中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展——古人到底有多牛?(2)

大家好啊,我是地球?qū)殞?,今天我要繼續(xù)為大家科普中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展歷史,讓我們走進(jìn)歷史的長(zhǎng)廊,去一探究竟吧!

體系發(fā)展時(shí)期(公元220年~宋朝初年)

三國(guó)

這是中國(guó)古代天文學(xué)在體系形成之后,繼續(xù)向前順利發(fā)展的階段,在歷法、儀器、宇宙理論等方面都有不少的創(chuàng)新。

三國(guó)時(shí)魏國(guó)楊偉創(chuàng)制《景初歷》(237年)發(fā)現(xiàn)黃白交點(diǎn)有移動(dòng):知交食之起不一定在交點(diǎn),凡在食限以內(nèi)都可以發(fā)生;又發(fā)明推算日月食食分和初虧方位角的方法。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于推算日月食有很大幫助。吳國(guó)陳卓把戰(zhàn)國(guó)秦漢以來石氏、甘氏、巫氏三家所命名的星官(相當(dāng)于星座)總括成一個(gè)體系,共計(jì)283星官、1464星,并著錄于圖。陳卓的星官體系沿用了一千多年,直到明末才有新的發(fā)展。葛衡在渾象的基礎(chǔ)上發(fā)明渾天象,它是今日天象儀的祖先。渾天象是在渾象的中心,放一塊平板或小圓球來代表地,當(dāng)天球(渾象)繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí),地在中央不動(dòng),這就更形象地表現(xiàn)了渾天說。

兩晉

后秦的姜岌造《三紀(jì)甲子元?dú)v》(384年),以月食來求太陽的位置所在,從而提高了觀測(cè)的準(zhǔn)確性。他又發(fā)現(xiàn),日出日落時(shí)日光呈暗紅色是地面游氣的作用;天頂游氣少,故中午時(shí)光耀色白,這是對(duì)大氣選擇吸收認(rèn)識(shí)的開端。

東晉虞喜發(fā)現(xiàn)歲差,南朝祖沖之把它引進(jìn)歷法,將恒星年與回歸年區(qū)別開來,這是一大進(jìn)步。祖沖之測(cè)定一個(gè)交點(diǎn)月的日數(shù)為27.21223,同今測(cè)值只差十萬分之一,堪稱精確。

南北朝

祖沖之之前的何承天在長(zhǎng)期觀測(cè)的基礎(chǔ)上利用調(diào)日法求得更精密的朔望月數(shù)值,這在方法上是一改進(jìn)。所謂調(diào)日法,即用某數(shù)的過剩分?jǐn)?shù)近似值(強(qiáng)率)和不足分?jǐn)?shù)近似值(弱率)來求更精確的分?jǐn)?shù)近似值。

祖沖之之子祖(日恒)繼承父業(yè),也精于天文。他發(fā)現(xiàn)過去人們當(dāng)作北極星的“紐星”已去極一度有余,從而證明天球北極常在移動(dòng),古今極星不同。

北齊(公元550~577年)張子信,致力于天文觀測(cè)三十多年,發(fā)現(xiàn)太陽和行星的運(yùn)動(dòng)也不均勻;合朔時(shí)月在黃道南或黃道北,會(huì)影響到日食是否發(fā)生,而月食則沒有這一現(xiàn)象。張子信的這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致隋唐時(shí)期天文學(xué)的飛躍發(fā)展。

隋朝

隋統(tǒng)一全國(guó)以后,首先使用的是張賓的《開皇歷》。但《開皇歷》粗疏簡(jiǎn)陋,經(jīng)過激烈爭(zhēng)論后,從開皇十七年(公元597年)起改用張胄玄的歷法。這部歷法又于大業(yè)四年(公元608年)修改,名《大業(yè)歷》?!洞髽I(yè)歷》考慮到張子信關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)不均勻性的發(fā)現(xiàn),利用等差級(jí)數(shù)求和的辦法來編制一個(gè)會(huì)合周期中的行星位置表,對(duì)行星運(yùn)行的計(jì)算又提高了一步。

