性——他們利用月相歷使每日的生活變得更便利，同時通過受太陽在二至點和二分點運動支配的陽歷來決定農(nóng)業(yè)季。

這叫做歷法天文學(xué)，其目的是為皇帝在創(chuàng)造秩序的過程中提供建議，同時這又進(jìn)一步給中國天文學(xué)帶來了持續(xù)而巨大的發(fā)展。從遠(yuǎn)古到近代，關(guān)于天文的記錄被人們編纂、研究和分析，人們還在其中發(fā)現(xiàn)了偉大的算術(shù)周期。例如，皇家的天文學(xué)家們就是用這種方法在公元500年確定了一年的長度為365.24天，這與現(xiàn)代天文學(xué)家所接受的長度相差無幾。

中國星宮圖

但是，中國朝廷的天文學(xué)家是如何在實踐中研究天空的呢？首先，他們把天空劃分為五個“宮”或區(qū)域，包括環(huán)極星的“紫宮”和另外四個分別代表東方、西方、南方和北方的地方。當(dāng)天體穿過這些宮時，它們的位置和任何異常都會被記錄下來。其次，他們根據(jù)木星在其12年軌道上的不同位置，將天球赤道劃分為12個區(qū)域。中國古人還認(rèn)識大約284個獨立的星群或星座，盡管中國星群的組成比我們從古代中東繼承的星群要小得多。

測量不同季節(jié)的太陽高度對于收集年歷數(shù)據(jù)一直是至關(guān)重要的。起初，中國的天文學(xué)家用一根長約2.5米的竹竿來做這個實驗，精確地記錄一年中某一天的影子有多長。如果有足夠長時間的觀測——可能是幾十年或幾百年——這樣的影子觀測可以平均出來，得出一些相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。如果把竹竿換成巨大的石制儀器，甚至可以做得更好。在石制儀器里，一縷陽光從高塔上的小洞射進(jìn)來，落在水準(zhǔn)儀上，水準(zhǔn)儀恰好位于子午線的平面上。天文學(xué)家郭守敬在1276年建造的40英尺高的觀星臺，至今仍完好無損地屹立在河南告成鎮(zhèn)。

渾天儀

和希臘人一樣，中國人也完全獨立地建造了巨大的青銅渾天儀，作為描述天球赤道、子午線和黃道的參考物，最早是由公元前12世紀(jì)的落下閎所發(fā)明。這些“渾天儀”可以用來觀測子午線以外天體的角度，相當(dāng)于現(xiàn)代天文學(xué)家所說的赤經(jīng)和赤緯角。這些巨大的設(shè)備中，有幾個幸存了下來，而且除了作為相當(dāng)精確的測量時間的工具（在赤道坐標(biāo)上工作）之外，它們也是精美絕倫的藝術(shù)品。

1675年，一位中國天文學(xué)家和精致的渾天儀。

渾天儀矗立在北京古代天文臺的院子里

長期以來，中國的工藝一直是一個傳奇，不僅指那些已經(jīng)被我們熟知的瓷器和玉器的工藝，也指大型青銅工藝。像帶有中國幾何學(xué)的所有圓形刻度儀器一樣，渾天儀也不是360度，而是365又1/4個數(shù)字，這些數(shù)字是根據(jù)太陽每天在天空中運行的單位計算出來的。這個天文上精確但幾何上笨拙的數(shù)字可能是中國從未發(fā)展出基于球面三角形和球面內(nèi)點的幾何天文學(xué)和宇宙學(xué)的原因之一。事實上，中國學(xué)者從來沒有像希臘人那樣，把“哲學(xué)幾何”作為想象空間的一種方式，希臘人繼承了巴比倫人的黃道十二宮，將黃道分成12等份，每等份30度，稱為1段。

星象

西方天文學(xué)是圍繞托勒密的48個星座建立起來的，但中國天文學(xué)家認(rèn)識了近300個星座。它們是由較小的星群組成的，每個星群的星星通常不超過六顆或七顆。到公元1193年，最終的中國星座圖編撰完成，作為未來南宋皇帝的教材，已經(jīng)有1565顆單獨命名的恒星了。中國的星座大多非常古老，很少與西方的星座相對應(yīng)。例如，希臘的九頭蛇星座（水蛇星座）群，在中國系統(tǒng)中被分成了三個以上的組。

東方和西方確實有某些明顯的星群，比如被中國人稱為“參”的獵戶座帶，以及大熊星座。現(xiàn)代學(xué)者注意到，中國對星座的命名缺乏像鯨魚座或巨蟹座那樣的“海上”星座，而更喜歡農(nóng)業(yè)或軍事名稱，如寶瓶座附近的天壘城。此外，還有許多有趣的星星神話：如牛郎星和織女星便是來自凡間的牛郎和天庭的織女的愛情故事;而安塔瑞斯似乎是俄里翁的兄弟，兩個人還吵過架。

陰陽五行說

在南宋紹熙元年，也就是公元1190年，當(dāng)時的圖文學(xué)家黃裳，根據(jù)自己的觀察，以及前人的記錄，繪制的一幅天文圖。

中國人和宇宙學(xué)

中國人從來沒有像希臘人那樣建立有幾何學(xué)基礎(chǔ)的宇宙學(xué)，他們相信自己的國家和皇帝占據(jù)了創(chuàng)造的中心。盡管如此，中國的宇宙觀還是經(jīng)歷了幾次重大的概念發(fā)展。在大約公元前500年到公元500年期間發(fā)展起來的三種宇宙學(xué)體系的核心都強調(diào)宇宙極軸的重要性，天空就是圍繞著該極軸旋轉(zhuǎn)的。最古老的宇宙體系被稱為蓋天說。在這里，天空被看作是一個覆蓋在彎曲的地球上的蒼穹，有點像一個倒置的碗，底部是一個海洋。還有公元前130年至公元100年之間由落下閎和張衡發(fā)展出來的渾天說。這個理論認(rèn)為地球是一個球體，可能漂浮在浩瀚的海洋中，周圍是球形的天空。然而，這種想法存在爭議，有人問，如果太陽不可避免落到地球漂浮的海洋下面去的話，那么熾熱的太陽如何在晚上從西跑到東的呢？但最值得注意的還是宣夜說：太空被視為一個無限的領(lǐng)域，天體可以在一種類似于風(fēng)的力量的作用下自由運動。

不同的文化能夠發(fā)展出不同的“智慧風(fēng)格”，這一點是多么令人著迷。雖然中國人在測量、地圖觀測和建筑學(xué)方面有實用的幾何學(xué)，但從未發(fā)展出一門證明和公理的科學(xué)。然而，中國的數(shù)學(xué)在復(fù)雜的算術(shù)和代數(shù)方面取得了希臘人沒有取得的巨大進(jìn)步。直到最近，中國的天文學(xué)對西方來說仍是一個封閉的領(lǐng)域。中世紀(jì)到中國的旅行家馬可·波羅對此幾乎只字不提，直到17世紀(jì)末耶穌會傳教士到中國著書，歐洲學(xué)者才了解到其中最基本的事實。直到20世紀(jì)，在劍橋大學(xué)李約瑟博士對中國科學(xué)史進(jìn)行了開創(chuàng)性研究之后，中國的天文學(xué)文化才開始更多地被外界所研究。

如今，中國和西方的學(xué)者在共同努力著，讓中國豐富的天文遺產(chǎn)走向世界。