中国古代在天文学上的伟大贡献（续完） [复制链接]

第3版()
专栏：

　　中国古代在天文学上的伟大贡献（续完）
　　竺可桢
二十八宿全部名称，虽到秦汉时代的吕氏春秋，礼记月令，史记天官书，淮南子等书里才看到，可是诗经里已经有火、箕、斗、定、昴、毕、参、牵牛、织女、诸宿之名。大概在周朝初年已经应用二十八宿。到战国中期，楚人甘公、魏人石申，著有甘石星经。书中载有一百二十个恒星黄道度数和距北极的度数，从这些数目，可以断定这位置是战国中叶，即公元前三百五六十年所测定。西方最早的恒星表要算多禄米的恒星表，在公元后二世纪所成，系抄录公历纪元前二世纪希普克斯观测的结果。其中载有一千零二十个恒星的位置。甘石星经所载的星数虽较少，但观测年代却早了二百年，而且精密程度也不相上下。到了东汉和多禄米同时的张衡，已知道“中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百，而海人之占未存焉”。张衡创浑天学说。作浑天仪，立黄赤二道，相交成二十四度。分全球为三百六十五度四分度之一。立南北二极。布置二十八宿及日月五星，以漏水转之。某星始出，某星方中，某星今没，和实际完全一样。其精巧为以前中外所未有。张衡不但对于天文有很好的成就，他还发明了候风地动仪。同时他也是有数的文学家和艺术家。他死后崔瑗为之撰碑，说他“数术穷天地，制作侔造化”。无疑地像张衡这样人，在任何时代，任何国家，统可成为一个凤毛麟角的人物。
在两汉的时候，我国和西域诸国陆路上有来往。到了晋朝以后，海路畅通，和印度大食波斯交通频繁。所以在第二个时期从六朝到唐六百年中，我们和印度大食间的文化交流是很盛的。我们天文学从印度大食吸取了不少经验，可是在这个时期天文学上最大的成就，仍是我们自己的创造。在晋成帝时候（公历三百三十年左右）虞喜比较古代星宿位置与当时不同，发现了岁差，定出每五十年春分点在黄道上要西移一度。这虽比西洋希普克斯的发现要迟到四百五六十年，但却比希普克斯的每百年差一度的估计为精密。到七世纪初隋朝刘焯定岁差为七十五年差一度。则与实际已相差极近。但西洋同时尚牢守百年差一度的旧说。
在六世纪中，北齐的张子信，因为避乱到海岛上，化三十年工夫专以浑仪测候日月五星。发现一年中太阳的行动快慢，和日月蚀的规律。他说“日行在春分后则迟，秋分后则速。合朔月在日道里则日食，若在日道外虽交不亏。月望值交则亏，不问表里”。张子信这两种发明，于预告日蚀大有裨益。到唐明皇时代，僧一行和工人梁令瓒造黄道铜浑仪，以测量星宿的经纬度，发现了一桩重要事实，即把当时的星宿位置和古代相比，不但赤道上位置和离极度数，因为岁差的关系有不同。而且黄道上位置亦有不同。如建星古在黄道北半度，开元时测得在黄道北四度半。其余还有天关、天尊、虚梁、长垣等十余星其黄道位置已统和古代有异。若从此作进一步的推断，可以知道恒星本身在天上的位置在移动。此种移动可称为恒星本动。不过一行并没有用这类名称，他只说“古历星度及汉落下闳等所测，其星距远近不同，但二十八宿之体不变”。恒星本动在西洋到十八世纪初叶英国哈雷才发现的。在唐开元的时候，我们在天文学上还做过一件大事，即是量子午线一度的长短。地球的大小，是人生渴想欲知的一件事。俗语说：“不知天之高，地之厚”。同时也是天文学上一个基本数字。关于这个问题，古代希腊人很费一番心思来研究。因为他们几何学已有很好的根底，所以能得到相当精确的结果。在公历纪元前三世纪末，伊拉托思托尼在埃及亚力山大城，于夏至日中午测量太阳的高度，从这角度和亚力山大城离开北回归线的距离，他便算出地球一周是二十五万埃及里，比实际只多了百分之十八。这虽相当精确，总还是一个估计。我国从汉代以来，天文学家被周髀算经的唯心学派所误。