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中国古人眼中的天—彩图青少版中国科技通史

时间:2023-08-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:天的起源,其实就是中国古代关于宇宙创世的看法,与其他文明一样,在早期与神话传说和哲学思辨混杂在一起。盘古开天地的神话是中国古人宇宙观的朴素解释。盘古生前完成开天辟地的伟大业绩,死后留给后人无穷无尽的宝藏,成为中华民族崇拜的英雄。到东汉末年,中国关于天的学说主要有三种,分别是盖天说、浑天说与宣夜说。《周髀算经》中的盖天说宇宙模型和给出的一些天地参数,构成了一个相当自洽的公理体系。

中国古人眼中的天—彩图青少版中国科技通史

天的起源,其实就是中国古代关于宇宙创世的看法,与其他文明一样,在早期与神话传说和哲学思辨混杂在一起。一种比较流行的神话传说是“盘古开天辟地”,宇宙得以创生,其实这个传说出现的时间相对晚一些,更早的先秦、两汉文献中,对宇宙的起源更多的是一些偏哲学思辨的描绘。比如老子在《道德经》中表示,“天下万物生于有,有生于无”,提出了一个“无中生有”的起源方案。老子同时还提出在天地生成之前先有“道”,“道”再生万物。老子的思想构成了后世关于宇宙创始和演化学说的基础。

起初宇宙被包含在一个蛋里,在这个蛋里生命力“阴”和“阳”互相影响

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盘古是怎样开天辟地的

很久很久以前,天地还没有分开,到处是一片混沌。它无边无沿,没有上下左右,也不分东南西北,样子好像一个浑圆的鸡蛋,人类的祖先盘古就孕育在其中。

过了18000年,盘古孕育成熟了,他发现眼前一片漆黑,就挥舞自己制造的斧子劈开了这混沌的圆东西。随着一声巨响,圆东西里的混沌渐渐分开了,轻而清的阳气上升,变成了蓝天,重而浊的阴气下沉,变成了大地。从此,宇宙间就有了天地之分。

盘古出世后,头顶蓝天,脚踏大地,挺立在天地之间。以后,天每日增高一丈,地每日增厚一丈,盘古也每日随之长高。又经过18000年,天高得不能再高,地厚得不能再厚,盘古自己也变成了身长九万里的巨人,像一根柱子一样撑着天和地,使它们不再变成过去的混沌状态。

盘古像

盘古开天辟地后,天地间只有他一个人。他的情绪有什么变化,天地也跟着发生不同的变化。他高兴的时候,天空就晴朗;他发怒的时候,天空就阴沉;他哭泣的时候,天空就下雨,落到地上汇成江河湖海;他叹气的时候,大地上就刮起狂风;他眨眨眼睛,天空就出现闪电;他发出鼾声,空中就响起隆隆的雷鸣声。

不知过了多少年,行将就木的盘古倒在地上,不久就离开了他一手创造世界。他的头部隆起,成为东岳泰山;他的脚朝天,成为西岳华山;他的肚子高耸,成为中岳嵩山;他的两个肩胛,一个成为南岳衡山,另一个成为北岳恒山。他的头发和汗毛,变成了树木和花草。后来,才有了传说中的三皇五帝。

盘古开天地的神话是中国古人宇宙观的朴素解释。盘古生前完成开天辟地的伟大业绩,死后留给后人无穷无尽的宝藏,成为中华民族崇拜的英雄

东汉张衡继承了道家对宇宙创生从虚无到天地这一理论,这集中表述在《灵宪》和《浑天仪注》两篇文献之中。张衡认为在天地起源的过程中,“道”起了支配作用,宇宙之初(太素之前)只有一片虚无缥缈且难以描述的虚空,这种持续了很长时间的状态叫作“涬溟”(读xìng míng),这也是道之根本。道根建立之后,虚无中就产生了元气,进入了太素阶段,此时的元气还处于混沌不分的状态,叫作“庞鸿”,这是道的主干。道干发育之后,元气开始分裂,柔而清的在外面形成天,刚而浑的在中间形成地,天地间的相互作用产生了日月星辰。

