书城自然科学中国科技十二讲
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第6章 仰观天文敬授民时:“杞人忧天”触发的思考

[内容提要]“杞人忧天”与纯科学—实用性与频繁改历—《天问》:刺破苍天剑未残—天象究竟之探赜—“谈天三家”纵横谈—“日何为兮右转”—地动何以人不知—哥白尼:艰难的“中国行”—岁差:牛顿之外的高见

●前面说过,“机”字里蕴含有中国文化的大智慧。那么,中国古代科技,是否也在汉字里深深沉淀着,是有待发掘的历史富矿?

〇不错。譬如与天文有关的成语,就有斗转星移、气冲霄汉、日上三竿、白驹过隙、月满则亏、月明星稀等等。

天文学,入了诗画,进了意境。唐刘方平的《月夜》:

更深月色半人家,北斗阑干南斗斜。

今夜偏知春气暖,虫声新透绿窗纱。

又如《古诗十九首》:

迢迢牵牛星,皎皎河汉女。

纤纤擢素手,札札弄机杼。

终日不成章,泣涕零如雨。

河汉清且浅,相去复几许?

盈盈一水间,脉脉不得语。

不过,最能反映中国古代天文学特质的,当属“杞人忧天”这一成语了。

●“杞人忧天”,中国天文学特质?

〇杞人忧天之事,见于《列子·天瑞》:

杞国有人忧天地崩坠,身无所寄,废寝食者。又有忧彼之所忧者,因往晓之曰:“天积气耳,亡处亡气,若屈伸呼吸,终日在天中行止,奈何忧崩坠乎?”……其人舍然大喜,晓之者亦舍然大喜。

杞国在今河南境内,唐代诗人李白“杞国无事忧天倾”说的就是这件事。杞人忧天,成为中国文化里庸人自扰、自寻烦恼的代名词。

孟子云“生于忧患,死于安乐。”杞人忧天,早已超越了对“自身所寄”忧虑的狭隘境地,升华为一种对宇宙终极命运的严肃思考,更是一种对人类家园情结的人文关怀。忧天之杞人,可谓是一位可亲可敬的兼具深切忧患意识与伟大同情之心的贤哲,在他身上,闪烁着中华以人为本的人文精神。

让我们放眼望去,小行星、彗星撞击地球的“天地之吻”;40亿年后太阳演化成一颗红巨星并将吞噬我们现在的家园——地球;宇宙最终会“热寂”吗,还是坍塌成上次大爆炸前的“奇点”?……哪一件事,不让我们忧心忡忡?特别是宇宙最终的坍塌,这不就是如杞人所忧的最终的“天倾”或“天地崩坠”吗?

所以,屈原《天问》开篇就问:

遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?

冥昭瞢暗,谁能极之?冯翼惟像,何以识之?

明明暗暗,惟时何为?阴阳三合,何本何化?

圆则九重,孰营度之?惟兹何功,孰初作之?

郭沫若将之译为今文,大意是:

关于远古的开头,谁个能够传授?

那时天地未分,能根据什么来考究?

那时混混沌沌,谁个能够弄清?

有什么回旋浮动,如何可以分明?

无底的黑暗生出光明,这样为的何故?

阴阳二气,渗合共生,它们的来历又从何处?

穹窿的天盖,共有九层,是谁动手经营?

这样一个工程何等伟大,谁是最初的工匠?

冲天的豪情,不羁的想象,万有的探究,旷世的文采,不都是为了那个与“杞人忧天”一般的终极人文关怀吗?

“杞人忧天”与古人的天文观

●说得好,那么“杞人忧天”与中国天文学的特质有什么关联呢?

〇人们对“杞人忧天”的拒斥和嘲讽,折射出中国传统对实用的偏爱和对理论的轻视。试想,地坠天倾,不知是猴年马月的事,与今天又有何干?如此,就窒息了中国科学对纯理论、纯逻辑的探索。

拿天文学来说吧。中国天文学从诞生的那天起,便有着鲜明的实用目的——为政权、农事等服务,形成了占星和造历两大使命。可以说,天文学始终是中国古代的“皇家学科”,是一门地地道道的“官学”。

远在唐尧时期,天文学就担负着“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授民时”的社稷重担。(《尚书·尧典》)以后又有“占候”——占星的使命。所以,中国古代天文学具有极强的应用性,并且也基本局限在“颁历授时”和“占候应气”的圈子里,因为二者都是头等重要的“国政”。

所以,历代都在朝廷里设专门的司天人员或天文机构,从太史局、司天监、司天局到钦天监等,并配备数量庞大的专门学者,如唐代太史局曾拥有1000多人。甚至连战乱年代还有少数民族政权也设天官。这种传统,从传说中的唐尧一直到清末始终未断,可说是一脉相承,薪火不绝。这在世界上是绝无仅有的。

难怪,19世纪奥地利人弗兰茨·屈纳特曾惊呼不已:

许多欧洲人把中国人看做是野蛮人的另一个原因,大概是在于中国人竟敢把他们的天文学家——这在我们有高度教养的西方人的眼中是种最没有用的小人——放在部长和国务卿一级的职位上。这该是多么可怕的野蛮人啊!

