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中国古代的天文学成就

第二章中国古代的天文学成就、二十八宿起源之谜、

夏商周三代起始之谜解读

我国古代天文学是世界上天文学发展最早的国家之一，在天文观测、星图、星表的测绘、历法的修订、天文测绘仪器的发明与使用，以及对宇宙形成的认识等方面的成就是举世瞩目的。

其中的一些成就，尤其是天文考古，还帮助我们解开了许多历史之谜，如二十八宿起源、夏商周三代起始时间等科技之谜。

本章试就中国古代的天文学成就、二十八宿起源、夏商周断代工程中的天文考古等作简要介绍。

第一节中国古代天文学成就概述

一天文观测记录

我国是天文观测记录持续时间最长的国家，记录的资料也最多，其内容之广泛在世界文明史中是罕见的。

1.日食

从商代至清初，我国共记录的日食有1000多次，最早的记录是商代的甲骨卜辞。

贞，日有食。

甲寅卜又食，告。

癸酉贞日夕有食，维若。

癸酉贞日夕有食，匪若。

虽然《书经.胤征篇》中有夏代仲康时期的日食记载：

“乃秋季月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓，啬夫驰，遮人走……。

”

但由于夏代的历史还带有很大的传说性，而且《书经.胤征篇》又是出现的比较晚的文献，因而这个结论的可靠性还有待于考证。

但上述所引甲骨卜辞中的四次日食已经被专家们肯定或基本肯定。

《书经.小雅》中有一首诗就记载了其时发生的日食现象：

“十月之交，朔日辛卯，日有食之。

”

有人根据其记载的日干支辛卯，经推算后认为；这次日食发生在周幽王六年，即公元前776年9月6日。

中科院紫金山天文台研究员张培瑜先生在《殷商西周时期中原五城可见的日食》一文中，列出了公元前1500年至771年中原五城可见的日食表，对北京、安阳、洛阳、江陵、西安所有可见的日食的发生日期，食分和食甚时刻进行了计算，并用此计算方法对历史文献中记载的23次日食进行了检验。

时间最早从公元前709年（鲁桓公三年），最近为1697年（清康熙三十六年）有十四次完全符合，或基本符合其时首都的见食情况；有4次虽然不得见全（或环）食，但临近地区可见“食既”；其中虽有5次记录有些问题，经分析后认为，这些存在问题有些是明显的记录错误，有些则系预报。

2.月食

据北京天文台等单位从收集的资料中统计得：

从春秋到清初，我国史书中记录的月食900多次。

甲骨卜辞中记有

口丑卜宾贞……六日口午夕月有食乙未洒……。

癸末……之夕月有食。

旬壬申夕月有食。

七日己未庚申月有食。

乙酉夕月有食，八月。

据专家的考证，这几次月食是武丁世的可靠记录。

3.太阳黑子

我国是最早对太阳黑子进行连续记载的国家。

公元前140年《淮南子·精神训》中已有“日中有骏乌”之说，对太阳黑子做出明确记载的是《汉书.五行志下》：

“河平元年，三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中。

”

河平元年为公元前28年，这是世界公认的关于太阳黑子的明确记载。

从汉河平元年到明末为止，我国共有100多次太阳黑子的记录。

这些记录既有准确的日期，又有黑子的形状、大小、位置以至变化情况等。

欧洲直到公元九世纪才有关于太阳黑子的记录留存下来。

我国关于太阳黑子的纪录为太阳黑子的研究提供了极为宝贵的史料。

4.彗星

彗星是比较罕见的天象，我国古代的先民们早就注意到它。

我国可靠的彗星记录始见于《春秋》：

“鲁文公十四年秋七月，有星孛于北斗。

”