张衡,中国东汉时期伟大的天文学家、数学家

秦汉之后思考天地起源的仍不乏其人,比如宋代理学家朱熹就表示,天地之处只是阴阳二气,二气运行相磨,便出现了许多渣滓,这些渣滓出不去就在中央结成了地。所以,气之清者为天、日月、星辰,在周围做旋转运动;地在中央不动,而不是在下。朱熹的论述俨然有一点儿地心说的迹象了。朱熹还表达过另外一种宇宙循环创生的想法,即如果人间无道,天地就会灭世重回混沌状态,再重新创生循环。关于天地是否必然有一个起源过程,中国古代还有一种观点,即天地亘古不变,宇宙无始也无终。

古人观天,然后对天的结构、运行及常见的天文现象进行系统化的阐释,于是便出现了不同的天地宇宙模型。到东汉末年,中国关于天的学说主要有三种,分别是盖天说、浑天说与宣夜说。

盖天说

盖天说认为天在上,地在下,天像车盖一样笼罩大地。这应该源自天圆地方等原始天地观念,其中又包括几种不同的说法,主要有《周髀》盖天说与周髀家盖天说。

《周髀》盖天说出自《周髀算经》(《周髀算经》在初唐之前一直被称为《周髀》,髀就是高表,因高表及相应的测望方法源于周代,所以叫周髀。该书作者及成书年代目前仍然说法不一。唐代李淳风作注之后,《周髀》由一卷扩展到二卷,并列入算经十书中,于是有算经之名。比较特殊的是,该书自始至终没有一丝星占学内容,堪称一本纯粹的数理天文著作),基础理论是,天以北极为中心,地以北极极下的“璇玑(读xuán jī)为中心,天地的形状都是中心凸起而四周皆为扁平的圆面,天地为平行平面,距离恒定为8万里;太阳绕北极运转,一年四季有不同的运行轨道,称为“七衡六间”;太阳光照的范围为16.7万里,有光照的地方是白天,无光照的地方是黑夜。

盖天说宇宙示意图(右半部)

J:北极(天中) 里,春分、秋分日道半径
X:夏至日所在(日中时) RD=2RX=238000里,冬至日道半径
F:春分、秋分日所在(日中时) L=103000里,周地距极远近
D:冬至日所在(日中时) H=80000里,天地间距离
Z:周地(洛邑,今河南洛阳)所在 h=60000里,极下璇玑之高
r=11500里,极下璇玑半径
RX=119000里,夏至日道半径

《周髀算经》还给出了宇宙的尺度,冬至之日太阳运行的轨道(北衡),是太阳运行距离轨道中心也就是北极的最远之处,此处的轨道半径为23.8万里,太阳在此处又可以将它的光芒向四周射出16.7万里,两值相加得到宇宙半径40.5万里,因此宇宙直径是81万里。《周髀算经》中的盖天说宇宙模型和给出的一些天地参数,构成了一个相当自洽的公理体系。在这个天地模型中,盖天说可以解释昼夜交替、长短变化和四季变换等现象。

隋书·天文志》中提到一种“周髀家盖天模型”,该模型没有给出明确的天地数理结构,认为天圆如张盖,地方如棋局,天盖周日视运转的转轴是天北极和人居地之间的连线,所以“天之形如倚盖”,天的形状如同斜倚在大地上的车盖。为了解释日落,该模型设定了天南高北低的形状(倚盖),天带着太阳转到南方高处,就是日出;转到北方低处,太阳就被大地挡住了,所以日落。不同季节的昼夜长短则通过阴阳之气来解释。学术界认为周髀家盖天说应早于《周髀》盖天说,并被后者取代。