李约瑟也引用他人之语说:

希腊的天文学家是隐士、哲人和热爱真理的人,他们和本地的祭司一般没有固定的关系;中国的天文学家则不然,他们和至尊的天子有着密切的关系,他们是政府官员之一,是依照礼仪供养在宫廷之内的。

●这好像与“杞人忧天”还是没有什么关联吧?

〇关系大着呢。中国古代天文学,分天象观测和历法推步两部分,而实际上是以历法为中心的。

历法,主要是研究日月五星的运动规律,正确安排年月日时等的时间次序。历法推算,必须经受天象观测的检验,而日、月食则是最重要的检测依据。与近代以前的西方相比,中国古代天文学在天象观测和历法推算等实用性方面丝毫不逊色,但在理论特别是宇宙论上却显得薄弱。在研究日月五星的运动时,只注重于经验性的实用,侧重于实际位置的推算,而不大关注体系结构和运动理论。正如李约瑟所言,中国古代天文学吃了数学工具上重代数而轻几何的亏。

相比而言,古希腊天文学虽不乏缺陷和错误,但理论性强,体系也完整,测算方法也很先进,从而对后世天文学产生了深远的影响。

中国古代天文学的实用性、经验性和弱理论性,使得历法编制缺乏坚实的理论体系支撑,故而不得不一再进行调整、修改甚至另起炉灶。中国历史上有史可查的历法就有100多种,一些历法刚颁行即“寿终正寝”。具体来说,早期的改历主要是由于原有历法所推气朔和行星位置的累积误差变大,但隋唐以后的改历则多半是因为政治原因或日月食预报不准所致。

最令人哭笑不得的是,一些帝王还经常干预天文研究和历法取舍。譬如,西汉时,在汉武帝的“裁决”下,较先进的浑天说取代了沿用已久的盖天说;而过了六百多年,到了南朝梁武帝时候,由于梁武帝本人喜欢盖天说,竟召开御前会议,作出一致拥护盖天说的“决议”。又如,隋文帝也由于个人的好恶,而使当时杰出的刘焯《皇极历》得不到颁行。

●是不是说,中国古代就没人提出过天体运动的系统理论呢?

〇当然不是。譬如,关于行星运动,东汉张衡的理论就很卓越。张衡在《灵宪》中提出,恒星附着在天球上,包围着大地作周日运转。至于日月五星,则是在天球和大地之间自由运动着,离天球越近运行速度越慢,越远运行速度越快。这一规律,不仅对不同天体的运行速度如此,即使对同一天体的速度变化亦然。就是说,一个天体,离开天球的距离没有多大变化时就做正常的顺行;当它向接近于天球的方向运动时,运动速度就变慢,当减慢到一定时就处于停止状态,甚至转为逆向运动。在张衡的地心体系中,天体的距离是由它们的运动速度——也就是它们的恒星周期决定的。所以,它们离开地心的排列顺序必定是月、水、金、日、火、木、土以及恒星天。非仅于此,张衡还给运动速度快的一类天体取名为月类行星,如月亮、水星、金星;给运动速度慢的一类天体取名为日类行星,如太阳、火星、木星、土星。张衡用距离远近来解释月亮、太阳等天体的近点运动,在这一点上,应当说是很成功的。可惜的是,后人很少注意到张衡的行星运动理论,致使这一卓见几乎湮没在历史的烟尘之中。

●是否张衡之后中国人就不再探讨天体运动的机制了呢?

