大美開封 風(fēng)雅汴梁：北宋天文 影響千年
http://www.zfkbjt.com 添加時(shí)間：2015/3/4 8:57:12 來源：河南省旅游局信息中心 點(diǎn)擊次數(shù)：
宋代天文事業(yè)十分發(fā)達(dá)，在天象觀測、星圖繪制和天象儀器制造等方面所取得的成就，在世界科技史上占有重要地位。劍橋大學(xué)教授李約瑟在他的著作中，對北宋天文學(xué)家蘇頌，世界上第一座結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的“天文鐘”——水運(yùn)儀象臺(tái)以及圖文并茂的《新儀象法要》，都給予了詳盡的闡述。李約瑟稱，蘇頌“是歷史上的杰出人物，其主要貢獻(xiàn)是對科學(xué)技術(shù)方面，特別是醫(yī)藥學(xué)和天文學(xué)方面的突出貢獻(xiàn)，以制作水運(yùn)儀象臺(tái)聞名于世”；《新儀象法要》“是中國現(xiàn)存最早的水力運(yùn)轉(zhuǎn)天文儀器專著，它反映了中國11世紀(jì)的天文學(xué)和機(jī)械制造技術(shù)水平”，是“最重要的宋代天文學(xué)著作”。李約瑟稱，“遲至公元1300年左右，歐洲還沒有類似的設(shè)計(jì)”。
水運(yùn)儀象臺(tái)、以記錄宋神宗元豐年間（公元1078年~1085年）恒星觀測而聞名于世的蘇州石刻天文圖碑以及馳譽(yù)世界的宋仁宗至和元年（公元1054年）對超新星的觀測，都堪稱世界之冠。
對于很多天文愛好者來說，2014年的星空給他們留下了很多難忘的精彩瞬間，而今年的星空同樣絢麗多彩。記者近日從有關(guān)部門獲悉，2015年將有4次日食、月食，發(fā)生7次水星大距，數(shù)量之多為2011年以來之冠，9個(gè)流星群、數(shù)量較多的流星雨將貫穿全年，中秋節(jié)后還將現(xiàn)超級(jí)月亮，同時(shí)金星兩次最明亮。此外，還有木星、土星、天王星、海王星沖日等精彩天象上演。然而，這些對于千年一遇的超新星爆發(fā)來說，又顯得十分平凡，我們何不回首千年前的北宋王朝，一觀當(dāng)時(shí)的天文盛況呢？
中國古代科技在北宋達(dá)到高峰，可以從其天文學(xué)略見一斑。北宋時(shí)期進(jìn)行了多次天文歷法改革，創(chuàng)制的歷法有13部之多。每次改歷，都要?jiǎng)?chuàng)制或改進(jìn)天文儀器，并進(jìn)行大量的天文觀測。北宋制定的天文歷法，在許多方面都有所創(chuàng)新，特別就推算行星運(yùn)動(dòng)而言，其精度達(dá)到了16世紀(jì)歐洲哥白尼“日心說”體系才能達(dá)到的水平，時(shí)間上較其早了5個(gè)多世紀(jì)。
北宋時(shí)期的天文學(xué)之所以能夠取得如此驕人的成就，是與北宋政府對天文學(xué)的支持以及當(dāng)時(shí)天文機(jī)構(gòu)的設(shè)置、管理模式分不開的。“北宋官僚體系完備，天文機(jī)構(gòu)屬于官僚機(jī)構(gòu)的一部分，可以得到國家持續(xù)而穩(wěn)定的支持。”河南大學(xué)歷史文化學(xué)院講師、歷史學(xué)博士惠冬說：“不但如此，為了避免天文觀測人員謊報(bào)、漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)天象，同時(shí)也為了提高司天監(jiān)的責(zé)任心，又設(shè)立了天文院進(jìn)行天象觀測，并與司天監(jiān)的監(jiān)測結(jié)果相互核對。于是，司天監(jiān)與天文院的天文觀測人員都不敢懈怠，故天象記錄多且準(zhǔn)確。”除此之外，北宋的天文經(jīng)費(fèi)也相當(dāng)可觀。
