渾天儀的故事
渾天儀是中國國古代的一種重要宇宙理論,認為"渾天如雞子,天體圓如蛋丸,地如雞中黃",天內充滿了水,天靠氣支撐著,地則浮在水面上。那么你知道渾天儀的故事嗎?一起來看看小編給大家精心準備的資料,歡迎閱讀!
渾天儀的故事
渾天儀是渾儀和渾象的總稱。
渾象
歷史上最早記載制造渾象的西漢宣帝時的大司農中丞耿壽昌。他把從渾天說認識到的天球形象化地表現出來,可見渾象的大體形狀應該是個大圓球,在球上布列了許多星辰,大圓球的旋轉就表演出天象的變化。
有關渾象的最早記載為東漢張衡的《渾天儀圖注》。張衡在前人制造渾象的基礎上也制作了一架水運渾天儀(又叫“漏水轉渾天儀”,),實際上就是一個渾象。
三國時陸績、王蕃,南北朝時錢樂三,唐代一行、梁令瓚,元代郭守敬等都曾制造過渾象,而且都同水力和機械聯系在一起,以取得與天球的周日轉動同步的效果。
渾儀
中國渾儀的發明大約是在公元前四世紀至公元前一世紀之間(即戰國中期至秦漢時期)。
約公元前3世紀,希臘人制造了西方最早的渾儀。
史籍記載渾儀的制造始于漢落下閎。他是蜀郡人,漢武帝時應召到京師長安參與制訂《太初歷》。落下閎以他制造的渾儀觀測天象,測定了二十八宿的距度、五大行星的運動情況等等,為制定《太初歷》取得了第一手資料。渾儀并不是落下閎最先發明的,他說:年輕的時候就能做這種儀器,那時只根據尺寸制作而已。用這架只有赤道坐標的儀器來度量太陽月亮的運動,發現兩者的運動都不均勻,這同西漢天文學家們的想法不同,于是大家都在找原因,后來發現,日月的運動都是沿黃道的(當時月亮依白道而行的認識還未達到),它們即使在黃道上均勻運動,以赤道來度量當然就是不均勻的了。
公元104年,東漢和帝下令賈逵另制一架儀器,用來測量日月的運動,他在渾儀上增設了黃道環,以黃道來測量日月運動,這就是我國歷史上第一架黃道銅儀。
賈逵用他的黃道銅儀來測量日月的運動,發現太陽的運動顯得均勻了(其實也應該是不均勻的,因他的儀器精度不夠,當時也沒有這樣的認識),而月亮的運動仍是不均勻的。賈逵根據自己的實際觀測,得出結論:月亮的運動是不均勻的。這一發現是改進儀器得到的第一個結果,它導致了歷法的進步,也豐富了人們對天體運動的知識,為以后太陽運動不均勻的發現打下了思想基礎。
唐代,由天文學家李淳風設計了一架比較精密完善的渾天黃道儀。
由于渾儀的圈環過于復雜、遮掩天區,影響觀測,沈括取消白道環并改變一些環的位置。
元代郭守敬取消了黃道環,并把渾儀分為兩個獨立的儀器:簡儀和立運儀。
張衡的渾天儀
張衡在創作了渾天儀之后曾寫過一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代劉昭注《后漢書·律歷志》時作了大段引述而使之傳世。劉昭注中把這段文字標題為《張衡渾儀》。稱之為“渾儀”可能是劉昭所作的一種簡化。在古代,儀器的定名并不嚴格。
雖然后世將“渾儀”一詞規范為專指觀測儀器,但在隋、唐以前,“渾儀”也可用于表演儀器。劉昭所引此文與前面提到的《張衡漏水轉渾天儀制》是否原屬一篇文章,此事也已無可考。不過從二者標題文字相差甚大這一點來說,說是二篇文章也是有理由的。不管這事究竟如何,單說劉昭所引,近人已有證明,它應是張衡原作。
我們考察劉昭所引的這一段文字大約有三個內容。第一部分講渾天學說和渾天儀中天極、赤道和黃道三者相互關系及彼此相去度數。第二部分講所謂黃赤道差的求法和這種差數的變化規律。這是這一殘文中的最多篇幅部分。第三部分講黃道二十八宿距度以及冬、夏至點的黃道位置。仔細研究這篇殘文可以得到兩點重要信息。
