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中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一,有大量观测资料,但并未有很深入的研究,对于天体物理也并未提出任何理论。因此,中国的天文学也可说是天象学。中国的天文学也是我国古代最发达的四门自然科学之一,其他包括农学、医学和数学。天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造、卓有见识的宇宙观等,在世界天文学发展史上,无不占据重要的地位。中国古代天文学发达的原因是:天文学的发展可以更精确的制定历法,指导农业生产。
一,中国古代的天文观念:天人合一
战国的《尸子》有言“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”这是中国人对宇宙概念的解释,宇是空间,宙是时间。时间无穷无尽,空间无边无际。“宇之表无极,宙之端无穷”。那么宇宙又是如何产生的呢?《淮南子》载:“天地浑沌如鸡子,盘古生其中。一万八千岁,天地开辟,阳清为天,阴浊为地。”。中国人认为,宇宙最初是混沌未开的,之后才出现了阴阳之气。阴阳是宇宙万物最基本的两种属性。道家将混沌未开叫做道,儒家称为太极。随后有这个奇点产生万物:“道生一,一生二,二生三,三生万物”,“太极生两仪,两极生四象,四象生八卦”。
“天圆地方”是中国大多数古人相信的宇宙形态,北朝民歌中的“天似穹庐,笼盖四野”便是对天圆地方的描述。这一种宇宙模型被称为“盖天说”。除了盖天说以外,中国还出现过“浑天说”和“宣夜说”。浑天说认为宇宙就如一个鸡蛋,地球好比蛋黄,太空好比蛋壳,晋代的《浑天仪注》有解释“浑天如鸡子,地如卵中黄”。“宣夜说”则认为日月星辰都是漂浮的气体,它们上下浮动。
在地球自转的过程中,地轴所对应的北极星基本保持不动,因而古人认为北极星是众星的主宰。孔子曾说“为政以德,譬如北辰。居其所而众星拱之。”古人将黄道附近的星象划分为二十八组,形成“二十八宿”,分别是:东方苍龙七宿是角、亢、氐、房、心、尾、箕;南方朱雀七宿是井、鬼、柳、星、张、翼、轸;西方白虎七宿是奎、娄、胃、昴、毕、觜、参;北方玄武七宿是斗、牛、女、虚、危、室、壁。
二十八宿
二十八宿按东北西南四个方位分作四组,每组七宿,分别与四种颜色、四种四组动物形象相匹配,叫做四象或四陆,对应关系如下:东方苍龙,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,红色,掌管夏季。天上的星宿还和地上的方位相对应。
中国古人对天象的记载和研究,主要有几个目的:(1),制定历法,指导农业生产;(2),以天象比喻人间,为人间的现象寻求合理的解释。其中第二点在中国古代文化中被称为“天人合一”。首先,人们试图通过天象来进行占卜,预测未来;其次,人们以天象的规律来解释人间君主权威、等级关系、王朝更替的合理性;再者,人们通过“天有异象”来警告君王或者附会灾难。
因此,中国古代的史书都会将天文事件记载于书,甚至进行附会解释,可谓“史官欲神其事,不复推之于理”。这也会导致中国古代有些天文现象记载失真,根据相关研究,中国古代天文现象记载的正确率大约是50%。因此,中国古代的天文学严格来说,并非是科学,而是神学或者方术。
二,天象观察和记录
中国古代对天文的研究,热衷于神学的附会,不热衷于其中规律的探讨。因此,中国古代天文的一大特点就是记录繁多。中国对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星,以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象,都有着悠久而丰富的记载。我国有世界上最早最完整的天象记载,是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。
战国时期,出现了世界上最早的天文学著作《甘石星经》,书中记有120颗恒星的位置,是世界最早的恒星表。1973年,在长沙马王堆出土的《天文气象杂占》,是迄今发现的世界上最古老的彗星图。同样是马王堆出土的《五星占》是目前中国最早的天文学著作,它记载了五大行星的运行,其精确度十分惊人。在望远镜发现之前,外国标记的恒星位置从未超过1022颗,而中国却能够到达1400颗左右,如三国陈卓绘制的星图标记了1464颗星,现存大英博物馆的《唐代敦煌星图》一共标记了1350颗恒星。