在政府的重視和大力支持下，北宋時(shí)期制造過許多大型天文儀器。宋太宗太平興國四年（公元979年），四川的民間天文學(xué)家張思訓(xùn)設(shè)計(jì)并于次年制成了一臺(tái)水轉(zhuǎn)渾象儀，通稱“太平渾儀”，它改水力推動(dòng)為水銀推動(dòng)，以解決冬天因水流凝凍遲澀而影響儀器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的問題。宋太宗至道元年（公元995年），天文學(xué)家韓顯符制成一臺(tái)供觀測用的銅渾儀，通稱“至道銅候儀”。宋真宗大中祥符三年（公元1010年），韓顯符又造成一臺(tái)與銅渾儀相似的渾儀，專門用于培養(yǎng)觀測生。此外，宋仁宗皇三年（公元1051年），舒易簡、于淵、周琮等人制成“黃道渾儀”；宋神宗熙寧三年（公元1070年），沈括、皇甫愈等人制成“熙寧渾儀”。這些儀器每臺(tái)的用銅量都在1萬公斤左右，并各有創(chuàng)新。
“宋代最精巧的天文儀器，當(dāng)推蘇頌領(lǐng)導(dǎo)研制成功的水運(yùn)儀象臺(tái)。”惠冬說。蘇頌這位非凡的科技天才，被李約瑟稱為“中國古代和中世紀(jì)最偉大的博物學(xué)家和科學(xué)家之一”，在其所著的《中國科學(xué)技術(shù)史》中，曾17次贊譽(yù)蘇頌的非凡成就。
宋哲宗元七年（公元1092年），中國古代最宏偉、最復(fù)雜的天文儀器建成，哲宗賜名“元渾天儀象”，后人通稱“水運(yùn)儀象臺(tái)”�；荻f：“水運(yùn)儀象臺(tái)高12米，寬7米，分為3層，每一層都占據(jù)著一個(gè)‘世界第一’。它們分別是現(xiàn)代天文臺(tái)活動(dòng)圓頂?shù)淖嫦取⑥D(zhuǎn)儀鐘的祖先和現(xiàn)代鐘表的祖先。”惠冬解釋說，水運(yùn)儀象臺(tái)的上層安放著渾儀，用于天文觀測，覆有可以隨意開合的屋頂，這是現(xiàn)代天文臺(tái)活動(dòng)圓頂?shù)淖嫦�；中層密室中放置著渾象，進(jìn)行天象演示，一晝夜轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，誤差小于100秒，是現(xiàn)代天文臺(tái)的跟蹤器械——轉(zhuǎn)儀鐘的祖先；下層有機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和報(bào)時(shí)系統(tǒng)，其中，報(bào)時(shí)裝置極富創(chuàng)意，5層木閣內(nèi)裝有小木人，每逢時(shí)、刻、辰、更，便自動(dòng)彈出，擊鼓鳴鐘、舉牌報(bào)時(shí)，妙趣橫生；水運(yùn)儀象臺(tái)由水力驅(qū)動(dòng)，輪軸交錯(cuò)，運(yùn)轉(zhuǎn)自如，首創(chuàng)的擒縱器構(gòu)件，是后世鐘表的關(guān)鍵部件，因此它又是現(xiàn)代鐘表的祖先。這是集測量儀器、計(jì)時(shí)儀器和演示儀器為一體的劃時(shí)代創(chuàng)造，矗立在11世紀(jì)的開封，是當(dāng)時(shí)世界上首屈一指的杰作。明神宗萬歷二十六年（公元1598年），當(dāng)耶穌會(huì)士利瑪竇向明神宗獻(xiàn)上西洋自鳴鐘時(shí)，滿朝驚嘆，卻忘記了500年前的中國早已發(fā)明了比它精巧百倍的天文時(shí)鐘！
