從吠陀智慧到現代天文臺

李鑒

我們都知道，數學計算的基礎是“阿拉伯數字”。其實，這些數字并不是阿拉伯人發明創造的，而是源于古印度；后來被阿拉伯人掌握、改進并傳到了西方，被稱為“阿拉伯數字”。由于天文學和數學計算的需要，印度早在公元前3世紀就發明了整套的數字，從“1”到“9”每個數字都有專門的符號，現代數字就是由這一組數字演化而來。“0”的發明要晚一些，到了笈多王朝（公元320—550年）時期才出現。天文學作為最古老的學問，在古印度萌芽、發展，并且達到了非凡的高度，尤以精確的數學計算見長，例如行星的位置計算或日食的計算。

在喜馬拉雅山脈西端的克什米爾地區，有一個著名的布爾扎霍姆考古遺址，現被列為聯合國教科文組織世界遺產名錄的暫定名錄第5917號。遺址年代大約為公元前3000年至公元前1000年。20世紀30年代，考古學家在布爾扎霍姆發掘出大量地下居所和墓坑。引起天文學家格外注意的是，這里發現的一幅巖畫雕刻。巖畫的內容是兩個獵人在圍獵一只鹿，令人稱奇的是，天上畫著兩個大小相同的天體。研究表明，巖畫描繪的極有可能是一次明亮的超新星爆發！它照亮了當時的夜空，亮度很可能和月亮相當。

超新星是大質量恒星在死亡時的爆發現象，在其生命的最后時刻，恒星以爆發的形式增亮幾萬億倍，輻射強度甚至能與整個星系里所有恒星的輻射總和相比擬！銀河系里大約每世紀爆發兩三顆超新星，如果爆發的超新星距離地球比較近，人們就有可能在夜空中看到一顆“新”的亮星，我國古代稱其為“客星”。

考慮到布爾扎霍姆巖畫至少已有4000多年的歷史，這也可能是古代記錄到的第一次超新星爆發。布爾扎霍姆巖畫向世人展示了印度次大陸上悠久的天文觀測史，也再次印證了天文學的獨特和古老：無論哪個文明，天文學都是起源最早的學科。早在史前時期，先民們不需要任何工具和技術就能發現日月五星的運動以及各種特殊天象。從這點來看，天文學的萌芽，甚至可能比語言更古老。

人們迄今在印度次大陸發現了上千幅巖畫和雕刻，其中的一些天文符號還有待詳細解讀。

印度一首古老的梵文詩中有一句：“夜空中到處都是太陽。”這個看似荒誕的句子，卻隱藏著一個了不起的天文發現，即夜間可見的恒星與白天可見的太陽是相似的天體。換句話說，他們認識到太陽也是一顆恒星。這一點在另一句印度教禱詞中也得到了印證：“當一個太陽下沉到地平線以下時，1000個太陽就會取代它。”

由于濃厚的宗教氛圍，印度早期的天文學知識都記錄在這樣的宗教詩文中，其中最著名的是《吠陀支節錄·天文篇》。它是第一個記錄了天文數據的吠陀文本，記述了太陽和月亮的運動規律，并提及了幾何和三角學在天文學中的應用。其中記錄的天象可以追溯到公元前4000年，最早甚至可到公元前11000年。

《吠陀支節錄·天文篇》大約形成于公元前300多年。它以偈頌的形式附載于《梨俱吠陀》和《耶柔吠陀》上，有兩個版本。內容側重于天文歷算，主要目的是向祭司提供各種時間，以完成貢品獻祭。

根據《吠陀支節錄·天文篇》的記載，古代印度的歷法是一種陰陽合歷，以5年為一個周期，共計1830日，包含62個朔望月（一朔望月長29.516日）。一個周期里包含兩個閏月，一年的平均長度是366日。公元1世紀以前，印度可能一直使用這種歷法。此外，古代印度也使用過太陽歷。它們流行于印度東部和南部地區，也流行于中世紀時處于印度統治之下的東南亞。每年有一個固定的開始日期，每月有一個固定的天數（30/31），有的還包括閏日。

今天，如果我們到印度旅行，可能會驚訝于印度各地慶祝新年的時間都不一樣。這是因為現今印度不同的地方依然使用著不同的歷法，不僅新年開始的時間不同，而且日、月、年的編排規則也不盡相同，其中許多都基于各種古老的梵文文本。1957年，印度制定了國定歷（俗稱印度歷）以統一各地五花八門的歷法。印度國定歷是以春分日為新年開始的太陽歷，和我們使用的公歷不大一樣。

