东方智慧中的天和地

　　却说中国是天文科学最早萌发的国家之一，他们很早就懂得通过天文观测来确定季节、时间和方位。

　　大约在4500 年以前，人们就从东、南、西、北四个方向观察天象，后来又懂得了用星宿（亮星）的位置来确定播种的季节，通过天文观测和农耕的实践逐步懂得四季的划分。

　　古人对农时的推算和掌握，也是逐步从经验中提升出来的。在尧帝时就有了初步的历法，史书曾记载尧派人观测天象、制定历法、预报季节的情况。到了夏朝时，就有了专管天文的官员。公元前24 世纪中国夏朝发生了一次战争，夏朝皇帝仲康下令让胤国之君为主帅去征讨羲氏、和氏两个人。仲康征讨羲、和二人的原因是：二人沉缅于酒，玩忽职守，使时间发生了错误，所掌握日月不够准确。结果“废时乱日”，“昏迷于天象”，本应预报的日食没有报准。

　　依照夏朝之法，预报早于或晚于日食发生时间，均要受到杀头的严厉制裁。可见，当时中国在天文学上的成就了。

在这时，人们已经能够靠北斗星来确定方位，用其他恒星确定季节，甚至在原始山洞的石壁上面，就画有大熊星座（北斗星）的图画。

早在夏代，就出现子天干记日法，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个天干进行十进制的记日，把十天分为一旬。而到了商代，就出现了干支记日法，用十个天干和十二地支相互配合组成甲子、乙丑、丙寅等六十个干支。这标志着六十进位的形成。到了周代，又出现了用圭表测日影来确定冬至、夏至的时刻，同时还用12 地支把一天分为12 时辰。

商、西周时期对天文观测已十分重视，考古学家证明，公元前13 世纪的甲骨卜辞中就有了日食、新星爆发的记载。《诗经》中就开始提到28 宿的名字。其中的好几处描述过金星，金星又叫启明星，长康星等。

到了春秋战国时期，天文学有了比较大的发展。如甘德、石申分别著有《天文星占》和《天文》等书，书中记载了数百颗恒星的方位。

甘、石二人还发现了行星的顺行和逆行，并测得了火星的运行周期为1.9年，现在测得是1.88 年；木星为12 年，现在测得是11.86 年。可见当时天文学已发展到一定的高度。

在长沙马王堆出土的帛书《五星占》中，记录了从公元前246 年到公元前177 年间木星、土星和金星的位置和它们在一个会合周期内的动态表：

金星会合周期为584.4 日，比现在测得值仅小0.48 日；

土星会合周期为377 日，比现在测得值小1.09 日。

在《春秋》一书中，共记载了37 次日食，这是世界上最早的科学的天象记录。鲁文公14 年（公元前613）就有“星陨如雨”的记载，这也是最早的关于陨石雨的记载。

关于彗星的观测，《春秋》中也有记载：鲁文公14 年，“‘秋七月’有星索入北斗。”这是世界上最早的一次关于哈雷彗星的记录。

上面这些都说明春秋战国时，我国的天文观测成就就是很大的，同时也给后人留下了极为宝贵的资料。

和春秋时期天文学相联系的是历法，到春秋后期，采用了一年为365.25，19 年7 闰，这种历法叫古四分历。古四分历比真正的年长度每年多11 分钟。

由于农业生产的需要，春秋战国时期还逐步形成了对24 节气的划分，平均15 天设置一个节气，这实质上是不自觉地根据太阳的位置和视运动来确定的一种历法。

到了秦、汉时期，我国的天文学的发展主要表现在三个方面，即天文观测、天文理论和历法。

这个时期对天象观测的记录很多，其中最伟大的科学成就是关于太阳黑子的观测。

太阳黑子实际上是太阳表面漩涡状的低温区。我们知道，太阳是个炽热的大火球，表面温度也有6000℃左右。在这样的温度下，所有的物质都气化了，分解为比较简单的元素。

在太阳燃烧的过程中，会产生局部的温度不均匀区域，这些区域的温度会低于附近区域的正常温度而产生气漩，这些气漩产生后能存在一定时间，这就是太阳黑子。

黑子并不是真正的黑色，只不过温度低一点，看上去发暗罢了。现在世界上公认最早的黑子记事，是中国西汉河平元年（公元前28 年）三月所见的黑子现象。

据《汉书·五行志》记载：“..日出黄，有黑气大如线，居日中央。”这段文字把太阳黑子出现的时间、形状、大小、位置都描述得十分清楚。

其实，我国还有比这更早的黑子记载，早在公元前140 年的《淮南子》一书中就有这样的描述：“日中有鸟”。所谓的“ 鸟”也就是太阳黑子的形状。

古人们观测太阳黑子，全靠目力。只有利用日赤无光、烟雾蔽日之际，或是太阳近于地平线，朦胧不清之中，以及利用盆中装油使日影映于盆中的方法，才能观望和记录。

从汉代后的1600 多年里，我国关于黑子的记录超过100 次。中国人的精确黑子观测，得到了外国学者的赞扬。中国古人测天的精确，十分惊人。黑子的观测，远在西人之前大约2000 余年。