〇当然也不是。

譬如,日月五星视运动不均匀性(不等速)现象,从东汉贾逵开始以迄明清二代,就始终不乏探索者。对于行星视运动,北宋沈括《梦溪笔谈》描述为:

其迹如循柳叶,两末锐,中间往还之道,相去甚远,故两末星行成度稍迟,以其斜行故也;中间成度稍速,以其径绝故也。历家但知行道有迟速,不知道径又有斜直之异。

沈括此说,后为明代朱载所采纳。这与西方托勒密偏心圆模型以及开普勒行星运动第二定律在思想上颇具妙通之处。对于日月视运动,明末邢云路《古今律历考》解释为:

天本无度,以日行一度为天一度,而往来于黄道狭阔之间,损益有不同者,则盈缩生焉。

月之行道有远近、出入之异,于此得疾徐之理,则迟疾生焉。

清初黄宗羲《授时历故》则说:

日行南陆,为赤道之外,行卑则近,故一日而一度强;日行北陆,为赤道之内,行高则远,故一日而一度弱。此日不平行之故也。

月之纬度,行最高则迟,行最卑则疾。

这是将日月五星运行的线速度看成不变,而把视运动不均匀性归因于运行轨道(圆弧)相对于观测者的视角不同。

●原来,中国古代对天体运动也并非没有理论探索。进一步说,盖天说与浑天说等宇宙理论是否会更系统一些?

〇是的。相传远古时候,共工和颛顼为夺天下发生争战。共工失败后,一气之下触倒了大地西北角的不周山。这不周山原是八根擎天柱之一,撞倒之后,天便向西北塌了,同时地也向东南陷了下去。于是,天上的日月星辰都滑向西北方,而地上的流水泥沙都流向东南方。这则神话生动地反映了我们先人对天地结构的思考。

到了汉代,形成了以盖天说、浑天说和宣夜说为主的“谈天三家”。

●那什么是盖天说呢?

〇盖天说是中国最古老的宇宙理论。

敕勒川,阴山下。

天似穹庐,笼盖四野。

天苍苍,野茫茫,

风吹草低见牛羊。

这首脍炙人口的北朝民歌,草原气息扑鼻而来,形象地反映了盖天说带给人们的视觉感受。

早期的盖天说认为,天就像一个扣着的大锅,覆盖着棋盘一样的大地。战国诗人宋玉有歌曰:“方地为车,圆天为盖。”(《大言赋》)描画的就是这幅天地图景。但是,这很容易生出疑问——圆形的天,怎么能盖住方形的大地呢?

屈原《天问》就曾质疑道:

斡维焉系?天极焉加?八柱何当?东南何亏?九天之际,安放安属?隅隈多有,谁知其数?天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?

郭沫若对这段话的翻译是:

这天盖的伞把子,

到底插在什么地方?

绳子,究竟拴在何处,

来扯着这个篷帐?

八方有八根擎天柱,

指的毕竟是什么山?

东南方是海水所在,

擎天柱岂不会完蛋?

九重天盖的边缘,

是放在什么东西上面?

既有很多弯曲,

谁个把它的度数晓得周全?

到底根据什么尺子,

把天空分成了十二等分?

太阳和月亮何以不坠,

星宿何以嵌得很稳?

盖天说后来又主张,天像圆形的斗笠,地像扣着的盘子,两者都是中间高四周低的拱形。这样,就能克服“天圆地方”的缺点,也能解释很多天象。

盖天说认为,太阳除了随天作周日运动之外,还在天盖上作螺旋线似的周年南北循环运动,从天俯视,太阳周年就有7条道路,中间形成6个间隔,称为“七衡六间”。最内一道叫“内衡”,夏至日太阳就沿内衡走一圈;最外一圈叫“外衡”,是冬至日太阳的路径;其他节气里,太阳沿中间的五道运行。

《周髀算经》是盖天说的集大成之作。从“千里影差一寸”“光行十六万七千里而绝”这两大假设出发,以“立杆测影”的数据为据,它构造了我国历史上第一个公理化宇宙体系,其中甚至萌发了类似今天寒带、温带与热带之“五带说”的天才思想:

极下不生万物。何以知之?冬至之日,去夏至十一万九千里,万物尽死;夏至之日,去北极十一万九千里。是以知极下不生万物。北极左右,夏有不释之冰;春分、秋分,日在中衡。春分以往,日益北五万九千五百里而夏至。秋分以往,日益南五万九千五百里而冬至。中衡去周七万五千五百里,中衡左右,冬有不死之草、夏长之类。此阳彰阴微,故万物不死,五谷一岁再熟。凡北极之左右,物有朝生暮获。

所以,修正后的盖天说以拱形的大地克服了原先“天如欹车盖”的缺陷,认为日月星辰随着天在天上周而复始地旋转,压根就不上升和下落,所谓日出、日落只是相对于我们所处的位置来说的。正如柳宗元《天对》所说:“孰彼有出次?惟汝方之侧。”日月星辰都绕着北极星转,离人时远时近。近了,仿佛在天;远了,就看不见,好像没入了地下,其实就在天上,只不过离人超过十六万七千里使得光照不过来而已。

但是这些说法,也经不住仔细推敲。因为,太阳如果远而看不见,也应该是整个地隐没,为什么日出日落时会看到半轮太阳?恒星比太阳还远为何却又看得到?晚上的月亮与太阳相距早已超出了十六万七千里,又何以能反射太阳而发光?……如此,西汉的扬雄提出了“难盖天八说”。

●这么说,浑天说取代盖天说的“科学革命”,是历史的必然了?

