(1)江曉原：《周髀算經》與古代域外天學[轉]

根據現代學者認為比較可信的結論，《周髀算經》約成書於公元前100年。自古至今，它一直被毫無疑問地視為最純粹的中國國粹之一。討論《周髀算經》中有無域外天學成分，似乎是一個異想天開的問題。然而，如果我們先將眼界從中國古代天文學擴展到其它古代文明的天文學，再來仔細研讀《周髀算經》原文，就會驚奇地發現，上述問題不僅不是那麼異想天開，而且還有很深刻的科學史和科學哲學意義。　　　　1蓋天宇宙與古印度宇宙之驚人相似　　　　根據《周髀算經》原文中的明確交待，以及筆者在文獻[1]和[2]中對幾個關鍵問題的詳細論證，我們已經知道《周髀算經》中的蓋天宇宙有如下特徵∶　　　　一、大地與天為相距80,000里的平行圓形平面。　　　　二、大地中央有高大柱形物（高60,000里的「璇璣」，其底面直徑為23,000里）。　　　　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，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。　　　　令人極為驚訝的是，筆者發現上述七項特徵竟與古代印度的宇宙模型全都吻合！這樣的現象恐非偶然，值得加以注意和研究。下面先報道筆者初步比較的結果，更深入的研究或當俟諸異日。　　　　關於古代印度宇宙模型的記載，主要保存在一些《往世書》（Puranas）中。《往世書》是印度教的聖典，同時又是古代史籍，帶有百科全書性質。它們的確切成書年代難以判定，但其中關於宇宙模式的一套概念，學者們相信可以追溯到吠陀時代----約公元前1000年之前，因而是非常古老的。《往世書》中的宇宙模式可以概述如下∶[3]　　　　大地象平底的圓盤，在大地中央聳立著巍峨的高山，名為迷盧(Meru，也即漢譯佛經中的「須彌山」，或作Sumeru，譯成「蘇迷盧」)。迷盧山外圍繞著環形陸地，此陸地又為環形大海所圍繞，……如此遞相環繞向外延展，共有七圈大陸和七圈海洋。　　　　印度在迷盧山的南方。　　　　與大地平行的天上有著一系列天輪，這些天輪的共同軸心就是迷盧山；迷盧山的頂端就是北極星(Dhruva)所在之處，諸天輪攜帶著各種天體繞之旋轉；這些天體包括日、月、恆星、……以及五大行星----依次為水星、金星、火星、木星和土星。　　　　利用迷盧山可以解釋黑夜與白晝的交替。攜帶太陽的天輪上有180條軌道，太陽每天遷移一軌，半年後反向重複，以此來描述日出方位角的周年變化。……　　　　又唐代釋道宣《釋迦方誌》卷上也記述了古代印度的宇宙模型，細節上恰可與上述記載相互補充∶　　　　……蘇迷盧山，即經所謂須彌山也，在大海中，據金輪表，半出海上八萬由旬，日月回薄於其腰也。外有金山七重圍之，中各海水，具八功德。　　　　根據這些記載，古代印度宇宙模型與《周髀算經》蓋天宇宙模型卻是有驚人的相似之處，在細節上幾乎處處吻合∶　　　　一、兩者的天、地都是圓形的平行平面；　　　　二、「璇璣」和「迷盧山」同樣扮演了大地中央的「天柱」角色；　　　　三、周地和印度都被置於各自宇宙中大地的南半部分；　　　　四、「璇璣」和「迷盧上」的正上方都是各種天體旋轉的樞軸----北極；　　　　五、日月星辰在天上環繞北極作平面圓周運動。　　　　六、如果說印度迷盧山外的「七山七海」在數字上使人聯想到《周髀算經》的「七衡六間」的話，那麼印度宇宙中太陽天輪的180條軌道無論從性質還是功能來說都與七衡六間完全一致(太陽在七衡之間的往返也是每天連續移動的)。　　　　