中國古代的天文學(xué)成就

孟祥偉

中國是世界上最早進(jìn)行天文觀測(cè)和記錄的國家之一。中國古代帝王自稱為天子，并且在歷代王朝中都設(shè)有專門的官員進(jìn)行天文觀測(cè)，由此可見古代天文學(xué)在我國政治和社會(huì)生活中的重要作用。在秦代，負(fù)責(zé)天文學(xué)研究的官員被稱為太史令，以后歷代多沿襲這一稱呼并稍有變化，到明清時(shí)期，天文觀測(cè)主要由欽天監(jiān)這一專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。

天文學(xué)和數(shù)學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)被公認(rèn)為中國古代最發(fā)達(dá)的四門自然科學(xué)。中國古代天文學(xué)的很多成就不僅在當(dāng)時(shí)處在世界前列，即使在現(xiàn)代，許多觀測(cè)數(shù)據(jù)仍然具有十分重要的研究意義，有些數(shù)據(jù)更是我國所獨(dú)有。相比中國古代天文學(xué)，西方天文學(xué)在16世紀(jì)以前發(fā)展較緩慢，只是在近幾百年隨著其他自然科學(xué)的發(fā)展才取得突破性進(jìn)展。

中國古代天文學(xué)早在新石器時(shí)代已經(jīng)開始有所萌芽，在中國出土的彩陶中，有不少上面已經(jīng)繪有太陽和月亮的圖案，代表了古人原始的天文學(xué)觀念。中國進(jìn)入奴隸社會(huì)以后，在夏商周三代，天文學(xué)更是有了飛躍式的發(fā)展。在河南安陽殷墟出土的甲骨中，我們可以看到大量關(guān)于商代天文觀測(cè)的記錄。根據(jù)當(dāng)?shù)爻鐾恋募坠?，我們知道商代將一年分為十二個(gè)月，閏年十三個(gè)月。同時(shí)甲骨上已經(jīng)有了關(guān)于日食、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(xué)資料了。商代的歷法被稱為陰陽歷，是迄今為止已知的較為完整的一部最早的歷法。同時(shí)，商代用干支記日，數(shù)字記月，每一個(gè)月又被分為三旬。由此可知，早在商代，我國已經(jīng)建立起一套較為完善的天文歷法系統(tǒng)。戰(zhàn)國秦漢時(shí)期百家爭(zhēng)鳴，也是我國天文學(xué)取得巨大進(jìn)展的一個(gè)輝煌時(shí)期。戰(zhàn)國時(shí)編著的《甘石星經(jīng)》，是世界上最早的天文學(xué)著作。西漢時(shí)期，出現(xiàn)了許多新的天文觀測(cè)的儀器，并在天文學(xué)理論方面提出了“渾天說”。隋唐時(shí)期，我國進(jìn)行了世界上最早的子午線長度實(shí)測(cè)。宋元時(shí)期我國創(chuàng)制了《授時(shí)歷》，并制作了簡(jiǎn)儀等新的天文觀測(cè)儀器。明清時(shí)期我國天文學(xué)處于衰落階段，西方天文學(xué)興起，這一時(shí)期主要是翻譯國外天文學(xué)著作。

在我國古代天文學(xué)研究中，星象觀測(cè)一直是一項(xiàng)重要內(nèi)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(cè)的方法、觀測(cè)的儀器和星象觀測(cè)的記錄。在星象觀測(cè)中，天文儀器一直發(fā)揮著重要的作用。中國古代的天文儀器種類繁多，各個(gè)功用也不相同，主要有用來計(jì)時(shí)的工具、用來觀測(cè)星象的工具、用來制定歷法等幾種，具有代表性的有圭表、渾儀和簡(jiǎn)儀等。

除此以外，古代中國人還設(shè)計(jì)了地平經(jīng)緯儀，赤道經(jīng)緯儀，黃道經(jīng)緯儀等許多儀器進(jìn)行天文觀測(cè)。在我國天文學(xué)發(fā)展的歷程中，天文儀器的不斷革新，極大地推動(dòng)了天文觀測(cè)的發(fā)展，也為我國天文學(xué)歷法的發(fā)展提供了可靠的依據(jù)。

我國古代天文歷法起源得非常早，從最早的成文歷法《四分歷》開始，后又經(jīng)多次歷法改革，其不斷得到完善和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國從古至今使用過的歷法有一百多種，不管有多少種歷法，都可以分別歸到陰歷、陽歷、陰陽合歷三大系統(tǒng)當(dāng)中。陽歷是以地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為計(jì)算基礎(chǔ)的；陰歷則以月亮繞地球的公轉(zhuǎn)周期為計(jì)算的基礎(chǔ)；陰陽合歷是調(diào)和太陽、地球、月亮的運(yùn)轉(zhuǎn)周期制定的歷法。其中，《太初歷》是中國有完整資料的第一部傳世歷法，與《四分歷》相比，其進(jìn)步之處主要表現(xiàn)在以正月為歲首，將我國獨(dú)創(chuàng)的二十四節(jié)氣分配于十二個(gè)月中，并以沒有中氣的月份為閏月，從而使月份與季節(jié)配合得更合理；同時(shí)行星的會(huì)合周期測(cè)得也較準(zhǔn)確。到東漢末年，劉洪制定了《乾象歷》，第一次將月球運(yùn)行有快慢變化引入歷法。在天文歷法方面，有三位科學(xué)家做出過非常杰出的貢獻(xiàn)，他們是祖沖之、僧一行、郭守敬，他們極大地推動(dòng)了中國歷法的改革和發(fā)展。

