黎耕 中国科学院国家天文台 副研究员、考古天文学家

中国古代有那么发达的科学和技术,为什么近代科学没有产生在中国呢?

造就 TALK · 2018-08-08 · 10:12:58

造就第316位讲者 黎耕

中国科学院国家天文台副研究员


说到天文,大家首先会想到星际旅行、时空穿越、外星人等一些充满科幻色彩的词汇。但是,今天我想和大家说的是,天文离我们并不遥远。

中国有句古话,叫「三代以上人人皆知天文」。在上古时代,比如说夏商周三代以前,几乎每一个人都懂天文。

其实天文离我们非常近,时间和空间的概念就是来自于天文。古人称天下四方为宇,古往今来为宙,可见「宇宙」这个词本身就是时间和空间的意思。

古人是怎么知道时间的?

我们现在要想知道时间,会习惯性地拿出手机或者是手表。但是设想一下,在没有手机和手表的时代,古人是怎么知道时间的?

古人对此做了很多创新。

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北宋时期的中国天文学家制造了一架仪器,叫水运仪象台。通过让水流均匀地运转,来驱动中间的大轮,从而「时间」较为均匀地留在地面上。得知具体时间后,再通过一个授时系统把时间播发给大家。

古代的授时系统和现代的没有太大差别。只不过我们现在有了各种先进的手段,可以实时校准。

除了时间,还有一项重要的东西就是历法。历法说白了就是几月几号。我们的历法是由什么决定的呢?

为什么一年是365天?因为地球绕太阳一周大概是365.2425天,所以将一年确定为365天。每四年再多出一天,就基本上和地球运转的周期相等了。

那为什么一个月是30天左右,有时候是29天,有时候是30天,有时候是31天?那是因为月球绕地球运转一周的时间大概是29.5天。
很久以前,古人就已经学会了通过天文预测来掌握历法。在公元前2500年到至2300年的陶寺时期,古人通过观测地平方位来确定日期。

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因为太阳每天升起时出地平的位置都是不一样的,所以,只要你站在同一个地方去观测,就会知道,当太阳从这个狭缝出来大概是几月几号,太阳从那个狭缝出来时是几月几号。

古代从事这些工作的天文机构,明清时叫钦天监。

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它主要有三项重要功能:

首先是观象授时。通过天文观测来编制历法,再颁行到全国。

第二是观测天象,记录星象的斗转星移;

除此之外,还有一个现代天文学家不太会做的事情,就是星占。当皇帝有一些重要的国事活动,比如盖一个新东西要进行选址,都会派钦天监的天文学家去测算,看选的地方是不是合适。

正因为它和政治之间的紧密关系,钦天监虽然只是一个正五品的衙门,与现在国家天文台的级别相当,但是权力却比现在大得多。

古人凭肉眼能够观测到6000多颗恒星

说到天文观测,大家首先会想到的是什么呢?肯定是望远镜,对吧?其实望远镜是在1609年才发明出来并且被用于天文观测的。在此之前的几千年历史长河中,人类只能依赖肉眼观星。

但肉眼观星有其极限,最多能看到六千多颗恒星。这个数量已经算非常非常多了。

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大家可能会疑惑,为什么我平时看不到?

首先你要找一个非常非常黑暗的地方仔细地去观测,还要经过长时间的积累与经验。慢慢的,你就可以看到越来越多的星星。

就像地球有经度和纬度,天文学家也要给每一颗星一个经度和纬度,确定这颗星的位置,并形成星图和星表。

中国古代天象记录非常全,为天文学做出了非常多的贡献。比如说发现蟹状星云。

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我们从哈勃太空望远镜拍摄的照片,可以非常清晰地看倒蟹状星云里面的纤维状结构正在不断地向外扩张,而且扩张的速度非常快。

1928年,美国著名的天文学家哈勃通过计算发现,如果蟹状星云一直在膨胀话,那么它其实是一颗恒星在九百多年前爆炸后留下的残骸。

而非常巧合的是,在九百多年前,中国正好是宋代,我们在《宋史》和《宋会要》等很多历史文献中也找到了关于蟹状星云的记载。只不过中国古人管它叫做「客星」。所谓客星就是来做客的星,平时根本就看不到,突然有一天它来了,而且异常明亮,甚至在白天都可以看到。
这种异状持续了大概两年时间,而且颜色一直在变化!