〇是的。浑天说是17世纪之前中国最权威的宇宙学说。张衡《浑天仪图注》:

浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡中黄,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。

浑天说认为天包着地并可转到地下去,这相当于古希腊以地球为中心的球面运动概念。

具体来说,浑天说认为天球北高南低,绕着通过南北天极的轴旋转。垂直于南北极轴,把天球平分成南北两半的大圆就是天赤道。与赤道斜交成大约24o角的大圆是黄道,太阳在黄道上运行。过日心并与天赤道平行的圆是太阳的周日平行圈,刻画着太阳每日在天空中的运行轨迹。天球绕南北极轴旋转一周就是一日。夏至日,太阳位于黄道最北点,太阳周日平行圈一大半在地上,一小半在地下,表明太阳在地上的时间多,在地下的时间少,日出在东北方,日落在西北方;冬至日的情形相反而相对,即太阳处在黄道最南点,周日平行圈有一大半在地下,一小半在地上,太阳在地上的时间少,而在地下的时间多,日出东南方,日落西南方。

尽管浑天说也不是没有问题,如日月星辰转入地平线以下时又如何从水里通过——后来又将水改为气,即“载气而浮”,如北宋张载“地在气中”,但就观测天体视运动而论,浑天说的模型化倾向极强,类似于古希腊的球面天文学,既便捷又精确,也较符合实际,所以,力执中国古代天文学之牛耳。

西汉扬雄本来是笃信盖天说的,但却被桓谭硬给说服了。据《桓谭新论》记载,一次他俩坐在白虎殿廊下,等待见皇帝奏事。因为天冷,两人便让阳光晒着脊梁骨,感觉十分惬意。不想一会儿,太阳光就偏开了。桓谭说:“瞧!要是照盖天说,太阳向西走,阳光应当照在这廊下的东面。而如今阳光竟偏开了,不正说明浑天说有理吗?”

●那什么是宣夜说呢?

〇“宣夜”按清代邹伯奇之说,就是:“宣劳午夜,斯为谈天家之宣夜乎?”意思是说,宣夜说之得名是因为观测天象常常闹到夜半不睡觉,说明了宣夜说的实践精神。其实,“杞人忧天”里所表述的就是宣夜说思想,“日月星辰也是气体凝聚成的会发光的物体,即使掉下来,也是气体落入气体之中,根本不会造成任何伤害。”

又据《晋书·天文志》载:

宣夜之书云:惟汉秘书郎郗萌记先师相传云,天了无质,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而皆青,俯察千仞之深谷而窈黑。夫青非真色,而黑非有体也。日月众星,自然浮生虚空之中,其行其止,皆须气焉。是以七曜或逝或住,或顺或逆,伏见无常,进退不同,由乎无所根系,故各异也。故辰极常居其所,而北斗不与众星西没也。摄提、填星皆东行;日行一度,月行十三度;迟疾任情,其无所系著可知矣。若缀附天体,不得尔也。

最早,宣夜说虽只给我们留下了这段文字,但内容却极丰富。与盖天说、浑天说认为“天”是一个硬固的形体不同,宣夜说以生动的日常经验作比,即天色苍,是因其“高远无极”,犹如远山色青、深谷色黑,青与黑不过是表象,其实并不真有一个有形体、有颜色的天壳,从而否定了有形质、有大小的天,提出无限宇宙思想;浑、盖二家都只说明了日月众星的运动状况,但都未涉及星体运动的驱动力问题。而宣夜说认为,日月众星自然浮生在虚空之中,是“气”控制着它们的运动。将“气”引入理性天文学,宣夜说可说是一大创举,对后世如北宋张载、南宋朱熹还有明清黄润玉、王锡阐、梅文鼎、黄百家等人的宇宙理论影响深远。

就宇宙理论来说,宣夜说达到了很高的水平,特别是朴素的宇宙无限思想。

浑天说的巨大影响

●但是,为什么中国古代长期以来却是浑天说独领风骚呢?