鲁文公十四年为公元前613年，这里是关于哈雷彗星的最早记载。

据专家考证自秦始皇七年（公元前240年）至清宣统二年（公元1910年）的两千多年里，哈雷彗星共出现过29次，每次我国都有详细地记载。

在我多古代的文献中还记录了不少其它的彗星，从殷商时代起到公元1911年，我国记录的彗星不少于360次。

虽然，其中有些记载的并不是彗星而是新星、超新星或北极光等其它一些天象，但是一般记作彗星、孛星、星孛的，大多数都是彗星。

在我国记载的彗星中，有些还对彗星的形状作了非常详细地描述，长沙马王堆出土的西汉初年的帛书中就有一幅十分珍贵的关于彗星的绘图（见图2—1）。

图2—1马王堆帛画中的彗星图（临摹）

5.新星和超新星

对于新星的记载我国始于商代。

甲骨卜辞中有这方面的记录：

辛未有新星

七日己已夕，口有新大星并火

公元前134年，汉武帝时期就记下了第一颗超新星。

到1700年为止，我国共记录了超新星90多颗，其中1054年的记录尤为翔实可信。

著名的蟹状星云就是这次超新星爆发后留下的遗迹。

这些超新星的记录为现代天文学家对中子星的研究提供了难得的宝贵资料。

所以在全世界天文学界流传着这样一个说法，天文考古在中国。

二星图、星表的绘制

世界上最早的星表也出自我国。

大约在公元前260—350年，战国时的甘德和石申分别著有《天文星占》和《天文》一书，各载有数百颗恒星方位。

其中《天文》一书载有不同方位的恒星121颗（原书已失佚）。

敦煌石窟中发现的一卷唐代星图，大约绘制于公元8世纪初。

该图是用圆筒投影的方法绘制出来的，最后再把紫微垣画在以北极为中心的圆形图上（见图2—2），这卷敦煌星图中共记载有恒星1350颗。

绘于1094年—1096年间的苏颂（1020—1101，福建泉州人）星图记载有恒星1464颗。

现存于苏州博物馆的石刻星图刻于1247年，由黄裳于1190年绘制，王致远依图刻于石上，载有恒星1434颗（见图2—３）。

世界上其

图2—2敦煌星图甲本紫微星图（唐代）图２—３苏州石刻星图（宋代）

他国家保留下来的星图，没有早于14世纪的，17世纪之前的星图，没有一幅超

过1100颗。

长沙马王堆出土的帛书《五星占》绘制了自公元前246年—公元前177年的70年间木星、土星、金星的位置及它们在一定会合周期内的动态表，其数据相当准确，如金星会合周期为584.4日，与今天测得的金星会合周期值583.992日相差无几。