史書上留下了關(guān)于水運(yùn)儀象臺(tái)的較詳細(xì)記載，特別是其機(jī)械結(jié)構(gòu)、裝配圖等都收于蘇頌所著的《新儀象法要》一書中。除此之外，蘇頌還制造過另一臺(tái)大型天文儀器，據(jù)《玉�！酚涊d，它是一架假天儀，這種便于演示和觀察天體運(yùn)行的儀器，可以說是今日天象儀的鼻祖。
天體周而復(fù)始不斷地在天穹運(yùn)動(dòng)，不同時(shí)刻它們的位置不同，因此，在使用渾儀觀測天體時(shí)，相應(yīng)的也要有良好的計(jì)時(shí)儀器，這個(gè)客觀需要提出了提高漏刻精度的要求。宋仁宗天圣八年（公元1030年），燕肅發(fā)明蓮花漏。宋仁宗皇年間（公元1049年~1054年）初期，舒易簡、于淵、周琮等人又在蓮花漏的基礎(chǔ)上，再加上一個(gè)恒定水位的平水壺，從而使漏刻的精度進(jìn)一步提高。宋代制造的天文儀器，數(shù)量眾多，精密復(fù)雜，并有不少創(chuàng)新，這是中國古代天文學(xué)發(fā)展進(jìn)入高峰的重要標(biāo)志。
優(yōu)良的觀測設(shè)備使得北宋在天文觀測史上也留下了濃墨重彩的一筆。據(jù)史書記載，在北宋的天文觀測史上，兩次著名的超新星觀測讓后人感嘆不已。一次為宋真宗景德四年（公元1007年）在豺狼座爆發(fā)的一顆超新星，這次爆發(fā)仍被現(xiàn)代天文學(xué)家所關(guān)注。另一顆超新星更為著名，那就是宋仁宗至和元年（公元1054年）爆發(fā)的天關(guān)客星，《宋史·天文志》《宋會(huì)要輯稿·瑞異一》等都有記載，現(xiàn)代天文工作者根據(jù)這些歷史記載和當(dāng)前這顆超新星遺跡的狀態(tài)，確定了其類型。
沈括有一條天象記載，也受到現(xiàn)代科學(xué)家的高度評價(jià)�！秹粝P談》記載了宋英宗治平元年（公元1064年）的一次隕石降落：“常州日禺時(shí)，天有大聲如雷，乃一大星幾如月，見于東南。少時(shí)而又震一聲，移著西南。又一震而墜在宜興民許氏園中，遠(yuǎn)近皆見，火光赫然照天，許氏藩籬皆為所焚。是時(shí)火息，視地中只有一竅，如杯大，極深。下視之，星在其中，熒熒然。良久漸暗，尚熱不可近。又久之，發(fā)其竅，深三尺余，乃得一圓石，猶熱，其大如拳，一頭微銳，重亦如之。”短短不到200字，將隕石降落的整個(gè)過程寫了出來，對聲、光、色、溫、地點(diǎn)、過程、形狀、重量、密度和降落時(shí)間等作了全面詳細(xì)的描述。
除了記載天文現(xiàn)象，配合封建統(tǒng)治者需要外，恒星測量和星圖繪制工作在北宋時(shí)期也取得了很大的成績。宋代是進(jìn)行全天恒星觀測最多的時(shí)期，先后進(jìn)行過7次較大規(guī)模的恒星測量，其中，宋神宗元豐年間（公元1078年~1085年）進(jìn)行的一次恒星測量精度較高。這次測量的成果被繪成星圖，并刻石保存下來，這就是現(xiàn)存于蘇州博物館著名的蘇州石刻天文圖碑。
據(jù)惠冬介紹，蘇州石刻天文圖碑高2.16米，寬1.06米，上半部為星圖，外徑91.5厘米，下半部為天文圖碑文，總共刻星1431顆。該圖將中原地區(qū)可見星空展現(xiàn)在一幅圖中，不但星位準(zhǔn)確，而且二十八宿、三垣、十二次、內(nèi)規(guī)、赤道、外規(guī)、分野、星官名稱等都刻得清清楚楚。蘇州石刻天文圖碑是研究宋代全天星空的寶貴資料。