為了研究太陽、月亮的運動，古代印度有27宿的劃分方法。它是將黃道（即一年中太陽在恒星背景中的運動軌跡）分成27等分，稱為“納沙特拉”，意為“月站”。27宿的全部名稱最早出現在《鷓鴣氏梵書》（也有說是《梨俱吠陀》），其中以昴宿為第一宿。在史詩《摩訶婆羅多》里則以牛郎星為第一宿，后來又改以白羊座β星為第一宿。這個體系一直沿用到近代。印度27宿的劃分方法是等分的，但各宿的起點并不正好有較亮的星，于是他們就選擇該宿范圍內亮度最高的一顆星作為聯絡星，每個宿都以聯絡星星名命名。古代印度也有28宿的劃分方法，即在人馬座α和天鷹座α間增加的一宿—“阿皮季德”，梵文意為“麥粒”宿。

最后值得一提的是，有印度學者指出，吠陀經文中并沒有討論行星、黃道星座、彗星等天體。關于黃道12宮的文字記載直到印度的孔雀王朝時期（約公元前324年至約前185年）才出現，而且其形狀以及行星的神祇屬性等，都和古希臘、古羅馬時期如出一轍。因此，他們認為，基于黃道12宮和行星的占星術，都是從西方傳入印度的，并不是印度本土的產物。

如果我們問一個中國人，中國古代最著名的天文學家是誰？答案多半是張衡；如果在全球范圍內問這個問題，答案很可能是哥白尼；如果在印度，答案會是阿耶波多。1975年4月19日進入太空的印度第一顆衛星，就是以他的名字命名的。

據說，阿耶波多生于公元476年。當他還是個小男孩的時候，就被送到納蘭達大學學習天文學。他出版《阿耶波多歷算書》時只有23歲。他十分謙遜地說自己只是編纂了從祖先那里學到的知識。

在阿耶波多之前，古印度的天文學主要是記錄觀測事實或給出一些宇宙觀的探討。從阿耶波多開始，學者們采用更嚴格的數學方法研究天文學，并發展了歷法以外的其他天文學內容。人們將公元500—1400年這段時期稱為悉曇達（也有譯為悉檀提克）天文學時代。“悉曇達”梵語意為“原則”或“規則”。在悉曇達天文學時代，有關天文計算的數學規則高度發展，天文學邁上了新的臺階。但另一方面，他們對行星位置和數學規則的癡迷，也導致他們忽視了各種特殊的天文現象。例如彗星的出現和消失、超新星的爆發等，這些天象都沒有出現在任何悉曇達時代的著述中。

《阿耶波多歷算書》的表述非常緊湊，但內容相當艱深，在僅僅121節韻文中，他總結了歷法系統、時間計量單位、行星軌道周期的比率、用于計算行星位置所需的正弦和余弦表、測量面積的方法、算術和幾何級數、日晷以及線性方程、二次方程、方程組和不定方程等，還對晝夜成因、地球的形狀等做了論述。他指出地球的1582237500次自轉等于57753336個月球公轉周期，從而非常精確地給出了月球的公轉周期：27.39646天。這可能是古代對月球軌道周期的最精確測量。

阿耶波多還豐富了日心理論，提出了月球反射太陽光的觀點。他指出，我們看到的恒星和行星的運動，其實只是地球自轉的反映。其中蘊含的日心說思想，比歐洲文藝復興和哥白尼的發現早了將近1000年。他的著作在13世紀被翻譯成拉丁語進入歐洲，其中預測日食的數學模型、測量球體體積和三角形面積的方法以及計算平方根和立方根的方法等，得到了高度評價。

另一位天文學家瓦拉哈米希拉幾乎和阿耶波多生活在同一個時代，他是第一個給出占星術預測規則的印度人，但他自己并不認為一個好的天文學家有必要相信占星術。瓦拉哈米希拉曾提出：應該有一種力量，使得我們的身體站在地球上，同時也使得天體待在它們所在的地方。這表明他已經意識到了地球上的重力和使天體運行的力是同一種力，比古希臘天文學家阿那克西曼德的思想又前進了一步，具有原始引力論的雛形，而提出的時間在英國科學家牛頓之前。

布拉馬古普塔是烏費因天文臺的負責人，他在7世紀估計出地球的周長是5000由旬（一個由旬大約是7.2千米），也就是3.6萬千米，相當接近今天已知的實際周長4萬千米。他還對重力有過如下論述：“物體向地球墜落，是因為地球有吸引物體的性質，就像水具有流動性一樣。”

在印度旅游線路中，有個標配版的“金三角”：印度首都德里、莫臥兒帝國時期首都阿格拉以及拉賈斯坦邦的首府齋浦爾。齋浦爾號稱“粉紅之城”“玫瑰城”，由杰伊·辛格二世在300年前修建。

