蓋天說中太陽是如何運行的?

蓋天說中對太陽西落後是如何解釋的?今天我們知道它落於地平面下,在蓋天說是如何解釋的?


寫在前面:蓋天說呈現的宇宙模型斷然不同於現代宇宙模型,在閱讀以下文字之前,我建議大家拋棄一切相關概念,包括一些可能已經成為常識的東西(比如地球的形狀),儘可能代入古人視角,才能更好理解蓋天說及其背後的宇宙模型。

先放結論(如果完全不了解蓋天說宇宙模型,我建議不要只看結論):在蓋天說宇宙模型中,天地是相距80000里的兩個平行平面,天體都繞著北天極作圓周運動。太陽沿日道運行,日道是一個以北極為圓心,半徑隨季節變化的正圓軌道。太陽照射範圍與人類視野範圍有限(均為半徑167000里的圓),當太陽運行到人類視野範圍之外(之內),表現為晝夜交替。

一般人對蓋天說的認識大抵停留在這一句話:「天象蓋笠,地法覆槃」,咱們就以這句話為切入點。將這八個字翻譯成現代文,即「天的形狀似蓋著的笠,地的形狀像倒扣的盤子」,有不少人就把這個描述和蓋天說的宇宙模型划上等號。實際上,這八個字出自《周髀算經》(《周髀算經》是論述蓋天說的代表著作),如果回到《周髀算經》的原文,會發現這八個字很可能只是一種文學性描述,原文中有著更為嚴謹的定義。

理解蓋天說宇宙模型最直接的辦法就是通讀《周髀算經》相關段落,為了不浪費大家時間我挑重點說。第一個重點是這句話:「法曰:周髀長八尺,勾之損益者寸千里」,翻譯過來就是「有這樣一條法則,若使用八尺長的竹竿(周髀)測日影長度,存在一個比例尺關係:影長(勾)1寸=實際距離1000里」,從上下文看,這一法則似乎並非異想天開,而是有著實測依據:「周髀長八尺,夏至之日晷一尺六寸。髀者,股也,正晷者,勾也。正南千里,勾一尺五寸;正北千里,勾一尺七寸。」,確實是日影千里差一寸。於是古人們大膽假設:「夏至日影長一尺六寸,而如果竹竿在太陽正下方,是不會有影子的……那就意味著夏至那一天我們這(周地)和日下(太陽在地面的投影位置)的距離是……一萬六千里!」

古人們並沒有機會去小心求證,一萬六千里別說古人,在我們現代人看來也是一個不小的恥度,他們大概也意識到了這一點……但如此機智的idea不用著實有點可惜啊!不管了,萬一對了呢~

於是乎,基於「日影千里差一寸」的基本假設,就能推導出「日夏至南萬六千里,日冬至南十三萬五千里」,「則從周北十萬三千里而至極下」還有「從髀至日下六萬里而髀無影,從此以上至日則八萬里」等一系列和蓋天說宇宙模型相關的數據。

除此以外,使用「日影千里差一寸」的假設意味著我們要默認另一個事實——天與地為平行平面。儘管這樣的表述從來沒有在原文中出現,但如果不承認有這樣一個隱藏條件,文中基於比例關係以及相似三角形的推導便無從談起。形成「地面是平面」的概念是理解蓋天說宇宙模型的關鍵,這也是我一開始建議大家拋棄已有概念的原因。

不過呢有些東西倒是古今通用,好比「天上的星星參北斗」,古人同樣發現了天上的天體圍繞著北方天空中的一個點(即北天極)作圓周運動,也就是現代天文學中的周日視運動。

至此蓋天說的宇宙模型已初顯輪廓:天地是相距80000里的兩個平行平面[1],北天極為天之中心。天體都繞著北天極作圓周運動;至於地面,周地與極下[2]的距離為103000里。

那麼在蓋天說宇宙模型下太陽的運行軌跡也呼之欲出,就是一個以北天極為圓心的圓周,是謂「日道」[3]。按照蓋天說的宇宙模型,由於天地平行,天體不會真正地升起落下,那麼晝夜是如何產生的呢?這裡便是第二個重點所在:

(敲黑板)

「故曰:日照四旁各十六萬七千里」[4],太陽的光照範圍是以日下(即太陽在地面的投影位置,下同)為圓心,半徑167000里的圓。後面還有一句「人所望見,遠近宜如日光所照」,人類的視野同樣受到167000里的限制。

