浑天仪的故事
浑天仪是中国国古代的一种重要宇宙理论,认为"浑天如鸡子,天体圆如蛋丸,地如鸡中黄",天内充满了水,天靠气支撑着,地则浮在水面上。那么你知道浑天仪的故事吗?一起来看看小编给大家精心准备的资料,欢迎阅读!
浑天仪的故事
浑天仪是浑仪和浑象的总称。
浑象
历史上最早记载制造浑象的西汉宣帝时的大司农中丞耿寿昌。他把从浑天说认识到的天球形象化地表现出来,可见浑象的大体形状应该是个大圆球,在球上布列了许多星辰,大圆球的旋转就表演出天象的变化。
有关浑象的最早记载为东汉张衡的《浑天仪图注》。张衡在前人制造浑象的基础上也制作了一架水运浑天仪(又叫“漏水转浑天仪”,),实际上就是一个浑象。
三国时陆绩、王蕃,南北朝时钱乐三,唐代一行、梁令瓒,元代郭守敬等都曾制造过浑象,而且都同水力和机械联系在一起,以取得与天球的周日转动同步的效果。
浑仪
中国浑仪的发明大约是在公元前四世纪至公元前一世纪之间(即战国中期至秦汉时期)。
约公元前3世纪,希腊人制造了西方最早的浑仪。
史籍记载浑仪的制造始于汉落下闳。他是蜀郡人,汉武帝时应召到京师长安参与制订《太初历》。落下闳以他制造的浑仪观测天象,测定了二十八宿的距度、五大行星的运动情况等等,为制定《太初历》取得了第一手资料。浑仪并不是落下闳最先发明的,他说:年轻的时候就能做这种仪器,那时只根据尺寸制作而已。用这架只有赤道坐标的仪器来度量太阳月亮的运动,发现两者的运动都不均匀,这同西汉天文学家们的想法不同,于是大家都在找原因,后来发现,日月的运动都是沿黄道的(当时月亮依白道而行的认识还未达到),它们即使在黄道上均匀运动,以赤道来度量当然就是不均匀的了。
公元104年,东汉和帝下令贾逵另制一架仪器,用来测量日月的运动,他在浑仪上增设了黄道环,以黄道来测量日月运动,这就是我国历史上第一架黄道铜仪。
贾逵用他的黄道铜仪来测量日月的运动,发现太阳的运动显得均匀了(其实也应该是不均匀的,因他的仪器精度不够,当时也没有这样的认识),而月亮的运动仍是不均匀的。贾逵根据自己的实际观测,得出结论:月亮的运动是不均匀的。这一发现是改进仪器得到的第一个结果,它导致了历法的进步,也丰富了人们对天体运动的知识,为以后太阳运动不均匀的发现打下了思想基础。
唐代,由天文学家李淳风设计了一架比较精密完善的浑天黄道仪。
由于浑仪的圈环过于复杂、遮掩天区,影响观测,沈括取消白道环并改变一些环的位置。
元代郭守敬取消了黄道环,并把浑仪分为两个独立的仪器:简仪和立运仪。
张衡的浑天仪
张衡在创作了浑天仪之后曾写过一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代刘昭注《后汉书·律历志》时作了大段引述而使之传世。刘昭注中把这段文字标题为《张衡浑仪》。称之为“浑仪”可能是刘昭所作的一种简化。在古代,仪器的定名并不严格。
虽然后世将“浑仪”一词规范为专指观测仪器,但在隋、唐以前,“浑仪”也可用于表演仪器。刘昭所引此文与前面提到的《张衡漏水转浑天仪制》是否原属一篇文章,此事也已无可考。不过从二者标题文字相差甚大这一点来说,说是二篇文章也是有理由的。不管这事究竟如何,单说刘昭所引,近人已有证明,它应是张衡原作。
我们考察刘昭所引的这一段文字大约有三个内容。第一部分讲浑天学说和浑天仪中天极、赤道和黄道三者相互关系及彼此相去度数。第二部分讲所谓黄赤道差的求法和这种差数的变化规律。这是这一残文中的最多篇幅部分。第三部分讲黄道二十八宿距度以及冬、夏至点的黄道位置。仔细研究这篇残文可以得到两点重要信息。
