中国古代天文与历法
天文学几乎与人类自身的历史同样古老。当原始人类利用简单的工具进行采集和渔猎以获取食物时,他们就靠观察太阳来决定自己出行的时间和远近。当人类进入耕种时代之后,农业生产中的播种、耕耘、收获、储藏都要和季节变化紧密配合。
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本专题顾问:潘吉星教授,
中国科学院自然科学史研究所研究员及
国际科学史研究院(巴黎)通信院士。
作者:宁晓玉,
中国科学院自然科学史所助理研究员。

最初古人只有根据冰雪甚么时候消融,杨柳甚么时候发芽来定季节或月份;逐渐地,古人也认识到天象循环和物候变化存在着依存关系,于是他们开始利用观察日月星辰来确定季节与月份。这种根据天象变化来定春夏秋冬的方法就叫「观象授时」。

太阳为万物生长带来光和热,月亮为夜间活动的人带来光明,因此古代人类瞻仰和崇拜这两颗天空的巨灯是很自然的。古代的人想象一定有神魔移动这些灯,这些神魔或善良或邪恶,但却控制和掌握着人类的命运和个性。这就是建立在早期巫术信仰上的星占学,它对天文观测起到了很大的推动作用。

相传在远古时候,共工和颛顼两人为了争夺天下发生了争战。共工失败后,一气之下跑到了大地的西北角,撞倒了那里的不周山。不周山原是八根擎天柱之一,撞倒之后,西北方的天就塌了,东南方的地也陷了下去。于是,天上的日月星辰都滑向西北方,地上的流水泥沙都流向了东南方。当古人对自然现象的成因不能理解时,就想象出各种神话传说,以表达他们对自然界各种现象的揣测。

殷商甲骨文中就已经出现了好几个恒星的名字。中国最古老诗歌总集《诗经》就有「七月流火,九月授衣」字句,意思是说当在七月份的黄昏看到「大火(心宿二)」向西南方很快落下时,就要准备冬衣了,以便九月份能够穿上。到了战国时期,魏国的石申夫就开始测定恒星的位置。汉代形成的《石氏星经》可以说是世界上最早的星表。

历法方面,寒来暑往的周期是一年,一年的长度在先秦时期是365.25日;月盈月亏的周期是一个朔望月,一个朔望月的长度在先秦时期大约是29.53日。年、月、日构成了历法的三个基本要素。历法的主要任务就是合理地安排年、月、日三种周期,以使它们成为整数,这样不但便于记忆,也便于使用。

中国的阴阳合历是的编算方法,它不仅考虑月亮的圆缺变化,而且要考虑到太阳的周年视运动。据考证,中国大约从殷商时期就已经开始使用阴阳历了,阴阳历基本上能保持月份和气候的冷暖相一致,不会像阴历那样,甚至在六月也可能出现下雪的天气。

中国古代天文仪器有测量用的圭表、浑仪、简仪和仰仪等;有计时用的漏刻、日晷、更香;有演示天象用的浑象、假天仪等;还有集测量、演示、计时于一身的综合仪器,如水运仪象台。这些仪器多为皇家天文台建造,因此在制作上精益求精,从用料上、制造工艺上、甚至在装饰上,古人都在追求尽善尽美。

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