中國古代的天文學成就 - - 星友空間站

□作者: 孟祥偉

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　　中國是世界上最早進行天文觀測和記錄的國家之一。中國古代帝王自稱為天子，並且在歷代王朝中都設有專門的官員進行天文觀測，由此可見古代天文學在我國政治和社會生活中的重要作用。在秦代，負責天文學研究的官員被稱為太史令，以後歷代多沿襲這一稱呼並稍有變化，到明清時期，天文觀測主要由欽天監這一專門機構負責。 　　天文學和數學、農學、醫學被公認為中國古代最發達的四門自然科學。中國古代天文學的很多成就不僅在當時處在世界前列，即使在現代，許多觀測數據仍然具有十分重要的研究意義，有些數據更是我國所獨有。相比中國古代天文學，西方天文學在16世紀以前發展較緩慢，只是在近幾百年隨著其他自然科學的發展才取得突破性進展。 　　中國古代天文學早在新石器時代已經開始有所萌芽，在中國出土的彩陶中，有不少上面已經繪有太陽和月亮的圖案，代表了古人原始的天文學觀念。中國進入奴隸社會以後，在夏商周三代，天文學更是有了飛躍式的發展。在河南安陽殷墟出土的甲骨中，我們可以看到大量關於商代天文觀測的記錄。根據當地出土的甲骨，我們知道商代將一年分為十二個月，閏年十三個月。同時甲骨上已經有了關於日食、月食和星辰的記載，這可能是世界上最早的有文字可考的天文學資料了。商代的曆法被稱為陰陽曆，是迄今為止已知的較為完整的一部最早的曆法。同時，商代用干支記日，數字記月，每一個月又被分為三旬。由此可知，早在商代，我國已經建立起一套較為完善的天文曆法系統。戰國秦漢時期百家爭鳴，也是我國天文學取得巨大進展的一個輝煌時期。戰國時編著的《甘石星經》，是世界上最早的天文學著作。西漢時期，出現了許多新的天文觀測的儀器，並在天文學理論方面提出了「渾天說」。隋唐時期，我國進行了世界上最早的子午線長度實測。宋元時期我國創製了《授時歷》，並製作了簡儀等新的天文觀測儀器。明清時期我國天文學處於衰落階段，西方天文學興起，這一時期主要是翻譯國外天文學著作。 　　在我國古代天文學研究中，星象觀測一直是一項重要內容。中國古代的正史中有專門記載天文資料的部分叫做天文志，其中就包括星象觀測的方法、觀測的儀器和星象觀測的記錄。在星象觀測中，天文儀器一直發揮著重要的作用。中國古代的天文儀器種類繁多，各個功用也不相同，主要有用來計時的工具、用來觀測星象的工具、用來制定曆法等幾種，具有代表性的有圭表、渾儀和簡儀等。 　　除此以外，古代中國人還設計了地平經緯儀，赤道經緯儀，黃道經緯儀等許多儀器進行天文觀測。在我國天文學發展的歷程中，天文儀器的不斷革新，極大地推動了天文觀測的發展，也為我國天文學曆法的發展提供了可靠的依據。 　　我國古代天文曆法起源得非常早，從最早的成文曆法《四分曆》開始，後又經多次曆法改革，其不斷得到完善和發展。據統計，我國從古至今使用過的曆法有一百多種，不管有多少種曆法，都可以分別歸到陰曆、陽曆、陰陽合曆三大系統當中。陽曆是以地球繞太陽公轉的周期為計算基礎的；陰曆則以月亮繞地球的公轉周期為計算的基礎；陰陽合曆是調和太陽、地球、月亮的運轉周期制定的曆法。其中，《太初曆》是中國有完整資料的第一部傳世曆法，與《四分曆》相比，其進步之處主要表現在以正月為歲首，將我國獨創的二十四節氣分配於十二個月中，並以沒有中氣的月份為閏月，從而使月份與季節配合得更合理；同時行星的會合周期測得也較準確。到東漢末年，劉洪制定了《乾象曆》，第一次將月球運行有快慢變化引入曆法。在天文曆法方面，有三位科學家做出過非常傑出的貢獻，他們是祖沖之、僧一行、郭守敬，他們極大地推動了中國曆法的改革和發展。 　　在祖沖之以前，人們使用的曆法是天文學家何承天編製的《元嘉歷》。祖沖之通過自己多年的觀測，發現了《元嘉歷》中存在的許多錯誤，並編製了新的《大明曆》。