璀璨中華文化.天人合一.天文科技

中國古代獨步天下的天文科技成就

作者:荏淑一
中華文明中的天文科學有什麼優越性,有什麼獨步天下的內涵呢?(pixabay)
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中華文明中的天文科學有什麼優越性,有什麼獨步天下的內涵呢?現代研究中國科技史的專家、英國王家學會(Royal Society)院士李約瑟教授作《中國的科學與文明》說:「中國人在阿拉伯人以前,是全世界最堅毅、最精確的天文觀測者。有很長一段時間(約自公元前5世紀至10世紀)幾乎只有中國的記錄可供利用,現代天文學家在許多場合都曾求助於中國的天象記錄,並得到良好的結果。」這樣天文學的碩果,同步側證了中國的天文學核心思想──「天人合一」宇宙觀的優越性。就以集大成的東漢偉大天文科學家張衡為例,來看看古代中國獨步天下的天文科學成就。

張衡星  張衡環形山

浩瀚星宇中有一小行星名喚「張衡星」,月球背面有一大撞擊坑形成的環形山稱為「張衡環形山」,紀念中國偉大的天文科學家張衡,同時彰顯了二千前年的中國天文科技成就。張衡是東漢時傑出的太史令,才高於世、從容淡靜,他在天文、數學、機械、陰陽、曆算(推算歲時節候)和文學上都有極高的成就。

月球背面的大撞擊坑周邊的環形山,被命名為張衡環形山。(pixabay)

張衡出生於東漢章帝建初三年(西元78年),字平子,家鄉在南陽西鄂(今河南省南陽縣),祖父張堪為官清廉,曾任蜀郡太守。張衡自幼聰穎好學,多才多藝,善作文賦。他年輕輕就遊學於長安、洛陽兩京,細觀太學教授的學問,精通五經六藝,二十多歲已經博學過人,然而他的志向不在為官,而在治學以經世濟事。他拒絕了舉孝廉和多次徵召為官的機會,回到家鄉深居簡出潛心鑽研揚雄《太玄經》、天文、曆算。漢安帝得知張衡善於術學,特別徵召他任官郎中,後來再遷為太史令。

張衡在太史令任內,融合宇宙觀、天文學與機械的學識技能,貫通於「渾天儀」的製作,完成世界第一部利用水力運轉的「渾天儀」,也稱做「水運渾天儀」、「漏水轉渾天儀」。它是張衡學以經世濟事的具體發揮之一;同時也凝聚了上古中國歷代天文學的成就。

古代中國天文科學的成就

在中國的神傳文化中,天文科學是很早熟的科學,它和中國的治世思想是一脈相通的。《後漢書.天文上》記載了「軒轅始受河圖,闓(鬬)苞授,規日月星辰之象」,《後漢書.張衡列傳》記載了黃帝時「有風后者,是焉亮之,察三辰於上,跡禍福乎下」,這些史書載明了觀察日月星辰的天文現象用以考察禍福的智慧是從黃帝時代就有了。中華民族在「天人合一」的宇宙哲學觀的信仰與實踐下,展開代代的歷史。

中國歷代都有太史令這個史官,太史令不僅是記錄歷史事件的文書,首先他們必須得是一個出色的天文學家,必備觀察日月星辰等等各種天文現象的知識和技能。太史令仰占天象,「採禍福之原,覩成敗之勢」以佐時政,他們從天象微妙細微的變化中,洞察人間政治的成敗禍亂之徵象,並向皇帝報告,提出建言。那麼中國古代的太史令除了目測天文,可有什麼輔助儀器以了解天象呢?

南京紫金山天文台陳列的可以演示天象運轉的渾天儀。(貓貓的日記本/維基百科

張衡的渾天儀就是能演示天象運轉的儀器,並且具有日曆功能。觀察天文的儀器在堯舜時代就有,「唐堯即位,羲和立渾儀」,渾儀就是渾天儀。到了漢武帝太初年間,「落下閎、鮮于妄人、耿壽昌等造員儀以考曆度。後至和帝時,賈逵繫作,又加黃道」(《晉書.志第一.天文上.儀象》)。

