天文学作为一门古老的学科,研究的是广阔空间中天体的位置、分布,运动,形者结构、物理状态、化学组成和演化规律。为了生产、生活以及占星的需要,古代人已经开始有目的地对日月星辰的运动周期及其相对位置的变化进行观察记录,以探寻其变化规律。古埃及、古巴比伦、中国、古印度等国很早都已经有了各具特色的古代天文学系统,对后来欧洲天文学乃至世界天文学有很大的影响。
本书从古巴比伦的杰出天文成就开始,以时间为脉络,以“一口就能吃透”为理念,以当时天文学知识在实际生活中应用的方向作为分节,分解相关内容进行讲解,对一些史前遗迹和天文“冷知识”均有介绍,突出生动性、趣味性、科普性。
序言:唯独属于你的星空
自序:西北望能望到天狼星吗?
1 史前天文学:人类和宇宙的初次邂逅
巨石阵:可能是天文台的最早形态
纽格莱奇通道墓:冬至独有的神秘奇景
陶寺观象台:季节与节气的初步观测
濮阳西水坡龙虎蚌塑:二十八宿的起源
拉斯科洞窟野牛壁画:史前人类眼中的金牛座
2 古代早期天文学:三个文明的探索与发现
旬星:从神性到尘世
金字塔:通往闪烁星辰的道路
中星观测:观象授时
行星动态:特立独行的五颗“游星”
诗经中的日食:特殊天象记录
沙罗周期:日月食背后的规律
历法:记录时间流逝
星占起源:天与人的关系
3 古希腊天文学:从诗歌到理性
《工作与时日》:长诗中的天象与历法
泰勒斯与米利都学派:探寻宇宙的本源
从毕达哥拉斯到柏拉图:行星天文学的诞生
从同心球到水晶球:构建天体运动的物理基础
两种传统的相遇:希腊化时期的古希腊天文学
实用为先:罗马时期的古希腊天文学
《至大论》:古希腊天文学之大成
4 古代中国天文学:别具一格的东方范式
天有异象:夏商周的天象记录
奠定传统:先秦时期的天文学萌芽
墓葬中的帛书与漆器:秦汉之际的天文文物
究天人之际:司马迁与天学三志
从太初历到后汉四分历:两汉历法的变迁
论天三家:两汉时期的宇宙论概述
张衡:浑天说的“代言人”
附录
后记
参考文献
唯独属于你的星空
在天文学悠长的岁月里
,铭刻着许多故事。在这些
故事的伊始,我们能看到在
文明中起舞的魔法与奇迹,
也能看到在史诗中涌起的神
明与英雄。这些故事在数千
年前就已经流淌在人类文明
的血脉之中。我们可以毫不
惊讶地发现,今天生活中的
许多方面自远古时代起就已
经受到天文学非常深刻的影
响。
每当日暮时分,我们的
祖先就已经开始探寻星空。
在没有光污染的原始时代,
人们每天能够看到的天体数
量甚至比我们大多数人一辈
子能看到的还要多。自从人
类掌握语言开始,人们就在
讨论浩瀚的星空背后到底隐
藏着什么信息。他们指向天
空中的星座,讲述着一个又
一个关于英雄、猎人、公主
和龙的神话故事。我们现在
熟知的一些星座,可能是流
传至今的最古老的人类文明
痕迹。
随着组织有序的文明社
会开始出现,星空的重要性
进一步凸显,对于世界上最
早的祭司、国王、皇帝等国
家统治者而言尤其如此。固
定不动的恒星,四处漫游的
行星,以及偶发的各种天象
(如彗星,流星,日月食等
)都被视为神的信使,从神
处传来旨意,预示着某些事
情的发生。如今在世界各地
仍然流行的一些传统,就与
太阳或月亮在天空中的特定
位置有关,从圣诞节到中国
的农历新年都是如此。这种