〇事物都是辩证的,宣夜说虽然源远流长,早自殷代就萌芽了,继郗萌之后又有发展,但从观测天文学角度看,宣夜说却没有浑天说价值大。作为一个宇宙理论,宣夜说没能深入探讨日月五星运行的具体规律,也未提出量度天体坐标及其运动的方法。所以,修订历法的时候,浑天说具有很重要的实用意义,而宣夜说只具有一定的理论价值。这就是为什么在历史上宣夜说远不及浑天说影响大的缘由。

●是否可以说,中国古代天文学在实用性的“硬茧”之下,也生长出了极为丰富的理论胚芽?

〇是的。除“谈天三家”之外,中国古人从日月五星左、右旋之争中,对天体运动以及宇宙模式进行了长达两千年不懈的可贵探索。

恒星为何每天自东向西运行?相对恒星来说,日月五星为何都自西向东移行?五大行星移行时,为何又有顺行和逆行的变化……诸如此类问题,萦绕在古人脑海,于是,便有了不同的宇宙理论。

中国古人将天体自东向西的视旋转称为左旋,而将天体自西向东的视旋转叫做右旋。中国古代无论是左旋说还是右旋说甚至其他别的论天学派均将左旋看做是对恒星视运动的直观描述,左旋说与右旋说论争的焦点在于日月五星是左旋还是右旋,这同时也是中国古代自西汉至清代长期争论的宇宙模式问题。

相比较而言,右旋说的比喻平实直观。天如磨,向左转(自东向西),而日月五星则像磨盘上的蚂蚁,虽然是缓慢右旋即自西向东爬行,但反向爬得慢,只好跟着磨向左转了;左旋说则认为,天与日月五星均向左旋转,只是天转得快,日月五星转得慢,其结果好像是日月五星在天的背景下向右旋了而已。

当然,还有人既不支持左旋说,也不同意右旋说,如宣夜说一派。唐代诗人杨炯就表达了这一思想:“日何为兮右转?天何为兮左旋?”(《浑天赋》)

左旋说和右旋说,都是以大地(或地球)为宇宙的静止中心,而以日月星辰绕之旋转这一不符合真实的图景为基础的,因而并不能说明天体的真实运动,但二者还是有区别的。就对天象的观测来说,右旋说要比左旋说更接近实际,因而历家多取以进行日月五星位置的推算。相反,将本是太阳周年视运动的黄道作为太阳周日视运动轨道的左旋说,就无法解释诸如一年四季太阳出没方位与昼夜长短变化、太阳南中天高度升降以及日月视运动的周期性变化等现象。

譬如,按照左旋说,太阳冬天将升于东南而没于西北,夏天将升于东北而没于西南,事实显然不是这样;又如,日月若是周日视运动,则一天之内决不可能发觉它们的视运动有什么周期性的迟疾变化,而且即有迟疾变化,也应以一日为周期,而不可能是一年与一月。关于左旋说的这些缺陷,张载、朱熹之后的许多人如黄必寿、王锡阐等都进行过批评,加之明太祖朱元璋的御判和钦定,左旋说在明清之际几成销声匿迹之势。

然而,自从清初王锡阐之后,受到西方天文学特别是其多重天说的影响,持左旋说的梅文鼎,与持右旋说的黄百家等人,以中西会通的开拓视角,将这场论争上升到一个全新的高度。甚至到了19世纪初,安清翘仍试图用左旋模式来“会通”左、右旋之争!

●太有意思了。我突然想起一个问题,中国古代是否也有地动思想?

〇当然有,而且还很丰富。

“天其运乎?地其处乎?”《庄子·天运》此语,已然对大地不动之说产生了深深的怀疑。后来,《黄帝内经·素问》里有一段假托的黄帝与医生歧伯的对话,似乎便有了天和地朝相反方向同时旋转的朴素地动说:“歧伯曰:上者右行,下者左行,左右周天,余而复会也。”

再后来,成书于汉代的《尸子》一书也有天和地相对相反而动的思想:“天左舒而起牵牛,地右辟而起毕昴。”

此中含义是,恒星天不动,大地向毕、昴的方向旋转,所以,“天”看起来反而是向着牵牛的方向运动。这很符合运动的相对性。类似的话,后来就更多了,如“地右动起于毕”、“天左旋,地右动”、“地动则见于天象”,至此,“地动”之语至显至实。特别是成书于东晋的《列子·天瑞》:“运转靡已,大地密移,畴觉之哉!”

