在没有望远镜的年代,古人凭肉眼与简单的仪器,同样建立了相当细致的星空知识。为了安排农时、编定历法与记录天象,历代都有专人观测日月星辰,留下了大量观测数据与仪器。了解这些内容,可以看清古代科技的一条重要脉络。
古人把星空划分为若干区域,二十八宿是其中最基础的一套。它沿黄道与赤道附近选出二十八个星宿,作为标示日月五星位置的参照。二十八宿既是观察天象的坐标,也与历法、时节推算相关,是传统天文学的核心概念之一。二十八个星宿各自统辖邻近的若干星,构成标示天体位置的坐标网格。
与二十八宿配合的,是赤道坐标体系。古人以天球赤道为基准,用二十八宿的距度来量度天体的位置。这种以赤道为主的坐标传统,与古代以观测星象定时的需要相适应,在方法上自成系统。这套坐标系统的形成,是长期观测积累与计算需要共同推动的结果。
关于宇宙的结构,古人有不同的学说。浑天说主张天如蛋壳、地如蛋黄,天地浑圆而相依;盖天说以天在上、地在下为基本设想;宣夜说则倾向于认为天无固定形体。东汉张衡在《浑天仪注》中以形象的比喻阐述浑天之说,影响较为深远。
观测离不开仪器。圭表利用日影的长短来确定节气,立竿测影以定夏至、冬至、春分、秋分,是编历的基础;浑仪用于测量天体在天空中的位置,由多重圆环与窥管构成;浑象则以模型演示日月星辰的运行。三者用途不同,相辅相成。
早期的观测仪器实物时有出土。如阜阳西汉墓所出的二十八宿圆盘,由上下两片圆盘组成,下盘刻有二十八宿名称与距度,上盘沿边分布小孔,配合支架即可用于测量天体的赤道位置,所属年代很早,是研究古代天文仪器的重要材料。
战国时期的甘德、石申对恒星位置有系统记录,后人所称的《甘石星经》即本于此。虽然原书早已散佚,但其星宿名称与数据通过其他文献流传下来,成为研究早期天文学的重要依据。早期星表与后世观测共同构成了连续的天象资料。
历代天文机构还持续记录天象,如日食、月食、彗星、新星等。这些记录时间跨度长、连续性强,为现代天文学研究某些周期性现象提供了难得的史料。研究者常借助古籍中的这些条目,反推过去发生的天象。这些条目在整理时通常按年代与类型编排,便于检索与比较,也是研究时常用的入手方式。
天文学与历法编制紧密相连。要定出准确的一回归年与一朔望月,必须依靠长期的天象观测。元代郭守敬等人在编制《授时历》时,改进并创制了简仪、仰仪、圭表等多种仪器,通过大规模实测取得数据,使历法精度明显提高。文献中留下了这些仪器与实测的记载。仪器与实测数据往往随历法文献一同保存,两者合看,才能理解历法改进的依据。
天文在古代还有制度层面的意义。观象授时被视为朝廷的职责,天文机构负责颁历、记录天象,仪器与星图也见于宫殿和官府。因而古代天文知识不仅属于科学,也嵌入到礼制与行政的运作之中。颁历与记录天象的职责,也随朝代更替而有所调整。
今天,北京古观象台等地保存着历代天文仪器,成为了解这一传统的实地场所。中国国家图书馆等机构也收藏有天文历算类古籍,并整理影印其中的星图与历书,为研究者提供便利。将文献与实物合观,能更完整地认识古代天文学的面貌。把文献记载与仪器实物、星图影印本对照来看,古代天文学的轮廓会更加清晰。
对普通读者来说,认识古代天文学可以从辨识二十八宿入手,再了解圭表、浑仪等仪器的作用与张衡、郭守敬等人的工作。把它放在科技史的脉络里来读,比把它当成神秘学说更接近历史的实际。先认得星官与仪器,再读《天文志》一类的篇章,是循序渐进的一条路径。
需要提醒的是,古代天文与历算属于科技史知识,其价值在于观测记录与科学方法。它不同于以天象推断个人祸福的做法,后者不属于科学范畴,也不在本条的介绍范围内。
古籍中的天文内容有相对固定的呈现方式。星星按群体划分为「星官」,各有名称与位置;星图把天空的分布绘成图幅;正史中的《天文志》《律历志》,则记录天象、仪器与历法沿革。熟悉这些体例,查阅古代天文材料时便能较快找到所需的门类与线索,不至于在纷繁的名目之间迷失。
本条为中国古代科技史与天文常识介绍,不涉及任何预测性内容。
资料来源:中国国家图书馆