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    揭示中國古代行星理論在文明發展中的地位 ——訪國家社科基金冷門絕學研究專項學術團隊項目首席專家唐泉教授
    2022年01月28日 08:58 來源:中國社會科學網 作者:陸航 字號
    2022年01月28日 08:58
    來源:中國社會科學網 作者:陸航
    關鍵詞:中國古代行星理論;文明

    內容摘要:

    關鍵詞:中國古代行星理論;文明

    作者簡介:

      再過幾天就到春節了。中國古人把“立春”作為歲首,視為新一年的開始。節氣從何而來?它與歷法和中國古代行星理論有什么關系?我們是否可以通過天文歷法把握文明誕生和發展的脈絡,揭示科學傳統與文明多樣性,從而推進中外數理天文學比較研究?記者近日采訪了西北大學科學史高等研究院副院長唐泉教授。

    天文歷法彰顯文明誕生和發展的脈絡

      天文學的起源與文明的起源大致處于同一時期?!坝^象授時”是人類祖先對時間感受和認識的重要手段。“觀象授時”語出《尚書·堯典》:“歷象日月星辰,敬授民時”。古人通過觀測日、月、星辰在天空中的位置變化來確定日、月、年。至戰國時期中華大地已形成完整的二十四節氣,每一節氣均與二十八宿、北斗的運行、土圭測影長度、各地物候相關聯。

      中國上古時期確立廿四節氣依據“斗轉星移”(北斗星斗柄指向),現行確立廿四節氣依據“太陽周年視運動”(太陽黃經度數)。由天體運行所反映的廿四節氣,基本反映了一年中四季交替的準確時間以及大自然中一些物候等自然現象發生的規律。 

      學界普遍認為,夏、商、周三代處于觀象授時時期。中國在春秋戰國時期才進入歷法時代,各諸侯國行用《黃帝歷》《顓頊歷》《夏歷》《殷歷》《周歷》和《魯歷》,史稱古六歷。夏、商、周三代觀象授時的“真相”,經歷春秋戰國至秦末的社會動蕩,古籍損毀,到漢代已經迷霧重重。歷法產生后,不再詳細記錄月相,以致古代月相名稱諸如“生霸”“死霸”竟也失傳。自漢代至今,受限于時代或研究者天文歷算水平,天文早已成為“百姓日用而不知”的學問。所以顧炎武慨嘆:“后世文人學士,有問之而茫然不知者矣?!?/p>

     

    唐長安城圜丘 本網記者陸航/攝  

      在唐泉看來,中國傳統歷法的編算體系在13世紀已經成型。明末西方天文學傳入中國后,已經鮮有學者通曉傳統數理天文學的思想方法。因此,有清以來,二十四史中的“律歷志”或“歷志”成為中國古代文獻中最為費解的內容之一。正因為如此,對二十四史記錄的歷朝歷代歷法的解讀研究,成為乾嘉學派乃至近代中外漢學家廣泛關注的一門“絕學”。例如,著名學者錢大昕(1728-1804)、李銳(1769-1817)等就曾立下宏愿,將二十四史記載的西漢至明代的30余部完整的歷法一一解讀。但是,他們遠遠低估了這項工作的難度。在專業的歷法史家看來,從算法的難度上方面來講,兩漢魏晉南北朝時期的歷法根本不能與隋唐以后的歷法相提并論。即便如此,囿于時代的局限,錢大昕和李銳終其一生,也只完成了對漢代歷法的注釋和考證,對其他時期的歷法基本沒有涉及,歷法史研究之困難由此可見一斑。 

      中國傳統歷法除了計算年月日時的安排外,還要計算晷影漏刻、日月交食、行星運動等數理天文學所研究的主要內容。唐泉介紹,一部完整的中國古代歷法通常厘為七章,依次為:步氣朔;步發斂;步日躔;步月離;步晷漏;步交會;步五星。其中第七章“步五星”是中國古代天文學家專門討論金、木、水、火、土這五大行星運動規律的內容,即中國古代的行星運動理論。在我國現存最早的歷法《三統歷》(約公元前7年)中,已有完整的行星運動理論。此后每部歷法中,都專設一章討論行星運動理論。不同歷法中對行星運動理論的稱謂略有不同,例如《乾象歷》(206年)稱為“推五星”,《興和歷》(540年)稱為“推五星見伏術第七”,《大衍歷》(727年)稱為“步五星術”,《授時歷》(1280年)稱為“步五星”,等等。

