中國古代天文學關於北極星變遷的歷史記錄
中華民族是一個以農耕為主的民族，從古以來就非常重視天文觀察，甚至是在文字出現之前，就特別注意天文觀測，為世界留下了豐富的天文學觀測記錄。由於漢字的高度穩定性，我們今天仍然可以在古代文獻中找到遠古時代的天文學記錄資料。對於採用黃道坐標系的西方天文學記錄而言，採用赤道坐標系的中國古代天文學記錄資料，也許是人類探索宇宙和地球奧秘的寶貴財富。為了能夠綜合東西方天文學成就，科學地說明歲差與北極星變遷之間的聯繫，作者將從古代中國天文學和現代天文學觀測成果的角度去重新考察歲差現象。中國古代天文學一直沿用赤道坐標系，因此對北天區的觀測記錄應該可靠的。比較而言，中國古代天文學對北極星的變遷情況的觀測記錄，遠比西方使用黃道坐標系更準確和完整。所以科學的態度應該是用中國古代關於北極星變遷的歷史記錄，作為檢驗牛頓假說的依據，而不是相反。天文學常識告訴我們，地球自轉軸垂直於地球的赤道平面，因此地球自轉軸在空間中的任何方向移動必然會引起地球赤道平面的空間變化。反之亦然，地球赤道平面的空間位置變化也必然引起地球自轉軸空間指向變化，即赤北極空間指向變化。而中國古代天文學關於北極星變遷的歷史記錄，則是赤北極空間指向變化的確鑿，可靠的依據。從這些依據出發，我們就能夠確認對應的地球赤道平面變化趨勢，從而找到引起歲差現象的真實原因。按照這樣的思路，作者下面將著重研究分析中國古代天文學關於北極星變遷的歷史資料，並結合相關的地理學，氣象學和物候學等記錄，全面考察由於地球自轉軸運動引起的歲差現象，以及相應的地球黃赤交角變化情況。
英國科學家李約瑟在其所著《中國科學技術史》中，曾經討論過中國古代天文學資料中關於北極星變遷的問題。並作出了下面的赤北極變化軌跡星圖（圖5.1.7）
這個星圖中除現代北極星（勾陳一）和古代北極星（右樞）兩顆公認的北極星外，沒有其他可以確認的星的名稱。因此表示的赤北極變遷軌跡顯然是不準確的。為了使得這個星圖符合牛頓假說，李約瑟先生有意無意地對中國古代文獻記錄做了武斷含糊地敘述：「天極在在中國天文學中所具有的重要意義，前面已經搞清楚了。但是，歲差對天極位置起著重要的作用，使它以黃極為中心作大的圓周運動。現在的天極自然是和現代天文學的極星—小熊座α（即勾陳一，亦稱天皇大帝）極其接近，但大約在11000年之後，它將移到「軌道」的另一端，即北赤緯45度左右—天琴座織女一附近。因此，可以說，在公元前3000年的時候，它應該是處在北赤緯64度和赤經14時的位置。這裡我們發現一個有趣的事實，即沿著天極自那時經過的路線，所有帶著中國名稱的星都在不同的時期充當過極星，只是後來不再是極星了。德莎素。馬伯樂和蘭可楨曾特別注意這個問題。看來這些事實和馬伯樂最後低估中國天文學古老程度是無法調和的。因為在中國的天空中，假如沒有極星先後相承的事實，我們便很難指望沿天極的軌道能找到一串被放棄的極星，而且在拱極區的任何地方也找不到。③
從上面的論述中可以發現，李約瑟先生僅僅是複述了牛頓的假說，並沒有對中國古代天文學文獻做認真的研究。李約瑟先生曲解中國古代天文學關於北極星變遷的記錄，來為牛頓的北極星變化軌跡尋找依據。在他所作的示意圖中，缺乏嚴謹的科學論證過程。
我們應該肯定李約瑟先生對中國古代天文學成就的讚揚，他是向西方世界介紹中國古代科學技術成果的友好人士。但同時也需要指出，由於他並非天文學家，對中國天文學歷史了解程度不夠，因此發表的觀點也難免存在偏頗之處。
陳久金教授是中國現代天文學界第一個從中國天文學歷史資料角度考察北天極移動軌跡的人。正是他的《天文學簡史》將作者帶進了研究歲差現象真實原因的大門。陳久金教授在他的《天文學簡史》中則是這樣描述北極星的變化軌跡的：「中國天文學的發展歷史，最能清楚地表明天文學由萌芽到形成的過程。從公元前3000年以來，就有右樞，天乙，太乙，天帝，紐星等一系列曾經使用過而隨時間的退移逐漸被放棄了的極星，由此可見中國天文學的古老程度。」④陳教授根據上面的論述繪製了下圖
