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新三才精华回顾:中国古代天文学的辉煌成就

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【新三才精华回顾】中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一,天文学也是中国古代最发达的四门学问之一,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。

中国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代,就设立了专职的天文官,专门从事「观象授时」。早在仰韶文化时期,人们就描绘了光芒四射的太阳形象,进而对太阳上的变化也屡有记载,描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太阳黑子。

公元16世纪前,天文学在欧洲的发展一直很缓慢,在从2世纪到16世纪的1,000多年中,更是几乎处于停滞状态。在此期间,中国天文学得到了稳步的发展,取得了辉煌的成就。中国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面,即:天象观察、仪器制作和编订历法。

甲骨文干支表

中国最早的天象观察,可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、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,观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高,达到使今人惊讶的程度,这些记载至今仍具有很高的科学价值。在中国河南安阳出土的殷墟甲骨文中,已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时,我们祖先的天文学已很发达了。举世公认,中国有世界上最早最完整的天象记载。中国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。

中国古代在创制天文仪器方面,也做出了杰出的贡献,创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。中国最古老、最简单的天文仪器是土圭,也叫圭表。它是用来度量日影长短的,它最初是从什么时候开始有的,已无从考证。

此外,西汉的落下闳改制了浑仪,这种中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。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。

世界天文史学界公认,中国对哈雷彗星观测记录久远、详尽,无哪个国家可比。中国公元前240年的彗星记载,被认为是世界上最早的哈雷彗星记录从那时起到 1986年,哈雷彗星共回归了30次,中国都有记录。1973年,中国考古工作者在湖南长沙马王堆的一座汉朝古墓内发现了一幅精致的彗星图,图上除彗星之外,还绘有云、气、月掩星和恒星。天文史学家对这幅古图做了考释研究后,称之为《天文气象杂占》,认为这是迄今发现的世界上最古老的彗星图。早在2000 多年前的先秦时期,我们的祖先就已经对各种形态的彗星进行了认真的观测,不仅画出了三尾彗、四尾彗,还似乎窥视到今天用大望远镜也很难见到的彗核,这足以说明中国古代的天象观测是何等的精细入微。

古人勤奋观察日月星辰的位置及其变化,主要目的是通过观察这类天象,掌握他们的规律性,用来确定四季,编制历法,为生产和生活服务。中国古代历法不仅包括节气的推算、每月的日数的分配、月和闰月的安排等,还包括许多天文学的内容,如日月食发生时刻和可见情况的计算和预报,五大行星位置的推算和预报等。一方面说明中国古代对天文学和天文现象的重视,同时,这类天文现象也是用来验证历法准确性的重要手段之一。测定回归年的长度是历法的基础。中国古代历法特别重视冬至这个节气,准确测定连续两次冬至的时刻,它们之间的时间间隔,就是一个回归年。

根据观测结果,中国古代上百次地改进了历法。郭守敬于公元1280年编订的《授时历》来说,通过三年多的两百次测量,经过计算,采用365.2425日作为一个回归年的长度。这个数值与现今世界上通用的公历值相同,而在六七百年前,郭守敬能够测算得那么精密,实在是很了不起,比欧洲的格里高列历早了300年。

中国的祖先还生活在茹毛饮血的时代时,就已经懂得按照大自然安排的「作息时间表」,「日出而作,日入而息」。太阳周而复始的东升西落运动,使人类形成了最基本的时间概念——「日」,产生了「天」这个最基本的时间单位。大约在商代,古人已经有了黎明、清晨、中午、午后、下午、黄昏和夜晚这种粗略划分一天的时间概念。计时仪器漏壶发明后,人们通常采用将一天的时间划分为一百刻的做法,夏至前后,「昼长六十刻,夜短四十刻」;冬至前后,「昼短四十刻,夜长六十科」;春分、秋分前后,则昼夜各五十刻。尽管白天、黑夜的长短不一样,但昼夜的总长是不变的,都是每天一百刻。

包括天文学在内的现代自然科学的极大发展,最早是从欧洲的文艺复兴时期开始的。文艺复兴时期大致从14 世纪到 16世纪,大体相当于中国明初到万历年间。中国天文史学家认为,这200年间,中国天文学的主要进展至少可以列举以下几项:翻译阿拉伯和欧洲的天文学事记;从公元1405-1432年的20多年间,郑和率领舰队几次出国,船只在远洋航行中利用「牵星术」定向定位,为发展航海天文学做出了贡献;对一些特殊天象做了比较仔细的观察,譬如,1572年的「阁道客星」和1604年的「尾分客星」,这是两颗难得的超新星。

中国古代观测天象的台址名称很多,如灵台、瞻星台、司天台、观星台和观象台等。现今保存最完好的就是河南登封观星台和北京古观象台。

中国还有不少太阳黑子记录,如公元前约140年成书的《淮南子》中说:「日中有踆乌。」公元前165年的一次记载中说:「日中有王字。」战国时期的一次记录描述为「日中有立人之像」。更早的观察和记录,可以上溯到甲骨文字中有关太阳黑子的记载,离现在已有3,000多年。从公元前28年到明代末年的1,600 多年当中,中国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录,这些记录不仅有确切日期,而且对黑子的形状、大小、位置乃至分裂、变化等,也都有很详细和认真的描述。这是中国和世界人民一份十分宝贵的科学遗产,对研究太阳物理和太阳的活动规律,以及地球上的气候变迁等,是极为珍贵的历史资料,有着重要的参考价值。

世界天文史学界公认,中国对哈雷彗星观测记录久远、详尽,无哪个国家可比。《史记·秦始皇本纪》记载的秦始皇七年(公元前240年)的彗星,各国学者认为这是世界上最早的哈雷彗星记录。从那时起到1986年,哈雷彗星共回归了30次,中国史籍和地方志中都有记录。

实际上,中国还有更早的哈雷彗星记录。中国已故著名天文学家张钰哲在晚年考证了《淮南子·兵略训》中「武王伐纣,东面而迎岁,……彗星出而授殷人其柄」这段文字,认为当时出现的这颗彗星也是哈雷彗星。他计算了近四千年哈雷彗星的轨道,并从其他相互印证的史料中肯定了武五伐纣的确切年代应为公元前1056年,这样又把中国哈雷彗星的最早记录的年代往前推了800多年。

中国古代对著名的流星雨,如天琴座、英仙座、狮子座等流星雨,各有好多次记录,光是天琴座流星雨至少就有10次,英仙座的至少也有12次。狮子座流星雨由于1833年的盛大 「表演」而特别出名。从公元902~1833年,中国以及欧洲和阿拉伯等国家,总共记录了13次狮子座流星雨的出现,其中中国占7次,最早的一次是在公元 931年10月2 1日,是世界上的第二次纪事。从公元前7世纪算起,中国古代至少有180次以上的这类流星雨纪事。

作者:香香

责任编辑:姜启明

文章来源:新三才

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