大地是不停地运转着的,因之天与地一刻不息地相对移行,可是谁又能感觉出来呢?如果说地动思想可能更多地是指地球的自转,那么对于地球的公转,我国古代也有深刻的认识。

秦国宰相李斯明确提出了地动说:“地日行一度,风轮扶之。”西汉末年的《尚书纬·考灵曜》的表述则更具体、更科学了:“地有四游,冬至地上北而西三万里,夏至地上南而东三万里,春秋二分其中矣。”

这里甚至描述了春分、秋分、夏至和冬至地球在运动轨道上的不同位置。很明显,是为了解释这四个节气时太阳视运动高度的差异:冬至地球偏北,相对来说,太阳偏南;夏至则地球偏南,因之太阳相对偏北。“地有四游”,无论春夏秋冬,地球都在运动,未有片刻停歇。

叫人叹为观止的是,《考灵曜》还说明了人们为何不易察觉地球的运动:“地恒动不止,而人不知,譬如人在大舟中,闭牍而坐,舟行不觉也。”

有趣的是,一千五百年之后的哥白尼在叙述地球运动时,也用了相同的比喻,真可谓是跨越古今中外的“心有灵犀”。

《考灵曜》之后,我国古代讨论地动的记载还有不少。在前人思想的激励下,明末黄道周为说明岁差还提出过一种地动宇宙模型——在恒星天球内,地球和日月五星绕共同的宇宙中心旋转,地球的公转周期为23376年。

哥白尼的中国“行”

●既然中国古代有着如此丰富的地动思想,那么,哥白尼地动说在中国的传播一定很顺利吧?

〇历史是复杂的。其实一点都不顺利。相反,是一波三折。主要原因嘛,还是人们囿于根深蒂固的经验直觉。

哥白尼日心说,是近代科学革命的肇始和标志,是人类思想少有的大解放之一。正是其伟大的革命性,哥白尼学说不仅在西方的胜利历经磨难,在中国的传播也是一波三折。

中国人知道哥白尼的名字,是在17世纪30年代。成书于1634年的《崇祯历书》虽然大量引用了哥白尼《天体运行论》的材料,基本上全文译出了八章,译用了哥白尼发表的27项观测记录中的17项,也承认哥白尼是西方四大天算家之一,并介绍了哥白尼的地球自转说:

今在地面以上,见诸星之左行,亦非星之本行。盖星无昼夜一周之行,而地及气、火通为一球,自西徂东,日一周耳。如人行船,见岸树等,不觉己行而觉岸行。地以上人,见诸星之行,理亦如此。是以地之一行免天上之多行,以地上之小周免天上之大周也。(《五纬历指》)

然而,该书非但没有把哥白尼学说完整地介绍出来,而且紧接着又对地动说进行了否定,并“证明”唯有地静说才是公认的观点。

之后,约在1640年,德国传教士汤若望所撰《历法西传》提到了哥白尼,并介绍了《天体运行论》的卷次目录和一些观测结果,但对日心地动说却未有提及。

随后,刊行于1664年的方以智《物理小识》有三处提到地动,即“穆公曰‘地亦有游’”、“穆先生亦有地游之说”以及在介绍了托勒密地心体系之后说“其金、水附日一周,穆公曰:道未未精也。我国有一生明得水星者,金、水附日,如日晕之小轮乎,则九重不可定矣”。以上提到的“穆公”“穆先生”,指的就是波兰传教士穆尼阁,而“道未”则是汤若望的中文名字的字号。看来,穆尼阁早已私下里向中国学者介绍过哥白尼学说。

看来在哥白尼日心说发表一百多年后,中国人所了解的内容也就这些。

●真是应了那句古语:“宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。”看来,一种伟大新思想的传播是要备受磨难、尝尽艰辛的。那么,到底是谁将哥白尼学说第一个介绍到中国来的呢?

〇是黄宗羲之子黄百家。《黄竹农家耳逆草》,又名《学箕三稿》,是黄百家(晚号黄竹农家)1691~1700年间文稿的一部结集,有康熙刻本行于世,其中的《天旋篇》虽主旨在于讨论日月五星左、右旋之争,但其中有两段详述了哥白尼学说:

……至明正德间,而有歌白泥别创新图,自外而内作圈八重:外第一重为恒星,各系原处,永古不动,即天亦不动;第二重为填星道;三重岁星道;四重荧惑道;五重地球道。地球日东旋于本道一周,地球之旁别作一小圈为月道(附地球之本体,其圈在八重之外),月绕地球周围而行;六重为太白道;七重辰星道;中为太阳,如枢旋转不移他所。

