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天學大師的靈氣

[2007/8/10]
一、儀器與星圖

承繼著兩漢的遺風,魏晉南北朝的天文儀器制造呈現出一派興盛的風光。

前趙的孔挺在公元323年制造了一架渾儀,這架渾儀本身并沒有什么新奇處,但它卻是第一次在文獻中有了具體的結構記錄,使得后世的人們能夠知道古代的渾儀有些什么基本構件。

這個時期最為著名的渾儀,是北魏永興四年(公元412年)由晁崇與鮮卑族天文學家斛蘭主持制造的鐵渾儀。這是古代中國唯一的一臺鐵制渾儀,在它十字形的底座上開有十字形的溝槽,灌上水后,就成為了十字水平校正儀,是一個既簡單而又很精妙的創新。

這架渾儀一直使用了三百多年,直到唐代才為更先進的渾儀所替代,但它的盛名卻留在了天文學史上。

與渾儀相比,這時期渾象顯然更為豐富,更為多彩。三國時吳國的陸績、王蕃、葛衡,南北朝時劉宋的錢樂之、梁代的陶宏景等人都造過渾象,尤其是陸績與葛衡所制作的渾象特別有新奇感。
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一般的渾象,主體都是正圓形的球體,而陸績卻根據渾天說宇宙天地“狀如鳥卵”的說法,居然破天荒地真的把渾象主體做成了鳥蛋似的橢圓形。

那些曾經說過或信奉“狀如鳥卵”的天文家們,在面對眼前這臺真的“狀如鳥卵”的渾象時,卻都如好龍的葉公那樣不能接受這么一個不倫不類的“創造”。于是,再也沒有人敢步陸績的后塵了。

其實,天殼根本就不存在,做成鳥卵形與做成正球體又有什么本質的不同呢?更何況是有“狀如鳥卵”的說法在先,陸績只是想做得更逼真一些而已。卻不料想這鳥卵形的天殼實在有些難以入眼,一番苦心引來了一片責難聲。

與陸績的境遇不同,葛衡的創新則博得了無盡的贊美聲。

葛衡比陸績還要別出心裁,他所造的渾象主體是一個空心的大球,球上按天體的位置鑿穿成孔竅,人能夠進入球體的內部,由里向外看,透入小孔中的亮光就猶如天上閃爍的星光一般,極其逼真,極其形象。

這個構思絕巧的渾象,古人稱為“假天儀”,實際上就是現代天象儀的鼻祖,它是古代中華民族高度智慧的又一個燦爛的結晶。

正因為假天儀是那么的別致引人,所以后來各代屢有重制,成為當時天象演示的最重要的儀器。

能有幸親睹渾象的畢竟只是少數,而且渾象也不利于搬動,于是,智慧橫溢的中國天文學家們又發明了星圖。

圖畫性質的天象描繪,早在原始時期就已經產生,但與天文學所用的星圖有著質的區別。中國的星圖,據說起源于蓋天說的演示圖棗蓋圖。從蓋圖演變為星圖,大約是在漢代時期。而最終奠定這種圓形蓋天式星圖的,是三國時期吳國與西晉時的太史令陳卓。

陳卓根據戰國時期甘德、石申、巫咸這三家所觀測到的恒星,匯總為一幅全天恒星圖,共收有283官1464顆星。原圖以紅、黃、黑三種顏色來表示三家不同的記載,后人似乎感到沒有必要區分,也就只用單色標畫了。陳卓所定的這幅三垣二十八宿體系的恒星圖,從此成為了古代天文學的基準星圖,奠定了古代的星圖體系。

二、發現與突破
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這一時期最卓越的天文學成就,是一系列的發現與突破。

1.歲差現象

什么是“歲差”?

歲差是一種很特殊的現象,由于受到日月行星的引力影響,使得地球的自轉軸方向始終有著極微小的變化,這就造成了地球上的節氣點也在不斷地變化,使得地球上人們看到的太陽恒星年長度與回歸年長度產生了差別,這就是“歲差”。
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歲差現象的發現,經歷了相當長的時期。早在西漢末年,劉歆就發現了冬至點有變動,東漢的賈逵把這個發現記錄了下來(見《漢書·律歷志》),東漢的劉洪也發現了這一現象,但他們都未能再進一步深究。

一直到東晉時的著名天文學家虞喜,才明確無誤地指明了這就是歲差現象,并提出了五十年西移一度的歲差值。虞喜發現歲差現象雖然比古希臘的喜帕恰斯要晚,但他提出的五十年西移一度的歲差值,卻比喜帕恰斯所提出的一百年移一度的值更為精確。

2.大氣消光現象

您知道初升的太陽為什么不像正午時那么耀眼嗎?
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東晉時的姜岌向世人揭示了這里面的奧秘,原來是由于大氣消光現象在起作用。當太陽初升的時候,由于地球上有“游氣”遮擋了部分的日光,所以就不那么炫目。到了正午時,這種“游氣”消散,日光完全普照,就極其炫目耀眼。
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姜岌的論述,雖然在深度上比不了現代的天文學理論,但在本質上卻已經沒有什么不同了。

3.天體視運動不均勻性現象

北朝時期有一位很了不起的民間天文學家張子信,他自制了一架渾儀,在一個海島上專心于天體觀測長達三十多年,終于取得了突破性發現,揭示出了天體視運動的不均勻性現象。

張子信先發現了太陽視運動的不均勻性(古人稱為“日行盈縮”),即太陽在春分以后運行得慢,秋分以后運行得快。張子信把太陽在一年內的視運動速度變化詳細地列成表,成為我國古代最早的“日躔表”。

繼而,張子信又發現了五星運動的不均勻性,也同樣一天一天地加以辨明。

天體視運動不均勻性現象的發現,是天文學史上一個劃時代的突破,它標志著對天體的研究進入了一個更為精確與深入的新階段,對后世的歷法精進產生了質的影響。

4.交食推算精度的飛躍
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