浑天说

一般认为系统性的浑天说形成稍晚于盖天说,至少在西汉末年开始对盖天说进行了激烈的批评,演变成了一场轰轰烈烈的“浑盖之争”。浑天说在此次争论中胜出,浑天模型成为之后中国古代占主导地位的天地结构模型。浑天说认为天是一个封闭球壳,日月星辰附着在球壳内表面,地处于包围的中心,天球每天绕过南北天极的轴线运转一周,带着日月星辰穿行地下。

浑天说示意图

东汉张衡将浑天说理论系统化、完备化,代表文本是残留下来的《浑天仪》(或称《浑天仪注》。现存张衡关于宇宙结构和模型的著作均为残篇,分布于《灵宪》《浑仪注》《浑天仪图注》之中,对这些文献收录比较齐全的是唐代的《开元占经》)最经典的描述莫过于“浑天如鸡子,天体如弹丸,地如鸡子中黄,孤居于内,天大而地小”。这个浑天模型提供了一个与现代球面天文学中相似的天球模型,克服了盖天说的不足,能够比较准确地解释所见各种天象。

浑天理论中“地如鸡子中黄”,是不是能够说明中国在汉代就认识到大地是球形的呢?其实不然,这是一种误读。这个描述只是在比喻天和地浑然一体的关系,实际上浑天家还是主张地平说。而古希腊的球形大地概念包含着一个非常重要的要素,即大地的尺度与天穹相比是可以忽略不计的。在中国古代的天地观念中,无论是盖天说还是浑天说,天与地尺度相当,始终处于对等的地位。

福建泉州博物馆前浑天仪(仿)

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浑天仪与地动仪是怎么发明的

张衡(78—139)是中国东汉时期伟大的科学家,他曾在京城洛阳担任太史令,主要掌管天文历法。为了探明自然界的奥秘,张衡对书本中和观察到的材料进行分析研究,开始了试制“观天察地”仪器的工作。他把研究的心得写成《灵宪》。在这本书里,他告诉人们:天是球形的,像个鸡蛋,天就像鸡蛋壳,包在地的外面,地就像蛋黄。这就是“浑天说”。(www.xing528.com)

接着,张衡根据这种“浑天说”的理论,开始设计、制造仪器了。历经千辛万苦,一个当时世界上最先进的天文仪器——浑天仪诞生了。这个大铜球很像今天的地球仪,它装在一个倾斜的轴上,利用水力转动,它转动一周的速度恰好和地球自转一周的速度相等。而且在这个人造的天体上,可以准确地看到太空中的星象。

北京中华世纪坛张衡雕像,手持地动仪

后来,张衡经过努力钻研,又发明创造了世界上第一架能预报地震的仪器——地动仪。张衡注意到,在地震发生时,远离震中的大地会发生两种运动:一种是来自震中方向的水平震动,另一种是垂直于地表的震动。在远离震中的地方,地震时第一次发生的水平震动,总是使地面背向震中朝外移动。在这一科学发现的基础上,张衡利用惯性原理发明了地动仪。

张衡在科学上的创造发明是伟大的,由于他的贡献突出,联合国天文组织将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”,将太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。

宣夜说

浑天、盖天之名皆有来历,而宣夜一词做何解释,目前还不能完全搞清楚。汉灵帝时,蔡邕上书表示宣夜说已经失去了传承,只闻它的名字,却不知具体内容。《晋书·天文志》对宣夜说的观点有些许记载,认为天是没有形质的,是一片虚空,日月星辰浮于虚空之中,自由运行。这种说法与现代宇宙学颇有形似之处,所以常常被后人做适当发挥后,奉为中国古代最先进的宇宙学说。

这幅北魏墓室顶部的壁画,绘有星辰300余颗,中央用淡蓝色绘出一条纵贯南北的银河

虽然宣夜说在否定天有形质这点上比盖天、浑天两种说法高明,且在明清西学东渐的时候,在乾嘉学者抵制传教士所宣传的欧洲水晶球宇宙体系(明末传教士最早介绍入华的宇宙结构学说,与天主教教义密切相关)时作为所谓的“中源”起到了理论支持作用,但除去思想上的深刻,实际上宣夜说夸大了天体的自由运行,且没有关注天体运行的规律,也没有给出天地结构的任何定量化描述,不能对基本的天文现象给出解释。这种理论与实际应用的严重脱节,使得宣夜说失去了继续发展的动力,早早消失于历史长河之中。

