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宋朝的天文学成就辉煌,为什么没有诞生杰出...

导语

我国古代天文学长期以来领先全球,并在宋朝达到了一个新的高峰。宋朝在天文仪器制造、天象观测记录、恒星测量与星图绘制上都取得了十分辉煌的成就,留下了许多珍贵的天文学资料。遗憾的是,尽管宋朝天文学成就斐然,却没有诞生一位真正杰出的天文学家,也没有促进天文学的深入发展。深入透析背后的隐藏因素,或许有助于理解我国天文学到明清时期落后于西方的原因所在。

古代星宿图

宋朝天文学成就

1、天文仪器制造

工欲善其事,必先利其器。天文学是一项高度依赖设备仪器的科学,它的研究对象是天上的日月繁星,远在数百、数千甚至数万光年之外,没有精密先进的仪器,仅凭一双肉眼,只能和老祖宗们一样,观测记载一些显著的天文现象,如日食、月食、彗星、流星等,无法取得实质上的进步。

宋朝制造过许多大型的天文仪器,宋太宗太平兴国五年(980年),四川民间天文学爱好者张思训设计制造了水转浑天仪,又名“太平浑仪”,改传统的水力驱动为水银驱动,解决了冬天水结冰影响仪器运作的问题。另外,宋太宗至道年间的至道铜候仪、宋仁宗皇祐年间的皇祐浑仪、宋神宗熙宁的熙宁浑仪等,较以往的天文仪器在结构设计和测量精度上都有较大提高。

宋朝最先进的天文仪器,莫过于苏颂在宋哲宗元祐年间领衔研制的水运仪象台,又名“元祐浑天仪象”。这台天文仪器总高12米,宽7米,以水力为动力,集浑仪、浑象和报时三大功能仪器于一体,底层为动力、传动和报时装置,中层为浑象,上层为浑仪,三部分仪器联动并自动跟踪天体运行。水运仪象台的规制之宏伟、设计之精巧、构造之复杂、功能之完善,堪称我国古代天文仪器之首,国际科学界对苏颂发明的水运仪象台有也着高度评价,认为它是现代钟表的先祖。

苏颂及其主持建造的水运仪象台

2、天象观测记录

我国古代十分重视天象观测,留下许多珍贵的观测记录。宋朝设置双重天文机构,一个是司天监,一个是天文院,两所机构职能相同,都负责天象观测,但独立进行观测行动。司天监每天清晨上报前一天的观测报告,天文院负责以自己的监测报告进行核对。若双方报告不一致,说明至少有一方存在错报、漏报甚至谎报现象。这一制度极大提高了天象观测的准确性,使得观测记录具有重要科学价值。

宋朝的天象观测与以往朝代没有本质区别,以观测日月星辰运行变化为主,但由于天文仪器的先进、观测制度的严密,留下的观测记录比以往更全面、更丰富、更准确,也更有科学价值。世界公认古代中国拥有世界上最早最完整的天象记录,这一点宋朝无疑做出了重要贡献。

1054年曾发生过一次著名的超新星爆发,现代天文学称之为SN1054超新星爆发,至今仍留有爆发遗迹(一个美丽的蟹状星云和中间的一颗中子星),当时整个欧洲都没有留下记录,宋朝史料却留下了确切记载,将之称为“天关客星”。《宋史天文志》的记录是:

至和元年五月己丑(1054年7月4日),出天关东南可数寸,岁余稍没”。

《宋会要辑稿》的记录更加详细,明确记录这次超新星爆发的现象至少持续了二十三天,其光芒之耀眼,白天都可以观测到,夜晚可见时间从至和元年五月到嘉祐元年三月,持续一年十个月:

“至和元年七月二十二日,守将作监致仕杨维德言:伏睹客星出现,其星上微有光彩,黄色。……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。”

天关客星遗迹图&《宋史》星象的记载

3、恒星测量与星图绘制

伟大的哲学家、天文学家、星云学说的创始人康德说过“有两种东西,我对它们的思考越是深沉和持久,它们在我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会日新月异,这就是我头上的星空和心中的道德定律。”

恒星测量是天文学的基础性工作,相当于勘察测绘;星图则是观测恒星的记录和查找恒星的工具,相当于编制地图。我国古代很早就进行了恒星测量和星图编制,但宋朝是进行全天恒星观测最多的时期,至少进行过七次有计划的、大规模的恒星测量,每次测量都在前一次测量的基础上,不断改进测量精度,北宋崇宁年间的一次恒星测量中,二十八星宿的测量误差绝对值平均只有0.15度,在那个没有天文望远镜的时代,这样的精度领先全球,让人叹为观止。