那麼這樣一個設定能否讓模型與實際天象相符呢?原文給出了夏至日和冬至日兩個時間點的情況:「夏至之日正東西望,直周東西日下至周五萬九千五百九十八里半。冬至之日正東西方不見日,以算求之,日下至周二十一萬四千五百五十七里半。」在現實中,夏至日太陽在東北出現,西北消失,過正東西;冬至日太陽在東南出現,西南消失,不過正東西。蓋天說對此的解釋是:「夏至日時,當太陽經過(周地的)正東西方,此時周地與日下的距離為59598.5里,小於167000里,故在周地可見太陽;而冬至日時,當太陽運行到周地的正東西方,日下與周地的距離達到了214557.5里,超過167000里,故太陽不可見。」

注釋

[1]按照《周髀算經》原文,天地並不是單純的平行平面,在極下(北天極附近區域在地面的投影)存在一個叫「北極璇璣」的東西。極下璇璣高60000里,直徑23000里

[2]原文為「今立表高八尺,以望極,其勾一丈三寸,由此觀之,則從周北十萬三千里而至極下」,此處未明確區分「北極」(北極星)與「北極樞」(北天極)。依據上下文,此處的「極」應當等價於「北極樞」。但在往後的段落中,「極」又應是「北極」之含義

[3]「日道」的半徑伴隨季節出現變化,夏至日最小(半徑119000里),冬至日最大(半徑238000里)

[4]關於167000里的來由,學界似乎未有統一定論,我的個人看法是這個數值是在保證模型自洽的前提下選取的

參考拓展

江曉原:《周髀算經》新論·譯註

曲安京:《周髀算經》新議

《周髀算經》光程極限數值來由新探


你看這種問題從來沒人邀請我,我每天受到的邀請就是各種看八字看星盤……

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攻乎異端,斯害也已。

平行天地的蓋天說在日出日落方面有本質缺陷。這點古人也是知道的。因為既然天恆在地之上,日恆在天,那麼太陽應該恆位於地面上方,從地面下面升起本來就是不可能的事情。這點一直是蓋天派的大硬傷之一。當然蓋天派最大的硬傷還是存差千里……

蓋天論者的解釋是——錯的不是我,是世界——哦不是,他們說,這是人眼的錯覺。

天是平面,大地也是平面,但是人眼鏡的錯覺覺得天好像是碗一樣扣在大地上面。

實者,天不在地中,日亦不隨天隱,天平正,與地無異。然而日出上,日入下者,隨天轉運,視天若覆盆之狀,故視日上下然似若出入地中矣。然則日之出,近也;其入遠,不復見,故謂之入,運見於東方近,故謂之出……人望不過十里,天地合矣,遠非合也

蓋天說的理論假設是太陽的光照距離是有限的,所以人能夠看到的太陽的範圍也是有限的。

太山之高,參天入雲,去之百里,不見埵塊。夫去百里不見太山,況日去人以萬里數乎?太山之驗,則既明矣,試使一人把大炬火夜行於道,平易無險,去人不一里,火光滅矣,非滅也,遠也。今日西轉不復見者,非入也。

所以黑夜現象是因為太陽離得太遠所以看不到

圖中只有虛線所圈範圍為白晝,其他地區皆為黑暗(可以推知極晝極夜現象)。

因為太遠了(假設)是看不到太陽的,所以是黑夜,所以黑夜和白天之交,也就是日出日落時分太陽同樣是非常非常遠的。

今視日入,非入也,亦遠也。當日入西方之時,其下民亦將謂之日中。從日入之下,東望今之天下,或時亦天地合(時差的樸素思想)。

嗯王充就是這麼洗地的。你覺得太陽從地面升起來,是你看錯了。因為太遠了所以你看錯了

各於近者為出,遠者為入。實者不入,遠矣。臨大澤之濱,望四邊之際與天屬;其實不屬,遠若屬矣。日以遠為入,澤以遠為屬,其實一也。澤際有陸,人望而不見,陸在,察之若〔亡〕,日亦在,視之若入,皆遠之故也。

