中國是世界上天文學起步最早、發展最快的國家之一,有大量觀測資料,但并未有很深入的研究,對于天體物理也并未提出任何理論。因此,中國的天文學也可說是天象學。中國的天文學也是我國古代最發達的四門自然科學之一,其他包括農學、醫學和數學。天文學方面屢有革新的優良歷法、令人驚羨的發明創造、卓有見識的宇宙觀等,在世界天文學發展史上,無不占據重要的地位。中國古代天文學發達的原因是:天文學的發展可以更精確的制定歷法,指導農業生產。
一,中國古代的天文觀念:天人合一
戰國的《尸子》有言“ 四方上下曰宇,往古來今曰宙。 ”這是中國人對宇宙概念的解釋,宇是空間,宙是時間。時間無窮無盡,空間無邊無際。“宇之表無極,宙之端無窮”。那么宇宙又是如何產生的呢?《淮南子》載:“天地渾沌如雞子,盤古生其中。一萬八千歲,天地開辟,陽清為天,陰濁為地。”。中國人認為,宇宙最初是混沌未開的,之后才出現了陰陽之氣。陰陽是宇宙萬物最基本的兩種屬性。道家將混沌未開叫做道,儒家稱為太極。隨后有這個奇點產生萬物:“道生一,一生二,二生三,三生萬物”,“太極生兩儀,兩極生四象,四象生八卦”。
“天圓地方”是中國大多數古人相信的宇宙形態,北朝民歌中的“天似穹廬,籠蓋四野”便是對天圓地方的描述。這一種宇宙模型被稱為“蓋天說”。除了蓋天說以外,中國還出現過“渾天說”和“宣夜說”。渾天說認為宇宙就如一個雞蛋,地球好比蛋黃,太空好比蛋殼,晉代的《渾天儀注》有解釋“渾天如雞子,地如卵中黃”。“宣夜說”則認為日月星辰都是漂浮的氣體,它們上下浮動。
在地球自轉的過程中,地軸所對應的北極星基本保持不動,因而古人認為北極星是眾星的主宰。孔子曾說“為政以德,譬如北辰。居其所而眾星拱之。”古人將黃道附近的星象劃分為二十八組,形成“二十八宿”,分別是:東方蒼龍七宿是角、亢、氐、房、心、尾、箕;南方朱雀七宿是井、鬼、柳、星、張、翼、軫;西方白虎七宿是奎、婁、胃、昴、畢、觜、參;北方玄武七宿是斗、牛、女、虛、危、室、壁。
二十八宿
二十八宿按東北西南四個方位分作四組,每組七宿,分別與四種顏色、四種四組動物形象相匹配,叫做四象或四陸,對應關系如下:東方蒼龍,青色,掌管春季;北方玄武,黑色,掌管秋季;西方白虎,白色,掌管冬季;南方朱雀,紅色,掌管夏季。天上的星宿還和地上的方位相對應。
中國古人對天象的記載和研究,主要有幾個目的:(1),制定歷法,指導農業生產;(2),以天象比喻人間,為人間的現象尋求合理的解釋。其中第二點在中國古代文化中被稱為“天人合一”。首先,人們試圖通過天象來進行占卜,預測未來;其次,人們以天象的規律來解釋人間君主權威、等級關系、王朝更替的合理性;再者,人們通過“天有異象”來警告君王或者附會災難。
因此,中國古代的史書都會將天文事件記載于書,甚至進行附會解釋,可謂“史官欲神其事,不復推之于理”。 這也會導致中國古代有些天文現象記載失真,根據相關研究,中國古代天文現象記載的正確率大約是50%。因此,中國古代的天文學嚴格來說,并非是科學,而是神學或者方術。
二,天象觀察和記錄
中國古代對天文的研究,熱衷于神學的附會,不熱衷于其中規律的探討。因此,中國古代天文的一大特點就是記錄繁多。中國對太陽、月亮、行星、彗星、新星、恒星,以及日食和月食、太陽黑子、日珥、流星雨等罕見天象,都有著悠久而豐富的記載。我國有世界上最早最完整的天象記載,是歐洲文藝復興以前天文現象最精確的觀測者和記錄的最好保存者。
戰國時期,出現了世界上最早的天文學著作《甘石星經》,書中記有120顆恒星的位置,是世界最早的恒星表。 1973年,在長沙馬王堆出土的《天文氣象雜占》,是迄今發現的世界上最古老的彗星圖。同樣是馬王堆出土的《五星占》是目前中國最早的天文學著作,它記載了五大行星的運行,其精確度十分驚人。在望遠鏡發現之前,外國標記的恒星位置從未超過1022顆,而中國卻能夠到達1400顆左右,如三國陳卓繪制的星圖標記了1464顆星,現存大英博物館的《唐代敦煌星圖》一共標記了1350顆恒星。
五星占
為了觀察天文,就必須制定天文儀器。我國最古老的天文儀器是土圭(圭表),是用來度量日影長短的。此外,西漢的落下閎改制了渾儀,這種我國古代測量天體位置的主要儀器,幾乎歷代都有改進。東漢的張衡創制了世界上第一架利用水利作為動力的渾象儀。 元代的郭守敬先后創制和改進了10多種天文儀器,如簡儀、高表、仰儀等,其中簡儀能夠觀測除了北極天附近的整個北半球天空,是當時世界上最先進的觀測儀器。
