四大发明与天学地学：中国科技通史彩图青少版

通过观测实际天象，来安排一年的季节与月份，这是在历法知识尚不完备的时候，人们观天知时的重要手段。那么中国古代的观象系统是如何确立的呢？首先，就是给星辰命名，以及给星空分区，从而掌握恒星的相对位置。为了方便描述和指称恒星，命名是十分必要的，夏商周三代正处于中国古代天学发展的早期阶段，人们通常借用身边熟悉的事物名称对恒星进行命名，比如狗、牛、狼等动物，织女、老人等人物，车、舟、箕、斗等生活用具，人间万物和社会组织几乎全都被照搬到了星空上。其中最有名的，便是牛郎织女的民间传说。传说古代天帝的孙女织女擅长织布，每天给天空织彩霞。一个偶然的机会，她来到人间，偷偷嫁给河西的牛郎，他们生了一儿一女，日子过得很美满。不料此事惹怒了天帝，他命令天兵天将将织女捉回天宫，责令他们夫妻分离，只允许每年七月初七夜在鹊桥上相会。这便是“七夕”的由来。

西汉彗星图（部分摹绘），反映了中国当时天文学的突出成就

对星空最早的划分可能是将恒星分为两象，也就是龙和虎。在先民有了四季的概念之后，在两象划分的基础上发展为四象，又称为四陆、四神或四灵，也就是东方龙、西方虎、南方雀、北方龟的格局。至春秋战国，又将五行五色的文化与方位相配，最后形成了东方苍龙、南方朱雀、西方白虎、北方玄武的传统说法（玄武即乌龟，也可将它视为龟蛇合体的形象。在汉代画像石中被绘制成乌龟身上盘绕一条蛇）。

四神天象图，这幅图中有西王母和她的丈夫东王公，还有大名鼎鼎的四神——青龙、白虎、朱雀、玄武。南阳汉画馆藏汉画拓片

将星象划分为四象对辨认恒星相对位置来说，只能给人一个十分模糊的概念。如果要更准确地描述恒星，方便观测和记忆，把恒星根据距离远近划分为不同的星群，各星群星数不等，这样的星群，在古代叫作星官。这与西方天文系统中的星座有着相同的意义。星官所包括的范围比四象精细得多，使人们对星空中各恒星的区分更加清晰。

世界现存最早的天象图——《唐代敦煌卷子星图》将紫微垣画在以北极星为中心的圆形平面投影上

为了记住星官和恒星的名称和方位，古人将这些名称编写成韵文、诗歌。早期的作品有北魏张渊的《观象赋》，隋代李播的《天文大象赋》，直到《步天歌》的出现，成为此类作品集大成之作（《步天歌》成书的确切年代和作者至今未能确定，一般认为是唐代王希明的作品）。《步天歌》用七言韵文介绍陈卓所总结的二百八十三官一千四百六十四星，并配有星图。《步天歌》对于辨认和记忆全天星斗来说，是一种很好的参考手册。然而《步天歌》在中国古代天学史上能产生重要影响的原因，更在于它首次明确地把可观测到的全部天空分为三十一个大区，即在后世一直流传的三垣二十八宿分区法。

《敦煌紫微垣星图》（局部），出土于甘肃敦煌石窟

所谓三垣指的是紫微垣、天市垣和太微垣。三垣中星官名称各有特点，紫微垣星官以帝、太子、后、少尉等与帝王有关的名称命名；太微垣星官多以三公、九卿等官署和灵台、明堂等建筑命名；天市垣主要以河中、河间、晋、郑等国名、地名命名。三垣往外环列着二十八宿，绕天一周。二十八宿沿黄道将周天分割成二十八个宽窄不等的狭长天区，这样日、月、五星等天体的位置可以用“入某宿某度”表示（关于二十八宿在中国出现的时间，可以追溯至周代之前，但对于二十八宿是否起源于中国，目前还是有争论的。古代印度、阿拉伯、伊朗和埃及，都曾经使用过二十八宿体系。现有观点包括中国起源说、印度起源说、巴比伦起源说，然后传播到其他国家；以及中国独立起源说、印度独立起源说，互相之间不是传播的关系）。因此，中国古代的三垣二十八宿体系实际上还起到了标识天体和天象位置的坐标系作用。

