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中国天文学发展简史
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中国历法的改革与发展
我国是世界上农牧业生产最早、最发达的国家之一,农牧业生
产的发展需要天文学,所以,我国也是世界上有天文学最早的国家
之一,每个时期都有所发展有所创立,也都有记录。我国最古的典
籍里面就有“钦若昊天”,“敬授民时”的记录。这说明祖先就很
重视观察自然现象,掌握自然规律,来决定一年季节的季节,使农
牧业及时进行。
中西天文学,正如其他方面,有好多不相同之处:
一:中国古代对星星多以实质存在之人事物命名,比方帝、太子、
宰相、牛、天牢等。
二:中国古代把可见范围的天空分成「三垣二十八宿」,有天区
31、星官283、星1464颗。
三:中国古代主要用赤道坐标系统,辅以似黄道坐标系统。
四:,对应一年之日数。
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五:中国古代习惯用代数法模拟天象;西方则用几何法。
六:中国对老例和异常天象的观察十分重视,其二千多年的连续记
录,是世界其他各族难以对照的。
七:中国之历法乃以阴阳合历为传统,创立了二十四节气,与农业
关系亲近。阴阳合历之二十四节气系统更属全世界之仅有。
中国的历法编制更是和天象观察并行发展,历法不只是安排日
月年,也包括日、月地址及日月食时间和行星地址等,相当於
一本天文年历。
八:中国占星术的哲学见解以阴阳、五行、天人感觉为基础。
九:中国古代天文学素来有浓厚的官方色彩,天文机构为朝廷所直
接收辖,所有所须由政府支持。
在远古时期,早期中国的天文学发展是缓慢的,这点与世界各
族相同。但由於中国文明的高度发展,天文学的发展亦开始当先
了。踏入春秋战国,贵族对天象作占卜的兴趣(其实商代的天文观
测正建基於占卜上)更推动了天文学的发展。中国成为第一发现多
种天象的国家,如:观察太阳黑子,古中国人在没有望远镜的帮助
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下居然还可以发现,比西方早了近二千年,令一位美国天文学家叹息
西方学者为何要用望远镜方能见到。
汉朝开始,中国天文学的发展加快。张衡发明浑天仪正是其代
表。南北朝祖冲之亦发现了岁差和日月不平均等现象。
宋元时期,古中国天文学进入了其顶峰时期,高度发达的经济
支持着天文学的发展。大型天文仪器的使用(如苏颂的水运仪象台)
显现了中国人的超凡技术,数据的精度亦提高到和现代数值相差无
几的惊人程度。
痛惜,明朝开始,中国天文学学开始进入阻滞时期。由於明清
两代的锁国政策,中国开始对外封闭,不利学术交流。明朝禁止私
人编历显示了中国的学术自由正被消灭,天文学知识的流传被中断
了;诚然清代大力倡议考据学,虽有助今人理解古代天文论着,但
於事无补。明清两代的错误政策,使东西方科学及技术差距加大。
就各个时期的记录和天文文物来看,中国天文学的发展过程
中,经历了以下五个阶段和四次大改革:
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一、萌芽阶段从远古到东汉末年
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黄帝时期,就有了《阴公历》。《史记》中记录传说中的
黄帝时代已有了特地测定日影的人员,并在测量的基础上编制
了当时世界上比较先进的历法,据《尚书尧典》中载:“期三
百有六旬有六日,以闰月定四时成岁”,这是一年有366天的
一种《阴公历》。《尚书·尧典》已有年、月、日、旬、四时、
闰月的见解,并有以星象定季节的描述。夏代人们就已经发现
了北斗七星辰柄的指向,可用来判断季节。夏代依照斗柄的旋
转确定了一年十二月,以“建寅之月为正月”。《夏小正》相
传记录了夏代的历法,按月记录中星、斗柄指向、天气的变化,
这可能是人类最早的历法。
商代,由于重视天文历法,专设官员管理此事,甲骨卜辞
中有很多天食月食和观察新星的记录。商代的历法为《阴阳合
历》,把闰月放在年关,称为“十三月”。
西周时期,周公在告城(即古阳城),用圭、表测日影,
验四时确定一年二十四节气,来指导农、牧业生产。
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二、形成期与第一次大改革春秋战国到汉末年
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春秋时期,天文学有了很大的成就。鲁文公十四年(公元
前613年),“秋十月,有星孛于北斗”的记录,是天文学界公认的世界上最早的哈雷慧星的记录,比欧洲早两千年还要多些。1978年,湖北省隋县发现战国初曾候大墓出土的漆箱上绘有二十八宿名称,这说明二十八宿系统在春秋时期已大体形成。
战国时期,同农业生产亲近相关的天文历法有了新的成
就。天文学家甘德和石申曾对好多恒星的地址进行了测量,测
得的成就被编成《甘世星经》一书,其中已证了然120个恒星
的座标。这是世界上最早的恒星标,比希腊的恒星表约早200
年。
秦汉时期,天文学出现了好多拥有当时先进成就。《汉书.