      2020年度國家社科基金冷門絕學研究專項學術團隊項目——中國古代歷法中的“步五星術”研究,在前人研究基礎上,對漢代至明代的所有中國傳統歷法中“步五星術”進行全面研究,全面討論中國古代行星理論中的常數,闡明每一個算法的天文意義,并利用計算機編程模擬古代行星算法,討論不同朝代一些代表性歷法的行星計算精度,??彼袣v法中與“步五星術”有關的文字,從整體上把握中國古代行星理論的發展脈絡,從本質上理解中國古代行星理論的精髓,從客觀上評價中國古代行星理論,進一步確立中國古代行星理論在整個古代文明天文學發展歷史上的地位。

    行星運動理論揭示科學傳統與文明多樣性

      我國古代史籍中,有名可考的歷法超過一百部,加上約略提到的,總數超過兩百部。從西漢至明末,我國正式頒行的歷法有四十余部,這些歷法的術文比較完整地保存在二十四史中的“律歷志”或“歷志”中,而那些未被頒行的歷法絕大多數已經失傳。從20世紀80年代中期開始,西北大學天文學史研究團隊便在曲安京教授的帶領下從事中國古代歷法研究。曲安京教授目前擔任西北大學科學史高等研究院院長,在歷法史和數學史研究方面有著很深的造詣。2008年,曲安京用8年時間完成了《中國數理天文學》一書,該書后記中寫道,希望用這樣一本書,說清楚一件事情,即什么是中國數理天文學。曲安京論述了中國古代數理天文學的太陽運動、月亮運動、日月交食與行星運動方面的算法沿革與理論體系,解決了傳統日食理論的一些遺留問題,構建了傳統外行星算法的天文模型,并據此清晰地勾勒出傳統行星理論的發展脈絡。

      唐泉從2001年起便師從曲安京教授學習歷法史,至今已有21年的時間。從2007年起,他開始關注中國古代歷法中的“步五星術”,即中國古代行星理論,這是中國古代歷法中最難的內容。唐泉擔任首席專家的2020年度國家社科基金冷門絕學研究專項學術團隊項目——中國古代歷法中的“步五星術”研究,對漢代至明代的所有中國傳統歷法中“步五星術”進行全面研究,面對史書中的天文學數據和算法,在一般史學家無法校對出錯誤的情況下,研究團隊需要通過算理分析和數學計算,最終給出合理的???;由于古人的思維方式與現代天文學家的思維方式不同,研究團隊只有建立相應的數理模型,才能廓清古代算法的天文意義以及合理性;在探究中國古代歷法中的行星計算精度時,研究團隊需要利用計算機編程模擬古代的行星算法,并利用現代天文軟件提取相應的理論結果……

      行星運動理論通常是西方數理天文學中最核心的內容,以希臘天文學名著《至大論》為例,全書13卷中,最后5卷都在討論行星理論。與之相比,行星運動理論在中國古代歷法中所占的篇幅并不是很大。以北宋最具代表性的歷法《紀元歷》(1106年)為例,其行星理論的篇幅,除去天文常數和助算表格,涉及五星計算的術文只有20節。在中國古代歷法中,行星理論的篇幅雖然比交食理論的篇幅小,而且從整體上來說行星理論受關注的程度也不如交食理論,但是由于行星視運動同時涉及地球和行星繞太陽公轉運動,因此計算起來更加困難,行星計算問題也一直長期困擾著中國古代的天文學家。從這個意義上說,只有徹底搞清楚中國傳統行星運動理論模型的構造機理,才算是完全理解了中國古代的數理天文學。 

      深入研究中國古代的行星運動理論,系統和全面地闡發中國古代行星理論的思想、方法與精度,不僅有助于深刻理解中國數理天文學的基本思想和方法,而且對揭示近代科學的源流以及科學傳統的多樣性具有重要意義。唐泉的研究發現,研究中古代行星運動理論所遇到的困難遠遠超出想象。其中最主要的原因在于,中國傳統行星理論主要采用代數方法,與西方的本輪均輪模型和現代行星理論無論在思想上還是在形式上都有很大區別,中國古代行星理論中的許多算法,在現代行星理論中根本沒有對應的算法。因此,將中國傳統行星算法與現代行星理論在形式上進行比較,并依此來討論中國行星運動理論的合理性與有效性,是一件非常困難的事情。