利用星空预测未来的思想,
最终使得世界上的不同文化
发展出了各式各样的占星术
。许多文明感慨于星空之浩
瀚,投入了大量社会资源建
造包含天文元素的宏伟建筑
,也发明了一些令人印象深
刻的方法来预测天体运动。
随着时间流逝,人类将
群星运行的规律运用到诸如
加强宗教权威、发展经济、
提升导航技术等更多领域。
应用于宗教和农业领域的计
时方法就是从星空的变化规
律中发展而来,当中仍有许
多内容流传至今,比如秒、
小时、天、周、月、年等时
间计量单位。数学最早始于
计数,随后发展出了更为复
杂的方法,使得我们能够准
确预报日食。人们还制作了
精确的星图用于地面和航海
导航。
现代科学的开端肇始于
天文学。哥白尼、伽利略、
开普勒和牛顿等人借助天文
观测开启了物理世界的革命
,我们从周围的世界获取知
识的方式从此发生了巨变。
一批学科得以使用科学方法
开展研究:占星术演变成天
文学;炼金术演变为化学。
封建迷信的思想被理性的科
学思维所取代。
在世界各地人类社会的
发展进程中,夜晚的星空都
扮演着至关重要的角色。如
果想要知道在看不到星空的
情况下我们的科学与文化会
如何发展,恐怕只能做一个
思想实验,去假设我们居住
在一个被浓厚云层包裹的,
永远看不见夜空的星球上—
—因为我们无法在地球上找
到实例。
以上所提到的许多文化
和科学上的进步,都是观测
星空变化得来的结果。但需
要指明的是,我们的祖先在
五万年前看到的星空和我们
现在所能看到的星空可以说
是几乎(但不完全)相同。
漫漫人生路中,世界风云变
幻,故土日新月异,家庭会
增添新的成员,身体会留下
岁月痕迹,人生阅历随年岁
渐丰,万事万物都在变化,
唯独头顶的星空亘古不变。
去欣赏它吧!从现在开始,
有空就抬头仰望夜空,你一
定会有意外的收获。
这本书能让你很好地了
解星空如何塑造了我们所生
活的世界。我诚挚地推荐你
抽空阅读它,欣赏我们从原
始社会所继承而来的珍贵文
化遗产。去黑暗中观测恒星
,寻找银河吧!试着去发现
彗星,去欣赏流星,去认识
星座吧!浩瀚宇宙,尽在你
手!
西交利物浦大学天体物
理学教授
国际天文学联合会—东
亚天文发展办公室主任
M.B.N. (Thijs)
Kouwenhoven 柯文采
本书是一部关于天文学历史的科普作品,将易读、易理解作为主要卖点,以全彩插画配文的形式,力求详尽而通俗易懂地叙述人们对星空的最初认识。
在内容方面,本书主要介绍了史前天文学和古代早期天文学的历史,其中着重介绍了古希腊天文学和古代中国天文学。书稿引用翔实的史料,讲述了天文学从带有神秘色彩的祭祀活动发展为指导生产生活的科学知识的过程,既介绍了古代文明对于天文的探索与发现,也论述了天文学对于文明进程的影响。
其中,作者详细梳理了古代人民对于季节、方位、星宿、日月食、历法、天体运行等天文知识的认知过程,以时间为线,以文为主,辅以大量彩图和表格,记述了古人对天象的观测、对天文学作出的贡献,弘扬了人类对科学和真理的追求与探索。
“一口天文”这个主书名
,来自于某日三位主笔聚餐
讨论书本大纲时的灵光一闪
。席间,唐弘铭正准备一口
吃下汤圆,张钰昆看着这一
幕若有所思,随后突然道:
“不如我们的标题就起名叫
《一口天文》,如何?”
