中华先民的天文探索

文 -- 黄金生

位于河南省登封市的观星台夜景。观星台建于元代至元十三年（1276 年），是我国现存最古老的天文台，也是世界上重要的天文古迹之一。

三代以上，人人皆知天文

顾炎武在《日知录》中说：“三代以上，人人皆知天文。”据《尚书》记载，上古时代的帝尧（约活动于4300多年前）曾命令羲和“钦若昊天，历象日月星辰，敬授民时”，即根据天文观测编制历法。20 世纪60 年代在山东莒县出土的距今约4500 年的陶尊上，发现有由“日、月、山”等组成的符号，有人释为“旦”字，这是我国迄今发现最早的天象纪事。在17 世纪以前的漫长岁月中，肉眼是人类观天的唯一工具，农业社会的需要产生了早期的历法，一代又一代的探索者，在极其困难的条件下，辛勤地观察日月星辰，研究它们的运动规律，记录了大量重要的天象，积累了宝贵的天文资料，为近现代天文学的发展奠定了必不可少的基础。

中国是世界上最早发明历法的国家之一。《夏小正》是我国古代流传下来的一部较早的历法书籍，最早出现于汉代初年的《大戴礼记》中，在古代一直相传是夏朝流传下来的天文学著作，时至现在，人们还经常以“夏历”指称我国通用的阴历历法，后来经天文学家祖冲之、僧一行等不断改进。到元代时，郭守敬和王恂等人根据大量观测资料，并仔细研究了自西汉以来的70 种历法，编制出《授时历》，达到我国古代历法的巅峰。《授时历》将一年定为365.2425日，这与地球围绕太阳公转一周的时间仅有26 秒之差。可以说，《授时历》的精度与如今在全球通用的公历相差无几，但它的出现却比现行的公历早了300 余年。另外，《授时历》应用招差术推算太阳、月亮以及五星逐日运行的情况，早于欧洲400 年。1670 年，英国天文学家格利高里才对招差术在欧洲作首次说明。

“历法疏密，验在交食”

“司天台，仰观俯察天人际。羲和死来职事废，官不求贤空取艺。”白居易在《司天台》里的这句诗源于“羲和之死”这个典故，这个记载在《尚书》里的故事是我国、也是世界上最早的关于日食的记录，即著名的“书经日食”，也称“仲康日食”。

古人将日食归结为天将要降灾的征兆，很早就有“天狗食日”的说法。传说早在尧帝的时候，派了“羲氏”和“和氏”（两个部落的领袖，连起来就是“羲和”）掌管天文历法，根据日月星辰的运行规律，指导百姓的农业生产。在此之后，他们的部落后人世代担任司天之官，掌管四时日月，“羲和”逐渐便成为一种官职。夏的第四位君主仲康在位时的一天，人们突然发现原本高悬在天空光芒四射的太阳，光线在一点点减弱，仿佛有个黑黑的怪物在一点点地把太阳吞吃掉。面对突如其来的凶险天象，当时已经形成一套“救日”仪式，监视天象的天文官“羲和”要在第一时间观测到这一天象并以最快的速度上报，随后由最高统治者率领众臣到殿前设坛，焚香祈祷，向上天贡献祭品以把太阳重新召回。可这次，时间过去了好久，眼看着太阳一点点消失，无尽的黑夜就要笼罩大地了，夏王仲康和文武百官都已聚到宫殿前，却独不见羲和的身影。已经错过了最佳救护时间，仲康顾不得多想，连忙主持救护之礼。直到仪式结束，羲和也没露面，仲康十分恼火，立刻派人去寻找。结果发现这位重任在肩的天文官居然在呼呼大睡，原来羲和昨天喝了一夜的酒，此刻仍然烂醉如泥。仲康大怒，立刻下令将羲和推出斩首。

对于这次日食发生的确切时间，自古以来被许多科学家推算，尚未取得一致意见。唐代天文学家一行认为这次日食发生于公元前2128年10 月13 日，现代天文学家、北京天文馆首任馆长陈遵妫则认为这是公元前2137年10 月22 日的一次日食。

