中華文明中的天文科學有甚麼優越性,有甚麼獨步天下的內涵呢?

英國王家學會(Royal Society)院士李約瑟教授是現代研究中國科技史的專家,他在《中國的科學與文明》著作中說:

「中國人在阿拉伯人以前,是全世界最堅毅、最精確的天文觀測者。有很長一段時間(約自公元前5世紀至10世紀)幾乎只有中國的紀錄可供利用,現代天文學家在許多場合都曾求助於中國的天象紀錄,並得到良好的結果。」

這樣的天文學碩果,同步側證了中國的天文學核心思想——「天人合一」宇宙觀的優越性。就以集大成的東漢天文科學家張衡為例,來看看古代中國獨步天下的偉大天文科學成就。

張衡星 張衡環形山

浩瀚星宇中有一小行星名喚「張衡星」、月球背面有一大撞擊坑形成的環形山稱為「張衡環形山」,這是為紀念中國偉大的天文科學家張衡。同時,這也彰顯了二千年前中國天文科技的成就。張衡是東漢時傑出的太史令(編注:太史令為古代朝廷大臣,負責起草文書、記載史事,編寫史書,兼管國家典籍、天文曆法、祭祀等)。他才高於世、從容淡靜,在天文、數學、機械、陰陽、曆算(推算歲時節候)和文學上都有極高的成就。

張衡出生於東漢章帝建初三年(公元78年),字平子,家鄉在南陽西鄂(今河南省南陽縣),祖父張堪為官清廉,曾任蜀郡太守(一郡的最高行政長官)。張衡自幼聰穎好學,多才多藝,善作文賦。他年輕時就遊學於長安、洛陽兩京,細觀太學教授的學問,精通五經六藝,二十多歲已經博學過人。

然而他的志向不在為官,而在治學以經世濟事。他拒絕了舉孝廉和多次徵召為官的機會,回到家鄉深居簡出潛心鑽研揚雄《太玄經》、天文、曆算。漢安帝得知張衡善於術學,特別徵召他任官郎中,後來再遷為太史令。

張衡在太史令任內,融合宇宙觀、天文學與機械的學識技能,貫通於「渾天儀」的製作,完成世界第一部利用水力運轉的「渾天儀」,也稱做「水運渾天儀」、「漏水轉渾天儀」。它是張衡學以經世濟事的具體發揮之一;同時也凝聚了上古中國歷代天文學的成就。

古代中國 天文科學的成就

在中國的神傳文化中,天文科學是很早熟的科學,它和中國的政治思想是一脈相通的。《後漢書‧天文上》記載了「軒轅始受河圖,闓(鬬)苞授,規日月星辰之象。」

《後漢書‧張衡列傳》記載了黃帝時:「有風后者,是焉亮之,察三辰於上,跡禍福乎下。」

這些史書載明了觀察日、月、星、辰的天文現象用以考察禍、福的智慧,是從黃帝時代就有了。中華民族在「天人合一」的宇宙哲學觀的信仰與實踐下,展開代代的歷史。

中國歷代都有太史令這個史官,太史令不僅是記錄歷史事件的文書,首先他們必須得是一個出色的天文學家,必備觀察日、月、星、辰等等各種天文現象的知識和技能。太史令仰占天象「採禍福之原,睹成敗之勢」以佐時政,他們從天象微妙細微的變化中,洞察人間政治的成敗、禍亂之徵象,並向皇帝報告,提出建言。那麼中國古代的太史令除了目測天文,可有甚麼輔助儀器,以了解天象呢?

張衡的「渾天儀」就是能演示天象運轉的儀器,並且具有日曆功能。觀察天文的儀器在堯、舜時代就有。

「唐堯即位,羲和立渾儀。」

渾儀就是渾天儀。到了漢武帝太初年間,「落下閎、鮮于妄人、耿壽昌等造員儀以考曆度。後至和帝時,賈逵繫作,又加黃道。」(《晉書‧志第一‧天文上‧儀象》)

東漢時,張衡於安帝、順帝時二度任太史令,他專心致志於做好史官的工作,積澱多年潛心研究結晶,在前人的基礎上做出創新,於順帝永建五年(公元130年)製作了史上第一台能與天體同步運轉的渾天儀(也稱渾象、水運渾象),又留下著作《靈憲》、《渾天儀注》詳細說明。