中国古代除了儒家和道家所持有的中国本土传统宇宙学说之外,还有源自印度、随佛教传入中国的佛教宇宙观,并对中国古代人对宇宙的看法产生了一定的影响。佛教中的宇宙一般被叫作“世界”,《楞严经》中说“世”代表过去、现在、未来时间上的流逝和变化,“界”为界畔,是空间上的界定。这与中国“四方上下曰宇,古往今来曰宙”的古代“宇宙”意思几乎一致。

佛经中的“世界”也叫“世间”,分为“众生世界”和“器世界”两个层面,众生世界又称有情众生,器世界则是一切有情众生可居住的国土世界,因此,具有更多物质含义的器世界,更接近天文学上的宇宙概念。佛教宇宙学中用来表示时间的一个重要概念就是“劫”,婆罗门教义认为劫末有劫火出现,烧毁一切,然后世界被重新创造。劫火过后,天地还未成之初,就有一个众生世界。众生最初是“天使”,以“欢喜”为食,无须日月,没有男女、尊卑、上下之分,自身可发光,飞行在空中,寿命长久。但各种贪念让众生堕落,自身不再发光,不能飞行,所以需要一个国土世界,也就是器世界来居住。

器世界的基本结构如下:金轮之上须弥山(须弥山又称苏迷卢山、弥楼山,意思是宝山、妙高山、妙光山,是印度佛教中世界的中心)处于正中,另有七山围绕;构成须弥山的材料是金、银、玻璃、琉璃四宝,其余七山由金组成;七山之外有大洲,即四大部洲,四洲之外又有铁组成的轮围山;九山之间又有八海。日月星辰在风轮的托持和吹动下,绕须弥山而转,运行高度是须弥山的一半,因此在四大洲形成昼夜交换和季节变化。

北京雍和宫大殿前铜须弥山

长期以来,流行着这样一种说法,认为古代中国是农业国,而农业需要天文学,所以古代中国人特别重视天文学。这个说法乍听似乎很有道理,但如果稍加思考,就会发现其中的逻辑并不能自洽。首先,如果农业需要天文学,那全世界几乎所有民族都有农业,在他们那里是不是天文学都具有像古代中国文化中天学那样的特殊地位呢?

如果说农业需要天文学,那么航海更需要天文学,古希腊人既有农业又依赖于航海,天文学在古希腊文化中有没有取得像古代中国文化中天学所居的特殊地位呢?举一个例子,与中国早期官方史书相比,在《荷马史诗》或希罗多德的《历史》中能找到多少有关天文学的论述?而中国历代官史中的“天学三志”(律历志、天文志、五行志),天文志有很大一部分专讲占星学,五行志专讲灾异、祥瑞,显然都与农业无关。

清代焦秉贞《御制耕织全图》中的耕第十五图——收割

农业需要天文学,但需要到什么程度?绝大部分农民并不需要懂天文学。此外,农业与农具制造、育种、土壤改良水利等方面有着更为直接的密切关系,为何这些知识反而不受重视?所有问题,归根结底都引导到同一个方向:中国古代天学的性质和功能与现代意义上的天文学是否相同?如若不相同,区别在哪里?