在新曆法中，他首次將歲差引進到曆法中，區分出了回歸年和恆星年，並且通過多年的觀測，得出了木星每84年超辰一次的結論。僧一行修訂的《大衍曆》是一部具有創新精神的曆法，它繼承了中國古代天文學的優點和長處，對不足之處和缺點作了修正，因此，取得了巨大成就。它比較正確地掌握了太陽在黃道上運動的速度和變化規律。此外，僧一行還組織在全國13個點的天文測量，並在觀測的數據中得到了北極高度相差一度，南北距離就相差351里80步(約合131.3千米)的結論，這個數據在當時世界上是非常領先的。郭守敬的主要貢獻也是在曆法編著方面，他編著了中國一部很精良的曆法《授時歷》，為了編撰這部曆法，他分析研究了以前的幾十部立法，並設計和建造了許多新的天文儀器。 　　在天文理論方面，我國古代人民也取得了輝煌的成就。特別是在兩漢時期，人們對宇宙的認識不斷深化，提出了「渾天說」，認為「渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居於內」。進而又有人提出了「宣夜說」，認為天沒有固定的邊際，無邊無際，模糊地提出了宇宙的無限性。著名的中國科技史學家李約瑟先生在其所著的《中國科學技術史》天文學卷中，曾為「宣夜說」專設一節，盛讚這種宇宙模型，認為這種宇宙觀非常進步，與同時期的希臘任何學說相比都毫不遜色。雖然如此，但是我們必須承認「宣夜說」並不是一種正確的宇宙模型，而且對古代中國產生的作用也遠沒有「渾天說」大。在我國古籍《周髀算經》中，古代中國人還建立了「蓋天說」的宇宙模型。這種模型提出了大地與天相距80,000里；大地中央有高大的柱形物；日月星辰在天上環繞北極作平面圓周運動等 9個觀點。特別值得一提的是，這種宇宙模型與古代印度的宇宙模型具有驚人的相似性。在中國古代，人們為了弄清楚人與宇宙的關係，還提出了各種假說，每種假說都不乏支持者。從公元前100年開始直到唐代，人們為了探究宇宙奧秘，圍繞這些假說進行了持續的爭論，其中有不少我們所熟悉的古代科學家為自己支持的觀點著書立說。同時，人們還探討了日食，月食，太陽和地球的距離等很多問題。如我們熟知的「兩小兒辯日」的故事，其中就表達了古代人對太陽與地球關係的思考。由於「渾天說」不能很好地解釋月食的現象，所以歷代很多天文學家都去努力思考，試圖解決這個問題，並提出了許多猜想，其中以張衡在《靈憲》和朱熹在《朱子全書》中的猜想最具代表性。 　　在中國古代，天文學與星象具有非常密切的關係，並以天人感應為哲學基礎，形成了中國古代很具特色的占星學。占星學在古代的主要功能是昭示天命及其變化，為當權者的統治提供理論基礎。天命如果有所改變，就會通過天象昭示天下。所以古代帝王非常重視天象的變化，堯帝「曆象日月，敬授人時」(《尚書·堯典》)，舜帝「在璇璣玉衡，以齊七政」(《尚書·舜典》)都被作為重大事件記錄在冊。 　　中國古代天文學不僅在當時取得了巨大的成就，而且為我們留下了許多寶貴的資料。如在20世紀四十年代初，金牛座蟹狀星雲被天體物理學家認出是公元1054年超新星爆發的痕迹，而在我國古籍中已經找到了關於這次爆發詳細的記載。我國古代文獻中保留了大量世界獨有的天文記錄，但是在20世紀以前，對我國古代天文學資料的研究並不充分。 　　對於中國古代天文資料的研究，早期主要由一批海外歸來的學者進行，他們做了許多開創性的工作，創辦了許多介紹中外天文學的期刊，使中國天文學資料的研究逐步專業化，並形成了天文史學這一新的研究學科。新中國成立後，中國天文史學的研究終於走上正軌，出現了一批國際知名的天文史學家，他們著書立說，考證許多中國古人傑出的天文學貢獻，所以我們現在才可以看到我國古代如此輝煌的天文學成就。 　　 　　責任編輯　林　京
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