周髀假托周公之说，以为天圆地方，日晷之影，千里差一寸，从汉到隋没有人能推翻这荒谬的理论，影响了我们天文学的进步。隋朝的刘焯是第一个人用事实来证明周髀影千里差一寸之不可靠。他上隋炀帝的书里说：“今交爱之州，表北无影，计无万里南过戴日，是千里一寸，非其实差。………………请一水工并解算术士，取河南北平地之所，可量数百里，南北使正。审时以漏，平地以绳。随气至分，同日度影。得其差率，里即可知。则天地无所匿其形，辰象无所逃其数”。刘焯这种进步的理论要隋炀帝实行，隋炀帝不听。这事搁了一百年，到唐开元十二年，（公历七二五年）刘焯的主张，终于实现了。太史监南宫说择河南平地，以水准绳墨引度距离。从黄河以北的滑州起经汴州，许州，直到豫州。并量了滑州、开封、扶沟、上蔡四个地方的纬度。结果得出子午线一度之长是三百五十一里八十步（唐以三百步为里）。这是世界第一次实测子午线的长度。结果虽并不那么精确，可是在方法上是一个极大进步。西洋最早子午线的测量，是回教王阿尔曼孟于公历八一四年在美索伯达米亚地方举行的，已在南宫说的测量之后几九十年了。这次子午线的测定，唐史虽无明文，但主动者，无疑是一行。一行俗姓张名遂，是唐初襄州都督郯国公谨之孙。曾在道士尹崇那边学天文，并在沙门普寂那边学梵历。但一行创的大衍历，却比唐初印度人瞿昙悉达的九执历高明得多。这可知我们古代天文学家一边吸取外国的经验，一边却在不绝的创造。一行在天文史上亦是一位杰出的人才。欧阳修新唐史竟不为之立传。即旧唐书一行传亦极短略。统是因为他是方外，是一个僧人。幸而在天文志上我们还能看到一行平生的工作和学说，我国古代士大夫这种封建的观念，不知道埋没了多少真才。
在第三个时期即从五代到元明亦是六百年，我们在天文学上继续有不少光辉的贡献。在这个时期我们最伟大的发现是指南针之应用于航海。普通不把指南针当作一种天文学上的器械，但是古代指南针和天文学很有关系。航海上罗盘却和星宿太阳有一样的功用。讲指南针功效最早的纪录，见之于一位优秀天文家的著作中，即是北宋沈括的梦溪笔谈。笔谈说磁针能指南且微向东，以及四种如何能使磁针指南的方法。但并没讲到应用于航海。沈括死后不到二十五年即北宋宣和元年（公历一一一九年）朱彧作萍州可谈，记广州蕃坊市舶。其中有“舟师……夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针”等语，可知那时指南针用以航海已极普通。美国哥伦比亚大学前中文教授夏德著中国古代史，误引朱彧萍州可谈之言，说指南针虽是中国发现，而利用罗盘航海却传自阿拉伯。他误会了那时中国来往商人所坐的船全是外国船。哈佛大学教授乔治沙汤著世界科学史，更附和其说，真所谓一知半解以误传误。他们不知道在唐朝以前中国人海上来往如法显、义净，赴印度求经概坐外国船。但唐以后，中国船已大有进步，船只结构和驾驶技术统在波斯大食之上，即外国人来往亦坐中国船了。宣和五年北宋要和高丽结好，派徐竞出使高丽，留了一个多月。回国后，写宣和奉使高丽图经上陈徽宗。其中很生动地讲到指南浮针如何在风暴中应用着。徐竞是那时派往高丽的大使，他去时从宁波出发，有神舟二只，客舟六只。他所记的尽是亲身经历之谈。指南针应用于航海为中国之发现，乃确无可疑的一桩事。西洋讲罗盘航海最早的书籍见于十三世纪初，在萍州可谈和高丽图经之后约一百年。