五行志》中精确记录了河平元年(公元前28年)三月十八日
太阳黑子出现的地址、时间。这是世界上公认最早的相关太阳
黑子的正式记录,比欧洲早八百多年。
汉代的《太初历》─流传到此刻最早的一部较齐全的历法。
东汉太初(公元前104─101年)今后,我国好多优秀的天文
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学家,都不断地独立创立新法,来提高历法的精确度,形成了
我国历法上的一个优秀传统。
关于天体的结构,就有三种不相同的学说:一是宣夜说﹔二
是盖天说,以《周髀算经》为代表﹔三是浑天说。持浑天说的
有洛下闳,耿寿星、张衡等人。张衡还总结了当时天文学家的
最新成就,写成了天文学巨着《灵宪》一书。洛下闳在汉武帝
时期制造浑天仪,于太初三年(公元前102年),用水钟测定
了二十八宿的地址。东汉张衡又设计了一种新的浑天仪,即用
水力转动布列了星宿的球体仪器,转动时反响出来的现象。完
全与天上的日月星辰的变动相吻合。
一:盖天说:
产生於战国前,是中国最古老的天文学说,现见於汉代
的《周髀算经》。盖天说的主体是「天圆地方」,但是後
来人们活动范围扩大,学说演变成天地均圆。天地像反转
的盘子,天盖於地。此说主要用以讲解四时变化。旧说
称天地间有阴阳两气,光透但是阴气,太阳每天穿越阴阳
气间,夏天阳气多故日长,冬天阴气多故日短。新说称太
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阳有七条轨道,即七衡六间,太阳在轨道间运动。夏至时
於第一衡(内衡),冬至时於第七衡(外衡)。盖天说更据
勾股定理(即毕氏定理)以为天地相距八万里。由于他们认
为阳光照射范围有限,人可见范围亦有限,太阳於内衡时
较近北方,人可见时间较长;外衡时较近南方,人可见时
间较短。这点有些像南北回归线之设。
二:浑天说:
浑天说主要於汉代後开始流行,他们主张天如球壳,
天包着地如鸡蛋,天外为气,天内有水而地漂於水上。
天之一半於地上,半於地下,运转不息。
他们把天球分为几部分:近北极有恒显圈,全年可见;
近南极有恒隐圈,於地平下,永不可以见;中间的圆周是天球
赤道。由於浑天说有可以可被量化的性质(包括相似三角形
的等比关系和勾股弦定理等几何定理),可作屡次计算和验
证。他们曾有「日影千里差一寸」的假设,唐代开元年间被
测量结果否定了,但浑天说反而可以弘扬光大。这就是由于
浑天说有科学性的原故。
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浑天说诚然在汉代便开始有不错的理论支持,而且能解
释盖天说难以讲解之处。但直至唐代的实地论证後方能结束
和盖天说的争论,原因大体是人们心理上难以接受大地飘扬
和日月星夜晚泡於水中的假设所使然。
三:宣夜说:
是一种和前两说相当不相同的一套宇宙论。可能形成於战<br录於《晋书?天文志》。盖天与浑天二说均认
为天空如一壳,日月与星附於壳上。宣夜说以为,固体天壳
其实不存在,天之所以是蓝色,是由于走开我们太远了。天是
个充满气的虚空处,日月众星均可是浮游其中的发光气体,
受着气体的推动而活动。天地均无量,天体之间亦互不干涉。
三、发展期包括二、三次大改革三国到五代
魏明帝(公元227年至239年)杨伟创制了《景初历》,
开始知道黄、白二道的交点,每年也有搬动﹔同时又知道日月
交食的发生,不用然在轨道的交点上。于是,他定出“食限”,
他日月两星球距黄、白交点左右各18度以内,即可发生交食。
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他又计算得月食分数和初亏时的方向角,这些都是先人所未有
的。
在晋以前,中国天文学家还不知道岁差现象,以为太阳从
冬至回到第二年的冬至就是一岁。虞喜比较古代星宿的地址,
发现与当时的地址不相同,所以发现岁差“使天为天,岁至为
岁”,一岁日行度数和周天度数相差五十分之一度。这个发
现,诚然比西洋晚了几百年(依巴谷在公元前125年发现岁
差,定为每100年差一度),但却比较精美。
北齐,祖冲之于公元929年至500年拟定了《大明历》,
另一贡献是改革闺法。他经过长远观察发现:以前历法的19
年7闺不够精美。经过二百年后朔策的累积数约一日,这样,
就引起其他各数之差了。所以,他以391年有144闺代替19
年7闺。至此,历法上的四种月法:朔望月(“古历”所用),恒星月(《三统历》所用),近点月(《乾象历》)所用),
交点月(《大明历》所用),到了祖冲之才算齐全了。《大明历》由于遇到当时的执拗分子戴法兴的阻挡,没有被采用,到
了梁朝的天监时(公元502年至519年),祖冲之的儿子把《大
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明历》送交史官验定,结果证明比旧历好,才从天监九年(公
元510年)才得以开始推行。到陈后主祯明三年(公元589年)
共推行80年。
唐代,唐武德二年(公元619年)历法家张仁钧拟定《戊
寅元历》才用了“定朔”,这是我国历法史上的第三次大改
革。此历在公元619年至664年间推行,以太阳、月亮的平均
运动求得的会合周期,就是朔望月的平均值,每个月为
,这称为平朔。而太阳、月亮真实的会合周期,
就是朔望月的真实值也即定朔。唐代天文历算有名的天文历算
家,就算是李淳风和一行两人。李淳风是唐初是的天文历法专
家,他和他的父亲李播都精於天文历算,李淳风於贞观时官至
太史令,晋书和五代史志中的天文志、律历都是李淳风所撰写
的,又制造了观察天象的黄道浑仪。而一行和其他天文工作
者,经过长远观察,认定恒星地址有动,他还倡议实地测量子
午线的长短。他依照实测结果,算出北极高度或子午线上的度
数,每相隔一度,(唐里),合
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