中国古代天文学

我国传统天文学是伴随着农业文明的产生而出现的。由于传统农业和自然界的四时交替、日月循环的自然节奏有着天然的密切合拍，推动了中国传统天文学的早熟和辉煌。主要表现为对天象观测与认识的不断发展和与农业息息相关的天文历法的日臻完善。

（一）天象观测与认识的不断发展

《左传》引的《夏书》记载了夏代发生在房宿位置上的一次日食，这是世界上最早的一次日食记录。《诗经》中记载了周幽王六年（前776年）的一次日食，是世界上最早一次有明确时间的日食记录。《春秋》记载了从鲁隐公三年（前720年）到鲁哀公十四年（前481年）的三十七次日食，其中三十二次已证明可靠。

公元前613年，周史官还观测到“有星孛入于北斗”，这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。据考古专家论证，古代中国人确定天体及星相位置的二十八宿体系大概诞生于春秋中期。战国时期，齐人（一说是鲁人或楚人）甘德的《天文星占》和魏人石申的《天文》，合称《甘石星经》，测定了黄道附近约一百二十个恒星的方位，这是世界上最早的星表，可惜已经失传。

东汉著名天文学家张衡总结了过去和当时的自然科学成果并亲自进行观测，写出了天文学著作《灵宪》，比较正确地说明了月光和月亮盈亏朔望的道理。他认为“月光生于日之所照”，月食是由于“蔽于地”所致。《灵宪》中还比较精确地记录了在中原地区能经常见到的星数二千五百个，这在当时是非常难得的。在浑天说的基础上，张衡发明了利用水力转动的天文仪器——“浑天仪”。浑天仪据说是用铜铸成浑象（即天体仪），球面上标出黄道、赤道（相交成二十四度角）、南极、北极，并刻有二十八宿及其他星座。用漏壶的水力推动每天回转一周，非常巧妙。

魏晋时期天文历法的重大成就之一，是发现了“岁差”。晋代以前人们尚不知岁差，认为太阳从冬至到下一个冬至，总是在某一个固定点上，即太阳走完了一周年，也就走完了一周天。东晋虞喜发现冬至点实际上是缓慢移动的，一周年不等于一周天，周年与周天间之差叫岁差。祖冲之根据自己的观测计算，证实了岁差的存在，这是世界天文史上的首创。

隋唐时期是我国天文学发展的辉煌时期，在实际观测与计算、天文仪器的制造方面都取得了突出的成就，其中贡献最大的是唐代天文学家张遂。他在唐玄宗时主持修订历法，根据测定事实，得出恒星是运动的结论，编写了《开元大衍历》、《七政长历》、《易论》等书。在世界上首次推算出了子午线纬度一度之长。

宋元祐元年（1086年），苏颂、韩公廉奉命重制浑仪，两年后制成新型的天文仪器——水运仪象台（俗称天文钟）。它把浑仪、浑象和报时装置组合在一起，上下分三层，总高约十二米，上层是放置浑仪的观测室，中层放置旋转的浑象，下层是报时钟和动力装置，以水力推动，通过变速与转动装置，使三部分仪器运作起来。其制作之精妙、结构之复杂、功能之齐全堪称世界之最。

元代著名科学家郭守敬（1231—1316年）不仅精通天文、算术和水利，而且在天文学方面取得了显著的成就。他创造和改进了简仪等十三种天文仪器，主持了全国二十六个地区的天文观测，在大都建立了司天台，积累了宝贵的天文观测资料。

明清时期，设有国家天文台——“钦天监”，总掌天文观测。今北京建国门内的古观象台，始建于明正统七年（1442年），台上有大型铜铸天文仪器，台下为紫微殿、漏壶房、晷影房等附属建筑，功能十分齐全。

对于中国古代杰出的天文成就，李约瑟曾感叹道：“中国人在阿拉伯人之前，是全世界最坚毅、最精确的天文观测者，并在很长一段时间（约公元前5世纪至公元10世纪）几乎只有中国人的记事可供利用。”

