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古代天文历法释证 [:1700880794]
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古代天文历法释证 《天问》“日月安属，列星安陈”说
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屈原在《天问》里曾提出这样一个问题：“日月安属，列星安陈？”蒋骥的解释是：“问：日有中道，月有九行；谁为附属乎？列星有躔度分野，动定之不齐，又谁为排列乎？”[11]实即是问太阳、月球和许多恒星在太空里是怎样排列的？就是说，天体的结构是怎样的？屈原牢愁抑郁，彷徨山泽，对于天地山川神灵琦玮僪佹，疑莫能明，呵而问之，以泄愤懑，是文学的抒情。但对于屈原所提的问题，我们仍不妨从科学角度来解释它。[12]这问题是大的。我们先来看看欧洲人的回答。一部欧洲天文学史，一半就是回答这个问题的。简括地叙述如下：
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多禄某（Ftolemy，埃及人，生卒无考）融汇了希腊天文诸派旧说，创立一个行星系统。他说：地球是静止不动的，月球是绕着地球运转，而水星、金星、火星、木星、土星是绕中心旋转的。旋转之轮，叫做本轮（Epicycle）。这中心又各绕地球旋转，旋转之轮，叫做均轮（Peference）。地球是中心。第一是月球，其次是水星、金星、太阳、火星、木星、土星，最后是恒星。不过行动时水星本轮之心，和太阳有一种相贯联系的限制。多禄某的行星系统说，在西洋维持了一千四百多年。
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哥白尼（Nicho1as Copernicus，1473—1543）来了。他说，地球不是静止的，是动的。多禄某起初也曾想到地球要动，可是他想这样说有困难。地球一动，速力很大，地球上的物体，怎样能追随上去呢？地球本身也要破碎了，因此把这见解放弃了。哥白尼说：天球之大远过地球。这样，以前的困难解决了。哥氏又说：我们举头看见天上众星绕地旋转，假使说是地球自己在转动，也可以见此现象的。正像乘在船里看岸上树木，向船旁退下去，却没有觉察船自己在动一样。他就创立了新的行星系统。他说太阳是宇宙的中心，水星、金星最前绕着太阳运转，因为我们仰观天象，从没有看见这两星远离太阳，地球绕太阳的轨道，在金星的外边，月亮则绕地球运转。这一点，哥氏的意见与多氏是还相同的。火星、木星、土星三行星的轨道，又在地球绕太阳轨道的外边，因为这三行星有与太阳对峙的位置，四季寒暑的道理，哥氏又按地球的自转公转，做了详尽的说明。
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折中多氏、哥氏的学说，第谷（Tycho Brahe，1546—1601）另外又创立了一种系统。他说地球静止不动，月亮绕地球转，太阳又绕地球转，水星、金星、火星、木星，则又绕太阳转。
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不过真理总是不会被磨灭的，也不可能总被歪曲的。
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刻白尔（John Kepler，1571—1630）乐于接受了哥氏的学说。哥白尼说明了行星系统，但行星的轨道是怎样的情况呢，还是莫名其妙的。也许是圆的吗？虽然传统的见解一向是这样说的，也许不是的。刻白尔首先就研究火星的轨道，用普鲁士表（Prussian Tables）为根据，火星运动，近日时则较速，远日时则较缓，刻氏百思不得其解。最后他忽然得到了希腊学者Menachmus的锥体剖面（Conic Section）学说，里面讨论到椭圆形的性质。他喜欢得跳了起来，大胆地推翻了传统说法，把轨道改成椭圆。椭圆有两个焦点。太阳所在地，是其中焦点的一个。他继续又说：火星运行于轨道上时，连接火星太阳间的直线，空间扫过一平面，这平面的面积，和时间成正比例。换句话说，每天这线所扫过的面积，总是相等，故火星行动近日时较速，远日时较缓。这样火星轨道的形状，和行动疾徐的定律都说明了。
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他快乐极了。在他的证明图上，画了一位战胜女神的像。火星的轨道明白了。希腊依巴谷（Nicaea）已经知道春分迄夏至计九十四天，夏至迄秋分计九十二天有半，太阳在此两季之间，行程都是九十度。悟到差心圆周的道理。刻白尔呢，认为地球绕日的路线，也呈椭圆形，这样他类推其他行星，都和火星同调。不过刻氏这种想法，也许太美化了些；实际上是不是相合，那还是有待于人们研究的。
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刻白尔说明了轨道的形状。假使有人请教，为什么行星一定要走这样形式的轨道呢？刻白尔只好瞠目而视。
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牛顿便进而探索。传说他看见苹果坠地，想着月球为什么高高挂在天上，都是由于万有引力的作用。因为万有引力，苹果所以要掉到地上来。至于月球呢，假使我们投一块石子，一忽儿就落下来，如果用枪弹射，那么在比较远些地方落下来，假使弹速愈增，到的地方愈远，如果快到能绕地球一匝，那么就继续运行不坠，月球的不掉下来，是由于月亮跑得太快的缘故。牛顿证明苹果落地，推衍月球绕地，行星绕日，都是万有引力所驱使，这样刻氏的行星轨道，牛顿予了力学的说明，并且加增了数字的计算。牛顿的定律，可以说泄透了天机，潮汐的现象，地形顺椭的现象，彗星的现象，在引力里都得了解释。不过，再进一层，万有引力从何而来，则牛顿亦将结舌无语，这有待牛顿以后学者来解释了。[13]
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哥白尼修正了多禄某的行星系统。刻白尔给哥白尼的行星轨道来一个形状的说明，牛顿又加以数值的计算。