在《大業(yè)歷》行用過程中,劉焯于604年完成《皇極歷》,用等間距二次差內(nèi)插法來處理日、月的不均勻運(yùn)動(dòng),成為中國(guó)天文學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)。劉焯還建議,發(fā)動(dòng)一次大規(guī)模的大地測(cè)量來否定“日影千里差一寸”的傳統(tǒng)說法,對(duì)這種說法何承天早已表示懷疑。但由于隋煬帝的窮奢極欲,腐朽昏庸,劉焯的合理建議連同他的《皇極歷》都未被接受。

唐朝

唐朝建立了強(qiáng)大的封建帝國(guó),出現(xiàn)貞觀、開元之治的興盛局面,為天文學(xué)大發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。貞觀七年(公元633年),李淳風(fēng)制成渾天黃道儀,把中國(guó)觀測(cè)用的渾儀發(fā)展到極為復(fù)雜的程度,在過去的固定環(huán)組(六合儀)和可運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)組(四游儀)之間,又加了一個(gè)三辰儀。三辰儀由相互交錯(cuò)的三個(gè)圓環(huán)(白道環(huán)、黃道環(huán)、赤道環(huán))組成,這樣在觀測(cè)時(shí)就可以從儀器上直接讀出天體的赤道坐標(biāo)、黃道坐標(biāo)和白道坐標(biāo)三種數(shù)據(jù)。

李淳風(fēng)在《皇極歷》基礎(chǔ)上制成《麟德歷》,于唐高宗麟德二年(公元665年)頒行。《麟德歷》采用定朔安捧日用歷譜,即不但在計(jì)算日月食時(shí)要考慮日月運(yùn)行不均勻性的問題,而且在安排日歷時(shí)也考慮進(jìn)去。這個(gè)辦法何承天早已提出,但由于習(xí)慣勢(shì)力的阻撓,經(jīng)過二百多年的斗爭(zhēng),至此才取得勝利?!恩氲職v》還廢除了閏周,完全依靠觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)來求得回歸年和朔望月的精密數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在英國(guó)倫敦博物館保存的敦煌卷子中有一卷星圖,也可能與李淳風(fēng)有關(guān),因?yàn)樵谛菆D的前面還有48條氣象雜占,每條都是上圖下文,在第十五條下有“臣淳風(fēng)言”的字樣。

開元十三年(公元725年),一行和梁令瓚改進(jìn)了張衡的水運(yùn)渾象。他們把渾象放在木柜子里,一半露在外面,一半藏在柜內(nèi),在柜面上有兩個(gè)木人分立在渾象兩旁,一個(gè)每刻擊鼓,一個(gè)每辰(兩小時(shí))敲鐘,按時(shí)自動(dòng),這可以說是最早的自鳴鐘,它的名字叫“開元水運(yùn)渾天俯視圖”。

在此以前,他們還造了一架黃道游儀。這是在李淳風(fēng)渾天黃道儀的基礎(chǔ)上,把三辰儀中的赤道環(huán)打了孔,使黃道可以沿赤道移動(dòng),以改正歲差。一行利用這架儀器,觀測(cè)了150多顆恒星的位置,發(fā)現(xiàn)前代星圖、星表和渾象上所載的恒星位置有很大變化。一行對(duì)此未作解釋?,F(xiàn)在知道,這些變化主要是由歲差引起的。

與此同時(shí),一行又命大相元太和南宮說等人分別到11個(gè)地方測(cè)量北極的地平高度和春分、秋分、夏至、冬至日正午時(shí)八尺圭表的日影長(zhǎng)度。南宮說在河南的滑縣開封、扶溝、上蔡四個(gè)地方不但測(cè)量了日影長(zhǎng)度和北極高度,并且在地面上測(cè)量了這四個(gè)地方的距離。結(jié)果發(fā)現(xiàn),從滑縣到上蔡的距離是526.9唐里,但夏至?xí)r日影已差2.1寸,這一實(shí)際測(cè)量的結(jié)果徹底推翻了“日影千里差一寸”的傳統(tǒng)說法。不僅如此,一行又把南宮說和其他人在別的地方觀測(cè)的結(jié)果相比較,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),影差和南北距離的關(guān)系根本不是成比例的。