七、特別值得指出，《周髀算經》中天與地的距離是八萬里，而迷盧山也是高出海上「八萬由旬」，其上即諸天輪所在，是其天地距離恰好同為八萬單位，難道純屬偶然?　　　　在人類文明發展史上，文化的多元自發生成是完全可能的，因此許多不同文明中相似之處，也可能是偶然巧合。但是《周髀算經》的蓋天宇宙模型與古代印度宇宙模型之間的相似程度實在太高----從整個格局到許多細節都一一吻合，如果仍用「偶然巧合」去解釋，無論如何總顯得過於勉強。　　　　當然，如果我們就此立刻進入關於「誰源於誰」的考據之中，那又將遠遠超出本文的範圍。　　　　2寒暑五帶的知識來自何處?　　　　《周髀算經》中有相當於現代人熟知的關於地球上寒暑五帶的知識。這是一個非常令人驚異的現象----因為這類知識是以往兩千年間，中國傳統天文學說中所沒有、而且不相信的。　　　　這些知識在《周髀算經》中主要見於卷下第9節∶[4]　　　　極下不生萬物，何以知之?……北極左右，夏有不釋之冰。　　　　中衡去周七萬五千五百里。中衡左右，冬有不死之草，夏長之類。此陽彰陰微，故萬物不死，五穀一歲再熟。　　　　凡北極之左右，物有朝生暮獲，冬生之類。　　　　這裡需要先作一些說明∶　　　　上引第二則中，所謂「中衡左右」即趙爽注文中所認為的「內衡之外，外衡之內」；再由本文圖1[5]就明確可知，這一區域正好對應於地球寒暑五帶中的熱帶(南緯23°30′至北緯23°30′之間)----儘管《周髀算經》中並無地球的觀念。　　　　上引第三則中，說北極左右「物有朝生暮獲」，這就必須聯繫到《周髀算經》蓋天宇宙模型對於極晝、極夜現象的演繹和描述能力。據前所述，圓形大地中央的「璇璣」之底面直徑為23,000里，則半徑為11,500里，而《周髀算經》所設定的太陽光芒向其四周照射的極限距離是167,000里；[6]於是，由本文圖1清楚可見，每年從春分至秋分期間，在「璇璣」範圍內將出現極晝----晝夜始終在陽光之下；而從秋分到春分期間則出現極夜----陽光在此期間的任何時刻都照射不到「璇璣」範圍之內。這也就是趙爽注文中所說的「北極之下，從春分至秋分為晝，從秋分至春分為夜」，因為是以半年為晝、半年為夜。　　　　《周髀算經》中上述關於寒暑五帶的知識，其準確性是沒有疑問的。然而這些知識卻並不是以往兩千年間中國傳統天文學中的組成部分。對於這一現象，可以從幾方面來加以討論。　　　　首先，為《周髀算經》作注的趙爽，竟然就表示不相信書中的這些知識。例如對於北極附近「夏有不釋之冰」，趙爽注稱∶「冰凍不解，是以推之，夏至之日外衡之下為冬矣，萬物當死----此日遠近為冬夏,非陰陽之氣，爽或疑焉。」又如對於「冬有不死之草」、「陽彰陰微」、「五穀一歲再熟」的熱帶，趙爽表示「此欲以內衡之外、外衡之內，常為夏也。然其修廣，爽未之前聞」----他從未聽說過。我們從趙爽為《周髀算經》全書所作的注釋來判斷，他毫無疑問是那個時代夠格的天文學家之一，為什麼竟從未聽說過這些寒暑五帶知識?比較合理的解釋似乎只能是∶這些知識不是中國傳統天文學體系中的組成部分，所以對於當時大部分中國天文學家來說，這些知識是新奇的、與舊有知識背景格格不入的，因而也是難以置信的。　　　　其次，在古代中國居傳統地位的天文學說----渾天說中，由於沒有正確的地球概念，是不可能提出寒暑五帶之類的問題來的。[7]因此直到明朝末年，來華的耶穌會傳教士在他們的中文著作中向中國讀者介紹寒暑五帶知識時，仍被中國人目為未之前聞的新奇學說。[8]正式這些耶穌會傳教士的中文著作才使中國學者接受了地球寒暑五帶之說。