中國 - 科技 - 天文

    幾千年來,中國古典天文學經歷了一個萌芽、發展、繁榮、衰落,和今天再度興起的過程。這段歷史,需要我們去深思和反省,亦需要正確地去認識和瞭解,使中國的傳統天文學,能在人類科技發肋史上,佔有一個公平和應有的地位。此外,由於古人十分重視"天、地、人"的互相關係,不少其他的傳統文化領域,也受到古典天文學的廣注影響。

古代天文學的特色

    曆法的編篹帶動了整個天文學的發展。

    在中國古代社會,頒曆法為皇權的象徵之一,故改朝換代,也往往要改年號、改曆法。自秦漢以降,約有一百多種曆法。

    古人相信天象為國家命運、氣勢的指針,故重視太陽、月亮的運行,日、月食的推算,五大行星﹙水、金、火、木、土﹚的出沒,各節氣長短推定,每月南中天星象,及各種天文異象的記錄、判讀與解析,是以中國古曆法為天文曆法。又則古人深信星占,認為國家興衰與皇權持有人的運勢,皆可由天文異象中預測、解讀出來,故天文知識常被視為「國家機密」,嚴加保密,阻礙了天文學的普及化與發展。

以代數方法作為處理天文數據的基本計算方法,與西方的幾何方法不同。古人認為盤古開天閉地為宇宙(或稱天地)的啟源,又認為天地都在一層球殼上運行。
以自己意識形態觀念給星空分區和恆星命名如:

    二十八星宿,辰星(水星),太白(金星),熒惑(火星), 歲星(木星),鎮星(土星)。

中國古代大文學的系統,具有下列各主要特點:

1.曆法的編算和迷信的占星術,帶動了整個天文學的發展。

2.由於特別注重實際,勤於觀測,並對異常天象的出現尤其給予重視,中國古代的天象紀錄,是世界上最具系統和最豐富的。而觀測儀器的準確性和設計,亦因此特別講究,一件比一件複雜。在 十三世紀發明的一種赤道裝置,更遠超當時而方的水平,達到最高峰。

3.以一種赤道座標系為基礎而發展的數值化天文學和星表,比任何可以媲美的古代文明,最少早兩個世紀。

4.以代數學方法作為處理天文數據的基本計算方法。(但缺乏了希臘人所使用的天體運動幾何學)

5.提出了一種雛期的無限宇宙概念。

中國古星圖

    中國,是最早創建起系統性方位天文學的文明古國之一。在西元前四世紀前後或更早,中國的天文學家已開始對星空進行有計劃的觀測,並通過一種中國式的赤經和赤緯座漂系統,把當時的恆星位置紀錄下來,編輯成星表。其中對後世影晌最大、流傳較久的,是天文學家甘德,石申和巫鹹分別完成的三本著作(西元前370∼270年),可惜後來都相繼失傳。

    在西元四世紀的三國時期,天文學家陳卓(310年),把這三派的星表匯編在一起,加了註釋,並根據這些數據,繪製了一幅恆星和星官圖,所包含的恆星已有1464顆,星官(古代的星座)283個,不過,今天大多數的天文史家相信,古代中國最早的星圖繪製,應可追溯到漢代,張衡(78一139)所繪的《靈憲圖),只可惜也是失傳了。

    南北朝間(424–453年),錢樂之根據陳卓的名單,繪成一種經過改良的星圖,並用銅鑄造了一個渾儀(即天球儀),以紅、黑和白三色來標認三派天文學的觀測記錄。日後的一段長時間,更成為各家繪製星圖時的參照基礎。一幅現藏於倫敦博物館,相信是世界上現存最古老和星數最多的星圖––著名的敦煌星圖(西元940年前後),就是屬於這種著色星圖的手抄本。

    其實這個時期的古星圖,基本上已具備了近代星圖的兩個主要特點,是當時世界上最先進的。這兩個特點是:

1.中國星圖所用的,是一種赤道座標系,而當時歐洲所流行的,卻是希臘式的黃道座標系。他們維持了很久,直至到第穀時代(1546∼1601)才放棄使用,改而採用赤道座標系。

