中華先民的天文探索

文 -- 黃金生

位于河南省登封市的觀星臺(tái)夜景。觀星臺(tái)建于元代至元十三年（1276 年），是我國(guó)現(xiàn)存最古老的天文臺(tái)，也是世界上重要的天文古跡之一。

三代以上，人人皆知天文

顧炎武在《日知錄》中說(shuō)：“三代以上，人人皆知天文?！睋?jù)《尚書(shū)》記載，上古時(shí)代的帝堯（約活動(dòng)于4300多年前）曾命令羲和“欽若昊天，歷象日月星辰，敬授民時(shí)”，即根據(jù)天文觀測(cè)編制歷法。20 世紀(jì)60 年代在山東莒縣出土的距今約4500 年的陶尊上，發(fā)現(xiàn)有由“日、月、山”等組成的符號(hào)，有人釋為“旦”字，這是我國(guó)迄今發(fā)現(xiàn)最早的天象紀(jì)事。在17 世紀(jì)以前的漫長(zhǎng)歲月中，肉眼是人類(lèi)觀天的唯一工具，農(nóng)業(yè)社會(huì)的需要產(chǎn)生了早期的歷法，一代又一代的探索者，在極其困難的條件下，辛勤地觀察日月星辰，研究它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，記錄了大量重要的天象，積累了寶貴的天文資料，為近現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展奠定了必不可少的基礎(chǔ)。

中國(guó)是世界上最早發(fā)明歷法的國(guó)家之一?！断男≌肥俏覈?guó)古代流傳下來(lái)的一部較早的歷法書(shū)籍，最早出現(xiàn)于漢代初年的《大戴禮記》中，在古代一直相傳是夏朝流傳下來(lái)的天文學(xué)著作，時(shí)至現(xiàn)在，人們還經(jīng)常以“夏歷”指稱我國(guó)通用的陰歷歷法，后來(lái)經(jīng)天文學(xué)家祖沖之、僧一行等不斷改進(jìn)。到元代時(shí)，郭守敬和王恂等人根據(jù)大量觀測(cè)資料，并仔細(xì)研究了自西漢以來(lái)的70 種歷法，編制出《授時(shí)歷》，達(dá)到我國(guó)古代歷法的巔峰?！妒跁r(shí)歷》將一年定為365.2425日，這與地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間僅有26 秒之差?？梢哉f(shuō)，《授時(shí)歷》的精度與如今在全球通用的公歷相差無(wú)幾，但它的出現(xiàn)卻比現(xiàn)行的公歷早了300 余年。另外，《授時(shí)歷》應(yīng)用招差術(shù)推算太陽(yáng)、月亮以及五星逐日運(yùn)行的情況，早于歐洲400 年。1670 年，英國(guó)天文學(xué)家格利高里才對(duì)招差術(shù)在歐洲作首次說(shuō)明。

“歷法疏密，驗(yàn)在交食”

“司天臺(tái)，仰觀俯察天人際。羲和死來(lái)職事廢，官不求賢空取藝?！卑拙右自凇端咎炫_(tái)》里的這句詩(shī)源于“羲和之死”這個(gè)典故，這個(gè)記載在《尚書(shū)》里的故事是我國(guó)、也是世界上最早的關(guān)于日食的記錄，即著名的“書(shū)經(jīng)日食”，也稱“仲康日食”。