(以上引文皆出自《論衡》

這樣的解釋當然是錯誤的。因為其根本無視光線的直線傳播特性。

漢代的大儒楊雄開始相信蓋天說,後來辯論被人吊打,轉而信奉渾天說,並且成了反對蓋天說的急先鋒。他搞了個《難蓋天八事》其中第六件事情就是這個。

人眼是可以被欺騙的,但是水平和高山是客觀實在的,並不能夠被欺騙。所以到高山上,盛一盆水,可以明顯看出太陽確實是從下而上升起來的,根本不是眼的錯覺。蓋天學派自己的挽尊是不可取的。

關於難蓋天八事,《隋書》也有收錄。

其六曰:天至高也,地至卑也,日托天而旋,可謂至高矣。縱人目可奪,水與景不可奪也。今從高山之上,設水平以望日,則日出水平下,影上行,何也?若天體常高,地體常卑,日無出下之理。於是蓋天無以對也

可見蓋天說再也沒有提出更好的理論解釋這個現象。唐代浮屠一行等人搞得大地測驗,蓋天說基本上就是破產了。此外,在日出日落的過程中,我們可以看到一個很神奇的現象:太陽一半在地上,一半還沒有升起,即所謂「橫破鏡」,顯然前面蓋天說的理論也不能解釋這個現象。

其後桓譚、鄭玄、蔡邕、陸績,各陳《周髀》考驗天狀,多有所違。

值得注意的是,蓋天說還有諸多變種。

倚蓋說(論衡中反對這種觀點)及其變穹天說(後於王充):

倚蓋就是傾斜的蓋。在這種說法中,地依然是平的,但是天不是,天南高北低,傾斜而成。

所謂穹天說,天終於不是平的了……天形穹隆如雞子幕,其際周接四海之表,浮乎元氣之上……天北下於地三十度,極之傾在地卯酉之北亦三十度。人在卯酉之南十餘萬里,故斗極之下,不為地中,當對天地卯酉之位耳。

平行球冠:

這個理論繼續發展還是比較有前途的。比如……如果去除固有的上下四極概念,意識到四極交與地下……就成地球了2333333333


解釋就是因為距離遠了,看不到了。就好像你舉個火把越走越遠,我最終就看不到你了一樣。

我一直說現代地平說就是盜版蓋天說

雖然蓋天說在今天看起來錯得離譜,但蓋天說是存在緯度和經度概念的,也能夠解釋時差、熱帶寒帶、季節、極晝極夜。所以蓋天說其實比渾天說更「有用」。


給@One Two 的回答補充一張蓋天宇宙模型的側視圖(只繪出一半):

上圖中各參數之意義及其數值,依據《周髀算經》原文所載,開列如下∶

J 北極(天中)

Z 周地(洛邑)所在

X 夏至日所在(日中之時)

F 春、秋分日所在(日中之時)

D 冬至日所在(日中之時)

r 極下璇璣半徑 = 11,500里

Rx 夏至日道半徑 = 119,000里

Rf 春、秋分日道半徑 = 178,500里

Rd 冬至日道半徑 = 238,000里

L 周地距極遠近 = 103,000里

H 天地距離 = 80,000里

h 極下璇璣之高 = 60,000里

  蓋天宇宙是一個有限宇宙,其要點和參數如下:

  一、大地與天為相距80,000里的平行圓形平面。

  二、天的中心為北極,在北極下方的大地中央有高大柱形物,即上尖下粗高60,000里的「璇璣」,其底面直徑為23,000里,天在北極處也並非平面而是相應隆起。

  三、該宇宙模型的構造者在圓形大地上為自己的居息之處確定了位置,並且這位置不在中央而是偏南。

  四、大地中央的柱形延伸至天處為北極。

  五、日月星辰在天上環繞北極作平面圓周運動。

  六、太陽在這種圓周運動中有著多重同心軌道(「七衡六間」),並且以半年為周期作規律性的軌道遷移(一年往返一遍)。

  七、太陽的上述運行模式,可以在相當程度上說明晝夜成因和太陽周年視運動中的一些天象(比如季節的變化)。

  八、太陽光線向四周照射的極限是167,000里,與太陽運動最遠處的軌道半徑238,000里相加,即得蓋天宇宙的最大尺度半徑405,000里。

上圖和上文節選自江曉原《《周髀算經》里那些驚人的學說》,我在之前的回答《周髀算經里的北極描述是否指地球的北極?如果是那麼有文獻記載如何去北極觀測的事迹或其他方式所得? - 歷史》中也轉載過江教授的此文。


懶得打字直接上圖了——摘自《中國古人論天》


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