北宋的重要星圖還有《新儀象注要》一書中所附的5幅星圖。其中，將整個(gè)天球沿赤道剖開，北半天球以北極為中心畫一圓圖，南半天球以南極為中心另畫一圓圖的全天星空表示法是蘇頌等人的首創(chuàng)。
古代天文學(xué)研究，對歷法有很大的影響，北宋發(fā)達(dá)的天文學(xué)，使宋代歷法十分繁榮。宋太祖建隆二年（公元961年），因沿用自后周的《欽天歷》推驗(yàn)較疏，詔司天監(jiān)王處訥等另造新歷并賜名《應(yīng)天歷》，參與編修《應(yīng)天歷》的還有來自伊斯蘭國家的天文學(xué)家馬依澤。而《應(yīng)天歷》也引入了七曜紀(jì)日法，這種采用星期制的方法與伊斯蘭歷相同。
宋代歷法研究十分活躍，《崇天歷》《明天歷》《奉元?dú)v》《觀天歷》《占天歷》等層出不窮。宋徽宗崇寧五年（公元1106年）制成的《紀(jì)元?dú)v》受到了清代梅文鼎的較高評價(jià)，稱“宋歷莫善于紀(jì)元”。這部歷法的回歸年、朔望月及其他一些數(shù)據(jù)都相當(dāng)準(zhǔn)確。
“其實(shí)，在未正式頒行的歷法中，沈括提出了純陽歷的十二氣歷，不以朔望定月，而是參照節(jié)氣定月份，大月31天，小月30天，大小月相間，使節(jié)氣和月份之間建立起穩(wěn)定的關(guān)系，對農(nóng)事活動(dòng)非常實(shí)用。但由于徹底顛覆了沿用已久的傳統(tǒng)，這一革命性的創(chuàng)新并沒有得到推廣。”惠冬說，“沈括曾無奈地預(yù)言‘異時(shí)必有用予之說者’。1930年，英國氣象局局長肖伯納提出了幾乎完全相同的歷法，然而，卻比沈括晚了800多年。”
北宋存在的100多年間，頻繁更換歷法在一定程度上反映了當(dāng)時(shí)天文歷法研究的活躍。
天文學(xué)的發(fā)達(dá)對當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)也產(chǎn)生了重要的影響，五代及遼、宋、夏、金的一些史書，尤其是《宋史》，記載了很多寶貴的氣象資料，其中包含有關(guān)于大水、大旱、大風(fēng)及雨雪、冰雹、雷暴、地震等災(zāi)害和特殊天氣現(xiàn)象的豐富內(nèi)容。宋代開始普遍編修的地方志及大量宋人筆記，也有很多這方面的記載，這些資料對于研究我國氣候變遷及氣象變化規(guī)律具有重要價(jià)值。
降雨情況直接關(guān)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因而歷代都受到人們的重視。西漢時(shí)，根據(jù)土、炭吸濕增重的不同而發(fā)明了原始的天平式濕度計(jì)。宋代僧人贊寧利用這種儀器預(yù)報(bào)晴雨。宋神宗熙寧年間（公元1068年~1077年），京師久旱，沈括準(zhǔn)確地作了一次降雨預(yù)報(bào)，《夢溪筆談》卷七對此有很生動(dòng)的記述。他對當(dāng)時(shí)空氣中水汽條件的分析與判斷是符合近代氣象科學(xué)原理的。此外，這一時(shí)期對一些氣象現(xiàn)象也有了更正確的認(rèn)識(shí)，如《夢溪筆談》中記載孫彥先對虹的解釋是“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。
在天文儀器制造、天象觀察、歷法、氣象等方面的突出成績，使得北宋時(shí)期的中國天文學(xué)在世界科學(xué)史上占據(jù)領(lǐng)先地位，甚至影響到千年后的今天。
(作者：汪元蒙 責(zé)任編輯：明媚) 【回到頂部】 【返回上頁】 【關(guān)閉窗口】