歌白泥则以太阳居中,而地球循旋于外。

这两段文字,简明、完整并准确地介绍出哥白尼日心地动说的核心内容:(1)创立年代。哥白尼1514年之前就在《天体运动假说的要释》中初步阐述了日心地动说,时间上符合此处的“明正德间”(1506~1521);(2)圈层第次。作圈八重,自外而内依次是恒星天、土星道、木星道、火星道、地球道(旁作一小圈为月道,月绕地球而行)、金星道、水星道和中心的太阳;(3)地球的公转。“五重地球道”“以太阳居中,而地球循旋于外”;(4)地球的自转。“日东旋于本道一周”;(5)太阳的居中。“中为太阳,如枢旋转不移他所。”“以太阳居中,而地球循旋于外。”这里的太阳居中但却“如枢旋转不移他所”之说,并非哥白尼的本义。在哥白尼看来,太阳是居中不动的,故而黄百家可能是混录了伽利略等人以太阳黑子证明太阳存在自转的最新成果。

此外,在《宋元学案·横渠学案上》的按语中,黄百家再一次叙述了哥白尼学说:

百家谨案:地转之说,西人歌白泥立法最奇。太阳居天地之正中,永古不动。地球循环转旋。太阴又附地球而行。依法以推薄食陵犯,不爽纤毫。盖彼国历有三家,一多禄茂,一歌白泥,一第谷。三家立法,迥然不同,而所推之验不异。究竟地转之法难信!

虽然黄百家对哥白尼学说最终产生了疑问,但他无疑是第一个将哥白尼学说在中国完整介绍出来的人,从而完成了中西文化交流史上的一项伟业。

●黄百家又是怎样知晓哥白尼学说的呢?

〇这在国内外还存在着争论。不过,我个人倾向认为,是传教士特别是17世纪80年代来华的法国“国王数学家”告诉黄百家的,正如黄百家所载,“百家修史在京时,亦曾与敦伯南公怀仁、寅公徐公日、平施安公多频相往返,尽得本朝颁行新历之奏疏缘由与杨光先、吴明炫之争讼颠末最悉最真。”(《黄竹农家耳逆草·上王司空论明史历志书》)以上与黄百家来往密切的三个人,就是南怀仁、徐日和安多。此外,还有毕嘉和白晋等。

●黄百家之后,哥白尼学说在中国的境遇又如何呢?

〇黄百家死后未久,1711~1716年间,法国传教士傅圣泽就向康熙介绍了与哥白尼日心说一致并又有发展的开普勒的学说。

1757年,罗马教廷取消了对哥白尼日心说的禁令;1760年,法国传教士蒋友仁向乾隆皇帝献《坤舆全图》,明确宣称哥白尼日心说是唯一正确的理论,并用仪器演示了太阳系的结构原理。

看似已水到渠成,但路还有得走呢。学界名流阮元、钱大昕,虽然将《坤舆全图》化为《地球图说》刊行,并让李锐补以详图以便理解,但思想上还是转不过弯来。钱大昕不过是将哥白尼学说看做是计算上便利有用的手段而已,而不承认是天象的真实:

本轮、均轮本是假象,今已置之不用,而别创一椭圆之率。椭圆亦假象也。但使躔离交食,推算与测验相准,则言大、小轮可,言椭圆亦可。(《与戴东原书》)

阮元则更有抵触情绪:

是说也,乃周公、商高、孔子、曾子之旧说也,学者不必喜其新而宗之。(《地球图说序》)

其为说,至于上下易位,动静倒置,则离经畔道,不可为训,固未有若是甚焉者也。(《畴人传》)

这种情形,到了魏源《海国图志》(1845年)特别是李善兰《谈天》(1859年)之后,才坚冰破开、柳暗花明了。

魏源《海国图志》中译载了多篇有关哥白尼学说的文稿,并绘有地球沿椭圆形轨道绕日运转的图形;李善兰则以“苟求其故”的理性精神,批评阮元、钱大昕之流是“拘牵经义,妄生议论,甚无谓也”,在《谈天》序言中把从哥白尼经开普勒到牛顿对太阳系结构以及行星运动的认识讲述得清晰至极,譬如:

……今地与五星本直行空中,日之摄力加之,其行与力不能适合平圆,故皆行椭圆也。由是,定论如山,不可移矣!

之后再加上王韬《西学图说》《西国天学源流》对哥白尼学说的有力宣传,到19世纪末,哥白尼学说甚至被编成歌谣,广为传唱:

万球回转,对地曰天。日体发光,遥摄大千。

地与行星,绕日而旋。地体扁圆,亦一行星。

绕日轨道,椭圆之形。同绕日者,侧有八星。

●我觉得,虽说中国古代天文学具有极强的实用性和经验性,但从对天地结构的认识,包括对哥白尼学说的理解这一漫长曲折、山重水复的历程看来,也丝毫不乏理论上的敏锐和创造。

〇完全同意。再说说“岁差”吧。

蒙古族民歌《吉祥三宝》,不知感动了多少人:

爸爸:哎!太阳出来月亮回家了吗?没有!星星出来月亮去哪里啦?在天上!我怎么找也找不到它?它回家啦!太阳星星月亮就是吉祥的一家!

