天地玄黃,宇宙洪荒。「天」,這個古老而神秘的存在,亙古至今,人類從未停止對她的追尋。
中國是世界上產生天文學最早的國家之一。大概從四五千年以前,中國的祖先們就每天觀測日月星辰。
中國古代天象記錄到底是什麼存在感呢?
在最新一季的《國家寶藏》中,主持嘉賓介紹道:
「國際上有一個共識,如果要查找四百年以上的古代天象記錄,只有中國的文獻是最靠譜的。」
古代天文不僅是玄幻與宿命
中國古代天文學起源於曆法修訂與農業生產。在古代,農業可謂固邦之本,所以在進入封建社會後,帝王們都很重視天文現象的觀測。
同時由於「天人感應」的流行,帝王自詡為「上天之子」,觀測天象的祥瑞與兇兆,也更有利於自身統治與國家穩定。
天人感應 圖源:快點看報
說起古代的天文,很容易將它和玄幻與宿命聯繫起來。
然而,當我們揭開其面紗之後,卻發現中國古代天文學的準確嚴謹與細緻入微無不令人驚嘆。
中國古代測定了許多與現代精度很相近的天文常數,許多比西方更早,積累了世界上最完備的天文學觀測資料,獲得了舉世矚目的成就。
歷朝歷代,觀測天象的機構名稱在不斷改變,從瞻星臺、司天台,到觀星臺、觀象臺;觀測天象的儀器也日臻完美,從圭表、渾儀到渾象、高表。
無論是日食月食,流星彗星,其觀測結果之精確,其觀測跨度之連續,世間罕見,堪稱奇蹟。
日晷
中國古代天象觀測驚世的成就
春秋戰國的「石氏星表」,是世界上已知的最早的星表之一。在西方,古希臘天文學家有阿里斯提爾(Aristille)和提莫恰裡斯(Timocharis)也編制過星表,但都不早於公元前3世紀。
圖源:《中國社會科學報》
《春秋》中寫到,「魯文公十四年(公元前613年)秋七月,有星孛入於北鬥」,記載的正是哈雷彗星,這是世界上最早的「哈雷彗星」的記錄。
從秦始皇7年(公元前240年)到清朝宣統二年(1910年),2000多年時間裡,哈雷彗星一共出現29次,祖先們的記載一次也沒有缺席。
長沙馬王堆出土的漢墓帛書中就有29幅珍貴的彗星圖,記錄著各種形態的彗星。
馬王堆漢墓帛書中的彗星圖 圖源:光明日報
而在西方天文學史上,直到天文學家第谷,彗星才被當做一種天體。
除此之外,我國曆朝歷代也有日食、月食、太陽黑子、流星雨等天象的詳細記錄。
哈雷彗星 圖源:NASA
我國對天象記錄如此完備和詳盡,所以國際上會產生「如果要查找400年以上的古代天象,只能找中國文獻」這樣的共識。
在眾多仰望星空的觀星人,有一些代表熠熠生輝,堪稱楷模。
東漢時期的張衡,是有名的文學家,是東漢六大名畫家之一,也是偉大的科學家。
圖源:蔣兆和繪《張衡像》
很多人都知道他製造了耳熟能詳的地動儀,但其實他還發明了著名的渾天儀,用一個轉動的銅球演示天象。
他還是一個勤勉的天文觀測者,他測得的恆星一共達到了2500顆,比上面的甘德、石申多了近一倍,還測得太陽、月亮的視直徑是365.25/730度,跟現今的測量值很相近!
渾天儀
唐宋時期,僧人一行受命制定新的曆法,一行俗名張遂,他從小就勤奮好學,為了獲得更精確的天文數據,除了天象觀測以外,還進行了大規模的天文大地測量活動,範圍遠至大唐疆域的南北兩端。
他不怕艱難險阻、跋山涉水,一共選擇了12處測量地點,在每一處都用當時的天文儀器如圭表測量日影長度,還測量了其中河南白馬、浚儀、扶溝、上蔡四處四地的距離。
他推算出南北兩地相距131.11公裡,緯度差一度的結論。否定了之前天文學家所說的「南北地隔千裡,影長差一寸」的說法,為了紀念這次歷史性的測量,河南登封測影臺至今還立著一塊紀念性的石表。
僧一行 圖源:52lishi
四地的測量 圖源:《簡明中國科學技術史話》
到了元代,舊的天文儀器已經不能提供精確的數據,於是郭守敬奉命製造了很多天文儀器。
郭守敬像
如觀測日月位置的仰儀,觀測恆星位置以定時刻的星晷定時儀象、日月食儀、玲瓏儀等。
他通過自己的儀器,在冬至前後數十天,甚至長達半年之久,反覆測量中午日影長度,通過複雜的演算,最終才確定一年的長度,為365.2425天。
這個數值與現今世界上通用的公曆值相同,而在六七百年前,郭守敬能夠測算得那麼精密,實在是很了不起,比歐洲的格裡高列歷早了300年。
中華民族歷史一脈相承,從未間斷。歷史上優秀的科學家,其難能可貴的精神,也永久留存,歷久彌新。
直至現在,天文學家也秉持著這種精神。不同的是,在科學家們的努力下,如今我們有更先進的觀測設備。
信念之火,生生不息
貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣的喀斯特窪坑中,有一個500米口徑球面射電望遠鏡,這是具有中國自主智慧財產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡,被譽為「中國天眼」(FAST)。
它不僅能觀測到幾乎接近宇宙邊緣,還能觀測到毫秒脈衝星,甚至參與地外文明搜尋。
FAST工程首席科學家、總工程師,1945年出生的南仁東先生。
從1994年提出建設,到最為艱難的長達12年之久的選址,到歷時22年的正式建成,南仁東攻克技術上的一個又一個難關,在一個封閉的山溝去建世界一流水平的望遠鏡,困難是可想而知的。
2016年9月25日,FAST竣工。第二年南仁東先生因肺癌逝世,享年72歲,歷經8000多個殫精竭慮的日日夜夜,南仁東先生終使「中國天眼」在中國西南「睜開了眼」。
FAST射電望遠鏡
而就在今年12月1日,被譽為地球「兩大眼睛」之一的美國阿雷西博望遠鏡坍塌,全世界對天文領域的探索,只剩中國FAST一隻「天眼」。
FAST在投入使用四年多時間裡,已為國際天文學產生很多貢獻,如多顆脈衝星的發現和快速射電暴的發現等。
FAST望遠鏡探測到的脈衝星 圖源:FAST
無論是古代還是當下,科學家們都秉持著對真理的渴望和對科學的探求。
他們胸懷理想,在攀登科學高峰的路途中堅持不懈,孜孜不倦。
他們淡泊名利、嚴謹治學,在各自的學術領域取得了偉大建樹。
他們熱愛科學,勇於獻身科學,斯人雖已逝,精神仍永存,這也必將鼓舞后世的科學家們為之不斷努力奮鬥!
一直以來人們仰望星空時所引發的遐想、所產生的心靈感動也從未消逝,人們對天空、對宇宙的探索和追求也從未停止。
這正是促使天文學持續發展的不竭動力,未來天文學的發展又會將人與宇宙的聯繫引將何處呢,讓我們拭目以待吧。
本文專家:單子怡,中國科學技術大學科學技術史研究生