其一,文中介绍了在天球仪上直接比量以求取黄道度数的办法:用一根竹篾,穿在天球两极。篾的长度正与天球半圆周相等。将竹篾从冬至点开始,沿赤道一度一度移动过去,读取竹篾中线所截的黄道度数,将此数与相应的赤道度数相减,即得该赤道度数(或黄道度数)下的黄赤道差。从这种比量方法可以悟得,中国古代并无像古希腊那样的黄经圈概念。中国古代的黄道度数实际是以赤经圈为标准,截取黄道上的弧段而得。这种以赤极为基本点所求得的黄经度数,今人名之为“伪黄经”、“极黄经”(实际当名为“赤极黄经”)等等。对于像太阳这样在黄道上运动的天体,其伪黄经度数和真正的黄经度数是相等的。而对黄道之外的天体,则二者是有区别的(当然,除了正好在二至圈——过冬、夏至点及赤极、黄极的大圆——上的点之外),距黄道越远,差别越大。
其二,文中给出了所谓黄赤道差的变化规律。将赤道均分为24等分。用上述方法求取每一分段相当的黄道度数。此度数与相应赤道度数的差即所谓黄赤道差。这是中国古代所求得的第一个黄赤道差规律。黄赤道差后来在中国历法计算中起了很重要的作用,作为首创者的张衡其贡献也是不可磨灭的。
除了刘昭所引的这段文字之外,在晋、隋两《书》的“天文志”里所引述的葛洪的话中转引了一段题为《浑天仪注》的文字;在唐代《开元占经》第一卷里编有一段题为《张衡浑仪注》和一段题为《张衡浑仪图注》的文字。把这3段文字和刘昭所引的《浑仪》一文相比较后可以知道,葛洪所引的《浑天仪注》这段文字不见于刘昭所引,而见于《张衡浑仪注》中。《张衡浑仪注》的剩余部分和《张衡浑仪图注》即是刘昭所引文字的分割,但又有所增删。除此之外,在《开元占经》卷二十六“填星占”中还有3小段题为《浑仪》的文字;卷六十五的“天市垣占”下小注中有题为《张衡浑仪》的文字一句。
这4段文字也不见于刘昭所引。总括上述情况,可以得出两点结论:其一,刘昭所引只是张衡《浑仪》一文的节选。张衡原文的内容更为丰富一些。但丰富到何种程度,现已无可考。且自《隋书· 经籍志》以来的目录著作中,对《浑仪》(或《浑天仪》)一文从来只标注为“一卷”。因此,想来不会有惊人的数量出入。其二,张衡《浑仪》一文确曾被人作过注,还补过图注。注和图注大概不是一人所注,且大概不是张衡本人所加,否则就不会有单独的《浑仪》一文的存在了。
这几段与《浑仪》有关的文字中当代研究家最关心的是葛洪所引的《浑天仪注》是否是张衡原作的问题。因为这一段文字素来被现代研究家视作中国古代浑天说的代表作,甚至视其地位犹在《灵宪》之上。过去人们当然把它看作是张衡的作品。但到70年代末,有人对此提出了全盘的否定。认为所有冠以或不冠以张衡之名的《浑仪》、《浑仪注》、《浑仪图注》、《浑天仪注》等等都是后人的作品。嗣后,又有人对之作了全面的辩驳,维护了传统的观点。这一段争论前后历时长达12年。现在看来,全面否定张衡有《浑天仪》一文传世的论点已基本失败,即至少可以肯定,刘昭所引的《浑仪》一文是张衡原作。
但否定者仍有其历史贡献,他启发人们去注意古代文献流传中的复杂情况。例如,过去人们并未认识到《浑仪》一文还有行星和恒星等方面的内容。同时,也仍然还有理由可以怀疑葛洪所引《浑天仪注》一段是否是张衡原注。因为第一,这一段名之为“注”,而在古代文献中,加不加“注”字是有本质差别的。不加“注”字的是指原文,加“注”字的就有注文。既然有不加注字的《浑天仪》,则加“注”字的《浑天仪注》就不只是《浑天仪》原文,而且还有注文。第二,《浑天仪注》的思想就其正确面而言,并不超出《灵宪》。如果我们把《灵宪》中的地看作是浮于水面,孤居天中央,远较天为小的陆地的话,那么这与《浑天仪注》所说的“地如鸡子中黄,孤居于天内,天大而地小。天表里有水,天之包地犹壳之裹黄。天地各乘气而立,载水而浮”等这段纲领性的话并无矛盾。
反之,《浑天仪注》中认为“北极……出地上三十六度”,这段话当不可能是注重实际观测的张衡的结论。张衡的诞生地南阳,长期当太史令的地点洛阳,都不会有北极出地三十六度的现象。根据他曾到过全国很多地方的经历来看,张衡也似乎不应有北极出地为固定值的概念。这大概也正是他在《灵宪》一文中未提北极出地数值的原因。有鉴于此,宁可把《浑天仪注》的作者问题作为存疑,而期待今后的研究与发现。