東漢時,張衡於安帝、順帝時二度任太史令,他專心致志於做好史官的工作,積澱多年潛心研究結晶,在前人的基礎上做出創新,於順帝永建五年(西元130年)製作了史上第一台能與天體同步運轉的渾天儀(也稱渾象、水運渾象),又留下著作《靈憲》、《渾天儀注》詳細說明。此渾天儀的主體圓球的直徑有四尺六寸,《晉書.志第一.天文上.儀象》記載它的構造「具內外規、南北極、黃赤道(*黃道和天體赤道),列二十四節氣、二十八宿中外星官(*星宿)及日月五緯(*金木水火土五星)」。這儀器內裝著漏壺和齒輪軸的機械裝置,漏壺滴出的水推動齒輪系統轉動渾天儀,能讓渾天儀圓球同步對應星空的運轉演示天象。三國時葛洪說張衡的渾天儀演示天象「與天皆合如符契也」,闡明了它的精妙和實用。

同時這渾天儀的機械裝置還連接到階下的一個自動日曆裝置上,可以顯示渾天儀上的天象日期。這個自動日曆有個既新穎又典雅的名字叫「瑞輪蓂莢」。「蓂莢」是生長在帝堯殿前土階三尺下的植物,隨著月的虛盈、盈虧而開落,從初一到滿月,每天開一葉,過了滿月,每天收合一葉。「瑞輪蓂莢」開落一周期就是一個月 。

張衡觀察到了常明的一百二十四星官(*相當於星座的概念),有名稱的三百二十星官,這些星官包含二千五百顆星,而那些個人們不察的微小星星,約有一萬一千五百二十個(*從北半球的視野來看)。如今看來,這些觀察發現既宏觀又入微,發現的星星數量驚人。

他的《渾天儀注》說天如雞蛋,地如蛋黃處於中,天的表裡有水,天地各乘氣而立,載水而行,「天轉如車轂(*車輪)之運」(宇宙「渾天說」);又說「周天三百六十五度、四分度之一」。我們換個角度來說,從張衡的渾天儀觀測到的周天一週的度數反映出地球體的形狀並不是一個正圓形,而是接近正圓的橢圓形。地球乃橢球體的觀點是近代德國的天文學家、數學家弗里德里希·威廉·貝塞爾(德語:Friedrich Wilhelm Bessel,西元1784~1846年)用大地測量學的方法提出的,那已經是十九世紀的事情。對比之下,張衡的天文與數學測量成就真讓後人望塵莫及。

除了觀星之外,張衡還提出月亮本身不發光,是反射了太陽光之見解,同時也解明了月食的形成原因等等天文現象。將近二千年的先進發現與見解令後人折服萬分!張衡將中國古代天文學和造渾天儀的成就推上高峰,同時代的名學者崔瑗稱讚他「數術窮天地,製作侔造化」!

中國天人合一的宇宙觀認為,從日月星辰的天象運行變化,可以預見吉凶禍福之跡,了解天道。 (pixabay)

中國天人合一宇宙觀的優越性

日月、北斗七星、二十八宿是中國天人合一宇宙觀中天地人對應的焦點。張衡《靈憲》解說,觀測日月星辰的天象運行變化,可以預見吉凶禍福之跡,了解天道(《靈憲》原文:「日月運行,歷示吉凶,五緯(*五星)經次,用告禍福,則天心於是見矣。」)

中國古代的宇宙觀是把人與天連繫在一起的,這種「天人合一」的宇宙觀堅信人的生命來自於神,宇宙的特性、宇宙的法則就是世間人唯一和最終的歸依。世間違反了天道,歷史就起動亂,人背離了善良的宇宙特性,就自受報應,而嚴重敗壞道德、傷天害理,惡事作絕仍不悔改的,就要招致滅盡。

中國歷代的一些像張衡這樣傑出的史官、天文科學家們,秉承中國天人合一的宇宙哲學觀、站在前代天文科學的成就上,繼續探索宇宙天道,累積了豐富的天象紀錄,再再實證了「天人合一」宇宙觀的真實性。他們的努力成果給後人明示了一條回歸「天道」之路,更顯示了中華文明的優越性。@*#

參考書與資料

《後漢書.張衡列傳》
《靈憲》
《渾天儀注》
《晉書.志第一.天文上.儀象》
《史記.天官書第五》
《史記.五帝本紀第一》
《幼學瓊林.卷四.花木類》
李約瑟:《中國的科學與文明》
台灣 國立科學工藝博物館網頁

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責任編輯:王愉悅

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