三历法

历法是人类最古老的文化之一。

我国古代天文观测的主要目的在于制定较好的历法，以指导农业生产和国家大事的进行。

我国古代历法其起源之早、种类之多可算是世界之最。

据历史记载，我国早在商代就有了春分、夏至、秋分和冬至，知道了一年有366日，战国时期有了24节气，这在世界天文史上是独一无二的。

公元前5世纪初，我国已经开始使用“四分历”，即规定一年为365.25日，与今天的测得值相差11分14.53秒，这比古希腊早了100多年。

南北朝（公元420年-579年）时期的祖冲之改进了观测技术，把一年定为365.2428日。

南宋时期的“统天历”（1199年制定）把一年定为365.2425日，与今天世界上通用的格里高利历（1528年定）所用的数据相同。

元代的郭守敬（公元1231年—1316年）用自制的高4丈的巨大圭表，证实了太阳的回归年长度为365.2425日，这是当时世界上最精确的测量数值。

欧洲采用这一数值比我国晚了400年。

明代的邢云路把圭表加高到六丈，于1608年测得的回归年长度为365.242190日，与当今测得的365.242193日相差只有0.2592秒。

我国古代对月亮的运行情况也有精确观测。

具体反映在历法的制定当中，所以我国实际的历法是阴阳历，即年为阳历，而月为阴历，以月亮的圆缺，即月亮绕地球一周的时间为一个月。

由于两者之间的运行周期不等，故而出现了闰月，即有些年份不在是通常的一年12个月，而是13个月。

闰月法至迟出现在商代，因为在甲骨文中早已有闰月的记载。

明代崇祯之前，我国历法采用《大统历》，崇祯年间作了修订，即《崇祯历法》，共130卷。

该历法一直延用了300年。

在清代对历法的修订一直争论不休，以杨光先为首的保守派，极力反对近代天文计算法在中国的使用与推广。

据统计，我国历史上制定和正式颁布施行的历法大约有100多种，这在世界上是绝无仅有的。

四天文观测仪器。

对各种天象进行观测记录，自然离不开观测工具，我国古代的天文家们经过数千年的不断研究、改进，使我国古代天文仪器的制作达到了相当高的水平。

最早的天文观测仪器为窥管，即细长的空心竹管，通过建立在天空中的二十八宿星座进行天空测量。

东汉时期，张衡（公元78年—139年）发明了世界上第一台自动天文观测仪—浑天仪，其精确程度很高，从而达到自动地、近似地正确演示天象的目的。

观测人员只要在房间里观看仪器的转动，就可以知道任何一颗星体的东升西落情况。

另外他还制作了地动仪和候风仪。

唐代僧人一行（公元683年—727年）于公元721年制作了黄道游仪和水运浑天仪，前者用于测量天体位置，后者用于演示天象和报时。

宋代的苏颂和韩公廉等人设计建造的水运仪象台（见图2—4），是中国古代最宏伟、最复杂的天文仪器，同时也这是世界上最早的天文钟，在它的传动机构中采用了最先进的擒纵机构，图2—5所示为明代浑仪。

图2—4水运仪象台（宋代）

元代的郭守敬对浑天仪进行了一次大改造，制成了简仪，其设计和制造水平领先于世界300年。

另外，他发明的景符对精确测量太阳回归年的长度起到了极大的作用。

据专家研究证实，用景符测量表影的长度，其误差在两毫米以内，这种准确程度在当时是空前的。

图2—5明代浑仪

五关于宇宙的认识

对宇宙的起源和宇宙的结构，我国古代的先民们早就有了探讨、提出了数种不同的宇宙起源假说和结构假说。

战国时期的老子等人认为，宇宙起源于“道”，《老子.道德经》中说：

“道生一、一生二、二生三、三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。

”

有学者认为，这里的“道”就是无形无象的混沌状态的精气，“道生一”就是说“道”可以生它自身即宇宙；“一生二”即分化为阴阳二气，阴、阳二气利用“冲气”的方式化为宇宙中的万物。

而《易经》中则认为，“太极”是宇宙的本源。

《易经.卜辞》中说：

“是故易有太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，”

即宇宙起源于太极，太极生出天、地两仪，天、地两仪生出四象，即春、夏、秋、冬四时。

四时运行就形成八卦，八卦之中自然也包含了天、地在内，其余的则为雷、风、水、火、山、泽。

西汉的刘安（公元前179—公元前122年）等人在《淮南子.天文训》中认为，宇宙起源于“太昭”。

有专家认为“太昭”是“太始”之讹。

该书中是这样来描述宇宙的形成过程：

“天坠未形，冯冯翼翼，洞洞浊浊，故曰太昭（始），道始于虚廓，虚廓生宇宙，宇宙生气，气有涯垠。

清阳者薄霏而为天，重浊者凝滞而为地，清妙之合专易，重浊之凝竭难，故天先成而地后定。

天地之袭精为阴阳，阴阳之专为四时，四时之散精为万物。

积阳之热气生火，火气之精者为日。

积阴气之寒为水，水气之精者为月。

”

这段话是说，在宇宙生成之前，天地还不存在，只是浑浑沌沌，这就叫做“太昭”。

其后才有了道、宇宙和气，于是便有了万物。

对于宇宙的结构我国古代曾先后提出多种不同的说法，比较典型的说法有三种，即盖天说、浑天说和宣夜说。

盖天说起源比较早，据《晋书.天文志》介绍，当在殷周时期：

“盖天之说，即周髀是也。

其本庖牺氏立周天历度，其所传则周公受于商高，周人志之，故曰周髀。

”

据专家考证《周髀》一书约成于公元前100年左右，其中曾明确提出：

“天象盖笠，地法覆盘。

”

这是我们现在所能见到的关于“盖天说”的最早记载。

浑天说起源于东汉时期，其代表作《张衡浑仪注》中说：

“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。

天地各乘气而立，载水而浮。

周天三百六十五度又四分之一度；又中分之，则一百八十二度八分度之五覆地上，又一百八十二度八分度之五绕地下，故二十八宿半见半隐。

其两端谓之南北极，……两极相去一百八十二度半强。

天转如车毂之运也，周旋无端，其形浑浑，故曰浑天。

”

宣夜说的产生时间大致与浑天说同时，东汉时期的浑天家蔡邕说：

“宣夜之说，绝无师法。

”据《晋书.天文志》中说：

“宣夜之书亡。

惟汉秘书朗郗萌记先师相传云：

天了无形质，仰而瞻之，高远无极。

眼瞀精绝，故苍苍然也。

譬之旁望远道之黄山皆青，俯察千仞之深谷而黝黑，夫青非真色，而黑非有体也。

日月众星，自然浮生虚空之中，其行其上，皆需气焉，