古代中國，與「天文學革命」擦肩而過

最新 02-10

引言：

2018年2月4日，正值中國24節氣中的第一個節氣「立春」。在北京古觀象台，由中國科協提供支持、百度百科聯手自媒體「Treep樹旅行」打造的「科學博物節」，舉辦了第三場活動。來自上海的天文科普達人、科學松鼠會成員「松鼠老孫」孫正凡博士，擔任了這一期「科學博物節」活動的「Treeper」（發起人）。他帶領一組對天文學，特別是中國古代天文成就感興趣的「博物領航員」，一起解讀古觀象台上面和院落里陳列的古代天文儀器蘊含的故事。

跟隨著他的講述，塵封的歷史被逐漸翻開。陳列在古觀象台上面的8件天文儀器里，竟然有7件是出自丹麥天文學家第谷·布拉赫的設計。由利瑪竇、湯若望、南懷仁等西方傳教士在明末清初傳入中國的西洋天文學知識，讓當時的中國在曆法計算方面與世界接軌。然而，為什麼在此後的幾十年里，中國人沒能跟隨西洋天文學家的腳步，與震撼世界的「天文學革命」乃至「科學革命」擦肩而過？

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古代中國，與「天文學革命」擦肩而過

提到「日晷」，你的頭腦中浮現出的第一印象是什麼？對於這個問題，中國人和歐洲人或許會有相當不一樣的答案。在大多數中國人的印象里，日晷只是一種體積巨大，陳設在皇家建築或是官府前的裝置。它以石材雕刻成傾斜的晷面，再插上一根與晷面垂直的金屬晷針，便可以讓人們用日影來看時間。這些裝置的「學名」叫做「赤道式日晷」，它所處的位置，讓它的功能早已超出了計時工具的範疇，而具有了宣示威嚴的禮器的屬性。

可是，在歐洲人的印象里，日晷可不止有這樣一種形態。雖然同屬用日影看時間的裝置，歐洲的日晷卻有可能做到只有餐碟大小，甚至小到能像懷錶一樣掖在衣服里隨身攜帶。人們使用這些「地平式日晷」的時候，只要確保晷面水平，再升起晷針，就能讓時間信息展現在眼前。

如今，在歐洲的不少技術博物館裡，都精心收藏著機械鐘錶誕生之前，供個人使用的日晷。它們精緻的外殼裝飾上，時常有磨損的痕迹，顯然是當年的主人既喜愛又時常使用的見證。

這些精巧的小物件，記錄了歐洲曾經的社會生活，也反映出一些更為深層次的事項：古代中國人和歐洲人在對待天空和時間的時候，原來有著完全不同的態度。在當時的歐洲，每個人都可以通過日晷等計時工具查看時間，了解這些信息和學習相關知識是每個人的自由；但在中國，被固定在建築物前面的日晷，則反映出觀測天象和授時都是政府的專利，普通人「夜觀天象」則有謀逆之嫌。

在中國明朝後期，當利瑪竇作為耶穌會傳教士來到中國的時候，他所面對的是一個與歐洲截然不同的成熟的帝國。利瑪竇用平等的眼光看待中國的傳統文化，乃至中國人的心理狀態，使歐洲的科研成就得以傳入中國，甚至令明末的中國與歐洲在科技上暫時保持了平行共進的關係。

然而，對於這片被農耕文明浸漬已久的土地來說，歷史的車輪很可能會因為龍座上君主的一念之差，便轉到另一個方向。

對於所有選擇了定居，並且以農耕滿足至少一部分食物需求的文明來說，「時間」觀念的構建，都來自於對天體運行的觀察。古人早已知曉春夏秋冬會運行不息，也擁有「月有陰晴圓缺」這樣的經驗性知識，並且將它們作為創造曆法的基礎。在古代的中國，人們把一年的時間劃分為24份，立春便是一年的起始。（至於現代中國人慶祝的「春節」，則是要到民國時期才確立的觀念。）

極重農耕的古代中國人，也非常重視「立春」這個節氣。皇帝會行「籍田禮」，用親自耕田祈願農業的豐收。而精確計算出每一個節氣的時間節點，或者說設計出一套精確的曆法，甚至關係到王朝的權威與合法性。因此，在古代中國，是嚴禁民間私自編寫和印刷日曆的。

在孫正凡展示的一份明朝曆法《大統歷》的影印件上，我們可以看到當年的中國社會對曆法的嚴肅態度：「欽天監奏准印造大統曆日頒行天下，偽造者依律處斬！有能告捕者，官給賞銀五十兩，如無本監曆日印信，即同私歷。」更早一些時候，北宋開國之君趙匡胤在成立天文歷算機構的時候，派人從民間尋訪了上百位擁有天文知識的人士接受測試，「業務水平」過硬者留用，其餘人士則流放荒島，與人群隔離任其自生自滅。這就是說，皇帝寧願毀滅那些不能為己所用的天文學者，也不願這些「知道太多」的頭腦成為社會的不安定因素。

有這些嚴厲的禁制，又有同行的悲劇在先，關於天文學的知識，便只能在很小的範圍里流傳。或許正是因為討論極為有限，加之古代中國人很少有長途旅行的經驗，「天圓地方」的觀念或是它的變體，長期以來被古代中國人廣泛接受。依照這個和現實差距甚大的宇宙模型，天文計算即使再認真，有時候也會得到錯誤的結果。