此渾天儀的主體圓球的直徑有四尺六寸,《晉書‧志第一‧天文上‧儀象》記載它的構造:

「具內外規、南北極、黃赤道(黃道和天體赤道),列二十四節氣、二十八宿中外星官(星宿)及日月五緯(金、木、水、火、土五星)。」

這儀器內裝著漏壺和齒輪軸的機械裝置,漏壺滴出的水推動齒輪系統轉動渾天儀,能讓渾天儀圓球同步對應星空的運轉演示天象。三國時葛洪說張衡的渾天儀演示天象「與天皆合如符契也」,闡明了它的精妙和實用。

同時這渾天儀的機械裝置還連接到階下的一個自動日曆裝置上,可以顯示渾天儀上的天象日期。這個自動日曆有個既新穎又典雅的名字,叫「瑞輪蓂莢」。「蓂莢」是生長在帝堯殿前土階三尺下的植物,隨著月的虛盈、盈虧而開落,從初一到滿月,每天開一葉,過了滿月,每天收合一葉。「瑞輪蓂莢」開落一周期就是一個月 。

張衡觀察到了常明的一百二十四星官(相當於星座的概念),有名稱的三百二十星官,這些星官包含二千五百顆星,而那些人們不察的微小星星,約有一萬一千五百二十個(從北半球的視野來看)。如今看來,這些觀察發現既宏觀又入微,發現的星星數量驚人。

他的《渾天儀注》說天如雞蛋,地如蛋黃處於中,天的表裏有水,天、地各乘氣而立,載水而行,「天轉如車轂(車輪)之運」(宇宙「渾天說」);又說:「周天三百六十五度、四分度之一。」

我們換個角度來說,從張衡的衡天儀觀測到的周天一週的度數,反映出地球體的形狀並不是一個正圓形,而是接近正圓的橢圓形。

地球乃橢球體的觀點,是近代德國的天文學家、數學家弗里德里希‧威廉‧貝塞爾(德語:Friedrich Wilhelm Bessel,公元1784年~1846年)用大地測量學的方法提出的,那已經是十九世紀的事情。對比之下,張衡的天文與數學測量成就真讓後人望塵莫及。

除了觀星之外,張衡還提出「月亮本身不發光,是反射了太陽光」之見解,同時也解明了月食的形成原因等等天文現象。將近二千年的先進發現與見解令後人折服萬分!張衡將中國古代天文學和造渾天儀的成就推上高峰。同時代的名學者崔瑗稱讚他:「數術窮天地,製作侔造化!」

中國天人合一 宇宙觀的優越性

張衡《靈憲》:「日月運行,歷示吉凶,五緯(五星)經次,用告禍福,則天心於是見矣。」(Shutterstock)
張衡《靈憲》:「日月運行,歷示吉凶,五緯(五星)經次,用告禍福,則天心於是見矣。」(Shutterstock)

日月、北斗七星、二十八宿是中國「天人合一」宇宙觀中「天、地、人」對應的焦點。張衡《靈憲》解說,觀測日、月、星、辰的天象運行變化,可以預見吉、凶、禍、福之跡,了解天道。《靈憲》原文:

「日月運行,歷示吉凶,五緯(五星)經次,用告禍福,則天心於是見矣。」

中國古代的宇宙觀是把人與天連繫在一起的,這種「天人合一」的宇宙觀堅信人的生命來自於神。宇宙的特性、宇宙的法則就是世間人唯一和最終的歸依。世間違反了天道,歷史就起動亂,人背離了善良的宇宙特性,就自受報應,而嚴重敗壞道德、傷天害理惡絕仍不悔改的,就要招致滅盡。

中國歷代的一些像張衡這樣傑出的史官、天文科學家們,秉承中國天人合一的宇宙哲學觀、站在前代天文科學的成就上,繼續探索宇宙天道,累積了豐富的天象紀錄,再再實證了「天人合一」宇宙觀的真實性。他們的努力成果給後人明示了一條回歸「天道」之路,更顯示了中華文明的優越性。◇