古人將日食歸結(jié)為天將要降災(zāi)的征兆，很早就有“天狗食日”的說(shuō)法。傳說(shuō)早在堯帝的時(shí)候，派了“羲氏”和“和氏”（兩個(gè)部落的領(lǐng)袖，連起來(lái)就是“羲和”）掌管天文歷法，根據(jù)日月星辰的運(yùn)行規(guī)律，指導(dǎo)百姓的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在此之后，他們的部落后人世代擔(dān)任司天之官，掌管四時(shí)日月，“羲和”逐漸便成為一種官職。夏的第四位君主仲康在位時(shí)的一天，人們突然發(fā)現(xiàn)原本高懸在天空光芒四射的太陽(yáng)，光線在一點(diǎn)點(diǎn)減弱，仿佛有個(gè)黑黑的怪物在一點(diǎn)點(diǎn)地把太陽(yáng)吞吃掉。面對(duì)突如其來(lái)的兇險(xiǎn)天象，當(dāng)時(shí)已經(jīng)形成一套“救日”儀式，監(jiān)視天象的天文官“羲和”要在第一時(shí)間觀測(cè)到這一天象并以最快的速度上報(bào)，隨后由最高統(tǒng)治者率領(lǐng)眾臣到殿前設(shè)壇，焚香祈禱，向上天貢獻(xiàn)祭品以把太陽(yáng)重新召回。可這次，時(shí)間過(guò)去了好久，眼看著太陽(yáng)一點(diǎn)點(diǎn)消失，無(wú)盡的黑夜就要籠罩大地了，夏王仲康和文武百官都已聚到宮殿前，卻獨(dú)不見(jiàn)羲和的身影。已經(jīng)錯(cuò)過(guò)了最佳救護(hù)時(shí)間，仲康顧不得多想，連忙主持救護(hù)之禮。直到儀式結(jié)束，羲和也沒(méi)露面，仲康十分惱火，立刻派人去尋找。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這位重任在肩的天文官居然在呼呼大睡，原來(lái)羲和昨天喝了一夜的酒，此刻仍然爛醉如泥。仲康大怒，立刻下令將羲和推出斬首。

對(duì)于這次日食發(fā)生的確切時(shí)間，自古以來(lái)被許多科學(xué)家推算，尚未取得一致意見(jiàn)。唐代天文學(xué)家一行認(rèn)為這次日食發(fā)生于公元前2128年10 月13 日，現(xiàn)代天文學(xué)家、北京天文館首任館長(zhǎng)陳遵媯則認(rèn)為這是公元前2137年10 月22 日的一次日食。

《尚書(shū)》有“古文尚書(shū)”與“今文尚書(shū)”之分。古文尚書(shū)真?zhèn)螝v來(lái)存疑，而記載這個(gè)故事的《胤征》恰好出于古文尚書(shū)，由此也引發(fā)人們對(duì)這次日食記錄真?zhèn)蔚馁|(zhì)疑。不過(guò)，古文尚書(shū)即使是偽作，也并不等于《胤征》篇完全為無(wú)中生有，據(jù)《史記·夏本紀(jì)》里司馬遷的記錄：“帝中康時(shí)，羲和酒淫，廢時(shí)亂日，胤往征之，作《胤征》。”從“廢時(shí)亂日”一句看來(lái)，雖然沒(méi)有明示是否發(fā)生日食，但顯示羲和的確疏忽了重大任務(wù)。即使“書(shū)經(jīng)日食”尚有爭(zhēng)議，那我國(guó)古代對(duì)日食的確切記載至少可以上溯到商朝晚期。河南省安陽(yáng)出土的一根長(zhǎng)約12厘米的獸骨上刻著有關(guān)一次日食的卜問(wèn)：“癸酉貞日夕又食，佳若？癸酉貞日夕又食，非若？”“癸酉”為占卜的日期，“貞”意為占卜，“夕”指黃昏，這句卜辭的大意為：“癸酉日占卜，黃昏發(fā)生日食，是吉兆還是兇兆？”經(jīng)研究人員判斷這是殷商武乙時(shí)期（即公元前1100 年左右）的文物。

除“書(shū)經(jīng)日食”外，還有著名的“詩(shī)經(jīng)日食”?！对?shī)經(jīng)·小雅》中的《十月之交》篇中同時(shí)記載了一次日食和一次月食：“十月之交，朔日辛卯。日有食之，亦孔之丑。彼月而微，此日而微。今此下民，亦孔之哀?！薄洞呵铩酚涗浟?7 次日食，魯宣公以前15 次，有7 次記明發(fā)生在朔日，魯成公以后22次，全部記明發(fā)生在朔日。經(jīng)用現(xiàn)代天文學(xué)方法推算，這37 次日食中已經(jīng)能夠證實(shí)的有33 次。這說(shuō)明魯成公以后的歷法對(duì)朔日的推算已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確。

