“嫦娥五号”奔月成功 | 看看古代宇宙观察员和他们的发明研究

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11月24日凌晨4时30分，探月工程“嫦娥五号”探测器发射成功，开启我国首次地外天体采样返回之旅。中国是世界上天文学发展得最早的国家之一，天文传统历史悠久，我们的先民们很早就开始了天文观测、记录，更是创制出许许多多复杂而精妙的历法。从古至今，中华民族对宇宙苍穹的探索从未停止。

本文节选自岳麓书社《国学入门》第七十八讲，作者陈蒲清，让我们一起走近古代的天文历法。

第七十八讲 天文历法

我国在远古时代就有了天文观测的记录。《尚书·胤征》记载了夏朝仲康年间（前21世纪）九月初一发生的日食，这是世界最早的日食记录。当然，这可能是后代人的追记。殷墟所发现的商朝武丁时代（前14世纪）的三片记载日食的甲骨文，则应该是可靠的记录。

我国先民在天文观测的基础上，形成了三种宇宙学说：盖天说、浑天说、宣夜说。盖天说最古老，认为天像车盖一样覆盖大地。浑天说认为大地浮在水上或气中，被一个“天球”笼罩，日月星辰都分布在“天球”上运行。早期的浑天说认为大地是平的，三国时代陆绩提出地是球形的概念。宣夜说认为并没有一个固体的“天穹”，“天”是无边无涯的气，日月星辰都在气中飘浮游动。三种宇宙学说中，浑天说影响最大，《周髀算经》和张衡制造的浑天仪都离不开浑天说。

我国传统天文观测仪器主要是两类：一是表，一是浑仪。表是测量太阳影子的直立标杆，或设置跟表成直角平卧的圭，或把表直立在圆盘中央，在圭和圆盘上刻出表示时间推移的刻度，互相配合，用以表示方位、时间和季节变化。浑仪是根据人类眼睛所看到的球形天体而创造出的天文仪器。

在天文仪器制作方面，最突出的科学家是张衡。

张衡（78—139），字平子。公元117年，张衡在洛阳制造出世界上第一台用水力推动的大型天文仪器——浑天仪。仪器的主体是一个球形模型，即“天球”。天球表面排列出二十八宿和其他恒星，还有黄道圈和赤道圈，圆周划分为365度，并排列出以冬至为起点的二十四节气。“天轴”贯穿天球的北极和南极，让天球向地球自转的方向转动，球的一半隐没在地平圈的下面，另一半显露在地平圈上面。张衡又把表示时刻的滴漏壶跟天球连接起来，利用壶中滴出来的水的力量推动齿轮，齿轮再带动浑天仪运转，一昼夜转动一周，展示出日月星辰运行的现象。张衡的天文学著作是《浑天仪注》和《灵宪》。《灵宪》阐述宇宙理论，并认为天球之外还有无穷的宇宙：“宇之表无极，宙之端无穷。”

公元132年，张衡又发明了世界上第一架测量地震方位的仪器——候风地动仪，它准确测出了远在千里之外发生的地震。

唐朝一行、宋朝苏颂、元朝郭守敬都在张衡的基础上改进了浑天仪。苏颂（1020—1101）所建造的水运仪象台是最杰出的天文观测建筑。台高12米，分三层。其中安置的水运浑天仪就像布满星辰运转着的天穹一样，人们可以走入内部进行观察。苏颂还写了《新仪象法要》介绍这台仪器，绘出60多幅图样和150多种机械零件。

我国古代天文研究的成果集中体现在历法方面。

我国从远古时代就产生了历法。《世本》有黄帝大臣容成制作历法的记载。《汉书·律历志上》说，“黄帝历”“颛顼历”“夏历”“殷历”“周历”和“鲁历”是上古六历。我国历代使用的历法有六七十种之多，最著名的有太初历、四分历、大明历、大衍历、授时历等。

太初历由史官司马迁、星官射姓、历官邓平和民间历算家唐都、落下闳等制定，汉武帝太初元年开始施行。它是我国古代第一部完整的历法，也是当时世界上最先进的历法。太初历是阴阳合历。它规定一回归年为一年（365.25016日），一朔望月为一月（29.53086日），并把二十四节气编入历法。它采用夏历的正月为岁首。西汉末年，刘歆曾经修订太初历而改名为三统历。

四分历在东汉章帝时代由编䜣、李梵等创制。

大明历是南北朝著名数学家祖冲之在宋孝武帝大明年间创制的。祖冲之首次在历法中引入了“岁差”的概念，所谓“岁差”就是“回归年”和实际“恒星年”（地球绕太阳公转周期）的差距；又提出了每391年设置144个闰月。这两项创新使历法更加精确。

大衍历是著名天文学家一行创制的。一行（673或683—727），俗姓张名遂，幼年出家。唐玄宗开元年间被召入京，主持修订历法。他既吸收前人成果，又深入全国各地测量观察，历时十年完成大衍历。一行最突出的贡献是发现太阳在黄道上的运行速度有变化，而且比较精确地计算了其变化规律。

授时历是元朝郭守敬以及许衡等人编制的。郭守敬（1231—1316）是卓越的天文和水利专家。他总结古代历法成果，发明了简仪、高表等十多种新仪器，编制了当时最先进的历法授时历。他还著有《推步》《立成》等十四种天文历法著作，修浚了西夏境内的古渠，修治了通惠河（元大都至通州的运河）。

我国传统天文学特别重视研究气候和农业生产的关系。如先秦时代的《礼记·月令》记述了一年十二个月的物候和农事。《逸周书·时训解》《淮南子·时则训》等提出七十二候，即以五日为一候，三候为一气，六气为一时（季节），四时为一岁，一年共七十二候。各候的气温气象不同，动植物生长发育和农事活动也不同。后来，东汉崔寔著《四民月令》，唐朝韩鄂著《四时纂要》，元朝吴澄著《月令七十二候集解》、鲁明善著《农桑衣食撮要》，把这个理论更加系统化了。

我国历代天文历算家的事迹，分散记述在各朝的史书中，清朝出现了集中记述他们事迹的《畴人传》。

《畴人传》，阮元（1764—1849）著。“畴人”这个词出现在《史记·历书》中，裴骃《史记集解》注释说：“家业世世相传为畴……各从其父学。”中国古代天文、历法、数学、工匠等大多是师承家学，所以称为畴人。《畴人传》著于乾隆、嘉庆年间，共46卷，337000余字，传主达280人。其中，前42卷收录自上古至清乾隆末年的天文历算家243人，后4卷收录来自西洋的学者37人。每人一传，叙述传主的事迹、论说及著作，传末有作者评说；所引材料都注明出自哪部典籍。

道光二十年(1840)，罗士琳撰《畴人传续编》6卷；光绪十二年(1886)，诸可宝撰《畴人传三编》7卷；光绪二十四年(1898)，黄钟骏撰《畴人传四编》12卷。

《畴人传》及其续编是研究我国科技史特别是天文历法史的宝贵资料。

本文节选自岳麓书社《国学入门》第七十八讲，作者陈蒲清。

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