五星二十八宿神形象

星占学在几乎所有古代文明中，都是一个引人注目的部分。根据所占事项，星占学可分为两大类型：军国星占学与生辰星占学。前者专指以战争胜负、年成丰歉、王朝兴衰、帝王安危善恶等事项为待占对象的星占学体系；后者根据个人出生时刻各种天象来占测那人一生的穷通祸福。古代中国拥有一个纯粹而完备的军国星占学体系，但并未产生出“土生土长”的生辰星占学。在中国古代传统思维中，只有皇家才能与真实天象发生联系，平民和天象之间并没有这种关系。

《三国演义》中谋士蒯良对刘表说：“某夜来仰观，见一将星欲坠地，以分野度之，必应孙坚也。”这里的将星是如何与孙坚对应起来的呢？通过分野。若要以天象预占天下军国大事，就必然要解决天象与地界的对应关系，古代中国人采用的方法就是“分野”理论。它的基本思想是将天球划分为若干天区，使之与地上的郡国州府分别对应，如此某一天区出现某种天象，它所主的吉凶就与地上对应的这一地区的祸福直接联系了起来。

这幅《天象分野图》保留了隋唐以来分野图的精华

首先将天区划分成二十八宿，地上州国皆有对应之星；其次，设立一个假想天体“太岁”，它沿自东向西的方向在天上运行，运行一周需要十二年。沿太岁所行方向划分为“十二辰”，用十二地支表示；太岁与木星（古代称岁星）的运行速度相同，但运行方向相反。沿木星所行方向划分为“十二次”，各有专名。这两种划分方法与二十八宿、十二古国、十二州等，拥有整套的对应方法。(www.xing528.com)

宋代石刻天文图碑（拓片）刻绘了恒星、赤道、黄道、二十八宿区线以及银河

分野之说对星占而言必不可少，它使用的方法，不过是依据天象所对之宿，推占它对应地区的事情而已。

军国星占学的任务是占卜战争胜负、年成丰歉、王朝安危等，战争和年成是最重要的主题。而被赋予星占意义的天象可分为七大类：首先是太阳，包括日食本身，蚀列宿占（太阳或月亮运行至二十八宿中不同位置时发生日食或月食，占卜意义各不相同），还有光明、变色等多种日面状况；之后是月亮，月食及蚀列宿占，月食五星（月亮与五大行星中某星处于同一宿时发生月食），月运动状况、月面状况，月犯列宿（月球接近或掩蚀二十八宿之不同宿），月犯中外星官，月晕列宿及中外星官；行星，亮度、颜色、大小、形状，自身的运行状况，行星经过或接近星宿星官，诸行星之间的相对位置；第四类是恒星，包括本身亮度和颜色，及客星出现；五是彗星、流星、陨星；六是瑞星和妖星；最后是各种大气现象。

汉代蜀地（今四川）“五星出东方利中国”锦质护膊，新疆和田民丰尼雅遗址出土

中国古代天学的主要功能有两个：授时与星占，授时是形式，星占是本质。无论授时还是星占，它的基础都是历法的编制和改进，而历法的基本问题，就是在给定的时间、地点，推算出日、月、五大行星在天球上的位置，这也是古代天文学要解决的基本问题。

为了解决这个问题，古代中国天学家使用了“数值模型”的方法，具体是观测行星在一个“会合周期”中的表现，并给出详细的描述，然后从一个理想的起算点开始，利用“会合周期”的叠加，推算出日、月、五星任意时刻在天球上的位置。

确定天体位置需要坐标，中国古代一直使用赤道坐标，也就是以地球赤道面在天球上的投影为基准的坐标系。这个基准面可以通过观测特定恒星围绕北天极的周日视运动来确定。

除了赤道坐标，古代中国人对作为日、月运行轨道的黄道也有所了解。通常日、月、五星在黄道附近运动，使用在黄道上入某宿多少度来表示。那么古代中国是否也存在一种黄道坐标呢？答案是否定的，这其实是一种与西方不同的黄道坐标，现代学者称之为“伪黄道坐标”。“伪黄道”虽然有着符合实际情况的黄道平面，但却没有定义黄极，而是利用从天球北极向南方延伸的赤经线与黄道面的交点来量度天体位置，这样所得的数值与正确的黄经、黄纬都不相同。

（本章执笔：张楠博士）

中外科学技术对照大事年表

（远古到1911年）

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