而當清朝初年「西學中源」說甚囂塵上時，梅文鼎等人為寒暑五帶之說尋找中國源頭，找到的正是《周髀算經》----他們認為是《周髀算經》等中國學說在上古時期傳入西方，才教會了希臘人、羅馬人和阿拉伯人掌握天文學知識的。[9]　　　　現在我們面臨一系列尖銳的問題∶　　　　既然在渾天學說中因沒有地球概念而不可能提出寒暑五帶的問題，那麼《周髀算經》中同樣沒有地球概念，何以卻能記載這些知識?　　　　如果說《周髀算經》的作者身處北溫帶之中，只是根據越向北越冷、越往南越熱，就能推衍出北極「夏有不釋之冰」、熱帶「五穀一歲再熟」之類的現象，那渾天家何以偏就不能?　　　　再說趙爽為《周髀算經》作注，他總該是接受蓋天學說之人，何以連他都對這些知識不能相信?　　　　這樣看來，有必要考慮這些知識來自異域的可能性。　　　　大地為球形、地理經緯度、寒暑五帶等知識，早在古希臘天文學家那裡就已經系統完備，一直沿用至今。五帶之說在亞里士多德著作中已經發端，至「地理學之父」埃拉托色尼（Eratosthenes,275-195B.C.）的《地理學概論》中，已有完整的五帶∶南緯24°至北緯24°之間為熱帶，兩極處各24°的區域為南、北寒帶，南緯24°至66°和北緯24°至66°之間則為南、北溫帶。從年代上來說，古希臘天文學家確立這些知識早在《周髀算經》成書之前。《周髀算經》的作者有沒有可能直接或間接地從古希臘人那裡獲得了這些知識呢?這確實是耐人尋味的問題。　　　　3坐標系問題　　　　以渾天學說為基礎的傳統中國天文學體系，完全屬於赤道坐標系統。在此系統中，首先要確定觀測地點所見的「北極出地」度數----即現代所說的當地地理緯度，由此建立起赤道坐標系。天球上的坐標系由二十八宿構成，其中入宿度相當於現代的赤經差，去極度相當於現代赤緯的餘角，兩者在性質和功能上都與現代的赤經、赤緯等價。與此赤道坐標系統相適應，古代中國的測角儀器----以渾儀為代表----也全是赤道式的。中國傳統天文學的赤道特徵，還引起近代西方學者的特別注意，因為從古代巴比倫和希臘以下，西方天文學在兩千餘年間一直是黃道系統，直到十六世紀晚期，才在歐洲出現重要的赤道式天文儀器（這還被認為是丹麥天文學家Tycho的一大發明）。因而在現代中外學者的研究中，傳統中國天文學的赤道特徵已是公認之事。　　　　然而，在《周髀算經》全書中，卻完全看不到赤道系統的特徵。　　　　首先，在《周髀算經》中，二十八宿被明確認為是沿著黃道排列的。這在《周髀算經》原文以及趙爽注文中都說得非常明白。《周髀算經》卷上第4節雲∶　　　　月之道常緣宿，日道亦與宿正。　　　　此處趙爽注云∶　　　　內衡之南，外衡之北，圓而成規，以為黃道，二十八宿列焉。月之行也，一出一入，或表混里，五月二十三分月之二十而一道一交，謂之合朔交會及月蝕相去之數，故曰「緣宿」也。日行黃道，以宿為正，故曰「宿正」。　　　　根據上下文來分析，可知上述引文中的「黃道」，確實與現代天文學中的黃道完全相當----黃道本來就是根據太陽周年視運動的軌道定義的。而且，趙爽在《周髀算經》第6節「七衡圖」下的注文中，又一次明確地說∶　　　　黃圖畫者，黃道也，二十八宿列焉，日月星辰躔焉。　　　　日月所躔，當然是黃道(嚴格地說，月球的軌道白道與黃道之間有5°左右的小傾角，但古人論述時常省略此點)。　　　　其次，在《周髀算經》中，測定二十八宿距星坐標的方案又是在地平坐標系中實施的。這個方案詳載於《周髀算經》卷下第10節中。由於地平坐標系的基準面是觀測者當地的地平面，因此坐標系中的坐標值將會隨著地理緯度的變化而變化，地平坐標系的這一性質使得它不能應用於記錄天體位置的星表。