沈括是我们历史上一位勤劳而富于创造精神和奋斗精神的科学工作者。他为了测定天空北极所在，化了三个多月工夫，夜夜观测，画了二百多张图，方知那时北极离开极星尚三度有余。冬夏昼夜虽均称二十四小时，并非长短全同，冬天地球靠近近日点，所以走得快。夏天靠近远日点，所以走得慢。中国古代以刻漏量时间，从前历官以为冬月水涩，所以走得慢。夏月水利，所以走得快，到了沈括才知道是天运有迟速的关系。沈括于历法主张抛弃一切前人之说，以节气定月，彻底为阳历，不管月亮的朔望，把闰月完全去掉。他说“今为术莫若用十二月气为一年。直之立春之日为孟春之一日，惊蛰为仲春之一日，如此则四时之气常正”。这样彻底的一个阳历较现行历法合乎理想。农夫春耕夏种秋收冬藏的时间，统要看季节而定。沈括所创的历是最合老百姓所需要的。现行阳历的元旦，于人生于天时统无任何意义。而且月份的大小参差不齐，季节的按排毫无规律。这完全是罗马皇帝时代遗留下来的一种制度。但在当时，沈括这种主张是很受人的疯狂攻击的。二十年前英国气象局局长萧讷伯有同样的计划，不过他把元旦放在阳历的十一月六号，即中国的立冬节。称其历为农历。到如今英国气象局统计农业气候和生产，是用萧讷伯农历的。沈括说：“予今此历论，尤当取怪怒攻骂，然异时必有用予之说者”。他料想不到九百年以后他的历会在英国行起来了。
元朝的时候，中国版图扩充到了东欧，把西域各国也包括在内。所以在这时期，我们的天文学和历学又从西域诸国吸取了不少经验。元世祖至元四年波斯人札马鲁丁进西域仪象，并造万年历。但不久郭守敬创立授时历，以三六五·二四二五天为一岁，和实际地球绕太阳一周的周期只差二十六秒；与目前世界所用格里哥莱历一岁周期相同。但授时历在元至元十八年（公历一二八一年）已应用，西洋则到一五八二年才开始颁发。格里哥莱历比授时历要迟三百年。郭守敬又制造了简仪，候极仪，玲珑仪，浑天象等十三种仪器，机巧精密胜过前人。一九四七年版大英百科全书，也承认郭守敬所制简仪等器，早于西洋丹麦天文家太谷氏所发明同样仪器计凡三百年。郭守敬又发起全国测量纬度的大事业。计东起高丽，西至凉州、成都、昆明，北至铁勒，凡二十七个地点，并立了二十二个测候所。这可称为中国古代天文学极盛时代。
从元郭守敬到明末徐光启三百年间，中国天文学无若何的进步。这可从明崇祯五年徐光启日食奏议中看出来。他说：“日食自汉至隋凡二百九十三。而食于晦日者七十七，晦前一日者三，初二者三，其疏如此。唐至五代凡一百一十。而食于晦者一，初二者一，初三者一，稍密矣。宋凡一百四十八。则无晦日，更密。犹有推食而不食者十三。元凡四十五，亦无晦食，犹有推食而不食者一，食而失推者一，夜食而书昼者一。至加时先后，至四五刻，当其时已然。至今遵用，安能免此。乃守敬之法，三百年来，世共推归，以为度越前代何也。高远无穷之事，必积世累时，乃稍见端倪。故汉至今千五百岁，立法者仅十有三家。盖于数十百年间一较工拙，非一人之心思知力所能黾勉者也。守敬集前古之大成，加以精思广测，故所差仅四五刻。比于前代，洵为密矣。若使守敬复生今世，欲更求精密，计非苦心极力，假以数年恐未易得。”
预告日食，在中国历代统当作一桩大事。预告日蚀技术的进步，很可以代表天文学的进步。我们天文学从两汉经唐宋元各时代统代有进步，为什么到明朝却会墨守旧法，停顿下来呢？清阮元作畴人传评量明朝人的成就说“明季士大夫率以空疏相尚，”又说“明代算学陵替习之者鲜”。大概明朝提倡科举，以八股文取士，使一般知识分子统把时间化在玄而又玄的八股文上，是一个大原因。明末顾炎武说：“八股之害，甚于焚书”，并不言之过甚。到满清怕汉族的民族革命，更要利用八股文来做欺骗人民的工具，所以终清的一代，我们在天文学上却没有什么创造。在明弘治年间意大利人哥伦布利用指南针发现了新大陆，引起了西洋十六七世纪时代工商业的繁盛，间接刺戟近代科学的兴起。在徐光启时代我们的天文学并不比西洋差多少，和徐光启同时的伽利略发现了天文镜，大大的推广了天文学家天空探视的范围，遂使我们在天文学的成就，望尘莫及。但是我们回顾郭守敬以前张衡、虞喜、刘焯、一行、沈括等的伟大创造以及千万天文工作人员积时累世的劳动成绩，我们很可以自信在人民政府所提倡爱祖国、爱人民，爱劳动，爱科学，爱公物的文教政策领导之下，给以相当的时间，我们的天文学，和旁的科学一样，必会有更灿烂光辉的成就。