于是,事情就这么定了
。
我们希望读者能够以一
种轻松的心态阅读本书:每
看一页,就能收获一点新知
识,就像在吃一碗热气腾腾
的汤圆,一口一口,慢慢吃
下。
现在您手捧的这本《一
口天文:人类观星简史》正
是我们精心制作的第一碗“
汤圆”,当中包含了史前天
文学与古代天文学两种“口
味”,涵盖了从史前到公元2
世纪前后的天文学历史。区
分这两个时期的主要标志是
文字的出现,一般把文字出
现以前的天文学称为史前天
文学,文字出现后为古代天
文学。
在史前天文学时期,虽
然我们找不到文字证据,但
可以通过一些史前遗迹判断
这一时期人们的天文学水平
。本书介绍了五处史前天文
学遗存(见本书第一章),距
今4000~2万年不等。当中
有先民对史前星空的刻画,
也有与天文相关的建筑与墓
葬,反映出在这一时期人类
已经具备了一定的天文知识
,可以辨别天体出没方位,
对于夜空中的群星也有了自
己的理解。
随着文字出现,人类迈
进古代天文学时期,也加快
了认识宇宙的步伐。针对这
一阶段的早期,本书选取古
代埃及、古代美索不达米亚
与古代中国的天文探索之路
作为重点关注对象(见本书
第二章)。三个古文明关注
的天文学主题是类似的,可
大致分为三部分:星象、历
法、星占。对于古代天文学
的中晚期,本书重点介绍了
古希腊天文学(见本书第三
章)和古代中国天文学(见本
书第四章)在这一时期的发
展沿革。两者分别是东西方
天文学传统的代表,其中古
希腊天文学的一大特点是从
理性出发构建了一幅影响深
远的宇宙图景;而古代中国
天文学也有着别具一格的范
式,不仅有官方背书的天象
记录,历法也是包罗万象。
我们把公元2世纪定为古代
天文学与下一阶段天文学的
分界线,此时东西方天文学
传统已基本定型。
在史前天文学与古代天
文学这两个时期之后,尚有
四个历史阶段:中世纪天文
学、天文学革命、近代天文
学以及现代天文学。推出讲
述这四个历史阶段的图书,
是我们未来的计划,敬请期
待。
本书的写成,非一日一
时之功,算是一件辛苦事。
在此,本书作者要感谢西交
利物浦大学理学院物理系主
任柯文采教授拨冗为本书作
推荐序,感谢东华大学人文
学院邓可卉教授基于专业视
角为本书提供了宝贵的修改
意见,感谢本书责任编辑的
耐心与包容,感谢刘恩宇对
本书部分配图的制作与整理
工作,也感谢手捧这本书的
您,希望能于不久的将来再
次相会。
温涛 张钰昆 唐弘铭
2022年夏,于羊城
人类观星的历史悠久而
充满探险精神,有的还与古
代社会政治文化相关联。当
今时代,随着物质文明和精
神文明建设的不断推进,人
们对观星的历史充满了好奇
。本书作者怀着对天文科普
的执着梦想,追踪最新研究
和考古发现,编采大量精美
图片,结合必要的知识卡片
,在带读者领略古代观星史
的同时,帮助读者增长知识
、开阔视野。本书“一口”讲
述历史上的观星故事,具有
独到的视角,值得成为读者
的“良师益友”。
——邓可卉﹐东华大学人
文学院教授,上海市科学技
术史学会理事,中国数学史
学会理事
探索宇宙奥秘是人类与
生俱来的永恒愿望。本书从
史前时代先民对天空星体的
朴素认识出发,带领读者通
过古代中西方天文学的发展
历史,一瞥星空的浩瀚美丽
,非常推荐热爱星空的你来
品读!