宋神宗元丰年间的恒星测量成果,被宋人绘制成星图,并被刻石保存下来,共刻恒星1431颗,现存于苏州博物馆,是我国现存最为古老的星图,而欧洲直到14世纪文艺复兴以前,观测的星数不过1022颗,部分西方科技史家称“从中世纪直到14世纪末,除中国的星图以外,再也举不出别的星图了。”

尽管宋朝天文学取得了领先世界的成就,但令人称奇的是,宋朝并没有诞生一位真正杰出的天文学家。以领衔制造水运仪象台的苏颂为例,一直被认为是宋朝最杰出的天文学家,但实际上苏颂的主业是做官,他的一生遍历地方长官,在朝廷多个部门任职,并于宋哲宗元祐年间拜相,天文工作只是他漫长职业生涯中一段短暂时光,而且他只是水运仪象台研制的领导者,并非设计师。

藏于苏州博物馆的石刻天文图

究竟是什么原因,使得天文学顶峰的宋朝,未能诞生一位真正杰出的天文学家呢?

原因1:儒家“天人感应”学说影响,缺乏深层次研究

历朝历代都十分重视天象观测,设立专门机构,供养专职人员进行天象观测,观测之严密,记录之完善,世所罕见。但古代统治者和士大夫重视天文学的根本目的,不是将其作为科学研究,探求天象运行背后的客观规律,而是受儒家“天人感应”理论影响,将“天变”与“人事”联系起来,认为只要国家有不符合伦理礼仪的问题出现,天上就会出现某种变化来谴责和警告,如《汉书·董仲舒传》记载:

“国家将有失道之败,而天乃先出灾害以谴告之,不知自省,又出怪异以警惧之,尚不知变而伤败乃至。”

北宋中后期出现了一个复兴儒学的浪潮,儒学思想经历唐朝五代的衰落后,重新崛起并占据统治地位,以皇帝为核心、士大夫为主体的统治集团深受儒学“天人感应”思想的影响,因此《宋史·天文志》开篇就开宗明义,指出天象变幻是警告君主的信号:

夫不言而信,天之道也。天于人君有告戒之道焉,示之以象而已。

受“天人感应”之说影响,一旦出现日食、月食、彗星、流星、陨石坠落等天文现象,宋朝统治集团就将之与皇帝失德、宦官专权、后宫干政、奸人当道等建立某种联系,皇帝就要很不情愿地下罪己诏。据统计,现存宋朝史料记载的日食类罪己诏就有25道之多。在“天人感应”深入人心的背景下,没人去探究天体运行的根本规律,因此宋朝天文学仅停留在观测现象层面,很难取得深层次成就。

提出“天人感应”学说的董仲舒

原因2:科举制度“指挥棒”效应,天文学地位不高

宋朝的官僚体系中,天文官员的地位很低。宰相、执政为帝王辅佐,台谏、言官为帝王耳目,侍从、馆阁为帝王智囊,而司天监这类天文机构的官员处于最边缘的位置,平时无人理会,不仅毫无存在感,也缺乏仕途进步的空间,只有出现异常天象时,他们才有一定发言权,被皇帝所注意,而发言内容仍不外乎“天人感应”那一套,因此《宋史·天文志》直接给天文官员定位说:

居是官(天文之官)者,专察天象之常变,而述天心告戒之意,进言于其君,以致交修之儆焉。

宋朝实行文官政治,重视科举,科举取士之多,空前绝后,官员待遇之好,人人羡慕,使得人们汲汲于科场仕途,将进士及第、入仕做官作为出人头地的唯一途径,儒学经义成为科举考试的主要内容。在这样的形势下,无论官办学校还是私塾教育,都把儒学作为根本之学、圣人之学,其他科学如数学、天文学都被认为是“末学”,“术数之学”,不登大雅之堂,宋真宗赵恒曾作《劝学篇》一首,诗云:

富家不用买良田,书中自有千钟粟。安居不用架高堂,书中自有黄金屋。出门莫恨无人随,书中车马多如簇。娶妻莫恨无良媒,书中自有颜如玉。男儿欲遂平生志,五经勤向窗前读。

万般皆下品,惟有读书高。在科举“指挥棒”的导向作用下,大宋的有志有才男儿都被吸引到科场上埋头苦读,以期“一举成名天下知”,投身到仕途上勾心斗角,“十年身到凤凰池”,有谁耐得住寂寞,愿意数十年如一日地与天文仪器为伍,与日月星辰为友,蹉跎了大好的青春时光?