的确，直到1610 年，意大利天文学家伽利略才利用望远镜观测到太阳上的黑斑这一现象，才在欧洲天文学界引起轰动。

我国的祖先们不但记录了最早的太阳黑子现象，而且还记录了公元134年出现的新星，这是人类第一次对新星的记载。

《后汉书·天文志》中还记载了公元185 年出现超新星，“客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消”。

中国历史上在1700 年以前曾有90 个新星记录，其中可能有11 颗超新星，24 史中有100 多次太阳黑子记录，这些极有价值的科学的天文记录，都出于秦汉时期。

秦汉时期对日食、月食、黑子、陨石雨、彗星、新星、超新星的记录都比较全面而准确，反映了当时精细而高超的观测水平。

秦汉时期的天文科学理论在天文观测的基础上已经形成。当时的天文科学理论有三种：

1.盖天说。其系统化和数学化的论说则见于《周髀算经》。这一学说认为半圆形的天在上，拱形的大地在下，日月星辰附在有实体的天上，但不能转到地的下面去。

这一学说有许多自相矛盾之处，后来被天文观测的事实所否定。

2.浑天说。这一学说经耿寿昌、杨雄等人的努力，到张衡时就逐步形成了比较完善的理论。

张衡认为：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”

他们还认为，无限的天体绕地球运行，“宇之表无极，宙之表无穷”。

浑天说实质上是地球中心宇宙论。

3.宣夜说。由东汉时期的郄萌加以系统化，他认为“日月众星，自然浮生虚空之中，其行止皆须气焉”。天是无限的“高远无极”，各种天体靠气的作用在无限的空间浮动。

宣夜说缺乏对天体运动规律的具体说明，还只是一种猜测性的理论，所以它的影响不如浑天说。

秦汉时期，天文学的观测和理论成果主要用于制定和完善历法体系，其次还用于占卜、算卦等。

公元前104 年，汉都城长安贴出了招募天文历算家来京制历的通告，接着从全国不少地方征募到20 多人，其中有邓平、落下闳、唐都等人。

他们在公孙卿、壶遂、司马迁等人的主持下，讨论制定了《太初历》。

这是我国流传至今的第一部完整的历法，于汉武帝太初元前（公元前104）到东汉章帝元和2 年（公元85）间颁布实行。

《太初历》第一次以没有中气的月份为闰月，推算出135 个朔望月有23次食季的交食周期。它规定：一个月为29+43/81天，平年12个月，闰年加1月，19年中加个7月。这样计算，每年就是12+7/19月，相当于一回归年是365+385/1539天。

这一历法根据当时的天文知识，把月份、闰月、季节排布得非常合理，但用现代测量值来比较，回归年的长度的误差比较大。

秦汉时期，在天文、历法发展的同时，地学知识也逐步地发展起来，用于军事目的地图和地形图在中国出现得非常早。如在长沙马王堆三号汉墓中曾出土三幅绘在帛上的地形图、驻军图和城市图。这些图的比例在8 万至18万分之一，画得精细准确。

秦汉时代典型的地理科学著作是《汉书·地理志》，全书分三部分，第一部分和第三部分记述了前人的地理学著作，由此可以看出中国地理学研究的久远历史。

第二部分记录了汉代的疆域、行政区划分，以及山地、河流、物产、水利工程、官办厂矿、军事要塞、庙宇、古迹等。此外还记载了湖泊、天然气、盐铁矿等方面的详细位置。这是一部科学价值很高的地理学著作。

与天文学和地理学发展相联系的是气象科学，由于农业生产和军事活动的需要，人们日益注意天气的变化，开始对雨量、风速和风向、湿度等进行定量测量。

他们把风力分为8 级：8 级，拔树；7 级，折木飞沙；6 级，折大枝；5

极，折小枝；4 极，坠叶；3 级，摇枝；2 级，鸣条；1 级，叶动。

他们创造性地发明了“悬炭识雨”的晴雨计，还用琴弦的弛张来测晴雨，

王充《论衡》中说：“天且雨，琴弦缓。”

王充和董仲舒等人还用水的循环和五行说解释风、云、雨、雾、雷、电、

雪、雹的成因。上述事实，说明秦汉时期我国人民在劳动实践中积累了相当

的气象科学知识。

上面我们说了自古到秦汉时期我国天文学及有关方面的成就，下面我们

谈谈东汉时期著名的天文学家、数学家和文学家张衡的一生。

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