于是他改用北極高度(實(shí)際上即地理緯度)的差計(jì)算出,地上南北相去351.27唐里(約129.22公里),北極高度相差一度。這個(gè)數(shù)值雖然誤差很大,卻是世界上第一次子午線實(shí)測(cè)。更重要的是,一行從方法論上批判了前人計(jì)算天的大小的錯(cuò)誤。他質(zhì)問“宇宙之廣,豈若是乎?”剎住了計(jì)算宇宙大小的風(fēng)氣,并使柳宗元受到了影響。柳宗元在和劉禹錫的通信中曾經(jīng)討論過一行的工作,柳宗元把宇宙無限論推向新的高峰,他認(rèn)為宇宙既沒有邊界,也沒有中心:“無青無黃,無赤無黑,無中無旁,烏際乎天則!”(《天對(duì)》)。也就是說,天既沒有青、黃、赤、黑各種顏色之分,也沒有中心和邊緣之別,怎么能把它劃分成幾部分呢?

柳宗元不但深刻地揭示了宇宙無限性,而且明確地指出在無限的宇宙中,矛盾變化是無窮的,陰陽二氣時(shí)而合在一起,時(shí)而又分離開來,有時(shí)互相吸引,有時(shí)互相排斥,就像旋轉(zhuǎn)著的車輪或機(jī)械,時(shí)刻不停。

在大規(guī)模的觀測(cè)基礎(chǔ)上,一行于開元十五年完成《大衍歷》初稿,去世后,由其繼承者于次年定稿。《大衍歷》以定氣編太陽運(yùn)動(dòng)表,即以太陽在一個(gè)回歸年內(nèi)所行度數(shù),平分為24等分,太陽每到一個(gè)分點(diǎn)為一個(gè)節(jié)氣,兩個(gè)節(jié)氣之間的時(shí)間是不等的。為了處理這個(gè)問題,一行發(fā)明了不等間距二次差內(nèi)插法。在計(jì)算行星的不均勻運(yùn)動(dòng)時(shí),《大衍歷》使用了具有正弦函數(shù)性質(zhì)的表格和含有三次差的近似的內(nèi)插公式?!洞笱軞v》把全部計(jì)算項(xiàng)目歸納成“步中朔”等七篇,成為后代歷法的典范。

五代

唐代后期和五代(公元907~960年)時(shí)期的歷法,值得一提的有長(zhǎng)慶二年(公元822年)頒行的《宣明歷》和建中年間(公元780~783年)流行于民間的《符天歷》。

徐昂的《宣明歷》在日食計(jì)算方面提出時(shí)差、氣差、刻差三項(xiàng)改正,把因月亮周日視差而引起的改正項(xiàng)計(jì)算更向前推進(jìn)一步。曹士茍的《符天歷》廢除上元積年,以一萬為天文數(shù)據(jù)奇零的分母,這兩項(xiàng)改革大大簡(jiǎn)化了歷法的計(jì)算步驟,也是這個(gè)歷法在民間受到歡迎的主要原因。但它被統(tǒng)治階級(jí)視為“小歷”,不予采用。后晉天福四年(公元939年)頒行的《調(diào)元?dú)v》,不采用上元積年,使用了五年,后在遼又用了四十年,直到元朝的《授時(shí)歷》(1280年),才完全實(shí)現(xiàn)了這兩大改革。

好了,今天的科普就到這里,三國(guó)時(shí)期前的歷史還請(qǐng)參閱上一篇關(guān)于這個(gè)的文章,那,我是地球?qū)殞?,我們明天見?/p>

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時(shí)請(qǐng)結(jié)合常識(shí)與多方信息審慎甄別。
平臺(tái)聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡(jiǎn)書系信息發(fā)布平臺(tái),僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容