我也很悲哀,后人对于古代天文学的成就忽视到了这种地步
试以张衡为例,给那些不喜欢细节的,红色是提纲,蓝色是评论和中外对比。
张衡,生于公元78年,也就是章帝建初三年。
张衡对于天文学的重要贡献如下:
宇宙的起源。
《灵宪》认为,宇宙最初是一派无形无色的阴的精气,幽清寂寞。这是一个很长的阶段,称为“溟滓”。这一阶段乃是道之根。从道根产生道干,气也有了颜色。但是,“浑沌不分”,看不出任何形状,也量不出它的运动速度。这种气叫做“太素”。这又是个很长的阶段,称为“庞鸿”。有了道干以后,开始产生物体。这时,“元气剖判,刚柔始分,清浊异位,天成于外,地定于内”。天地配合,产生万物。这一阶段叫做“太玄”,也就是道之实。《灵宪》把宇宙演化三阶段称之为道根、道干、道实。在解释有浑沌不分的太素气时引了《道德经》里的话:“有物混成,先天地生。”这些都说明了《灵宪》的宇宙起源思想,其渊源是老子的道家哲学。《灵宪》的宇宙起源学说和《淮南子·天文训》的思想十分相像,不过《淮南子》认为在气分清浊之后 “清阳者薄靡而为天,重浊者凝滞而为地”。天上地下,这是盖天说。而《灵宪》主张清气所成的天在外,浊气所成的地在内,这是浑天说。
浑天说可以看做地心说的中国版,只不过要比托勒密早了几十年。
(2)关于宇宙的无限性。
战国时代的《尸子》定义说,“上下四方曰宇,往古来今曰宙”。宇就是空间,宙就是时间。中国的传统思想是把空间和时间联系在一起的。这一点也和西方古代把二者看成是两个互相割裂的概念大不相同。但是,中国和西方一样,在二者是有限还是无限的问题上历来也有争论。《庄子》一书中就有宇宙在空间和时间上都是无限的说法。而西汉末年的扬雄却认为“阖天为宇,辟宇为宙”,在空间上是有限的,在时间上是有起点的。张衡虽然长期研究扬雄的《太玄经》,并受到扬雄较深的影响,但在宇宙的无限性上却不愿遵循扬雄。《灵宪》认为人目所见的天地是大小有限的,但是,超出这个范围,人们就“未之或知也。未之或知者,宇宙之谓也。宇之表无极,宙之端无穷”。宇宙在空间上没有边界,在时间上没有起点。扬雄的思想和目前天文学界最负盛名的大爆炸宇宙学说在终极本质上是相通的。而张衡的结论却和当代的辩证唯物主义哲学相合。看来,宇宙有限无限的问题还得长期争论下去。
(3)关于日、月的角直径。
《灵宪》记载,日、月角直径为整个天周的“七百三十六分之一”。化成现代通用角度单位即为29′21″,[根据钱宝琮的研究,认为《灵宪》的“(日、月)其径当天周七百三十六分之一,地广二百四十二分之一”当校改为“(日、月)其径当天周七百三十分之一,地广二百三十二分之一”。如此则日、月的角直径当为 29′35.3″]。这和近代天文测量所得的日和月的平均角直径值31′59″和31′5″相比,误差都只有2′左右。以二千年前的观测条件而论,张衡测值可谓精确。
(4)关于月食原因。
在张衡之前,人们已对日食的原因有所认识。西汉的刘向就说过:“日蚀者,月往蔽之”(见《开元占经》卷九所引)。东汉王充在《论衡·说日篇》中引述过别人的一种更明确的说法:“或说,日食者月掩之也。日在上,月在下,障于日之形也。”而对于月食原因,则在张衡之前尚无明晰的解释。大概正是针对这种状况,张衡在《灵宪》中就未及日食原因,而是专门论述了月食的原因:“月,光生于日之所照;魄生于日之所蔽。当日则光盈,就日则光尽也。众星被耀,因水转光。当日之冲,光常不合者,蔽于地也,是谓虚。在星星微,月过则食。” 这段话中说到,月亮本身是不发光的,太阳光照到月亮上才产生光月。月亮之所以出现有亏缺的部分,就是因为这一部分照不到日光。所以,当月和日正相对时,就出现满月。当月向日靠近时,月亮亏缺就越来越大,终至完全不见。这样一种月相理论,在《周髀算经》中已有大概:“日兆(按:通照)月,月光乃生,故成明月。”西汉京房说得更为明确:“先师以为日似弹丸,月似镜体;或以为月亦似弹丸,日照处则明,不照处则暗”(《开元占经》卷一引)。张衡的月相理论和他们没有本质的差别,所突出的是张衡强调了月相与日、月相对位置的关系。但这样一来人们自然要问,既然“当日则光盈”,那么何以有时候当日时会有月食呢?对此,张衡回答说:“蔽于地也”,即大地挡住了日光,使日光照不到月亮上去了。张衡把这块大地所产生的影子起个名字叫“虚”。月亮进入虚时就发生月食。《灵宪》对月食原因的阐述是很科学的。