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在中国呢？历史上可惜还不是很好地遵循着这样的路径来进行探索的。中国的科学史是有辉煌成就的。太阳在黄道上运动，每天行度是相等的呢，还是不相等的？实际是不相等的；相等的只是日常应用而已。每天都是二十四小时，这叫做平太阳时，这是一种假设。实际上每天的行度是不相等的。譬如说：阳历6月1日，这天要快二分二十七秒。7月1日，这天要慢三分三十一秒，这叫做真太阳时，或视太阳时。这道理，中国北齐张子信就理解到日月不平行。[14]赵道严根据晷影长短，来定日行的进退。隋刘焯更研究日行迟疾的数字，立躔差。太阳运行如此，月球的运行也是这样。后汉刘洪已认识到月行的迟疾。大衍更发展到推求月行轨道委蛇曲折的数字。古代没有精密的记时仪器，只凭圭表测影，作这样的研究，认识到“月行迟疾”、“日躔盈缩”，并进而加以数字的计算。用盈缩历和迟疾历，相互配合，推求定朔定气，从而求出真的朔望。这一原理，自刘洪、刘焯、祖冲之以来，都已明白；到李淳风，更用招差术来造历。[15]发展到授时历，设平立定三差，以追日晷，则益加精密了。虽然如此，中国古人的治学方法是有所不足的。为什么会有“日有盈缩”、“月有迟疾”的现象呢？它们在黄道、白道上的运行是怎样的情况呢？对此就缺少探索了。[16]对于理论的探索，较为忽视；因而对于天体构造，就像多禄某那样的行星系统图也就没有人设计过了。[17]
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楚辞学家呢，自然更不是从这方面加以探索了。王逸《楚辞天问章句》云：“言日月众星，安所系属，谁陈列也。”没有回答。“日月安属，列星安陈。”当然是说“日月众星，安所系属，安所陈列”。题目还有些看隔的。[18]洪兴祖补曰：“列子曰：天积气耳。日月星宿亦积气中之有光曜者。《灵宪》曰：星也者，体生于地，精成于天，列居错峙，各有攸属。”是所答非所问的。戴东原名为精于天算，但在他的《屈原赋注》中也未说出什么来。游国恩先生引《列子·天瑞》篇一段故事，以为“很可以当作屈子此问的答案”[19]，其实是说明不了多少问题的。
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在这里，只有朱熹的见解，是值得重视的。《楚辞集注》云：
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此所问，乃为天地相接之处，何所沓也。今答之曰：天周地外，其说已见上矣，非沓乎地之上也。十二云者：自子至亥，十二辰也。《左传》曰：“日月所会是谓辰。”注云：“一岁日月十二会，所会为辰。十一月辰在星纪，十二月辰在玄枵之类是也。”此特在天之位耳。若以地言之，则南面而立，其前后左右，亦有四方十二辰之位焉。但在地之位，一定不易，而在天之象，运转不停，惟天之鹑火，加于地之午位，乃与地合，而得天运之正耳。盖周天三百六十五度四分度之一，周布二十八宿，以著天体，而定四方之位，以天绕地，则一昼一夜，适周一匝，而又超一度，日月五星，亦随天以绕地，而惟日之行，一日一周，无全无欠，其余则各有迟速之差焉。然其悬也，固非缀属而居其运也，亦非推挽而行，但当其气之盛处，精神光曜，自然发越，而又各自有次第耳。《列子》曰：“天积气耳。”日月星辰，亦积气中之有光曜者。张衡《灵宪》曰：“星也者，体生于地，精成于天，列居错峙，各有攸属。”此言得之矣。
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中国古时天体有两派学说：一派是盖天，以为地无穷扩张，天像个葆盖罩在地上；一派是浑天，地在太空中，四周都是天。浑天说较进步。屈原所知道的是盖天说，所以问天在哪一处所在和地交合。朱子用浑天说解释说：“天周地外。”古人把天球黄道分做十二等分，用来便于日月交会测算。朱子引《左传》日月所会之事来解答，认为天动地静，地是中心，太阳绕地旋转，月球和五星也绕地旋转，太阳和其他恒星都是绕地一日一周。这旋转是说自转，不过从《语类》里，知道他也是知道公转的：
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天只是一个大底物，须是大著心肠看他，始得以天运言之。一日固是转一匝，然又有大转底时候，不可如此差滞求也。（沈 录）
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太阳、月球、五星的系统，他没有说明。它们悬置在太空中，是怎样情形呢？古人曾很拙朴地设想，太阳、月球用绳索悬挂在一个所在，这事见于古书《庄子》、《淮南子》、《管子》及《列子》等书。[20]朱子反对这种臆设，所以他说“然其悬也，固非缀属”。那么这许多星怎样行动的呢？他的意思“非推挽而行”，乃是“气之盛处，精神光曜，自然发越，而又各自有次第”。这是朱子的臆说，把事情看得太简单了。他所说明的“精神”，包括了天体力学，“光矅”牵涉了光学，“次第”牵涉了行星系统。关于天体力学，《朱子语类》有两条可以注意。
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天地初间，只是阴阳之气，这一个气运行，磨来磨去，磨得急了，便拶许多渣滓，里面无处出，便结成个地，在中央气之清者，便为天，为日月，为星辰，只在外常周环运转，地便只在中央不动，不是在下。（陈淳录）
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天以气而依地之形，地以形而附天之气。天包乎地，地特天中之一物尔。天以气而运乎外，故地确在中间，然不动。使天之运，有一息停，则地须陷下。（杨道夫录）
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这是朱熹臆想的天体现象。天体都受到万有引力的制约，如有一个天体运动规律有了变化，将影响其他天体的运行。这种想法在朱熹的臆想中已经存在了。朱熹看问题，是含有唯物的观点的。
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（原刊《杭州大学学报》1962年第1期）
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