“水运仪象台”结构复原图

原因3:官办天文模式限制,天文学缺乏群众基础

我国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一,“故自上古以来,天文有世掌之官,唐虞羲、和,夏昆吾,商巫咸,周史佚、甘德、石申之流。”每一个朝代都设太史局、司天监、天文院等名称不一的天文机构,配备专职的天文官员,可谓要编制有编制,要人手有人手,要经费有经费,让同时期的欧洲各国望尘莫及,也造就了我国天文学成就在文艺复兴之前一直领先于欧洲。

但官办模式也有弊端,就是禁止民间教习天文。我国历朝历代虽然重视天文,却认为天文学是“术数之学”“谶纬之学”,禁止民间私自开展,宋朝也不例外,而且禁令比前朝更加广泛、更加严格。宋太祖赵匡胤算是宋朝最开明的皇帝,仍于开宝五年(公元972年)下诏规定:

“禁玄象器物、天文、图谶、七历、太乙、雷公、六壬、遁甲等,不得私藏于家,有者并送官。”

宋太宗颇为重视天文,曾下诏各地官府推荐民间精通天文的人才,送到司天监考校,考校合格就可以授予官职,在司天监上班,曾制造“太平浑仪”的张思训、制造“至道铜候仪”的韩显符,都是这样从民间天文爱好者一举成为国家天文台正式干部的。从一介布衣直接当上公务员,这可是一个千载难逢的机会,充分显示出赵光义对天文学的重视,但他选拔天文人才的诏令中却有如下规定:

太宗之世,召天下伎术有能明天文者,试隶司天台;匿不以闻者幻罪论死。……禁天文、卜相等书,私习者斩。

原来,赵光义从民间选拔天文人才背后还有一个隐藏意图,把精通天文之人笼络到朝廷加以控制,避免他们在民间私习、传播天文星象之术,摇动百姓民心,扰乱社会秩序。宋朝后来的皇帝对民间私习天文的禁令越来越严,不断重申禁令,如宋真宗景德元年(公元1004年)正月下诏规定:

“图纬、推步之书,旧章所禁私习尚多,其严申之。自民间应有天象器物,谶候禁书,并令首纳,所在焚毁。”

如此严令禁止,三令五申,让民间百姓不敢私习天文,毕竟谁也不敢冒着掉脑袋的风险,去学一门不能当饭吃、不能考试做官的学问。当一门科学缺乏广泛的群众基础时,是很难出现杰出天文学家的。

宋朝的司天监和天文官员

原因4:实用主义思想影响,难成理论体系

我国古代的天文学成就主要在天象和历法两大方面。如前所述,宋朝的天象观测受儒家“天人感应”思想影响,主要为统治集团服务,缺乏实用价值,不注重深层次的天体运行规律;而宋朝的历法则受“实用主义”影响,主要为农业生产服务,注重实用价值,同样导致不注重理论研究。

我国是农耕经济为主的国家,农业生产极度依赖于气候,迫切需要一套能反映日月运行、气候变化的历法。在近两千年的历史上,我国先后实行过五次大的历法改革,每次改革都比以前的历法更加精确,但无论如何改革历法,历法的主要目的也是服务于农业生产,而不是探索宇宙。正因为历法的实用性,使得人们仅仅将它作为指导农业生产的辅助工具,而不是一门独立的科学,因此无论官方还是民间,都没有把天文学作为科学进行深入研究,更没有形成独立的理论体系。

古代观星台遗址

结语

宋朝政府对天文学的重视促进天文学取得空前辉煌的成就,使得古代天文学宋朝达到一个顶峰,但儒家“天人感应”学说、科举制度“指挥棒”效应、官办天文模式限制、实用主义思想影响,这四大因素又束缚了天文学作为一门科学的深入发展,使得天文学始终未能形成独立理论体系。其后的元明清时期,这四大因素的制约效应更加突出,我国古代天文学的发展也越来越迟缓,到14世纪到16世纪欧洲开始文艺复兴时,我国天文学终于开始全面落后于西方。其中原因,至今值得我们深思。

参考资料:《宋史》《续资治通鉴长编》《宋会要辑稿》《中国通史》《中国科学技术史》

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