《尚书》有“古文尚书”与“今文尚书”之分。古文尚书真伪历来存疑，而记载这个故事的《胤征》恰好出于古文尚书，由此也引发人们对这次日食记录真伪的质疑。不过，古文尚书即使是伪作，也并不等于《胤征》篇完全为无中生有，据《史记·夏本纪》里司马迁的记录：“帝中康时，羲和酒淫，废时乱日，胤往征之，作《胤征》。”从“废时乱日”一句看来，虽然没有明示是否发生日食，但显示羲和的确疏忽了重大任务。即使“书经日食”尚有争议，那我国古代对日食的确切记载至少可以上溯到商朝晚期。河南省安阳出土的一根长约12厘米的兽骨上刻着有关一次日食的卜问：“癸酉贞日夕又食，佳若？癸酉贞日夕又食，非若？”“癸酉”为占卜的日期，“贞”意为占卜，“夕”指黄昏，这句卜辞的大意为：“癸酉日占卜，黄昏发生日食，是吉兆还是凶兆？”经研究人员判断这是殷商武乙时期（即公元前1100 年左右）的文物。

除“书经日食”外，还有著名的“诗经日食”。《诗经·小雅》中的《十月之交》篇中同时记载了一次日食和一次月食：“十月之交，朔日辛卯。日有食之，亦孔之丑。彼月而微，此日而微。今此下民，亦孔之哀。”《春秋》记录了37 次日食，鲁宣公以前15 次，有7 次记明发生在朔日，鲁成公以后22次，全部记明发生在朔日。经用现代天文学方法推算，这37 次日食中已经能够证实的有33 次。这说明鲁成公以后的历法对朔日的推算已经相当准确。

那么，我们的先人对日食、月食的记录意义何在呢？所谓“历法疏密，验在交食”，日月食记录的精确度和对日月运动的掌握程度息息相关，而成系统性的记录又可表明古代已有专人负责此事，并可由此检验历法是否精确。正是对于这些特殊天象的准确记录才逐步了解日月运行规律，使得中国成为人类璀璨文明的杰出代表。另外，由于日月运动的周期性可测定，日月食这类天象是极其容易回推的。若古代的日月食记载与现代回推吻合，则很容易推测出那段历史真实发生的年代，可以说是一种变相的手段证实了历史的真实性和精确性。著名的夏商周断代工程中就利用《竹书纪年》：“懿王元年丙寅春正月，王即位，天再旦于郑”中“天再旦”（天亮了两次，日出之际发生了日全食）的记载，推算这次日食发生在公元前899 年4 月21 日 凌 晨5 时48 分，推定出周懿王元年为公元前899 年。这种利用天象记载推定历史年代的学问被称为“天文历史年代学”。

“三月己未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。”《汉书·五行志》记载了公元前28 年的太阳黑子，时间、位置、大小俱全。据不完全统计，我国从汉代至明代的1600 余年中，有关黑子的记录多达100 余次。欧洲直到伽利略使用望远镜才在1610 年看到太阳黑子。世界天文史学界公认，我国对哈雷彗星观测记录久远、详尽，没有哪个国家可比。公元前613 年的“秋七月，有星孛入于北斗”（《春秋左传·鲁文公十四年》）是世界第一次关于哈雷彗星的确切记录。从公元前240 年到公元1910 年哈雷彗星的每次回归，我国都有相应记载，这成为哈雷确定这颗彗星回归周期的重要依据。20世纪初，英国人克罗密林和科威耳曾经利用中国古代哈雷彗星记录，跟计算所得的每次过近日点时间和周期相比较，最古记录上推到公元前240 年。对照结果都比较符合，足证古代记录的可靠。