這裡必須指出，右樞（天龍座α星）是國際天文學界公認的古埃及時代的北極星。勾陳一（小熊座α星）是現代北極星。陳教授試圖調和中國古代文獻記錄和牛頓假說的矛盾，但結果顯然不盡人意。
從（圖5.1.8）中可以發現以下幾個要點：
1.陳教授繪製的北天極移動軌跡並非是以黃北極為中心一個閉合圓，而是一條螺線。
2.他認定迄今為止，曾經充當過北極星的恆星依次是右樞，O星，天樞和勾陳一。位於北天極移動軌跡小視角範圍的有左樞和天乙。
3. 沒有出現在陳教授北極星變遷示意圖中的有兩顆恆星：太乙，紐星。出現在示意圖中的帝（星）和「北極」與牛頓假定的赤北極移動軌跡的視角偏差過大。因此沒有被列入。
4.「O」星沒有標註漢字名稱（可能是陳教授當時不能確定這顆星的名稱）。 因此僅憑陳教授的示意圖，我們還不能確定北天極移動的真實軌跡。
通過前面文字討論和示意星圖，我們可以確定赤北極確實在移動，但並沒有能夠找到「地球自轉軸以23.46度固定角度圍繞黃北極旋轉「的任何證據。在根據牛頓假說繪製的從右樞到勾陳一的圓弧上及其附近，不能找到中國古代的北極星。但在連接右樞和勾陳一的直線附近，卻能夠找到可能曾經充當過北極星的恆星。其中最靠近這條直線中間位置的，就是「北極」。此外在靠近直線的小視角範圍內，還存在另外幾顆恆星。如果通過考證證明它們確實是中國古代天文學資料中記載的北極星，那麼赤北極真實移動軌跡也就可以確認了。
中國古代天文學觀測資料證明:哥白尼在《天體運行論》中提出的地球自轉軸圍繞赤北極平衡位置運動的觀點，是有事實依據的。只是哥白尼囿於黃道坐標系觀測角度的限制，沒有能夠發現地球自轉軸移動的真實方式。牛頓對地球自轉軸移動方式的解釋，即那個著名的「陀螺」假說，僅是從力學理論角度出發提出的，是不符合中國古代天文學觀測事實的。因為問題的焦點是：「地球自轉軸以什麼方式移動？「而不是「地球自轉軸為什麼這樣移動？」。在沒有天文學實際觀測資料支持條件下，牛頓用萬有引力來證明「陀螺」運動的真實性，是違反基本的邏輯推理規則的。這就如同在沒能夠證實犯罪事實的情況下，企圖用犯罪動機去說明犯罪事實，屬於「有罪推定」，是不能成立的。
在古代漢語中「樞」和「極」及「紐」一般是表示「中心」的意思。因此中國歷史上「北極星」的候選名單：右樞，北極和天樞或者紐星。作者下面將直接依據中國古代天文學資料來討論北極星變遷的真實軌跡。《漢書.天文志第六》：「中宮天極星，其一明者，泰一之常居也。旁三星三公，或曰子屬。後句四星，末大星正妃，餘三星後宮之屬也。.....」這裡提到的「中宮天極星」就是（圖）中的「北極」。這個史料證明，「北極」應該是先秦時代至漢朝的北極星。⑤
作者將右樞（天龍座α星）與現代北極星勾陳一（小熊座α星）作一直線連接(圖5.1.9)，可以發現「北極」和「天樞」均緊挨著這條直線（赤經14H直線）。下面作者將對「北極」和「紐」充當北極星的歷史年代作一探索，並且和現代天文學測定的赤北極緯度方向平均移動速度15角秒/年比較，看其符合程度究竟如何。《漢書.天文志》是東漢班固所著（另據資料，此書最後由班固之妹班超等人完成）。該書記錄的應該是從先秦時期到東漢時期（公元前771年----公元220年）的天文現象。按照赤北極15角秒/年的平均移動速度，在這個歷史時期內赤北極移動了 15*（771+220）/3600=4.1292度。其中間值為2.065度。這個數值處於中國古代北極星視角偏差允許範圍（3度）內。換句話說，認定「北極」是這段歷史時期的北極星是成立的。「紐「星曾經是古代北極星的歷史資料:"其議侯極也，曰：「自漢至齊、梁，皆謂紐星即不動處。惟祖恆之測知紐星去極一度有餘。自唐至宋，又測紐星去極三度有餘。《元志》從三度，蓋未有說..." ----引自《明史》）