但是《周髀算經》中試圖測定的二十八宿各宿距星之間的距度，正是一份記錄天體位置的星表，故從現代天文學常識來看，《周髀算經》中上述測定方案是失敗的。另外值得注意的一點是，《周髀算經》中提供的唯一一個二十八宿距度數值----牽牛距星的距度為8°，據研究卻是襲自赤道坐標系的數值(按照《周髀算經》的地平方案此值應為6°)。[10]　　　　《周髀算經》在天球坐標問題上確實有很大的破綻∶它既明確認為二十八宿是沿黃道排列的，卻又試圖在地平坐標系中測量其距度，而作為例子給出的唯一數值竟又是來自赤道系統。這一現象值得深思，在它背後可能隱藏著某些重要線索。　　　　4結語　　　　反覆研讀《周髀算經》全書，給人以這樣一種印象∶即它的作者除了具有中國傳統天文學知識之外，他還從別處獲得了一些新的方法----最重要的就是筆者在文獻[1]中著重討論的公理化方法(《周髀算經》是中國古代唯一一次對公理化方法的認真實踐)；以及一些新的知識----比如印度式的宇宙結構、希臘式的寒暑五帶知識之類。這些尚不知得自何處的新方法和新知識與中國傳統天文學說不屬於同一體系，然而作者顯然又極為珍視它們，因此他竭力揉合二者，試圖創造出一種中西合璧的新的天文學說。作者的這種努力在相當程度上可以說是成功的。《周髀算經》確實自成體系、自具特色，儘管也不可避免地有一些破綻。　　　　那麼，《周髀算經》的作者究竟是誰?他在構思、撰寫《周髀算經》時有過何種特殊的際遇?《周髀算經》中這些異域天文學成分究竟來自何處?……所有這些問題現在都還沒有答案、但是筆者強烈認為，《周髀算經》背後極可能隱藏著一個古代中西方文化交流的大謎。　　　　注釋　　　　[1]江曉原∶《周髀算經》——中國古代唯一的公理化嘗試，第七屆國際中國科學史會議論文（中國深圳，1996年1月），將發表於《自然辨證法通訊》。　　　　[2]江曉原∶《周髀算經》蓋天宇宙結構考，將發表於《天文學報》。該文詳細論證了以往認為《周髀算經》蓋天宇宙模型為「雙重球冠」是完全錯誤的，並給出了真正符合《周髀算經》原意的蓋天宇宙幾何模型。　　　　[3]D.Pingree:HistoryofMathematicalAstronomyinIndia,收於DictionaryofScientificBiography,Vol.16,NewYork,1981,P.554。此為研究印度古代數理天文學之專著，實與傳記無涉也。　　　　[4]本文所依據之《周髀算經》文本為∶江曉原、謝筠∶《周髀算經譯註》，遼寧教育出版社(1995)。節號是該文本中所劃分的序號。以下同此。　　　　[5]關於本文圖1的繪製依據以及有關考證，詳見[1]、[2]。　　　　[6]「日照四旁167,000里」是《周髀算經》設定的公理之一，這些公理是《周髀算經》全書進行演繹推理的基礎，詳見[1]。　　　　[7]薄樹人∶再談《周髀算經》中的蓋天說----紀念錢寶琮先生逝世十五周年，《自然科學史研究》8卷4期(1989)。　　　　[8]這類著作中最早的作品之一是《無極天主正教真傳實錄》，1593年刊行；影響最大的則是利瑪竇(MathewRicci)的《坤輿萬國全圖》，1602年刊行；1623年有艾儒略（JulesAleni）作《職方外紀》，所述較利氏更詳。　　　　[9]江曉原∶試論清代「西學中源」說，《自然科學史研究》7卷2期（1988）。（來源：環球科技）　　　　[10]同[7]。
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