农业需要天文历法。大致距今12000年,中国的黄河、长江中下游地区,发生农业生产,稷(小米)、稻是主要耕植作物。距今6000年时,中国黄河流域,泰沂山地流域,包括北麓古陇水、淄水、具水、潍水流域,南麓的汶水、泗水、沂水、沭水以及古济水流域等,多地出现耜耕农业,带动天文历法学发展。从夏商周三代到明清,中国古代天文学得到继承性的进步和发展,影响世界。
中国是最早形成系统天文学的国家
考古发现,距今6000多年的仰韶文化时期,古人描绘太阳边缘有大小如弹丸的黑子；大汶口陶文有日月的刻画；半坡遗址陶器绘制太阳、月亮以及星辰的纹饰。所以到母系氏族社会时期,中国族群初步掌握太阳、月亮的运行规律,记载在早期古籍里。例如《尚书·尧典》记载:“羲、和,钦若昊天”,而且分别“命羲仲,宅嵎夷(东方)”、“命羲叔,宅南”、“命和仲,宅西”、“命和叔,宅朔方(北方)”。由“羲”、“和”四亲负责东、南、西、北四方的天象观测,记载太阳运行与四季变化。古籍记载天文神话:“羲和者,帝稄之妻,生十日”(《山海经·大荒南经》)；而且“有大木,九日居下枝,一日居上枝”(《山海经·海外东经》)。神话产生于母系氏族社会。母祖孕生10日说明,远在母系社会时期,中国族群已经按照10天为1旬,把握太阳的运行规律。这样的神话还有“常羲”生12个月亮:“常羲,生月十有二”(《山海经·大荒西经》)等。河南安阳出土的殷墟甲骨文,有天文记载。1987年6月,安徽含山县出土大汶口文化时期的刻画玉片,可认为是距今5000多年前的母系社会后期,中国古人观测太阳运行四季变化规律的刻片,是最早的太阳运行观测图。历史资料说明,中国族群从母系社会起步,有5000多年观测天象认识宇宙的天文学。
大量的天文资料,证明中国是世界最早形成系统天文学的国家。
当前最早的古籍《尚书·尧典》,记载天象太阳:“历象日月星辰,敬授人时”；“寅宾出日,平秩东作；日中星鸟,以殷仲春”；“日永星火,以正仲夏”；“寅饯纳日,平秩西成；宵中星虚,以殷中秋”；“日短星卯,以正仲冬”；并且记载观测太阳确定日、月的时辰和闰月。《尧典》442字,记载天象太阳关注民生有101字,占全篇文字的23%,说明观测天象太阳是重要事项。同时说明,远在距今4000多年前的“尧时代”,中国族群已经把观测太阳的运行轨迹,看作确定时间、日、月、年的依据,在这个基础上形成早期历法,指导农耕。因为观天象太阳可以预测冷暖季节,是农耕生产的大事,因此能“协和万邦”,安居民生,所以记载太阳的运行编制“历法”,成为“尧时代”的重要管理手段。
大致舜的时代(公元前2000年以后),中国天文学家测定木星绕天一周为12年。把周天分12份,木星每年运行1份,12年运行1周天,作为纪年的周期,木星被称为“岁星”。
公元前1600年到公元前771年的商朝、西周时期,中国天文学家商高,用直角三角形勾股定理(商高定理),测算太阳、月亮到地球的距离,这比希腊天文学家毕达哥拉斯测算地球、月亮、太阳的距离,早1000多年。虽然《周髀算经》支持当时“天圆地方”的“盖天说”,但勾股定理测算是准确的,因此奠定中国古代天、地、日、月、星空天文体系的计算基础。其后东汉《九章算术》的第九章,详尽记载勾股定理的应用计算,成为早于欧洲1000多年运用勾股定理进行天文观测计算的发端。
战国时,齐国甘德著《天文星占》八卷,魏国石申著《天文》八卷,这是巴比伦星表后的世界天文学重要著述。后人合并,定名为《甘石星经》。甘德和石申,观察金、木、水、火、土五星的运行规律,记录800个恒星的名字,测定121颗恒星的位置,是世界最早的恒星表(比公元前2世纪,希腊天文学家伊巴谷的恒星表早约200年)。
西汉司马迁著《史记·天官书》,记载东、西、南、北四方星群的天象观测。《汉书·天文志》有“客星”的记载(西汉武帝元光元年,公元前134年)),《后汉书·天文志》有超新星的记载:“客星出南门中……至后年六月消”(东汉中平二年,公元185年)。因为观测天象的需要,东汉天文学家张衡制作出天象“浑天仪”,从而确定地球是圆球的“浑天说”,认为地球如同蛋黄浮在宇宙中,并出现宇宙无限大的“宣夜说”。张衡解释月亮反射阳光和月食发生的原因,对2500颗恒星的观测记录和“周天三百六十五度又四分之一度”的计算结果,接近现代天文学。因此汉代的天文学成就,推动了中国乃至世界天文学的进步。