那么，我們的先人對(duì)日食、月食的記錄意義何在呢？所謂“歷法疏密，驗(yàn)在交食”，日月食記錄的精確度和對(duì)日月運(yùn)動(dòng)的掌握程度息息相關(guān)，而成系統(tǒng)性的記錄又可表明古代已有專(zhuān)人負(fù)責(zé)此事，并可由此檢驗(yàn)歷法是否精確。正是對(duì)于這些特殊天象的準(zhǔn)確記錄才逐步了解日月運(yùn)行規(guī)律，使得中國(guó)成為人類(lèi)璀璨文明的杰出代表。另外，由于日月運(yùn)動(dòng)的周期性可測(cè)定，日月食這類(lèi)天象是極其容易回推的。若古代的日月食記載與現(xiàn)代回推吻合，則很容易推測(cè)出那段歷史真實(shí)發(fā)生的年代，可以說(shuō)是一種變相的手段證實(shí)了歷史的真實(shí)性和精確性。著名的夏商周斷代工程中就利用《竹書(shū)紀(jì)年》：“懿王元年丙寅春正月，王即位，天再旦于鄭”中“天再旦”（天亮了兩次，日出之際發(fā)生了日全食）的記載，推算這次日食發(fā)生在公元前899 年4 月21 日 凌 晨5 時(shí)48 分，推定出周懿王元年為公元前899 年。這種利用天象記載推定歷史年代的學(xué)問(wèn)被稱為“天文歷史年代學(xué)”。

“三月己未，日出黃，有黑氣，大如錢(qián)，居日中央?！薄稘h書(shū)·五行志》記載了公元前28 年的太陽(yáng)黑子，時(shí)間、位置、大小俱全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)從漢代至明代的1600 余年中，有關(guān)黑子的記錄多達(dá)100 余次。歐洲直到伽利略使用望遠(yuǎn)鏡才在1610 年看到太陽(yáng)黑子。世界天文史學(xué)界公認(rèn)，我國(guó)對(duì)哈雷彗星觀測(cè)記錄久遠(yuǎn)、詳盡，沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家可比。公元前613 年的“秋七月，有星孛入于北斗”（《春秋左傳·魯文公十四年》）是世界第一次關(guān)于哈雷彗星的確切記錄。從公元前240 年到公元1910 年哈雷彗星的每次回歸，我國(guó)都有相應(yīng)記載，這成為哈雷確定這顆彗星回歸周期的重要依據(jù)。20世紀(jì)初，英國(guó)人克羅密林和科威耳曾經(jīng)利用中國(guó)古代哈雷彗星記錄，跟計(jì)算所得的每次過(guò)近日點(diǎn)時(shí)間和周期相比較，最古記錄上推到公元前240 年。對(duì)照結(jié)果都比較符合，足證古代記錄的可靠。

我們的祖先還發(fā)明、創(chuàng)造了各種天文觀測(cè)儀器，從利用日影計(jì)時(shí)的圭表、日晷，測(cè)量天體位置的渾儀和簡(jiǎn)儀，到演示天體視運(yùn)動(dòng)的渾象儀，從單一功能的觀測(cè)儀器，到宋代蘇頌等人創(chuàng)制的集觀測(cè)、演示、報(bào)時(shí)于一體的水運(yùn)儀象臺(tái)，無(wú)不顯示出我們祖先非凡的想象力和創(chuàng)造力。我國(guó)現(xiàn)存最早的古觀星臺(tái)，迄今仍巍然屹立在河南登封，明、清兩代建立的規(guī)?；趾辍x器眾多的北京古觀象臺(tái)，至今風(fēng)采依舊。

記錄超新星爆發(fā)

1054 年7 月4 日，中國(guó)天文學(xué)家記錄了金牛座超新星的爆發(fā)，這次爆發(fā)產(chǎn)生了蟹狀星云。

在古代，天文學(xué)家們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些奇怪的事件，在一片黑暗的天區(qū)突然出現(xiàn)一顆明亮的恒星，但是這樣的恒星只在空中待上一段時(shí)間，然后就從人類(lèi)的視野中消失了。這樣的恒星就好像來(lái)天空做客，所以古代中國(guó)天文學(xué)家稱這種恒星為“客星”。現(xiàn)在通過(guò)天文學(xué)家的觀察，我們知道了“客星”實(shí)際上是一顆恒星步入死亡時(shí)的標(biāo)志，它們通過(guò)爆發(fā)，把自己外圍大量的物質(zhì)拋灑向宇宙空間，在這一瞬間，它們損失的能量和物質(zhì)相當(dāng)于一顆年輕恒星幾億年時(shí)間里向空間中輻射的能量和物質(zhì)。恒星的這種爆發(fā)稱為“新星爆發(fā)”（其實(shí)恒星原本即已存在，因亮度增加而被認(rèn)為是新出現(xiàn)的），如果一顆恒星的質(zhì)量比較大，那么它的爆發(fā)規(guī)模將會(huì)非常大，這樣的新星爆發(fā)稱為“超新星爆發(fā)”。