    推進中外數理天文學比較研究

      不與古希臘、印度、阿拉伯的行星運動理論作比較,就不會體會中國古人在解釋天體運動所面臨的困難,也不會認識到中西雙方在探索宇宙真實圖景的道路上究竟有怎樣的分歧。在近代科學發展歷程中,行星運動理論扮演著十分重要的角色,日心體系最終取代地心體系的一個突破口,就是行星的視運動。在哥白尼、開普勒、牛頓和拉普拉斯等科學家建立科學的行星運動理論之前,探求行星運動規律的合理解釋,成為古代宇宙論者無法回避的一大障礙。古代希臘、印度、阿拉伯和中國的天文學家,都建立了系統的行星運動理論。

      唐泉告訴記者,由于科學傳統不同,古代各文明的行星理論存在著很大差異。在古希臘,占主導地位的行星理論是采用本輪均輪模型進行描述的地心說模型,這個模型對古代印度和阿拉伯行星理論影響很大。中國傳統行星理論則主要利用天文常數、天文表格(如五星動態表和盈縮差表)和分段內插函數等代數方法,天文學家甚至很少去考慮行星運動的幾何模型。這兩種傳統的行星理論雖然風格迥異,但都達到了一定的精度,古代希臘和中國的行星理論代表了哥白尼之前行星理論的兩種主流傳統。

      “只有徹底闡明中國古代行星理論中的盈縮差算法的天文涵義與數學模型,才會從本質上理解中國古代行星理論的精髓,更全面地把握中國古代行星理論發展的線索,確立中國古代行星理論在整個古代文明天文學發展歷史上的地位?!碧迫榻B,從現代天文學的視角出發,研究中國古代行星理論,始于20世紀50年代。半個多世紀以來,科學史家對中國傳統行星理論的研究,無論從深度上還是從廣度上,都取得了豐富的成果。但是,仍然有一些疑難問題尚未解決,這些疑難問題主要集中在一系列與行星中心差有關的修正算法。根據現代天文學知識,行星和地球都繞太陽做橢圓運動,因此,對于地球上的觀測者而言,行星的視運動是兩個橢圓運動疊加后的結果。隋代之前的歷法家在計算行星運動時,沒有考慮太陽和行星運動的中心差,但是從隋代開始,歷法家開始將太陽中心差和行星中心差算法引入到行星運動理論中。隋代及初唐歷法中的“五星入氣加減差”就是歷法家為修正行星中心差算法而設計的經驗性算法,唐代《大衍歷》在此基礎上設計了中五星爻象歷,宋代歷法又在五星爻象歷的基礎上,設計了五星盈縮歷,此后的歷法基本沒有實質性的改變。關于“五星入氣加減差”算法的原理與意義,五星爻象歷與五星盈縮歷的天文涵義與構造原理,目前學界尚存在較大爭議。此外,由于五星盈縮差算法的天文意義尚未完全揭示,而五星定合算法和定見伏算法又與五星盈縮差算法和太陽中心差算法密切相關,因此科學史家對五星定合算法與定見伏算法的理論模型的構建與計算精度的討論,仍然不夠深入。另外,科學史家對行星計算精度的討論,僅限于宋代《紀元歷》和元代《授時歷》等歷法,而對宋代之前的歷法中行星計算精度的討論還不多見。

      古代中國與其他文明的天文學交流非常頻繁。漢唐之際印度天文學的輸入,元明之際阿拉伯天文學的輸入,以及明清之際西方古典天文學和近代天文學的輸入,都對中國天文學的發展產生了深遠的影響。在唐泉看來,比較古代中國與其他文明地區的天文學和數學的異同,不僅有助于我們更加清晰地把握不同文明數理天文學的內容、思想、方法與成就,而且對于探明近代科學的源流,確立中國傳統數值算法在算法史上的地位,具有重要的學術價值和現實意義。

     

     ?。ū揪W記者 陸航) 

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    轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:齊澤垚)
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