阅读一些关于上古时期的典籍,你会惊讶于其中对于天学事务记载的频率是如此之高。《虞书》中第一篇《尧典》,其中对于“历象日月星辰,敬授人时”的工作叙述得非常详细,有种“作为君主,他的最重要的工作就是授时”的感觉。《史记》中对舜接替尧继位的过程进行了描述:“于是帝尧老,命舜摄行天子之政,以观天命。舜乃在璇玑玉衡,以齐七政……”

综合两段文字,可以看出天子之政就是“观天命”,要怎么观天命呢?舜通过一个叫璇玑玉衡的装置,来检验七政,也就是日、月及金、木、水、火、土五星的运行是不是和他(天子)安排的一样。而天子对天学事务的安排就是尧所做的根据日月星辰运行的情况来制定历法,教导人民按照时令从事生产活动,这种责任似乎是天子之所以是天之子的意义所在。董仲舒在《春秋繁露》中表示,能够沟通天地人三者的人方能为王。

帝尧像,出自《明刻历代帝贤像》。相传尧曾设官掌管时令,制定历法

在古代中国人心目中,天是人格化的。天命的观念,则是儒家政治理论中的重要组成部分。天命有三点性质:天命是可知的;天命会改变;天命归于有“德”者,转移之机即在于有德与暴虐。能通天达地的人,必定是可知天命的,他的职责就是将天命传达给其他民众。那么要如何向世人昭示自己获得天命?又依靠怎样的机制来获得上天的知识呢?答案既简单又明显:靠天学。

北京故宫博物院收藏的金双龙钮“天子之宝”

灵台、明堂以及这类建筑所象征的整套天学事务,就是最为重要的通天手段。历法及与此有关的各种术数归根结底也有着同样的性质和功能。天学是通天手段,也是君王政事,只有天子与天子授命的人才可以涉足。所以,古代天学机构是朝廷的一个部门,供职于其中的天学家是朝廷官员,也在政治中占有重要地位,对于公众而言,天学则是一门被严厉禁锢的学问,历朝都颁布过对于民间私藏、私习天文的禁令。在早期,天学是王权成立的必要条件,晚期逐渐演变为王权的象征。

观象授时是早期天子执政最重要的工作,代表着王权受命于天的正统性。在天文观测与历法工作都还不成体系的中国古代早期社会,天子如何安排一年的季节和月份呢?基本有五种与天象相关的授时方法。

中星授时:天文学上,将在天球上过北极、天顶和正南的大圆叫作天球子午线,天球子午线所形成的经圈叫作天球子午圈。天体正好过子午圈叫作中天。某一时刻正好位于正东向、正南向、正北向和正西向的星叫作正星,某一时刻南部天空过中天的星叫作中星,平旦(指太阳停留在地平线上,意为黎明)开始时刻观测到的中星叫作旦中星,黄昏终止时刻观测到的中星叫作昏中星。

《尚书·尧典》明确记载:“日中、星鸟,以殷仲春;日永星火,以正仲夏;宵中、星虚,以殷仲秋;日短、星昴,以正仲冬。”在这里,“日中”和“宵中”是指昼夜等长,“日永”和“日短”分别指昼最长和昼最短;“鸟”“火”“虚”“昴”是指该季节黄昏中天的各星宿。这句话的意思是,昼夜等长和鸟星昏中,是春分到来的标志;白昼最长和火星昏中,是夏至到来的标志;昼夜等长和虚星昏中,是秋分到来的标志;白昼最短和昴星昏中,是冬至到来的标志。

斗建授时:北斗所指就是斗建,斗建的变化也可以反映太阳周年视运动的情况。具体方法是以北斗七星斗柄连线的指向来授时,所谓“斗柄东指天下皆春”。

月相授时:通过月亮表现出的阴晴圆缺来授时,实质上的天象基础是太阳和月亮之间的位置关系变化。

测影授时:利用圭表测定太阳正午影长来授时,影长数值最大时为冬至,最小时为夏至,居中时为春分、秋分。

太阳位置授时:太阳位置是无法直接测量的,必须根据其他天象间接推求,而且必须具备完整的参照系统(二十八宿),因此这种方法出现时间相对较晚。

在历法发展完备之后,观象授时的方法便渐渐失去了最初的作用。但其中包含的观测手段则成了人们验证历法以及调整历法的重要方法。

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