——曹晨,山东大学空间
科学与物理学院副教授,山
东天文学会秘书长,中国天
文学会普及工作委员会委员
学古诗词时,曾有人笑
问,孔雀为何要东南飞?有
人答:因为西北望,射天狼
。这虽是一句戏言,但从聊
天文到聊文化,就是如此自
然而然。
——童竹君,广州市青少
年科技教育协会天文与地学
专业委员会主任
想象一下,如果你是数千年前的先民,你最关心的会是什么?也许是温饱问题——农作物能不能按时有好收成;也许是安全问题——如果要外出打猎,如何才能不迷失方向。
如果想要有好的收成,你就需要掌握寒暑更替规律,避免在错误的时节种植作物而导致颗粒无收;如果你想在外出打猎时不迷失方向,则要有方位概念,同时要懂得利用自然环境辨识方向。
如今我们想要掌握准确的时间,想要知道自己的位置,只需要打开手机。而在没有数码设备的远古时代,先民们就要仰赖头顶的天空来获取他们想要的信息。
经过长期的观察,先民们发现了天上日月星辰的出没具有一定的规律。比方说,日出和日落发生在几乎相对的两个方向;太阳到达一天当中的最大高度时,总是位于天空中的一个固定方向①;夜晚有的星星会升起,有的则会落下,但有某个方向的某些星星会一直在天空中闪烁,永远不会落下。这些特殊方位就逐渐形成了后来“东南西北”四方的概念。
此外,先民也发现了天体运动规律与气候之间的关联性:在北半球地区,当太阳升起时的方位越来越靠近北,正午高度越来越高时,天气会越发炎热;当太阳升起的方位越来越靠近南,正午高度越来越低时,天气则会由热转冷。在此基础上,我们常说的“二分二至”(春分、夏至、秋分、冬至)概念也很自然地产生了。
除了太阳,夜晚的繁星也是绝佳的指示工具。先民很早就观测到了北斗七星,并总结出了诸如“斗柄东指,天下皆春”这种斗转星移与季节变化之间的关系。
先民们究竟是何时洞悉了这些规律,我们不得而知,但可以肯定的是,在他们创造出文字以前,就已经初步掌握了这些知识。
巨石阵:可能是天文台的最早形态
在英国,有一处用几十块巨大石头围成的圆圈形史前遗迹。它被称为巨石阵,位于英国威尔特郡(Wiltshire)。有不少学者认为它就是当地先民们建造的原始天文台。
目前的考古研究表明巨石阵的建造日期距今5000至4000年,也就是公元前3000年至公元前2000年,每块巨石高约4米,宽2米,重约25吨,均为砂岩漂砾(sarsen stones),其中最重的一块可达35吨。这些巨石大约在公元前2700至公元前2400年间,从30千米外的莫尔伯勒丘陵(Marlborough Downs)被搬运至现在的位置。
关于这一史前建筑的天文学功能,长期以来学术界多有讨论,在二十世纪六七十年代甚至分化为针锋相对的两大派别:一方以天文学家为主体,认为巨石阵蕴含了复杂的天文学内涵,是不折不扣的“远古天文台”;而考古学家大都否认这样的观点,认为巨石阵与天文的联系,仅限于其在建造时参考了当时夏至日日出与冬至日日落方位所形成的连线。
纽格莱奇通道墓:冬至独有的神秘奇景
巨石阵并不是孤例。在今天爱尔兰境内博因河谷(Boyne Valley)内的纽格莱奇(Newgrange),有一处修建于约公元前3000年的通道墓。这个墓穴最神奇的一点是,当每年冬至日前后太阳从东南方升起时,阳光都能射进位于墓穴入口处的狭长切口(学者们称之为roof-box,即“屋顶盒”),穿过近20米长的墓穴通道,直达中心墓室,带来满室光明。
和今天相比,约5000年前太阳在冬至日升起的方位会更偏南一些,因此如果从通道墓中心墓室的地面往入口处望去,约5000年前太阳光开始射入墓穴时,太阳大致位于人口中央,而在同样的高度下,今天的太阳会出现在入口偏左侧。
陶寺观象台:季节与节气的初步观测
在中国境内,我们也找到了类似的考古遗迹。2003年,考古人员在位于山西襄汾的陶寺遗址内发现一处大型半圆体夯土建筑,考古学信息显示该建筑始建于陶寺中期(约公元前2100年),毁于陶寺晚期。
根据残存建筑的形态判断,建筑最初由13根夯土柱组成,形成了由北至南大致均匀分布的12条狭缝。考古人员还在半圆建筑的圆心附近发掘出了被认为是观测点的多层夯土小圆台,学者们把小圆台与13根夯土柱看作是我国观象台的鼻祖,称其为陶寺观象台。
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