其一,文中介紹了在天球儀上直接比量以求取黃道度數的辦法:用一根竹篾,穿在天球兩極。篾的長度正與天球半圓周相等。將竹篾從冬至點開始,沿赤道一度一度移動過去,讀取竹篾中線所截的黃道度數,將此數與相應的赤道度數相減,即得該赤道度數(或黃道度數)下的黃赤道差。從這種比量方法可以悟得,中國古代并無像古希臘那樣的黃經圈概念。中國古代的黃道度數實際是以赤經圈為標準,截取黃道上的弧段而得。這種以赤極為基本點所求得的黃經度數,今人名之為“偽黃經”、“極黃經”(實際當名為“赤極黃經”)等等。對于像太陽這樣在黃道上運動的天體,其偽黃經度數和真正的黃經度數是相等的。而對黃道之外的天體,則二者是有區別的(當然,除了正好在二至圈——過冬、夏至點及赤極、黃極的大圓——上的點之外),距黃道越遠,差別越大。
其二,文中給出了所謂黃赤道差的變化規律。將赤道均分為24等分。用上述方法求取每一分段相當的黃道度數。此度數與相應赤道度數的差即所謂黃赤道差。這是中國古代所求得的第一個黃赤道差規律。黃赤道差后來在中國歷法計算中起了很重要的作用,作為首創者的張衡其貢獻也是不可磨滅的。
除了劉昭所引的這段文字之外,在晉、隋兩《書》的“天文志”里所引述的葛洪的話中轉引了一段題為《渾天儀注》的文字;在唐代《開元占經》第一卷里編有一段題為《張衡渾儀注》和一段題為《張衡渾儀圖注》的文字。把這3段文字和劉昭所引的《渾儀》一文相比較后可以知道,葛洪所引的《渾天儀注》這段文字不見于劉昭所引,而見于《張衡渾儀注》中。《張衡渾儀注》的剩余部分和《張衡渾儀圖注》即是劉昭所引文字的分割,但又有所增刪。除此之外,在《開元占經》卷二十六“填星占”中還有3小段題為《渾儀》的文字;卷六十五的“天市垣占”下小注中有題為《張衡渾儀》的文字一句。
這4段文字也不見于劉昭所引。總括上述情況,可以得出兩點結論:其一,劉昭所引只是張衡《渾儀》一文的節選。張衡原文的內容更為豐富一些。但豐富到何種程度,現已無可考。且自《隋書· 經籍志》以來的目錄著作中,對《渾儀》(或《渾天儀》)一文從來只標注為“一卷”。因此,想來不會有驚人的數量出入。其二,張衡《渾儀》一文確曾被人作過注,還補過圖注。注和圖注大概不是一人所注,且大概不是張衡本人所加,否則就不會有單獨的《渾儀》一文的存在了。
這幾段與《渾儀》有關的文字中當代研究家最關心的是葛洪所引的《渾天儀注》是否是張衡原作的問題。因為這一段文字素來被現代研究家視作中國古代渾天說的代表作,甚至視其地位猶在《靈憲》之上。過去人們當然把它看作是張衡的作品。但到70年代末,有人對此提出了全盤的否定。認為所有冠以或不冠以張衡之名的《渾儀》、《渾儀注》、《渾儀圖注》、《渾天儀注》等等都是后人的作品。嗣后,又有人對之作了全面的辯駁,維護了傳統的觀點。這一段爭論前后歷時長達12年?,F在看來,全面否定張衡有《渾天儀》一文傳世的論點已基本失敗,即至少可以肯定,劉昭所引的《渾儀》一文是張衡原作。
但否定者仍有其歷史貢獻,他啟發人們去注意古代文獻流傳中的復雜情況。例如,過去人們并未認識到《渾儀》一文還有行星和恒星等方面的內容。同時,也仍然還有理由可以懷疑葛洪所引《渾天儀注》一段是否是張衡原注。因為第一,這一段名之為“注”,而在古代文獻中,加不加“注”字是有本質差別的。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《渾天儀》,則加“注”字的《渾天儀注》就不只是《渾天儀》原文,而且還有注文。第二,《渾天儀注》的思想就其正確面而言,并不超出《靈憲》。如果我們把《靈憲》中的地看作是浮于水面,孤居天中央,遠較天為小的陸地的話,那么這與《渾天儀注》所說的“地如雞子中黃,孤居于天內,天大而地小。天表里有水,天之包地猶殼之裹黃。天地各乘氣而立,載水而浮”等這段綱領性的話并無矛盾。
反之,《渾天儀注》中認為“北極……出地上三十六度”,這段話當不可能是注重實際觀測的張衡的結論。張衡的誕生地南陽,長期當太史令的地點洛陽,都不會有北極出地三十六度的現象。根據他曾到過全國很多地方的經歷來看,張衡也似乎不應有北極出地為固定值的概念。這大概也正是他在《靈憲》一文中未提北極出地數值的原因。有鑒于此,寧可把《渾天儀注》的作者問題作為存疑,而期待今后的研究與發現。