浅谈中国古代天文学成就.doc

中国古代天文学成就 姓名:汪涛 学号:08090226 一、 中国古代历法成就选述所谓历法，简单说来就是根据天气变化的自然规律，来计量较长的时间间隔、判断气候的变化、预示季节来临的法则。具体地说，历法的内容包括每月日的分配，一年中闰月、闰日以及气节等项内容的安排等。当然，我国古代的历法还包含着更丰富的内容，比如金、木、水、火、土五大行星的运行以及日、月食的推算等。 自古以来，不论各个民族、各个国家制订了多少历法，就其实质来说，不外乎阴历、阳历和阴阳合历三大类。 阴历是根据月相圆缺变化的周期（即朔望月）来制订的。因为古人称月亮为太阴，故阴历有有太阴历之称。 阴历是以地球围绕太阳的运转周期（即回归年）为根据而制订的历法，就是说阳历是不考虑月相变化的。 阴阳合历时兼顾阳历和阴历的一种历法。进一步说，它是把朔望月作为月的单位，把回归年作为年的单位。这种历法有很大的优越性，它的历月的日期代表着一定得月相，比如初一必为朔（看不到月亮），满月正当月中；另一方面，它又与春、夏、秋、冬四季协调一致，对安排农事活动大有好处。我国自古以来官方颁发的历法，都是这种阴阳合历（又称夏历或农历）。我国古代的天文学家，是把冬至作为一年的起算点。春秋末年（公元前五世纪），我国开始使用的四分历，其回归年长（我国古代称为岁实）定为365.25日。当时这个数据，是世界上最精密的数据。因此，我们可以实事求是地说，四分历的创制是一项具有世界意义 的大事.1. 回归年长度的确定我国古代制历家们，从不满足于前人的成就，总是力求有所发现、有所前进，正是在这种严谨的治学态度激励下，明代末年的邢云路，进一步改进圭表，精心实测。艰苦的劳动，终于结出了丰硕之果，他测得的岁实为365.24219日，这和用现代理论推算的当时的数值365.242217相比，仅仅小0.000027日，即一年大约才相差2.3秒。而在欧洲，丹麦天文学家第谷于1588年测定的最精密的岁实为365.2421875日，其误差一年大约为3.1秒。 2.岁差的测定再来介绍一下中国古代制历家对岁差的测定。地球是一个椭球体，赤道部分较为突出，两极部分呈扁平形状。由于太阳和月亮对地球赤道突出部分的吸引作用，使得地轴绕黄极作缓慢移动，相应地春分点沿黄道以每年50.24速度东移，大约26000年移动一周，这种现象叫做岁差。我国岁差的发现者是晋成帝（公元330年前后）时间的天文学家虞喜，他研究了历史上的冬至点观测结果，并和当时的观测结果进行比较，从而领悟了其中的奥妙，他首次明确地提出，冬至点是在缓慢地移动的，太阳在众星中运行一周天并不等于从冬至到下一个冬至的岁周，应该是“天自为天，岁自为岁”。虞喜给出的岁差数值是，每50年冬至点西移1度（当时实际值为每77.3年冬至点西移一度）。虞喜发现岁差虽然比希腊天文学家喜帕恰斯晚了大约四个半世纪，但却其每百年差1度的数值精确。 3.二十四节气的完备二十四节气也是我国古代天文学家的一大创造。它曾经历了一个十分漫长的发展过程，起初大约仅有二至（冬至、夏至）和二分（春分、秋分），一直到战国时期才逐渐形成完备的二十四节气系统：由冬至起算，每经一年的1/24日交一个节气，其名称分别为冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪。此中奇数统称为中气，偶数统称作节气。二十四节气分别标志着太阳在一周年运动中的24个大体固定的位置，是对太阳周年运动位置的一种特殊的描述形式，它们又能较好地反映一年中寒暑、雨旱、日照长短等变化的规律。所以，它们不但具有重要的天文意义，而且对于农业生产有着重大的指导作用。二十四节气自战国时期得以完备之后，一直成为我国传统历法的重要内容之一，至今在广大农村仍有旺盛的生命力。 二、丰富的天象纪事自春秋始，对于异常天象的观测与记录，呈现多样化的明显趋向，如彗星、流星雨、陨石等的明确记录均首见于此时。春秋庄公七年（前687年）“夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨”，这是世界上关于天琴座流星雨的最早记载。僖公十六年（前644年）“春王正月戊申朔，陨石于宋，五”，这是最早的陨星记事；文公十四年（前613年）“秋七月，有星孛入于北斗”，这些关于哈雷彗星的最早记录，等等。 此外，对若干天象记录的系统化又是一大特征。如春秋一书中，就有37次日食记录，据考证，其中31次记录是准确可靠的，(10)说明这时人们对日食观测的重视并已使之制度化了。又如，长沙马王堆三号汉墓帛书中，绘有形态各异的29幅彗星图象，并赋予各不相同的名称，这显然是对大量彗星观测作系统的收集与归纳的结果。其中彗尾的形态或长或短，或宽或窄，或直或屈，彗尾的条数或多或少，彗头画成圆圈或圆点，有的圆圈中又画有一个圆圈或圆点，表明人们已经注意到彗头的结构层次，这些都说明战国时期人们对彗星观测已经达到了比较精细的程度。 