舉例而言，在古代中國，日食曾經被賦予了「上天警告君主」這樣的政治含義。因此，當日食猝不及防地發生而相當於欽天監的機構沒有預報，或是被預報的日食沒能發生的時候，服務於皇室的天文學家們便可能會受到責難。

這種如履薄冰般的工作狀態一直持續到明末的崇禎二年，在天文學家們因為預報日食的微小誤差，遭到皇帝怒斥的同時，他們第一次從西方傳教士口中得知了更符合事實的宇宙模型：我們其實生活在一個球體上；而太陽和月亮也是不同的球體，太陽和地球的距離還比月亮和地球的距離遠得多。

這些傳教士，是我們熟悉的義大利人利瑪竇的事業的後繼者。雖然受制於自身的宗教信仰，他們仍然和利瑪竇一樣，向中國人傳播著「地心說」這一錯誤的天文學概念，但這些知識已經足夠完成對日食的精確計算。從徹底調整宇宙模型開始的概念重建，最終深刻地改變了曆法，由此重塑了中國社會的一個側面。

更早一些時候，利瑪竇用他帶入中國的一張世界地圖《坤輿萬國全圖》，第一次為中國人展示了世界真正的樣子。不過，利瑪竇製作這張地圖，以期利用西洋科技推動宗教傳播的時候，也考慮到了中國人的接受心理。

從16世紀直到今天，歐洲人繪製的世界地圖都是以大西洋為中心；但有鑒於古代中國人向來自認是「天朝上國」的子民，利瑪竇決定以太平洋為中心繪製世界地圖，使中國處於地圖上大體正中的位置，尺寸卻沒有做特別的處理。於是，中國的位置和實際的尺寸，就成功地引起了中國人對西方科技的興趣。

在全新的天文和地理觀念傳入的同時，作為重要的計算工具，歐洲的數學知識體系也在中國迅速傳播。在過去許許多多個世紀里，中國人把一個圓周分成365.25度，因為一年的平均長度是這個數字，但這樣的設定顯然不利於計算。而源自古希臘的《幾何原本》，將圓周設定為360度。這個能夠被12（一年月份數）、24（節氣數）和30（一個月的天數）整除的數，極大地簡化了天文計算。

基於西洋科學的全新曆書，在明清鼎革的過程中被保留下來，並且為新的王朝所用。在清朝建立初期，傳教士們仍然在向中國傳播著天文學知識，而且為古觀象台引入了由第谷設計的天文儀器。此後在乾隆皇帝時期，為了讓台上的儀器不全是西洋制式，而是有一些「中國元素」，第八件儀器璣衡撫辰儀被送上了古觀象台，安放在北側東端的位置。

持續200多年的傳教活動，讓中國和歐洲了解了彼此。早在利瑪竇謝世之時，中國的一些知識分子就已經接受了文藝復興以來的西方文化；歐洲人也通過閱讀由他翻譯的拉丁文《易經》和《論語》等文獻，得以觸摸中國先賢的哲思。而後，這些洲際交流活動的漣漪，一直持續到清初。但在康熙年間，這位被認為是「明君」的皇帝，卻在吸收了西洋科技成就之後，中斷了國際交流的進程。

事實上，愛新覺羅·玄燁能夠繼位成為康熙皇帝，還是得益於傳教士對順治皇帝的建議。因為玄燁年幼時出過天花，就此獲得了終身免疫力，不會再因天花而死。於是，康熙開始了長達61年的皇帝生涯，成為清朝執政時間最長的君主。他也非常熱衷於研習西洋科學，特別是天文曆法方面。

然而，康熙專註於這些學問，卻是為了向大臣們炫耀，以及壟斷解釋權，而非推廣這些學問。於是，當他學完西方的學問之後，最終給出了「西學中源說」的解釋，認為西洋演算法其實出自《易經》，或者說其實源自中國。於是，他的這些言行，以及後來清王朝與羅馬教廷之間的政治矛盾，最終阻斷了東西方交流的途徑。

歷史在這個節點上，彷彿一把張開的剪刀，出現了一個交集，卻最終漸行漸遠。康熙與偉大的物理學家伊薩克·牛頓大體生活在同一個時代，如果康熙真的「雄才大略」，那麼他或許可以讓中國趕上當時正在啟動的全球化之車，融入科學革命的大潮。

正是從這個時代開始，西方文明的發展在逐漸加速，人類知識的總量也在迅速增加。遺憾的是，皇室對天文學的壟斷，成為科學革命與中國擦肩而過的一個重要的影響因子。

在這次活動的結尾，一個有趣的問題引得孫正凡和博物領航員們各抒己見：「為什麼古希臘人能建立『地球』的觀念，而古代中國人不能？」

其實，這是個有些尷尬的話題。我們知道，地球是球體的直接證據之一，便是沿著經線向南或向北長途旅行時，夜晚星空發生的變化，而意識到這一點，既需要遠行的體驗，又需要理性的分析和自由討論的空氣。

善於航海的古希臘人，在一次次渡過地中海的過程中，對這樣的變化已經有了直觀的感受，加上消失在海面之下的遠行船舶，還有成體系的數學理論，讓他們最終領悟到自己生活在一個不大的球體上；而長於農耕的古代中國人，大多會選擇「不遠遊」的生活方式，又很少有討論天文學的機會，因此雖然「孤帆遠影碧空盡」寫進了詩作，用邏輯探索世界本質的種子卻仍然沒能萌芽。

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