渾儀
不過,我國古代的天文學重視對天文現象的記錄,忽視了對天文現象背后的科學理論的探究,這使得中國的天文學理論長期落后于世界 。在明清時期,由于西方國家的觀測儀器得到了改進,望遠鏡、捕星儀等先進的儀器出現,使得歐洲的天文觀測開始超越中國。此時,西方的天文觀測記錄和天文理論很快結合起來,出現了哥白尼、伽利略、布魯諾、開普勒、第谷等一大批杰出的天文學家。
三,歷法制定:中國天文學最大的實用價值
歷法是根據天文現象來指導農業生產活動的,也就是“歷像日月星辰,敬授民時”,因此歷代官方都十分重視對歷法的研究。人類的歷法主要分為太陽歷和陰歷,中國的也是如此。太陽歷是依靠觀測太陽的運動規律制定,而陰歷主要依靠月球的“陰晴圓缺”來制定。
中國最早的歷法是夏正、殷正、周正,合稱“三正”。夏正以正月為歲首,殷正以十二月為歲首,周正以十一月為歲首。殷歷用干支紀日,數字記月;月有大小之分,大月30日,小月29日;有連大月,有閏月;閏月置于年終,稱為“十三月”。
春秋戰國時期,中國的天文學得到突破性的發展,這給歷法的進步奠定了基礎。有一個比較有代表性的成就就是“二十四節氣”在戰國時期初步形成了。二十四節氣以太陽運動為基礎制定的,因而比傳統的陰歷更能夠準確反映氣候的變化。“二十四節氣”為中國的陰陽合歷奠定了基礎。另外,戰國時期的歷法已經開始使用19年7潤的方法來調整歷法。漢朝時期,中國的傳統歷法基本形成,其特點也就是集陰、陽兩歷為一身,也被稱為“陰陽歷”,其代表為《太初歷》。中國之后的歷法基本以漢歷為基礎。
漢朝之后,歷法還在不斷的完善。唐朝的僧一行制定的《大衍歷》測出了一年四季的太陽運行規律,被后世效法。兩宋時期,共頒布了18部歷法,是歷代之最。元代郭守敬制定的《授時歷》是中國古代傳統歷法的巔峰之作,該歷法以365.2425日為一歲,距近代觀測值365.2422僅差25.92秒,精度與1582年《格里高利歷》相當。明朝的《大統歷》基本沿用了《授時歷》的方法,這使得《授時歷》前后共使用了360多年,位居各歷法之首。
郭守敬
到了明清時期,西方天文學崛起。歐洲人通過科學的理論、精密的觀測,使近代天文學得到了突飛猛進的發展,而同時期的中國天文學基本上還是原地踏步。
明朝對天文學采取什么樣的態度呢?根據據沈德符《野獲編》記載:“國初學天文有厲禁,習歷者遣戍,造歷者殊死。”也就是明朝禁止研究天文學,不然就是死罪。而明朝的欽天監人員則世襲,不能學習其他知識。
對于歷法,明朝就直接將元朝的《授時歷》改名為《大統歷》,直接沿用。《授時歷》雖然先進,但畢竟有誤差,時間長了必然會出現問題,所謂“年遠數盈,漸差天度”。到15世紀,歷法歷法常常與天象不合,明朝官方就求取朝野懂天文的人出來修修歷法,然而無人應征。《野獲編》說:“至孝宗,弛其禁, 且命征山林隱逸能通歷者以備其選,而卒無應者。”這說明,經過明朝150多年打壓,中國的天文學人才已經凋零了。
明朝末年,西方的天文學開始傳入中國,其先進的觀測結果開始被中國人采用以制定更加精密的歷法。如湯若望、南懷仁等傳教士引用西洋法數制訂了《時憲歷》,該歷法也就是近現代人們使用的農歷。總結起來,明清時期,是中國歷法的轉型時期,也是中國傳統歷法開始步入衰落的時期。
結語
李約瑟曾經提出一個問題:“盡管中國古代對人類科技發展做出了很多重要貢獻,但為什么科學和工業革命沒有在近代的中國發生?”這就是著名的“李約瑟難題”。以天文學為例,中國古代的天文學如此發達,為何近代卻衰落了。其原因還得從文明的本質上來分析。中國是傳統的農耕文明,重視實用性和經驗性,由于經驗的長期累積,中國是傳統的技術大國。但是,由于中國文明缺乏對理論的探究,也就是使得人們無法從理論層面去認識技術,最終也只能讓技術停留在經驗層面,無法上升為科學。
我們的天文學過分重視實用性,要么為人間的行為作辯護(占星術),要么為指導農業生產,因而不會去探究星象背后的真正原理、邏輯,使得天文學始終停留在占星術、天象學層面,無法上升到真正的理論層面。到了明清時期,西方的觀測技術提高后,我們便失去了相應的優勢,最終走向了衰落。
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