1.有关彗星的记事 “星孛”是我国古代对彗星的称呼，此外还有蓬星、长星等叫法。我国很早就有关于彗星的记事，最可靠地是古书春秋对出现于鲁文公十四年（公元前613年）的彗星记录：“秋七月，有星孛入于北斗”。这是关于哈雷彗星的最早记录。从鲁文公十四年始到清代宣统二年（公元1910年）止，哈雷彗星出现过31次（它绕太阳运行的平均周期是76年），每次出现，我国都有详细记录。 应该指出，我国到了战国时代，对彗星的观测已经积累了比较丰富的经验。长沙马王堆三号汉墓帛书中就有画着各种形态的彗星图29副，据考证这大概是楚人汇集的观测成果。 我们的祖先对彗尾的成因，也早有正确的见解，如晋书天文志说：“彗体无光，傅日而为光，故夕见则东指，晨见则西指。在日南北皆随日光而指，顿挫其芒，或长或短。”而欧洲直到公元1532年才有类似的认识。 2.流星现象的记载 在繁星密布的夜晚，仰观天空，常常看到一道白光飞流而逝，这就是人所共知的流星现象，人们也称它为贼星。 有时候又可以看到，从天空中一个公共点有无数亮光四下飞流，这就是壮观的流星雨现象。我们以流星雨起始的公共点所在的星座名称，来命名该流星雨（群）。 我们祖先对流星群，流星的记载，也早于其他国家。我国古代的流星雨记录达180次之多，其中天琴座流星雨的记录约10次，英仙座流星雨的记录约12次，狮子座流星雨的记录约7次。这些史料对于现代研究流星群跪倒的演变具有很大的参考价值。 到了宋代，我国著名科学家沈括进一步发现了陨星中有以铁为主要成分的陨铁，他在梦溪笔记中写道：“治平元年，常州日禺时，天有大声如雷，乃一大星几如月，见于东南；又久之，发其窍，深三尺余，乃得以圆石，犹热，其大如拳，一头微锐色如铁，重亦如之”。我国古代对于流星雨、陨石的观测和认识，是远远走在其他国家前面的。 三、关于宇宙理论的争鸣 古代宇宙观主要形成于周代至晋代这个历史时期。公元180年前后东汉的蔡邕在上皇帝书中说：言天体者有三家：一曰周髀，二曰宣夜，三曰浑天。各种古老的说法在历史条件下不停争论着，并趋于科学。 1.宇宙本原和宇宙无限性问题 宇宙万物的本原是什么？这是春秋战国时期人们广泛关注的一个问题。除了自商周以来就已提出的阴阳、五行说仍在流行外，这时人们还提出了一些新的见解。 管子水地认为：“水者何也？万物之本原，诸生之宗室也”，即把水作为包括生物在内的万物的最基本元素，也就是把世界万物看成是水这一单一的物质，经过长期、复杂演化的结果。这种观点与以金、木、水、火、土五元素作为世界万物的本原的五行说相比，反映了宇宙本原从多元论向一元化的演进。 战国中期的宋钘和尹文则进一步提出了“气”是宇宙本原的学说。“气”是一种以比较抽象的形态出现的物质，“其细无内，其大无外”，（管子内业）即它可以小到无穷小，大到无限大，它是人们的感官未能察觉得到的细微物质，但不是虚无，却是无所不在的，万物无不由它组成。这一学说较以水为宇宙本原又前进了一大步，而且它还表述了物质的无限可分性和宇宙空间无限性的思想，都是十分可贵的。后世的元气学说也是在此基础上发展起来的。 关于宇宙，尸佼（约前四世纪）曾下过这样的定义：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，这指出了十分简明的时空观念。如果说尸佼的定义并未回答时空是否存在界限、开端或终点的问题，那么，墨翟（约前478前392年）的见解则相当明确，他认为“宇”包括所有不同的场所，“宙”包括所有不同的时间，包含了无限时空的初步认识。墨翟还曾把空间位置的变迁同时间的流逝紧密地联系起来，以考察物体的运动，即把时空统一于物质的运动之中。这些也都是很可宝贵的思想。 2.关于天地关系与结构 在春秋时期以前，人们从直觉出发，以为天为半球形，地为正方形，并以为天高临于上，地卑踞在下，这种观念到春秋时期开始发生了动摇。 邓析（前545前501年）提出了“天地比”的命题，认为天与地并不存在高卑之分。其后，惠施（约前370前310年）则进一步提出“天与地卑”的观念，即以为星宿所附丽的天空，每天东升于地平线之前和西落于地平线之后都低于地，亦即天可以转到地下面去，比地低。这实际上就是后世得到充分发展的浑天说的重要论点之一。与惠施差不多同时的慎到（前395前315年）更明确提出了“天体如弹丸，其势斜倚”（慎子）的观点，他以浑圆的天的概念否定了天是半圆形的传统看法，并以为天有南、北二极，且绕极旋转，这些也是浑天说的重要论点。惠施和慎到都是在观测事实并应用合理推理的基础上建立各自的新观念的，它们都对后世产生了很大的影响。 参考文献： 1美吉蒂弗格森著，量天，第一版。北京：北京大学出版社，2005，5-45。 2江晓原，吴燕著，紫金山天文台史稿第一版。济南：山东教育出版社，2004，1-12。 3北京天文馆编，中国古代天文成