14 * 天文学上的旷世之争/ 关增建

在科学史上，天文学的发展，历来波澜起伏，曲折复杂，扣人心弦。在西方，人们熟知的是哥白尼日心说与托勒密约90—168）古罗马帝国时期的天文学家、数学家、地理学家，地心说代表人物。他认为地球居中央不动，日月星辰均环绕地球运行。这一学说在天文学界占统治地位1300 余年之久，后为日心说取代地心说旷日持久的争论，正是这场争论，推动了天文学的发展以及天文学领域哥白尼革命的发生，最终促成了近代科学的建立。殊不知，在东方的中国，在对宇宙结构的认识上，也存在着类似的旷世之争，这就是中国天文学史上著名的浑盖之争。

对宇宙结构的认识，是中国古代天文学的重要内容之一。中国人很早就形成了自己对宇宙形状的认识，一开始，人们主张“天圆地方”，认为天是圆形平盖，在人的头顶上方悬置，地是方的，静止不动。但这种认识并没有形成系统的学说，因为它本身存在着比较明显的漏洞。正因为如此，当曾子的学生单居离向他询问是否果真“天圆地方”时，曾子一针见血地指出：“如诚天圆而地方，则是四角之不掩也。”（《大戴礼记·曾子天圆》）曾子并不否认“天圆地方”说的存在，但他认为那说的不是天地具体形状，而是天地所遵循的规律。他引述孔子之语，把“天圆地方”说成是“天道曰圆，地道曰方”，即天所遵循的规律在性质上属于“圆”，转动不休；地遵循的规律在性质上则属于“方”，安谧静止。孔子师徒的说法，固然可以弥补“天圆地方”说在形式上的缺陷，但这种修补却也使该说丧失了作为一种宇宙结构学说而存在的资格，因为它所谈论的已经不再是天地的具体形状了。

替代“天圆地方”说的是宣夜说。宣夜说产生的时间已经不可考，现在人们所知道的宣夜说，是汉代负责图书管理的高级官员郗xī萌（生卒年不详）东汉天文学家根据其老师一代一代的讲述而记载下来的，《晋书·天文志》对此有具体描述：

宣夜之书亡，惟汉秘书郎郗萌记先师相传云：“天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀mào眼睛昏花精绝精神尽竭，故苍苍然也。譬之旁望远道之黄山而皆青，俯察千仞之深谷而窈黑，夫青非真色，而黑非有体也。日月众星，自然浮生虚空之中，其行其止皆须气焉。是以七曜或逝或住，或顺或逆，伏见无常，进退不同，由乎无所根系，故各异也。故辰极常居其所，而北斗不与众星西没也。”

文中提到的“辰极”，指的是北极星；“七曜”，指的是日月和金木水火土五大行星。五星在天空的运行，看上去很不规范，它们在恒星背景上有顺行，有逆行，有时候看得见，有时候看不见，速度前后也不一致。宣夜说认为这是由于这些天体是自由飘浮在虚空中的，它们彼此没有联系，没有相互作用，因此彼此的运动相互独立，没有共同的规律可循。天看上去有一定的形体和质地，那是由于它太高了，太广阔了，导致人们在看的时候产生了错觉。天的本质是虚空，所有的天体都自由悬浮在这个虚空之中。

宣夜说主张的是一种无限空间的宇宙图景，认为日月星辰自由飘浮在虚空之中。这与古希腊人的水晶天说完全不同。希腊人认为天是某种特殊材料形成的固体天球，日月星辰分布在不同的球层上。在欧洲历史上，这种固体天球观念根深蒂固，直到16 世纪，在第谷（1546—1601）丹麦天文学家。他曾在汶岛的天文台观测天象20 余年出色的天文观测工作的冲击下，人们才逐渐放弃了这种观念。与西方的水晶天说相比，宣夜说的描述似乎更接近宇宙的实际情形，正因为如此，熟知西方天文学发展史的科学史家如李约瑟（1900—1995）〕英国科学家、科学史专家。著有《中国科学技术史》等在了解了宣夜说的具体内容后，对之给予了很高的评价。

但是，从另一个视角来看，宣夜说的重要性就相形见绌了。从对科学发展的作用来说，该学说只是一种初级的宇宙理论，它没有与数学结合，不能用以编制历法，不能预测日月星辰的运行，一句话，不能给人们提供有用的信息，这决定了它在天文学界必然要处于被边缘化的状态。更重要的是，它在本质上是反理性的，因为它认为天体的运动彼此独立，互不相关，无规律可循。这种主张，杜绝了人们探寻自然规律的可能性，所以，它不利于科学发展，是一种没有前途的学说。正因为如此，到了东汉末年，已经没有人再关注它了。东汉著名学者蔡邕yōng（133—192）字伯喈（jiē）， 陈留圉（yǔ）（今河南杞县西南）人，东汉文学家、书法家，通经史、音律、天文等在总结当时天文学界的状况时，一针见血地指出了宣夜说的处境：“宣夜之学，绝无师法。”（《晋书·天文志》）宣夜说被天文学家们所抛弃，是历史的必然。