魏晋南北朝时期,星宿占卜兴盛。但是两晋天文学家虞喜扩展“宣夜说”理论,认为宇宙空间无限大,从而奠定了认识宇宙的基础。东晋咸和五年(330年),虞喜发现岁差,认为太阳从第一年冬至到第二年冬至向西移过原先位置,推算出每50年退1度(现代测定为71年8个月退1度)。南朝科学家祖冲之,应用虞喜的“岁差”编出《大明历》,从而开拓中国天文学的新开端。到元代郭守敬《授时历》的天文历法编写,日益趋向精确,比当时墨守成规,百年岁差1度的欧洲天文历法精确先进。东晋陈卓编《全天星图》共1464星,影响其后中国古代天文星图,直到明朝末年,文艺复兴后的欧洲天文学传入中国。
隋唐时期重视天文观测。唐开元年间,编著天文巨作《开元占经》(大约718～726年),撰集唐以前大量的天文、历法资料(例如《甘石星经》)和纬书,介绍16种历法的有关纪年、历算等基本数据,具有很高的天文历法研究价值。僧一行主持第一次天文大地测量,在世界上首次实测子午线长度。
宋金时期记载超新星,南宋孝宗淳熙十三年有太阳、月亮与五星连成一线的记录(1186年)。元朝郭守敬改造天体观测仪器的浑仪为简仪,具有肉眼观测天体仪器的先进水平。为进行第二次天文大地测量,郭守敬在全国建27个观天测量台站,具有当时天文观测的先进水平。
到了明清时期,观测天象,整理古代天文学成就,翻译接受文艺复兴后兴起的欧洲新天文学,制作新式天文仪器,例如道光二十五年完成吸纳欧洲天文学的《仪象考成续编》,使中国的天文学研究更加精确、完整、系统。
中国古代辉煌的天文学成就
商代甲骨文有世界上最早的日食、月食记录。西周时期专人观测天象。春秋时期,能从月亮的位置推测出太阳每月的位置,在这个基础上形成三垣四象二十八宿的星空。根据《春秋》记载一年分四季,战国《甘石星经》是世界重要天文学著述。
南北朝的科学家祖冲之计算月球在天球上两次向北通过黄道所需的时间,为每月27.21223日,与今天观测每月27.21222日仅差十万分之一日。隋唐时期,对恒星位置重新测定,并且实测子午线的长度,绘制出1350多颗星的星图(欧洲1609年前,只能绘制1022颗星的星图)。唐代《开元占经》120卷,是中国古代天文学的集大成总结,保存中国天文学家恒星位置观测的古老记录,保存肉眼观测木星的记录；记录日全食、太阳外层日珥和日冕的现象；保存大量佚失的古代天文资料,例如《甘石星经》等,因此具有很高的科学研究开发价值。
元代的天文学家郭守敬主修《授时历》,标志中国古代天文学发展到高峰。明朝中期,文艺复兴的欧洲传教士,带来16世纪蓬勃兴盛的欧洲天文学,促进中国天文学进步发展。清道光二十五年完成《仪象考成续编》32卷(1845年),全部由中国天文学家测定3240颗星,这是世界天文学的重大成就；在天文理论上提出恒星有远近变化,认识到恒星的明暗是运动距离的远近造成的(欧洲在1868年才有这样的认识)。
从公元前28年到明朝末年,中国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录。从公元前7世纪算起,中国古籍记载180多次流星雨。《春秋·鲁文公十四年》(公元前613年)记载:“秋七月,有星孛(bèi,彗星)入于北斗”。这是慧星的较早记录。1973年在湖南长沙马王堆,发现世界最古老的彗星图。世界公认,中国是彗星观测最古远、最详尽的国家。
中国古代天文学对太阳、月亮、日食和月食、恒星、行星、彗星、新星,以及太阳黑子、日珥、日冕、流星雨、超新星等天象,都有几千年翔实而丰富的天文记录,并且形成天地日月测算完备的天文历算,所以中国的天文学贡献,占据世界天文学很高的科学地位。
作者：周光华
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