中國(guó)不間斷的天象觀測(cè)中還保留了世界最完整的新星、超新星記錄，商代的甲骨文已有世界最早的超新星記錄：“七日己巳夕，有新大星并火。”在這些記錄中，最著名的就是發(fā)生在宋代至和元年（1054）的那一次。

宋仁宗至和元年五月己丑（1054 年7 月4 日），在天關(guān)星（金牛座ζ 星）附近突然出現(xiàn)了一顆明亮的客星，起初它亮到甚至白天都看得見(jiàn)的程度，一直到宋仁宗嘉祐元年三月辛未（1056 年4 月6 日）該客星才隱沒(méi)不見(jiàn)。后世的許多史書(shū)如《宋史·天文志》《宋史·仁宗本紀(jì)》《宋會(huì)要輯稿》等典籍中都記載了這一現(xiàn)象，在《宋會(huì)要輯稿》，記載有：“嘉祐元年三月，司天監(jiān)言：‘客星沒(méi)，客去之兆也’，初，至和元年五月，晨出東方，守天關(guān)，晝見(jiàn)如太白，芒角四出，色赤白，凡見(jiàn)二十三日?！?/p>

這段記載記錄翔實(shí)，甚至有關(guān)于客星顏色、大小、亮度等變化的生動(dòng)記述，如其曾“晝見(jiàn)如太白，芒角四出，色赤白”等。這顆客星出現(xiàn)時(shí)間之久、亮度之大是極為罕見(jiàn)的。

1731 年， 英 國(guó) 一 位天文愛(ài)好者用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)金牛座ζ 星附近有一個(gè)朦朧的小星云。100多年后，英國(guó)的羅斯伯爵用他自制的當(dāng)時(shí)世界最大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)它時(shí)，發(fā)現(xiàn)它張牙舞爪，像只螃蟹，因此起了個(gè)專(zhuān)名叫“蟹狀星云”。到1921 年，天文學(xué)家檢查蟹狀星云過(guò)去的照片，發(fā)現(xiàn)它的個(gè)頭一年比一年大，照這個(gè)速度回推，它應(yīng)該是900年前從一個(gè)點(diǎn)膨脹開(kāi)的。這個(gè)時(shí)間與《宋會(huì)要輯稿》中記錄客星出現(xiàn)的時(shí)間很相近，而且位置也接近。后來(lái)的研究證明，1054 年的天關(guān)客星確實(shí)是一次超新星爆發(fā)的記錄，而著名的蟹狀星云就是1054 年這顆超新星爆發(fā)后留下的遺跡。在歐洲各國(guó)的歷史文獻(xiàn)中，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的記錄，因此，中國(guó)古代留下的關(guān)于新星的記錄是對(duì)現(xiàn)代恒星觀測(cè)的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。

從第一次仰望星空開(kāi)始，人類(lèi)對(duì)神秘的宇宙的探索一直沒(méi)有停過(guò)。從遠(yuǎn)古的創(chuàng)世神話開(kāi)始，一代代的探索者，在極其困難的條件下，辛勤地觀察日月星辰，研究它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，記錄了大量的重要天象，積累了寶貴的天文資料?？此聘呱钅獪y(cè)的天文學(xué)逐漸發(fā)展為一門(mén)科學(xué)，科學(xué)家們不斷突破人類(lèi)認(rèn)知邊界，通過(guò)科學(xué)探測(cè)一步步揭開(kāi)宇宙的奧秘。先民們對(duì)宇宙的不懈探索和浪漫情懷，被今天中國(guó)腳踏實(shí)地的科技工作者繼承。中國(guó)行星探測(cè)任務(wù)被冠以“天問(wèn)”的大名，“神舟”14 號(hào)成功奔向宇宙，都彰顯了中華民族對(duì)自然和宇宙空間探索的堅(jiān)定執(zhí)著與文化傳承。（來(lái)源：《國(guó)家人文歷史》）