（二）天文著作

1．《周髀算经》：最古老的天文学著作

《周髀算经》约成书于公元前1世纪，原名《周髀》，它是我国最古老的天文学著作，同时也是一部最早的数学著作。主要阐明当时的盖天说和四分历法。唐初规定它为国子监明算科的教材之一，故改名《周髀算经》。

中国古代，按所提出的宇宙模式的不同，天文学共有三家学说，“盖天说”是其中之一，而《周髀算经》是“盖天说”的代表。这派学说主张：天像盖笠，地法覆盆（天空如斗笠，大地像翻扣的盆）。《周髀算经》上面还记载周公与商高的谈话，其中就有勾股定理的最早文字记录，即“勾三股四弦五”，亦被称作商高定理。

《周髀算经》采用最简便可行的方法确定天文历法，揭示日月星辰的运行规律，囊括四季更替、气候变化，包含南北有极，昼夜相推的道理。《周髀算经》体现中国人民勤劳和智慧，可以称得上是世界古代科学技术的一座不朽丰碑。

2．《开元占经》：大型星占与历法著作

《开元占经》是唐代收集整理古代天文文献资料的一大成就，主编为瞿昙悉达，其祖父原是天竺（今印度）婆罗门僧人，于隋代携全家来中国定居。约在开元二年（714年）奉旨领导编纂《开元占经》，约历时十年完成了这部有一百二十卷之多的巨著。《开元占经》前两卷辑录了古代天文学家的宇宙理论，从第三卷到第九十卷辑录的是对各种天象的占法，第九十一卷到第一百零二卷辑录了气象占，第一百零三卷为《麟德历经》，一百零四卷为《九执历》，一百零五卷为先秦至开元期间二十九种历法的基本数据，一百零六至一百一十卷记星图中的星位，最后十卷是杂占。

《开元占经》所集古代天文星占著作不下七八十种，明代程明善曾称赞此书的收录“可谓无遗珠矣”。它采用的方法是先编目录纲要，按照对天地的认识、日月五星和二十八宿及与之相关的占语、星占理论基础（分野和星官）、偶见天体及相关的占语、历法、杂占等的顺序，将各家有关的论述纳入相应的章节，使这部书成为经过系统编辑的天文星占资料精粹汇编。《开元占经》直接节录原著原文，未经编者改写，因而保存了大量原始资料，得以传世，其中许多珍贵资料是仅见于此书的，这是这部书的一项重要贡献。《开元占经》中所记载的中国古代天象记录，恒星观测记录，甘、石、巫三家星表的星名和星数，前人历法的主要天文数据，《麟德历》全部内容，《九执历》，历代天文学家对宇宙结构和天体运动的论述以及各种纬书等，也都有重要的研究价值。

3．《新仪象法要》：天文仪器专著

《新仪象法要》是北宋科学家苏颂撰写的介绍中国传统天文仪器制作的专门性著作，由于图文并重，也可称是一本古代天文仪器的专门设计书。该书是中国古代最重要的天文仪器专著之一。

该书卷首有苏颂《进仪象状》一篇，报告造水运仪象台的缘起、经过和它与前代类似仪器相比的特点等。正文以图为主，介绍水运仪象台总体和各部结构。各图附有文字说明。卷上介绍浑仪，有图十七种。卷中介绍浑象，除五种结构图外，另有星图二种五幅，四时昏晓中星图九种。卷下则为水运仪象台总体、台内各原动及传动机械、报时机构等，共图二十三种，附别本作法图四种。其中还有唯一的一段不带图的文字：“仪象运水法”，讲述利用水力带动整个仪象台运转的过程。总计全书共有图六十种。这些结构图是中国现存最古的机械图纸。它采用透视和示意的画法，并标注名称来描绘机件。通过复原研究，证明这些图的一点一线都有根据，与书中所记尺寸数字准确相符。本书是中国现存最早的水力运转天文仪器专著，它反映了中国十一世纪的天文学和机械制造技术水平。通过研究，人们得以了解中国古代的水运仪象传统，从此还得知近代机械钟表的关键性部件——锚状擒纵器是中国发明的。