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东边日出西边雨——江晓原的网易博客

 
 
 

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古代中国宇宙有希腊影子吗?   

2015-06-09 08:42:00|  分类: 宇宙模型,古希腊, |  标签: |举报 |字号 订阅

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载《新发现》2015年第6期

科学外史(108)

 

古代中国宇宙有希腊影子吗?

 

江晓原

 

古代中国宇宙有希腊影子吗? - 江晓原 - 东边日出西边雨——江晓原的网易博客

古代中国宇宙理论中的一个谜案

  古代中国的宇宙学说,虽有所谓六家之说,但其中的“昕天说”、“穹天说”、“安天说”,其实基本上徒有其名;即使是李约瑟极力推崇的“宣夜说”,也未能引导出哪怕非常初步的数理天文学系统,即对日常天象的解释和数学描述,以及对未来天象的推算。所以真正称得上“宇宙学说”的,不过两家而已,即“盖天说”和“浑天说”。

  《周髀算经》中的盖天学说,是中国古代天学中唯一的公理化几何体系。尽管比较粗糙幼稚,但其中的宇宙模型有明确的几何结构,由这一结构进行推理演绎时,也有具体的、绝大部分能够自洽的数理。所以盖天说不失为中国古代一个初具规模的数理天文学体系,但是它的构成中有明显的印度和希腊来源(参见本专栏2007年第6、第7期)。

  与盖天说相比,浑天说在中国天学史上的地位要高得多——事实上它是在中国古代占统治地位的主流学说。然而它却没有一部象《周髀算经》那样系统陈述其学说的著作。浑天说的纲领性文献,居然只流传下来一段二百来字的记载,即唐代瞿昙悉达编的《开元占经》卷一所引《张衡浑仪注》,全文如下:

  浑天如鸡子。天体(这里意为“天的形体”)圆如弹丸,地如鸡子中黄,孤居于内。天大而地小。天表里有水,水之包地,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度之一,又中分之,则一百八十二分之五覆地上,一百八十二分之五绕地下。故二十八宿半见半隐。其两端谓之南北极。北极乃天之中也,在正北,出地上三十六度。然则北极上规径七十二度,常见不隐;南极天之中也,在南入地三十六度,南极下规径七十二度,常伏不见。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,故曰浑天也。

  这段二百来字的记载中,还因为“排比”而浪费了好几句的篇幅。难道这就是统治中国天学两三千年的浑天说的基本理论?如果和《周髀算经》中的盖天理论相比,这未免也太简陋、太“山寨”了吧?但问题还远远不止于此。在上面那段文献中,还有一个非常关键的细节,很长时间一直没有被学者们注意到。

  这个关键细节就是上文中的北极“出地上三十六度”。意思是说,北天极的地平高度是三十六度。

  球面天文学常识告诉我们,北天极的地平高度并不是一个常数,它是随着观测者所在的地理纬度而变的——它在数值上恰好等于当地的地理纬度。因此对于一个宇宙模型来说,北天极的地平高度并不是一个必要的参数。但是在上面那段文献中,作者显然不是这样认为的,所以他一本正经地将北天极的地平高度当作一个重要的基本数据来陈述。

  这个费解的细节提示了什么呢?

  上面这段文献有可能并非全璧,而只是残剩下来的一部分。从内容上看,它很像是在描述某个演示浑天理论的仪器——中国古代将这样的仪器称为“浑仪”或“浑象”。一个很容易设想的、合乎常情的解释是,在上述文献所描述的这个仪器上,北天极是被装置成地平高度为三十六度的。而我们根据天文学常识可以肯定的是,任何依据浑天理论建造的天象观测仪器或天象演示仪器,当它是在纬度为三十六度的地区使用时,它的北天极就会被装置成地平高度为三十六度。

  所以,这个费解的细节很可能提示了:浑天说来自一个纬度为三十六度的地方。

 

神秘的北极出地三十六度

  浑天说在古代中国的起源,一直是个未解之谜。可能的起源时间,大抵在西汉初至东汉之间,最晚也就到东汉张衡的时代。认为西汉初年已有浑天说,主要依据两汉之际扬雄《法言·重黎》中的一段话:

  或问浑天,曰:落下闳营之,鲜于妄人度之,耿中丞象之。

  一些学者认为,这表明落下闳(活动于汉武帝时)的时代已经有了浑仪和浑天说,因为浑仪就是依据浑天说而设计的。也有学者强烈否认那时已有浑仪,但仍然相信是落下闳创始了浑天说。迄今未有公认的结论。在《法言》这段话中,“营之”可以理解为“建构了理论”或“设计了结构”;“度之”可以理解为“确定了参数”;“象之”则显然就是“造了一个仪器来演示它”。

  如果我们打开地图寻求印证,来推断浑天说创立的地点,那么在上述两段历史文献中,可能与浑天说创立有关系的地点只有三个:

  长安,落下闳等天学家被召来此地进行改历活动;

  洛阳,张衡在此处两次任太史令;

  巴蜀,落下闳的故乡。

  在我们检查上述三个地点的地理纬度之前,还有一个枝节问题需要注意:在《张衡浑仪注》中提到的“度”,都是指“中国古度”,中国古度与西方的360°圆周之间有如下的换算关系:1中国古度=360/365.25=0.9856°

  因此北极“出地上三十六度”转换成现代的说法就是:北极的地平高度为35.48°。

  现在让我们来看长安、洛阳、巴蜀的地理纬度。考虑到在本文的问题中,并不需要非常高的精度,所以我们不妨用今天西安、洛阳、巴中三个城市的地理纬度来代表:

  西安:北纬34.17°

  洛阳:北纬34.41°

  巴中:北纬31.51°

  它们和《张衡浑仪注》中“北极出地三十六度”所要求的北纬35.48°都有1°以上的差别。综合考虑中国汉代的天文观测水准,观测误差超过1°是难以想象的,何况是作为基本参数的数值,误差不可能如此之大。

  这样一来问题就大了——浑天说到底是在什么地方创立的呢?创立地点一旦没有着落,创立时间会不会也跟着出问题呢?

 

向西向西再向西

  既然地图已经铺开,那我们干脆划一条北纬36°或35.48°的等纬度线,由中土向西一直划过去,看看我们会遇到什么特殊的地点?

  这番富有浪漫主义色彩的地图作业,真的会将我们带到一个特殊的地点!

  那个地方是希腊东部的罗得岛(Rhodes),纬度恰为北纬36°。这个岛曾以“世界七大奇迹”之一的太阳神雕像著称,但是使它在世界天文学史上占有特殊地位的,则是古希腊伟大的天文学家希帕恰斯(常见的希腊文拉丁转写为Hipparchus),因为希帕恰斯长期在这个岛上工作,这里有他的天文台。

  我的博士研究生毛丹是一个希腊迷,他为这番地图作业提供了新的进展。罗得岛的革弥诺斯(Geminus)活跃于公元前后,著有《天文学导论》18章,其中论述往往以罗得岛为参照点,他在第五章中写道:

  ……关于天球仪的描绘,子午线划分如下,整个子午圈被分为60等份时,北极圈(北天极附近的恒显圈)被描绘成距离北极点6/60(36°)

  也就是说,当时革弥诺斯所见的天球仪的“北极出地”就是36°,这恰好就是罗得岛的地理纬度。

  为什么这时候可以不考虑35.48°了呢?理由是这样的:如果在公元前后或稍后的某个年代,有人向某个中国人(比方说那段传世的《张衡浑仪注》的作者或记录者)描述或转述一架罗得岛上的天球仪,那天球仪上的北极出地36°,对于一个不是非常专业的听众或转述者来说,都很容易将它和中国古度的三十六度视同等价。

  上面这个故事,并非十分异想天开,我们不难找到一些旁证。例如,在《周髀算经》的盖天学说中,就包含了古希腊人所知道的地球寒暑五带知识,而这样的知识完全不是中国本土的——在汉代赵爽为《周髀算经》作注时,他仍明确表示无法相信。

  看来,在古代中国的宇宙模型中,早就有古希腊的影子若隐若现了。

 

 

 

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