(5)关于星官。
满天繁星,古人将它们组合成一个个星组,以便于对它们进行辨认和观测。这些星组少则一星,多则数十星。这样的星组古人称之为星官。由于各个天文学家的取舍、组合方法并不都相同,因此形成了许多家不同的星官体系。直到张衡时代,流传于世的星官体系有以《史记·天官书》为代表的体系,有石氏、甘氏、黄帝以及“海人之占”等等的体系。对这些各有特色的体系,张衡作了一番比较、整理和汇总的工作,发展出了一整套收罗恒星最多的新体系。《灵宪》记载,其中“中外之官常明者百有二十四,可名者三百二十,为星二千五百,而海人之占未存焉”。张衡的这一星官体系整理工作比(三国吴)天文学家陈卓总结甘、石、巫咸三家星官的时代要早100多年,而且所包括的星官、星数比陈卓要多得多(陈卓所总结的有283官1464星),成就当然要比陈卓大。可惜张衡星官体系已经失传,这是我国恒星观测史上的重大损失。
(6)制做浑天仪
张衡所做的浑天仪是一种演示天球星象运动用的表演仪器。它的外部轮廓有球的形象,合于张衡所主张的浑天说,故名之为浑天仪。这架浑天仪在《晋书·天文志》中有三处记载。一处是在“天体”节中,其中引到晋代科学家葛洪的话说:“张平子既作铜浑天仪,于密室中以漏水转之,令伺之者闭户而唱之。其伺之者以告灵台之观天者曰:璇玑所加,某星始见,某星已中,某星今没,皆如合符也。”在“仪象”一节中又有一段更具体的细节描写:“张衡又制浑象。具内外规,南北极,黄赤道。列二十四气,二十八宿,中外星官及日、月、五纬。以漏水转之于殿上室内。星中、出、没与天相应。因其关戾,又转瑞轮■荚于阶下,随月盈虚,依历开落。”这里又称为浑象,这是早期对仪器定名不规范的反映,并不表示与浑天仪是两件不同的仪器。第三处则在“仪象”体之末,说到张衡浑天仪的大小:“古旧浑象以二分为一度,凡周七尺三寸半分也。张衡更制,以四分为一度,凡周一丈四尺六寸一分。”
从这三段记载可知,张衡的浑天仪,其主体与现今的天球仪相仿。不过张衡的天球上画的是他所定名的444官2500颗星。浑天仪的黄、赤道上都画上了二十四气。贯穿浑天仪的南、北极,有一根可转动的极轴。在天球外围正中,应当有一条水平的环,表示地平。还应有一对夹着南、北极轴而又与水平环相垂直的子午双环,双环正中就是观测地的子午线。天球转动时,球上星体有的露出地平环之上,就是星出;有的正过子午线,就是星中,而没入地平环之下的星就是星没。天球上有一部分星星永远在地平环上转动而不会落入其下。这部分天区的极限是一个以北极为圆心,当地纬度为半径的小圆,当时称之为内规。仿此,有一以南极为中心,当地纬度为半径的小圆,称之为外规。外规以内的天区永远不会升到地平之上。
张衡天球上还有日、月、五星。这7个天体除了有和天球一道东升西落的周日转动之外,还有各自在恒星星空背景上复杂的运动。要模拟出这些复杂的运动远不是古代的机械技术所能做到的。因此,应该认为它们只是一种缀附在天球上而又随时可以用手加以移动的一种附加物。移动的目的就是使日、月、五星在星空背景上的位置和真正的位置相适应。
(7)历法讨论
张衡曾参加过一次东汉王朝的历法大讨论,这件事发生在汉安帝延光二年(公元123年)。据《汉书·律历志》记载,张衡当时任尚书郎之职。这次大讨论的起因是,有人从图谶和灾异等迷信观念出发,非难当时行用的较科学的东汉《四分历》,提出应改用合于图谶的《甲寅元历》。又有人从汉武帝“攘夷扩境,享国久长”出发,认为应该倒退回去采用《太初历》。张衡和另一位尚书郎周兴对上述两种意见提出了批驳和诘难,使这二宗错误意见的提出者或者无言以对,或者所答失误,从而为阻止历法倒退做出了贡献。张衡、周兴两人在讨论中还研究了多年的天文观测记录,把它们和各种历法的理论推算进行比较,提出了鉴定,认为《九道法》最精密,建议采用。的确,《九道法》的回归年长度和朔望月长度数值比《太初历》和东汉《四分历》都精密。