作為莫臥兒王朝最后一個皇帝奧朗則布（泰姬·瑪哈的兒子，泰姬陵就是他母親的陵墓）最重要的庭臣，杰伊·辛格二世不僅是那個時代偉大的政治家、武士、梵文和波斯文學者，還是杰出的天文學家、數學家和建筑師，齋浦爾就是在他的規劃下修建起來的。他一生共建了5座天文臺，現在還保存有3座，分別位于德里、瓦拉納西和齋浦爾。其中以1738年修建的齋浦爾天文臺規模最大且保存最為完好。

齋浦爾為印度北方重鎮，也是印度的珠寶貿易中心。齋浦爾天文臺毗鄰當地著名的旅游景點風之宮和城市宮殿，天文臺內每一個儀器都是一座獨特的大理石建筑，有日晷、經緯儀、子午線儀，可以利用日照和投影推算時間和星體的位置等。以前每年雨季前的月圓之日，當地人會匯集于此，通過這些儀器觀察行星運動，蠡測宇宙奧秘，并推測當年的雨量和莊稼收成。

天文臺里最宏偉的建筑是薩穆拉日晷（Samrat Yantra）。Yantra原來是印度教和佛教坐禪時繪制在地上的線形圖案。Samrat Yantra的功能相當于“日晷”，可以用來測定天體（主要是日、月）的方位角和高度角，并用于測定時間。這座高90英尺（合27.432米）的大家伙，是世界上最大的石制日晷。中央指針的傾斜角為27度，等于齋浦爾的地理緯度。巨大的日晷投下的陰影每小時會移動4米左右，計時精度可以達到2秒。

這些古天文臺的儀器選擇巨大的建筑形式，是為了追求精度。但龐大的體形同時也限制了它的使用，同時在設計時的測算精度也有問題。由于望遠鏡的發明，這種“古老”的觀測天體位置的方法已經過時。所以，天文臺建成沒多久就被更先進的天文儀器所代替，并沒有用于任何現代天文學研究。原建筑使用花崗巖和石灰巖等建成，1910年修復時使用大理石代替部分石灰巖結構，并修正了儀器中部分計算錯誤的古代結構。2010年被列入《世界文化遺產名錄》。

1761年和1769年，發生了兩次轟動天文界的大事，即兩次金星凌日，也就是金星恰好從太陽的表面經過的現象。全世界的天文學家翹首以盼，希望借助這兩次難得的機會徹底解決當時的“天文學第一問題”—日地距離有多少？利用金星凌日測量日地距離的方法由著名的英國天文學家哈雷提出。他本人沒能等到這一奇觀，在去世之前，他號召全世界的天文學家來共同完成這一使命。

英國和法國的科學探險隊前往印度進行觀測，他們帶來了望遠鏡、時鐘、象限儀、六分儀等各種儀器。可惜由于戰爭以及天氣等因素的影響，并沒有獲得多少有價值的數據。不過，這些事件推動了印度天文學的發展。要知道，當時的印度統治者對天文探索并沒有給予相應的重視，悉曇達天文學時代的輝煌已經不再。彼時的印度天文學很大程度上只服務于占星學目的，用于制作星盤和編撰歷法等。

金星凌日之后，鑒于天文學在海岸勘測和地質勘測中的重要作用，天文研究也獲得了更多的資助。1786年，東印度公司的官員威廉·佩特里在馬德拉斯建立了一座私人天文臺，這是歐洲大陸之外的第一座現代天文臺。1789年，東印度公司接管了這座天文臺，并正式命名為馬德拉斯天文臺。1844年，天文臺出版了著名的馬德拉斯星表，提供了大約1.1萬顆南天亮星的位置，被當時的英國皇家天文學會譽為“最偉大的現代星表”。1861—1885年，著名天文學家諾曼·羅伯特·波格森在擔任馬德拉斯天文臺臺長期間，發現了5顆小行星，其中第一顆被命名為“亞洲”（Asia）。

從1893年10月開始，馬德拉斯天文臺開始發布馬德拉斯每日天氣報告。直到1931年，馬德拉斯天文臺還為整個印度電報系統提供時間信號。馬德拉斯現已改名為金奈市。

1899年，為了研究太陽物理以及太陽活動對地球氣候的影響，天文學家在印度南部的帕拉尼山建立了科達卡納爾太陽觀測站。現在，該觀測站作為班加羅爾印度天體物理學研究所的一部分，仍在運行。約翰·謝爾頓當年為輔助觀測金星凌日而制作的擺鐘仍在科達卡納爾太陽觀測站滴答作響。