2.中國星圖上赤道附近的恆星,是利用圓筒投影法,把恆星投影到星圖上的。這個有效的方法,比後來歐洲的麥卡托(Mercator)所使用的類似投影法,早了600多年。

    如果想更深刻地瞭解中國古星圖在世界天文學發展史上的地位,我們可以閱讀李約瑟博士(Joesph Needham〕在他的《中國科學技術史》一書內的一段文字:

    “瞭解到世界其他各地繪製天圖的情況,我們就會明白到,決不可輕視中國星圖從漢到元、明這一完整的傳統,西元940年左右的星圖手稿是所有現存實物中最古老的一種。蒂勒〔Thiele〕、布朗〔B.Brown)和(科學史導論)Introduction to the History of Science)的作者薩頓Sarton)都認為,從中世紀直到十四世紀未,除中國的星圖以外,再也舉不出別的星圖了。在這時期之前,只有粗糙的埃及示意圖和主要具有美術性質的希臘天圖,後者所表現的只是星座的形象示意圖,而不是星辰本身。我們曾經聽說,大約在西元850年的時候,查理大帝有一個按原位刻著星辰的銀盤〔Zinner:=但是,這個盤在科學上有多大價值,則不得而知。看來結論應當是這樣:歐洲在文藝復興以前,可以和中國天圖製圖傳統相提並論的東西,可以說很少,甚至簡直就沒有。

    1977年折除北京隆福古正覺殿時,在藻井頂部八角形天花板上發現。以深藍色油漆塗地,上用瀝粉堆金描繪星圖。全圖直徑174釐米,以九極座的天樞(紐星)為圓心,依次繪半徑15.8釐米的內規圈,半徑47.5釐米的赤道圈,半徑80.5釐米的外規圈,共繒1420星。星圖最外兩周標識二十八宿名稱和宮次分野,並以28條赤經線區分二十八宿距度。根據隆福寺的建築年代推測,此圖約繒於明景泰四年(西元1453年)以前。但從星圖內規(常顯圈)所圈定的星象判斷,其觀測緯度當在北絳35左右,這與分野中所標的秦分京兆相符合;又以圖中天樞星為北極星來推算其年代,應在天樞星和天球北極最接近的西元850年前後。因此,這份星圖描繪的時代雖然已是西元十五世紀中葉,但底本卻是歷代相承的唐以前的古星圖,其星官部位多與(步天歌)相吻合,是很值得注意的一份古星圖。

張儀的渾天說

    繪製一幅完善和準確的星圖,絕對不是一件簡單的工作。一方面,古人必須先有一些可靠的天文儀器,以便進行精確的觀測;另一方面,他們亦必須同時對星空有一個較正確的概念,否則,就算是利用了最精確的觀測數據,星圖也會失去其大半光采的。關於這一點,我們不妨欣賞一下出自大天文學家張衡手筆的精采記載:這一段在《渾儀注》中的文字,清楚生動池把他的宇宙觀––“渾天說”(即天球說),介紹出來,讓我們具體地看到某些古人如何理解星空。文章雖然包含了地心說的概念,但其他貼切的描述,實在令人感到驚奇和佩服:

    譯文:天像一個雞蛋,它圓得像弩弓的彈丸,地像蛋黃,獨處當中。天大地小,天的下部有水:天靠氣支撐著,地則浮於水上,像蛋殼把蛋黃色圍著一樣:

    天的大圓分為三百六十五又四分之一度;其中有一半。即一百八十二又八分之五度,在地的上面,另一半在地的下面。這就是在每一刻只能看到二十八宿(赤道星群)的一半的原因。天的兩端是南、北極,北極在天的當中,高於地三十六度整。因此,在以北極為中心,直徑為七十二度的圓周內的恆星,是我們永遠可見的。至於南天極•則在地平以下三十六度正,因此,在以南極為中心,直徑為七十二度的圓周內的恆星,是永遠不會升出地面上的。南、北兩極相距一百八十二度半稍多一點。天的轉動如同車軸的旋轉一樣。