寒来暑往,斗转星移。神奇的宇宙,古往今来,激起人们多少遐思?

我们熟悉的北极星,在4600年前可不是我们今天看到的这颗星。据我国史书记载,那时的“北极星”是天龙座的右枢星。14000年之后,织女星将雄踞成为那时的“北极星”。这都是岁差“惹的祸”。由于太阳和月亮对地球隆起部分的引力作用,造成北天极在恒星间缓慢地移动,这就是“岁差”。

早在东晋,虞喜就观察到,太阳从前年冬至运行到第二年冬至,并没有回到原来的位置,而是每50年向西移动1o,岁岁有差,因之称为“岁差”。

岁差是天文学上一个极其重要的概念。古希腊依巴谷在公元前125年首先发现了这一现象,我国虞喜则于公元330年前后也独立发现了岁差。

岁差成因,我国传统是以黄道沿赤道向西滑动来解释的;古希腊托勒密则解释为所有恒星沿黄道的东进,以此来否定春分点西退。托勒密的错误解释,到明末由传教士传入我国,并收入《崇祯历书》之中,以此避免破坏地静说。虽然牛顿早已奠定了岁差的力学解释,是月球和太阳对地球赤道隆起部分摄动引起的地轴进动,但由于明清之际传教士的垄断,以及随后一百多年的闭关锁国,我国基本上沿用托勒密的解释。直到19世纪中叶,哥白尼日心说和牛顿万有引力理论先后在我国公开传播之后,托勒密的错误解释才算寿终正寝。

但有谁知晓,19世纪初——中西科学交流几近隔绝的当头,有一位独居僻壤的中国学者,居然独立于牛顿之外得出了等价的岁差解释。

他就是黄土山西的安清翘。安清翘通过对托勒密岁差理论的细致钻研,逐条反驳,建立起地心体系下岁差成因的独特、天才而正确的解释。

●为什么偏偏是“地心体系下”呢?

〇这是当时的历史现状决定的。由西方传入的第谷“准地心体系”,是托勒密地心体系与哥白尼日心体系的折中,即行星绕太阳转动,太阳、月亮和恒星天则绕地球转动。第谷体系虽不正确,但就当时来说精确最高。所以成为我国明清通行的宇宙模式。

●那么,安清翘是怎样解释岁差的呢?

〇在《推步惟是》一书中,安清翘提出:黄道轴,即过天球中心垂直于黄道面的轴,周日沿自东而西即逆时针的左旋方向自转一圈的同时,也绕北极自东而西圆锥形地公转一圈,由于这种自转稍迟于其公转,作为相对运动的结果,反而是黄道相对于赤道的东移。

今天我们知道,岁差是由于地球自转轴在太阳和月亮的引力作用下绕着黄道面的垂直轴(黄道轴)自东而西缓慢旋转的结果。就视运动而言,安清翘关于岁差的解释,与现在的岁差理论其实就是一种相对运动的关系,即北极绕黄极转和黄极绕北极转在效果上是等价的。

可贵的是,安清翘还将其岁差理论图式化,来说明包括今天章动在内的岁差长周期现象:

如此,由岁差引发的诸种天文现象,均可形象直观地演示了。

●“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”真没想到,我们的祖先从头顶闪烁的星空竟然探寻出了那么多的奥秘。

〇是啊,我们这里的对话,实在只是管中窥豹而已。面对浩渺神奇的宇宙,谁又会无动于衷呢?《毛诗序》说得好:

诗者,志之所之也。在心为志,发言为诗。情动于中,而形于言,言之不足,故嗟叹之,嗟叹之不足,故永歌之,永歌之不足,不知手之舞之,足之蹈之也。

若不其然,苏东坡怎能发出“逝者如斯,而未尝往也;盈虚者如彼,而卒莫消长也。盖将自其变者而观之,而天地曾不能以一瞬;自其不变者而观之,则物与我皆无尽也,而又何羡乎”的人生感慨?

同样,若不是星光与心灵的激荡,德国先哲康德又如何有“在这个世界上有两样东西足以使我们心生敬畏,一是我们头顶灿烂的星空,二是我们内心的道德”的千古名句?

●谢谢您的启发,我似乎对王羲之“仰观宇宙之大,俯察品类之盛”有了一丝感悟,但具体是什么,还容日后慢慢地去品味。

〇恐怕,这就是科学与人文的相通吧。