我们的祖先还发明、创造了各种天文观测仪器，从利用日影计时的圭表、日晷，测量天体位置的浑仪和简仪，到演示天体视运动的浑象仪，从单一功能的观测仪器，到宋代苏颂等人创制的集观测、演示、报时于一体的水运仪象台，无不显示出我们祖先非凡的想象力和创造力。我国现存最早的古观星台，迄今仍巍然屹立在河南登封，明、清两代建立的规模恢宏、仪器众多的北京古观象台，至今风采依旧。

记录超新星爆发

1054 年7 月4 日，中国天文学家记录了金牛座超新星的爆发，这次爆发产生了蟹状星云。

在古代，天文学家们经常发现一些奇怪的事件，在一片黑暗的天区突然出现一颗明亮的恒星，但是这样的恒星只在空中待上一段时间，然后就从人类的视野中消失了。这样的恒星就好像来天空做客，所以古代中国天文学家称这种恒星为“客星”。现在通过天文学家的观察，我们知道了“客星”实际上是一颗恒星步入死亡时的标志，它们通过爆发，把自己外围大量的物质抛洒向宇宙空间，在这一瞬间，它们损失的能量和物质相当于一颗年轻恒星几亿年时间里向空间中辐射的能量和物质。恒星的这种爆发称为“新星爆发”（其实恒星原本即已存在，因亮度增加而被认为是新出现的），如果一颗恒星的质量比较大，那么它的爆发规模将会非常大，这样的新星爆发称为“超新星爆发”。

中国不间断的天象观测中还保留了世界最完整的新星、超新星记录，商代的甲骨文已有世界最早的超新星记录：“七日己巳夕，有新大星并火。”在这些记录中，最著名的就是发生在宋代至和元年（1054）的那一次。

宋仁宗至和元年五月己丑（1054 年7 月4 日），在天关星（金牛座ζ 星）附近突然出现了一颗明亮的客星，起初它亮到甚至白天都看得见的程度，一直到宋仁宗嘉祐元年三月辛未（1056 年4 月6 日）该客星才隐没不见。后世的许多史书如《宋史·天文志》《宋史·仁宗本纪》《宋会要辑稿》等典籍中都记载了这一现象，在《宋会要辑稿》，记载有：“嘉祐元年三月，司天监言：‘客星没，客去之兆也’，初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”

这段记载记录翔实，甚至有关于客星颜色、大小、亮度等变化的生动记述，如其曾“昼见如太白，芒角四出，色赤白”等。这颗客星出现时间之久、亮度之大是极为罕见的。

1731 年， 英 国 一 位天文爱好者用望远镜观测时，发现金牛座ζ 星附近有一个朦胧的小星云。100多年后，英国的罗斯伯爵用他自制的当时世界最大的望远镜观测它时，发现它张牙舞爪，像只螃蟹，因此起了个专名叫“蟹状星云”。到1921 年，天文学家检查蟹状星云过去的照片，发现它的个头一年比一年大，照这个速度回推，它应该是900年前从一个点膨胀开的。这个时间与《宋会要辑稿》中记录客星出现的时间很相近，而且位置也接近。后来的研究证明，1054 年的天关客星确实是一次超新星爆发的记录，而著名的蟹状星云就是1054 年这颗超新星爆发后留下的遗迹。在欧洲各国的历史文献中，还没有发现任何有关这个问题的记录，因此，中国古代留下的关于新星的记录是对现代恒星观测的一项重大贡献。

从第一次仰望星空开始，人类对神秘的宇宙的探索一直没有停过。从远古的创世神话开始，一代代的探索者，在极其困难的条件下，辛勤地观察日月星辰，研究它们的运动规律，记录了大量的重要天象，积累了宝贵的天文资料。看似高深莫测的天文学逐渐发展为一门科学，科学家们不断突破人类认知边界，通过科学探测一步步揭开宇宙的奥秘。先民们对宇宙的不懈探索和浪漫情怀，被今天中国脚踏实地的科技工作者继承。中国行星探测任务被冠以“天问”的大名，“神舟”14 号成功奔向宇宙，都彰显了中华民族对自然和宇宙空间探索的坚定执着与文化传承。（来源：《国家人文历史》）