在祖沖之以前，人們使用的歷法是天文學(xué)家何承天編制的《元嘉歷》。祖沖之通過自己多年的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了《元嘉歷》中存在的許多錯(cuò)誤，并編制了新的《大明歷》。在新歷法中，他首次將歲差引進(jìn)到歷法中，區(qū)分出了回歸年和恒星年，并且通過多年的觀測(cè)，得出了木星每84年超辰一次的結(jié)論。僧一行修訂的《大衍歷》是一部具有創(chuàng)新精神的歷法，它繼承了中國古代天文學(xué)的優(yōu)點(diǎn)和長處，對(duì)不足之處和缺點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的速度和變化規(guī)律。此外，僧一行還組織在全國13個(gè)點(diǎn)的天文測(cè)量，并在觀測(cè)的數(shù)據(jù)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(jié)論，這個(gè)數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)世界上是非常領(lǐng)先的。郭守敬的主要貢獻(xiàn)也是在歷法編著方面，他編著了中國一部很精良的歷法《授時(shí)歷》，為了編撰這部歷法，他分析研究了以前的幾十部立法，并設(shè)計(jì)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(shí)期，人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)不斷深化，提出了“渾天說”，認(rèn)為“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于內(nèi)”。進(jìn)而又有人提出了“宣夜說”，認(rèn)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(xué)家李約瑟先生在其所著的《中國科學(xué)技術(shù)史》天文學(xué)卷中，曾為“宣夜說”專設(shè)一節(jié)，盛贊這種宇宙模型，認(rèn)為這種宇宙觀非常進(jìn)步，與同時(shí)期的希臘任何學(xué)說相比都毫不遜色。雖然如此，但是我們必須承認(rèn)“宣夜說”并不是一種正確的宇宙模型，而且對(duì)古代中國產(chǎn)生的作用也遠(yuǎn)沒有“渾天說”大。在我國古籍《周髀算經(jīng)》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(huán)繞北極作平面圓周運(yùn)動(dòng)等9個(gè)觀點(diǎn)。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?yōu)榱伺宄伺c宇宙的關(guān)系，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?yōu)榱颂骄坑钪鎶W秘，圍繞這些假說進(jìn)行了持續(xù)的爭(zhēng)論，其中有不少我們所熟悉的古代科學(xué)家為自己支持的觀點(diǎn)著書立說。同時(shí)，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(dá)了古代人對(duì)太陽與地球關(guān)系的思考。由于“渾天說”不能很好地解釋月食的現(xiàn)象，所以歷代很多天文學(xué)家都去努力思考，試圖解決這個(gè)問題，并提出了許多猜想，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(xué)與星象具有非常密切的關(guān)系，并以天人感應(yīng)為哲學(xué)基礎(chǔ)，形成了中國古代很具特色的占星學(xué)。占星學(xué)在古代的主要功能是昭示天命及其變化，為當(dāng)權(quán)者的統(tǒng)治提供理論基礎(chǔ)。天命如果有所改變，就會(huì)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“歷象日月，敬授人時(shí)”(《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(cè)。

中國古代天文學(xué)不僅在當(dāng)時(shí)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(jì)四十年代初，金牛座蟹狀星云被天體物理學(xué)家認(rèn)出是公元1054年超新星爆發(fā)的痕跡，而在我國古籍中已經(jīng)找到了關(guān)于這次爆發(fā)詳細(xì)的記載。我國古代文獻(xiàn)中保留了大量世界獨(dú)有的天文記錄，但是在20世紀(jì)以前，對(duì)我國古代天文學(xué)資料的研究并不充分。

對(duì)于中國古代天文資料的研究，早期主要由一批海外歸來的學(xué)者進(jìn)行，他們做了許多開創(chuàng)性的工作，創(chuàng)辦了許多介紹中外天文學(xué)的期刊，使中國天文學(xué)資料的研究逐步專業(yè)化，并形成了天文史學(xué)這一新的研究學(xué)科。新中國成立后，中國天文史學(xué)的研究終于走上正軌，出現(xiàn)了一批國際知名的天文史學(xué)家，他們著書立說，考證許多中國古人杰出的天文學(xué)貢獻(xiàn)，所以我們現(xiàn)在才可以看到我國古代如此輝煌的天文學(xué)成就。

責(zé)任編輯林京