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在这两年间,中国古代钦天监的官员对它持续地进行观测与记录,留下了非常宝贵的数据。

所以我们说,虽然美国现在拥有世界上最先进的观测设备,但是中国古人的智慧以及几千年来不断观测的行为,仍然是美国人不可比拟的。

中国的这些天文记录也将会用于一些其他的地方。

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敦煌星图是目前世界上现存最古老的一张星图。很可惜的是因为一些历史原因,它现在藏在大英图书馆。通过这张星图,我们可以看到古人把天空分成不同的天区,还把原本散乱的恒星用线条连在一起,形成星座。

虽然我们如今常用的是古希腊的一些星座,但中国古代其实也有占星学,只不过跟西方的体系不太一样。我们的星座体系叫三垣二十八宿,也是分成不同的天区,并赋予它不同的含义,只不过不是用动物来命名的。

中国古人相信天人感应学说,认为天上有什么东西,地上就有什么东西。如果天上有异常天象发生的时候,古人就认为有大事将要发生。这也是中国古代君国占星术的一个重要基础。

讲到中国古代天文学的时候,大家总觉得这是封建迷信的东西,其实也不完全是。

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比如说北宋时期的这张星图是人类史上对于现代科学星图最早的一次尝试。它在南宋的时候被刻成石刻。现在就存放在苏州,也叫苏州天文石刻。这个石刻刻着将近1300多颗星,并且标出了它们相应的位置和相对的关系。

我们都知道,在中国科技史研究领域有一个非常著名的英国人,叫李约瑟。他提出的一个著名的「李约瑟问题」:虽然中国古代有这么发达的科学和技术,为什么近代科学没有产生在中国呢?

这个问题乍一听觉得很有道理,但其实我们不必纠结于此。李约瑟还是以西方中心论的角度看待问题,当我们把科学放在一个文明的框架下去看的话,就会获得不一样的视角。

科学只是我们理解自然的一种方式。而现代科学的产生不过短短几百年的时间,而人类文明已有上万年的历史。在没有科学的几千年里,我们人类照样繁衍生息。

此时此刻,我们站在这里,看未来和过去,眼前无不是一片黑暗。

科学,就像一束光,指引我们从一段黑暗,走向另一段黑暗……

我们不知道的远远大于我们知道的

我给大家列一组人类探索太空的数据。

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中国最早的《石氏星经》里记载了121颗恒星及其位置的信息。比我们晚一些的古希腊时期的喜帕恰斯星表记载了大概1022颗恒星的数据。到了1609年望远镜出现之后,我们的视野得到了很大地扩张,可以看到非常暗弱的天体。

十九世纪初,贝塞尔星表记载了五万颗恒星的数据;二十世纪初,德雷伯星表记载的恒星数已经达到40万颗,且数据比之前要精确得多;1997年的第谷星表,记载的恒星数据进一步增加到105万颗。

当LAMOST望远镜出现后,可以同时观测将近4000颗恒星的光谱,并对这些恒星进行详细分类。截至2017年6月,LAMOST望远镜已经观测到了900万颗恒星的光谱。

看到这里,大家可能会想,人类的进步真是非常非常大。但是,我想再告诉大家一个数据:据初步估算,在我们的银河系里有1000亿颗恒星,而在宇宙里至少有1000亿个以上像银河系这样的星系。可想而知,我们人类对宇宙的探索仅仅是个开始。

正如张衡在《灵宪》里所讲:过此而往者,未知或知也。未知或知者,宇宙之谓也。宇之表无极,宙之端无穷。

其实我们的古人早就想去知道,宇宙究竟是什么样的。

我们人类在宇宙里是如此渺小,不管是对于我们自己的历史也好,还是对于时空也好,都还有太多太多的未知。

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可能很多人都听说过《暗淡蓝点》这张照片,它是由著名天文学家卡尔·萨根倡导拍摄的。

1990年2月14日,美国的旅行者1号飞船飞到太阳系边缘,NASA(美国航空航天局)指示它调过镜头,拍下了一组太阳系的全家福。

我们在这张照片里找到了地球,就是那个小蓝圈的位置。

原来,所有的人类,我们所爱的所有人,都生活在这么渺小的一个小点上。宇宙还有如此浩瀚、如此无穷的空间等待我们去探索。

我们不知道的远远大于我们知道的

我们一直处在从一段未知走向另一段未知的路途上

在这不断探索的道上

希望也将会有你们的足迹!


文字丨汉岚

校对丨其奇

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