中国古代第一个堪称科学理论的宇宙结构学说是盖天说。与宣夜说相比，盖天说有其经典流布于世，那就是《周髀bì算经》原名《周髀》，是长期积累编纂而成的数理天文学著作，成书于西汉或更早时期。此外，《晋书》《隋书》的《天文志》也对盖天说的核心内容有所记载。下面是《晋书·天文志》的有关记载：

其言天似盖笠，地法覆槃pán同“盘”，木盘，古代盛水器皿，天地各中高外下。北极之下为天地之中，其地最高，而滂沲tuó即“滂沱”，广大的样子四隤tuí四边向下倾斜。，下降，三光隐映，以为昼夜。天中高于外衡冬至日之所在六万里，北极下地高于外衡下地亦六万里，外衡高于北极下地二万里。天地隆高相从，日去地恒八万里。日丽天附着于天。丽，依附而平转，分冬夏之间日所行道为七衡六间。每衡周径里数，各依算术，用句gōu股数学名词，即“勾股”重chóng差汉代天文学家测望太阳高、远的方法，后发展为中国传统数学主要的测望方法推晷guǐ影晷表的投影。晷，日晷，测度日影以确定时刻的仪器极游，以为远近之数，皆得于表股者也。

盖天说主张天地是两个中央凸起的平行平面，天在上，地在下，天离地的距离是8 万里，日月星辰围绕着北极依附在天壳上运动。太阳依附在天壳上运行的轨道可分为七衡六间，每衡每间的距离，都可以用立竿测影的方法，运用勾股定理和其他数学方法推算出来。天地之间的距离，也是用这种方法推算出来的。

盖天说突破了人们日常观测中形成的天是个半球的生活经验，提出了平天平地说，并且找到了适合这种模型的数学方法，那就是在立竿测影基础上用勾股定理和相似三角形对应边成比例的性质，测算各种天文数据。该说能够解释人们日常生活中见到的各种天象，能够预测日月星辰的运行，还能够编制历法，满足社会需求。该说构思的七衡六间，可以用来准确地预报二十四节气，具有很强的应用价值。由此，该说能够为人们提供有价值的信息，它对日月星辰运行的预测、对二十四节气的预报，能够接受观测实践的检验，因此，它是富有科学意义的宇宙结构理论，尽管它对宇宙结构本身的描述是错误的。

盖天说在汉武帝时期遇到了浑天说的有力挑战。事情起源于历法编制。当时太史令司马迁向汉武帝上书，建议修订一部新的历法，叫作《太初历》。汉武帝采纳了他的建议，命令他组织学者，制订《太初历》。司马迁组织的修历队伍工作了一段时间后，参加者之间观点上出现了分歧，来自四川的民间天文学家落下闳hóng（前156—前87）西汉天文学家提出了一种新的主张：天是个圆球，天包着地，天大而地小。这种主张，后来被人们称为浑天说。浑天说与司马迁等信奉的盖天说本质上完全不同，盖天说主张天在上，地在下，天地等大；而浑天说主张天在外，地在内，天大地小。双方主张的宇宙结构不同，所采用的测量仪器和测量方法也不同，这就导致了在修历过程中的争论。双方争论得非常激烈，以至于到了不能在一起工作的程度。对此，汉武帝采用的解决办法是让他们分别制订自己心仪的历法， 然后拿出来接受检验，谁的历法更符合实际，就用谁的历法。最后的结果是浑天说者邓平（生卒年不详）西汉天文学家。曾任太史丞等人制订的历法与实际天象符合得最好，于是就采纳了邓平的历法。这就是中国历史上著名的《太初历》的由来。

《太初历》的制订问题画上了句号，但由修订《太初历》所引发的浑盖之争却拉开了帷幕。在此后的一千多年的时间里，究竟是浑天说正确，还是盖天说合理，天文学界的争论一直不绝如缕，总的趋势是信奉浑天说的人越来越多，浑天说逐渐成为天文学界对宇宙结构认识的主流。

浑盖之争涉及与有关宇宙结构问题的方方面面。西汉末年，著名学者扬雄（前53—18）字子云，蜀郡成都（今属四川）人，西汉文学家、哲学家先是相信盖天说，后来在与另一位学者桓谭（约前20—56）字君山，沛国相（今安徽濉溪西北）人，东汉哲学家、经学家的争论中，被桓谭所说服，转而信奉浑天说。他经过细致思考，发现了盖天说的诸多破绽，撰写了著名的《难盖天八事》一文，从观测依据到数理结构等八个方面，逐一对盖天说作了批驳。比如，他提出，按盖天说的说法，天至高，地至卑，太阳依附在天壳上运动，也是高高在上的，人之所以看到太阳从地平线下升起，是由于太阳太高了，导致人产生了视觉错误的缘故。但是，即使人眼会因观察对象的距离远而产生视觉错乱，水平面和光线的传播是客观的，它们是不会出错的，那么就在高山顶上取一个水平面，以之判断日的出没。实验证明太阳确实是从水平面之下升起的，光线也是从下向上传播的，这与盖天说的推论完全相反，证明盖天说是错误的。这是扬雄从观测依据的角度对盖天说所作的批驳。整体来说，他从八个方面对盖天说所作的批驳，有理有据，是盖天说无法辩解的。