從上面引文中可知，「紐」星應該是公元220-----公元1368年之間的北極星。上面引文中提到的「紐」星，在（圖78）中卻叫天樞。作者判斷它們應該是同一顆星在不同時期的名稱。《明史》中這個資料很重要。它不僅證明了「紐」（天樞）是南北朝時期的北極星，並且還提到赤北極位置的變化速度：根據「自唐至宋，又測紐星去極三度有餘」，可以得到下面的計算式 3*60*60*0.9856/（1279-607）=10644.5/672=15.84角秒/年。⑥這個數值也非常接近現代天文學測定的赤北極向現代北極星（勾陳一）靠近速度。綜上所述，中國古代天文學資料關於北極星變遷的記錄，完全否定了牛頓提出的地球自轉軸「陀螺」運動的假說，證明了赤北極（地球自轉軸北端延長線）真實移動軌跡基本是沿著赤經14H方向運動。
作者提出的地軸沿赤經14H方向移動軌跡，是根據中國古代天文學觀察記錄，通過綜合分析和歸納得出的，屬於直接證明。哥白尼在黃道坐標系中，依據兩分點的移動情況推論出地軸的扭曲曲線軌跡，雖然屬於間接證明，但起碼是有觀測事實作為基礎的。而牛頓提出的地軸的「陀螺」移動軌跡，則是他根據萬有引力理論得出的，屬於純理論的推導，缺乏天文學觀測事實的依據。如果現代天文觀測資料能夠表明勾陳一的赤緯變化增加值基本穩定在15角秒/年，赤經變化值在14H經線左右擺動，如（圖5.1.10）
那就不但印證了哥白尼關於地軸移動的扭曲曲線軌跡，更可以有力證明作者首先提出的「地軸沿赤經14H方向移動」假說。
正如作者在「前言」中強調，本書屬於科學普及和科學探索性質。為了保持全書論述風格統的一，作者將在今後專門的科研論文中，對自己提出的「地軸沿赤經14H方向旋轉移動」科學假說的客觀真實性，按照學術論文標準進行嚴謹的論證。
本節注釋
③中國科學技術史》第四卷《天學》第一分冊 科學出版社1975年版P200---P202.李約瑟著
④《天文學簡史》P6——P7。科學出版社1985年版P6—P7 陳久金著
⑤ 中宮天極星(1)，其一明者，泰(太)一之常居也(2)，旁三星三公(3)，或曰子屬(4)。後句(勾)四星(5)，未大星正妃(6)，餘三星後宮之囑也。環之匡衛十二星(7)，藩臣，皆曰紫宮(8)。
(1)中宮：「宮」乃「官」之誤。後文的「東宮」、「南宮」、「西宮」、「北宮」之「宮」亦為「官」之誤。(王念孫說)古人把北極星所在的天區視為天之正中，故將北極星當作中官。天極星：即北極星，也叫北辰、天樞。《晉書天文志》云：「北極五星，勾陳六星，皆在紫宮中。」今言北極星，即「小熊星。星」，中名「勾陳一」，距北天極最近的亮星。(2)太一：天帝的別號。太一常居中宮，是人間帝玉居宮廷的套用。(3)旁三星：指北極星旁的三顆星。三星三公：謂三星象徵著人間的三公(周代之太師、太傅、太保，漢代稱丞相、太尉、御史大夫為二公)。這三星是太子、庶子、後。絕不是紫微垣或太微垣的三公(陳遵媯說)。(4)子屬：謂太子、庶子之屬。(5)後勾四星：指勾陳四明星，今屬小熊座。(6)末大星：指四星中之末大者。正妃：正妻。(7)環：周圍。匡衛：輔助，守衛。十二星指西藩的右樞、少尉、上輔、少輔、少衛、上丞，東藩的左樞、上宰、少宰、上粥、少弼、少衛。西藩的上衛，東藩的上衛、少丞，因是五、六等小星，故不計在內。(8)紫宮：即「紫微垣」、「紫微宮」之簡稱。星官名，也是天區名。我國古代三垣中之中垣。位於北鬥七星東北。按唐代王希明《步天歌》，主要由15顆星組成，分東西兩區，以北極星為中樞，成屏藩之形狀，猶如兩弓合抱成垣。紫微宮為皇宮之意。
以上引文及其註解均摘自《漢書.天文志第六》
⑥ 607年和1279年分別是唐宋的起始和終結年代。0.9856是中國古代「度」和現代度的換算係數。