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东边日出西边雨——江晓原的网易博客

 
 
 

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天狼星颜色之谜:中国古籍解除恒星演化理论…  

2006-11-12 13:47:00|  分类: 科学外史专栏 |  标签: |举报 |字号 订阅

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载《新发现》杂志2006年第7期
 
天狼星颜色之谜:中国古籍解除恒星演化理论的困扰
 
江晓原
 

  天狼星(Sirius,即  CMa——大犬座星)是全天最亮恒星,呈耀眼的白色。它还是目视双星,其中B星又是最早被确认的白矮星。但自从现代天体演化理论确立之后,这一非常成功的理论,却因西方古代对天狼星颜色的某些记载而被困扰了百余年。
  在古代西方文献中,天狼星常被描述为红色。学者们在古巴比伦楔形文泥版书中、在古希腊、罗马时代托勒密(Ptolemy)、塞涅卡(L.A.Seneca)、西塞罗(M.T.Cicero)、贺拉斯(Q.H.Haccus)等著名人物的著作中,都曾找到这类描述。
  按现行恒星演化理论,及现今对天狼双星的了解,其A星正位于主星序上,根本不可能在一两千年的时间尺度上改变颜色。
  考虑到恒星在演化为白矮星之前会经历红巨星阶段,若认为天狼B星曾经有盛大的红光掩盖了A星,似乎有希望解释古代西方关于天狼星呈红色的记载。然而按现行恒星演化理论,从红巨星演化为白矮星,即使考虑极端情况,所需时间也必然远远大于1500年,故古代西方的记载始终无法在现行恒星演化理论中得到圆满解释。
  1985年W.Sehlosser和W.Bergnmma又旧话重提,他们宣布在一部中世纪早期手稿中,发现了图尔的主教格里高利(Gregory)写于公元6世纪的作品,其中提到的一颗红色星可确认为天狼星,因而断定天狼星直到公元6世纪末仍呈红色,此后才变白。由此引发对天狼星颜色问题新一轮的争论和关注。
  于是天文学家只能面临如下选择:或者对现行恒星演化理论提出怀疑,或者否定天狼星在古代呈红色的说法。
 
  其实,西方对天狼星颜色的古代记述并非完全无懈可击:塞涅卡、西塞罗、贺拉斯等人,或为哲学家,或为政论家,或为诗人,他们的天文学造诣很难获得证实;托勒密虽为大天文学家,但其说在许多具体环节上仍不无提出疑问的余地(例如他说的那颗红色星是不是天狼星)。至于格里高利所记述的红色星,不少人认为其实是大角(Arcturus,  Boo)——该星正是明亮的红巨星。
  而另一方面,古代中国的天文学—星占学文献之丰富,以及天象记录之系统细致,是众所周知的。因此,我感到有必要转而向早期中国古籍中寻求证据。我曾先后花了数年时间,尝试在浩如烟海的中国古籍中寻找能够解决天狼星颜色问题的史料。最后出乎意料,竟在星占学文献中找到了决定性的证据。
  古代中国星占文献中所提到的恒星和行星颜色,几乎毫无例外都是着眼于这些颜色的星占学意义。中国古代有“五行”之说,渗透到诸多领域,“五行”学说在星占学中的应用之一,就是用“五行”以配星之五色。而众星既有五色,就需要有指定某些著名恒星作为五色的标准星。因此,星占文献中所涉及的恒星颜色,只有对这些标准星本身颜色的记载,才是真正可靠的。
  这种关于标准星颜色的记载数量很少,现今所见最早记述出自司马迁笔下,《史记"天官书》中谈论金星颜色时,给出五色标准星如下:
    白比狼,赤比心,黄比参左肩,苍比参右肩,黑比奎大星。
  上述五颗恒星依次为:天狼星、心宿二(  Sco)、参宿四(  Ori)、参宿五(  Ori)、奎宿九(  And)。
  司马迁对五颗恒星颜色记述的可靠性,可由下述事实得到证明:五颗星中,除天狼因本身尚待考察,暂置不论外,对其余四星颜色的记载都属可信。心宿二,光谱为M1型,确为红色;参宿五,B2型,呈青色(即苍);参宿四,今为红色超巨星,但学者们已证明它在两千年前呈黄色按现行恒星演化理论是完全可能的。最后的奎宿九,Mo型,呈暗红色,但古人将它定义为黑也有道理——因与五行相配的五色有固定模式,必定是青、红、黑、白、黄,故其中必须有黑;而若真正为“黑”,那就会看不见而无从比照,故必须变通。
  这里还有一个可以庆幸之处:古人既以五行五色为固定模式,必然会对上述五色之外的中间状态进行近似或变通,硬归人五色中去,则他们谈论这些星的颜色时难免不准确;然而在天狼星颜色问题中,恰好是红、白之争,两者都在上述五色模式中,故可不必担心近似或变通问题。这也进一步保证了利用古代中国文献解决天狼星颜色问题时的可靠。
  表1是中国早期文献(不必考虑公元7世纪之后的史料)中仅见的四项天狼星颜色可信记载的原文、出处、作者和年代一览。
 
表1  古籍中四项对天狼星颜色之可信记载
Table 1: 4 Records Of Sirius’s Colour from Ancient Chinese Materials(100 BC~646 AD)
  原文     出处             作者         年代
1 白比狼   《史记"天官书》   司马迁       100 BC
2 白比狼   《汉书"天文志》   班固等       100 AD
3 白比狼星、织女星《荆州占》  刘表        200 AD
4 白比狼星 《晋书"天文志》    李淳风      646 AD
 
  以上四项记载的可靠性,都经过了详细考证。至此已可确知:在古代中国文献的可信记载中,天狼星始终是白色的。不仅没有红色之说,而且千百年来一直将天狼星视为白色标准星。这在早期文献中是如此,此后更无改变。因此可以说,现行恒星演化理论从此不会再因天狼星颜色问题而受到任何威胁了。
  我的发现在1992年的《天文学报》上发表之后,次年即在英国刊物上出现了英文全译本,天文学史泰斗席泽宗院士评论说:“文仅五千字,却解决了困惑着西方天体物理学家百余年的天狼星颜色问题,是我国天文学史古为今用的传统研究方向上又取得的一项重要成果。”
  这也算是我为天体物理这个我念了四年的专业所作的唯一贡献。
 
 
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