五星占
为了观察天文,就必须制定天文仪器。我国最古老的天文仪器是土圭(圭表),是用来度量日影长短的。此外,西汉的落下闳改制了浑仪,这种我国古代测量天体位置的主要仪器,几乎历代都有改进。东汉的张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑象仪。元代的郭守敬先后创制和改进了10多种天文仪器,如简仪、高表、仰仪等,其中简仪能够观测除了北极天附近的整个北半球天空,是当时世界上最先进的观测仪器。
浑仪
不过,我国古代的天文学重视对天文现象的记录,忽视了对天文现象背后的科学理论的探究,这使得中国的天文学理论长期落后于世界。在明清时期,由于西方国家的观测仪器得到了改进,望远镜、捕星仪等先进的仪器出现,使得欧洲的天文观测开始超越中国。此时,西方的天文观测记录和天文理论很快结合起来,出现了哥白尼、伽利略、布鲁诺、开普勒、第谷等一大批杰出的天文学家。
三,历法制定:中国天文学最大的实用价值
历法是根据天文现象来指导农业生产活动的,也就是“历像日月星辰,敬授民时”,因此历代官方都十分重视对历法的研究。人类的历法主要分为太阳历和阴历,中国的也是如此。太阳历是依靠观测太阳的运动规律制定,而阴历主要依靠月球的“阴晴圆缺”来制定。
中国最早的历法是夏正、殷正、周正,合称“三正”。夏正以正月为岁首,殷正以十二月为岁首,周正以十一月为岁首。殷历用干支纪日,数字记月;月有大小之分,大月30日,小月29日;有连大月,有闰月;闰月置于年终,称为“十三月”。
春秋战国时期,中国的天文学得到突破性的发展,这给历法的进步奠定了基础。有一个比较有代表性的成就就是“二十四节气”在战国时期初步形成了。二十四节气以太阳运动为基础制定的,因而比传统的阴历更能够准确反映气候的变化。“二十四节气”为中国的阴阳合历奠定了基础。另外,战国时期的历法已经开始使用19年7润的方法来调整历法。汉朝时期,中国的传统历法基本形成,其特点也就是集阴、阳两历为一身,也被称为“阴阳历”,其代表为《太初历》。中国之后的历法基本以汉历为基础。
汉朝之后,历法还在不断的完善。唐朝的僧一行制定的《大衍历》测出了一年四季的太阳运行规律,被后世效法。两宋时期,共颁布了18部历法,是历代之最。元代郭守敬制定的《授时历》是中国古代传统历法的巅峰之作,该历法以365.2425日为一岁,距近代观测值365.2422仅差25.92秒,精度与1582年《格里高利历》相当。明朝的《大统历》基本沿用了《授时历》的方法,这使得《授时历》前后共使用了360多年,位居各历法之首。
郭守敬
到了明清时期,西方天文学崛起。欧洲人通过科学的理论、精密的观测,使近代天文学得到了突飞猛进的发展,而同时期的中国天文学基本上还是原地踏步。明朝末年,西方的天文学开始传入中国,其先进的观测结果开始被中国人采用以制定更加精密的历法。如汤若望、南怀仁等传教士引用西洋法数制订了《时宪历》,该历法也就是近现代人们使用的农历。总结起来,明清时期,是中国历法的转型时期,也是中国传统历法开始步入衰落的时期。
结语
李约瑟曾经提出一个问题:“尽管中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献,但为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生?”这就是著名的“李约瑟难题”。以天文学为例,中国古代的天文学如此发达,为何近代却衰落了。其原因还得从文明的本质上来分析。中国是传统的农耕文明,重视实用性和经验性,由于经验的长期累积,中国是传统的技术大国。但是,由于中国文明缺乏对理论的探究,也就是使得人们无法从理论层面去认识技术,最终也只能让技术停留在经验层面,无法上升为科学。
我们的天文学过分重视实用性,要么为人间的行为作辩护(占星术),要么为指导农业生产,因而不会去探究星象背后的真正原理、逻辑,使得天文学始终停留在占星术、天象学层面,无法上升到真正的理论层面。到了明清时期,西方的观测技术提高后,我们便失去了相应的优势,最终走向了衰落。
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