「嫦娥五號」奔月成功 | 看看古代宇宙觀察員和他們的發明研究

11月24日凌晨4時30分，探月工程「嫦娥五號」探測器發射成功，開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。中國是世界上天文學發展得最早的國家之一，天文傳統歷史悠久，我們的先民們很早就開始了天文觀測、記錄，更是創製出許許多多複雜而精妙的曆法。從古至今，中華民族對宇宙蒼穹的探索從未停止。

本文節選自嶽麓書社《國學入門》第七十八講，作者陳蒲清，讓我們一起走近古代的天文曆法。

第七十八講 天文曆法

我國在遠古時代就有了天文觀測的記錄。《尚書·胤徵》記載了夏朝仲康年間（前21世紀）九月初一發生的日食，這是世界最早的日食記錄。當然，這可能是後代人的追記。殷墟所發現的商朝武丁時代（前14世紀）的三片記載日食的甲骨文，則應該是可靠的記錄。

我國先民在天文觀測的基礎上，形成了三種宇宙學說：蓋天說、渾天說、宣夜說。蓋天說最古老，認為天像車蓋一樣覆蓋大地。渾天說認為大地浮在水上或氣中，被一個「天球」籠罩，日月星辰都分布在「天球」上運行。早期的渾天說認為大地是平的，三國時代陸績提出地是球形的概念。宣夜說認為並沒有一個固體的「天穹」，「天」是無邊無涯的氣，日月星辰都在氣中飄浮遊動。三種宇宙學說中，渾天說影響最大，《周髀算經》和張衡製造的渾天儀都離不開渾天說。

我國傳統天文觀測儀器主要是兩類：一是表，一是渾儀。表是測量太陽影子的直立標杆，或設置跟表成直角平臥的圭，或把表直立在圓盤中央，在圭和圓盤上刻出表示時間推移的刻度，互相配合，用以表示方位、時間和季節變化。渾儀是根據人類眼睛所看到的球形天體而創造出的天文儀器。

在天文儀器製作方面，最突出的科學家是張衡。

張衡（78—139），字平子。公元117年，張衡在洛陽製造出世界上第一臺用水力推動的大型天文儀器——渾天儀。儀器的主體是一個球形模型，即「天球」。天球表面排列出二十八宿和其他恆星，還有黃道圈和赤道圈，圓周劃分為365度，並排列出以冬至為起點的二十四節氣。「天軸」貫穿天球的北極和南極，讓天球向地球自轉的方向轉動，球的一半隱沒在地平圈的下面，另一半顯露在地平圈上面。張衡又把表示時刻的滴漏壺跟天球連接起來，利用壺中滴出來的水的力量推動齒輪，齒輪再帶動渾天儀運轉，一晝夜轉動一周，展示出日月星辰運行的現象。張衡的天文學著作是《渾天儀注》和《靈憲》。《靈憲》闡述宇宙理論，並認為天球之外還有無窮的宇宙：「宇之表無極，宙之端無窮。」

公元132年，張衡又發明了世界上第一架測量地震方位的儀器——候風地動儀，它準確測出了遠在千裡之外發生的地震。

唐朝一行、宋朝蘇頌、元朝郭守敬都在張衡的基礎上改進了渾天儀。蘇頌（1020—1101）所建造的水運儀象臺是最傑出的天文觀測建築。臺高12米，分三層。其中安置的水運渾天儀就像布滿星辰運轉著的天穹一樣，人們可以走入內部進行觀察。蘇頌還寫了《新儀象法要》介紹這臺儀器，繪出60多幅圖樣和150多種機械零件。

我國古代天文研究的成果集中體現在曆法方面。

我國從遠古時代就產生了曆法。《世本》有黃帝大臣容成製作曆法的記載。《漢書·律曆志上》說，「黃帝歷」「顓頊曆」「夏曆」「殷歷」「周曆」和「魯歷」是上古六歷。我國歷代使用的曆法有六七十種之多，最著名的有太初曆、四分曆、大明曆、大衍曆、授時曆等。

太初曆由史官司馬遷、星官射姓、歷官鄧平和民間歷算家唐都、落下閎等制定，漢武帝太初元年開始施行。它是我國古代第一部完整的曆法，也是當時世界上最先進的曆法。太初曆是陰陽合曆。它規定一回歸年為一年（365.25016日），一朔望月為一月（29.53086日），並把二十四節氣編入曆法。它採用夏曆的正月為歲首。西漢末年，劉歆曾經修訂太初曆而改名為三統曆。

四分曆在東漢章帝時代由編訢、李梵等創製。

大明曆是南北朝著名數學家祖衝之在宋孝武帝大明年間創製的。祖衝之首次在曆法中引入了「歲差」的概念，所謂「歲差」就是「回歸年」和實際「恆星年」（地球繞太陽公轉周期）的差距；又提出了每391年設置144個閏月。這兩項創新使曆法更加精確。

大衍曆是著名天文學家一行創製的。一行（673或683—727），俗姓張名遂，幼年出家。唐玄宗開元年間被召入京，主持修訂曆法。他既吸收前人成果，又深入全國各地測量觀察，歷時十年完成大衍曆。一行最突出的貢獻是發現太陽在黃道上的運行速度有變化，而且比較精確地計算了其變化規律。

授時曆是元朝郭守敬以及許衡等人編制的。郭守敬（1231—1316）是卓越的天文和水利專家。他總結古代曆法成果，發明了簡儀、高表等十多種新儀器，編制了當時最先進的曆法授時曆。他還著有《推步》《立成》等十四種天文曆法著作，修浚了西夏境內的古渠，修治了通惠河（元大都至通州的運河）。

我國傳統天文學特別重視研究氣候和農業生產的關係。如先秦時代的《禮記·月令》記述了一年十二個月的物候和農事。《逸周書·時訓解》《淮南子·時則訓》等提出七十二候，即以五日為一候，三候為一氣，六氣為一時（季節），四時為一歲，一年共七十二候。各候的氣溫氣象不同，動植物生長發育和農事活動也不同。後來，東漢崔寔著《四民月令》，唐朝韓鄂著《四時纂要》，元朝吳澄著《月令七十二候集解》、魯明善著《農桑衣食撮要》，把這個理論更加系統化了。

我國歷代天文歷算家的事跡，分散記述在各朝的史書中，清朝出現了集中記述他們事跡的《疇人傳》。

《疇人傳》，阮元（1764—1849）著。「疇人」這個詞出現在《史記·曆書》中，裴駰《史記集解》注釋說：「家業世世相傳為疇……各從其父學。」中國古代天文、曆法、數學、工匠等大多是師承家學，所以稱為疇人。《疇人傳》著於乾隆、嘉慶年間，共46卷，337000餘字，傳主達280人。其中，前42卷收錄自上古至清乾隆末年的天文歷算家243人，後4卷收錄來自西洋的學者37人。每人一傳，敘述傳主的事跡、論說及著作，傳末有作者評說；所引材料都註明出自哪部典籍。

道光二十年(1840)，羅士琳撰《疇人傳續編》6卷；光緒十二年(1886)，諸可寶撰《疇人傳三編》7卷；光緒二十四年(1898)，黃鐘駿撰《疇人傳四編》12卷。

《疇人傳》及其續編是研究我國科技史特別是天文曆法史的寶貴資料。

本文節選自嶽麓書社《國學入門》第七十八講，作者陳蒲清。

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