    原文:渾天如雞子,天體圓如彈丸,地如雞子中黃。孤居於內。天大而地小。天表�埵酗禲E天之包地•猶殼之裹黃。天地各乘氣而立,載水而浮。周天三百六十五度又四分度之一;又中分之,則一百八十二度八分度之五復地上•一百八十二度八分度之五統地下•故二十八宿半見半隱。其兩端謂之南北極,北極乃天之中也,在正北出地上三十六度。然則北極上規經七十二度,常見不隱,南極天之中也•在正南入地三十六度。南極下規七十二度,常伏不見。兩極相去一百八十二度半強。天轉如車轂之運也。

    古人為了易於辨認天上的星辰,很早便懂得用線條把恆星聯結起來,組合成各種星群,並稱之為"星官"(相當於今天的星座)。

    由於中原地帶處於北半球,在那�堣ㄔi能見到南半球近南極的恆星,所以,古人只能把赤緯50°南以北的恆星,分別組成283個星官。這些星官的名稱,大小和星數各有不同,但每個星官內都有一顆主星,是用來表達天體位置時的參考標準,稱為距星。在283個星官中,其中沿著黃道附近的廿八個,是特別在量度天體的赤經時,作為固定的位置參考標準的,稱為廿八宿。本宿距星與東面的下宿距星之赤經差,叫作本宿的赤道距度(簡稱距度)。星官的數目眾多,且分散於星空各處,似乎使人感到眼花撩亂,大概由於此,他們根據春分前後(約二月中)中原一帶(北緯35度)初昏時份的星空(太陽下山後不久),把整個星空劃分成三垣和四象。

    每年春分前後的初昏(則農曆二月左右,約下午六時,太陽運行至春分點附近。相對本地觀測而言,太陽則剛在西方地平線落下。

    朱雀:南北的天區呈現紅色晚霞,所以這�堛�7個星宿和其餘35個星宿,以紅色的朱雀為象徵。

    蒼龍:東方的天區較陰暗,所以這�堛漱C個星宿和其餘39個星官,用青色的倉龍為象徵。

    白虎:在西北接近太陽的天區,天色仍以灰白色為主,所以這��7個星宿和其餘47個星官,以白色的白虎為象徵。

    玄武:這��7個星宿和甚餘58個星官的天區,因為處於當地觀察者的地平線以下不可能直接看到,所以用黑色的玄武作象徵 。

中國式赤道座標系

    為了測量太陽、月亮和行星在恆星背景上的運動,和記錄恆星的相對位置,古代的天文學家建立了一種類似今天赤道座標系的中國式系統。

    這個系統的縱軸量稱為去極度,即天體與北天極之間的角距離,作用相當於今天的赤緯。橫軸量稱為入宿度,即天體與本宿距星的赤經差,作用相當於今天的赤經。(參考蘇頌古星圖)至於實際的運用,可參看右面的例子。但要注意的一點是,中國古代把一周分為365.25度,並非今天完整的360度 。

中國古代天文學家

    從我國天文與曆法史料來看,黃帝作甲子,堯命羲和,舜齊七政,周公測景等故事,鹹認我國天文及曆法起源甚早。 

    外國天文學者,也推崇我國天文的古老。像荷蘭人Schlegel用中國星象命名等意義,推測中國天文之起源,遠在五、六千年以前。法國天文家拉伯拉斯(Laplace)亦曾說紀元前1100年,中國周公在洛陽所測日影,用以推算當時黃赤交角,與他自己用天體力學精密公式所推算的得數,所差不過2'弧度有餘。因此對中國天文學發達之早而且正確,深感驚人。 

    古人並非沒有科學思想,他們想求得某種自然關係,以解釋觀象的成績。他們往往犧牲觀測的準確性,而牽強附會從古相傳的玄妙道理。如陰陽、五行、爻卦、鐘律之類,以致走錯了方向,導致今日趕不上西洋科學的進步。


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