中西方古代对天体运动认识的区别

凝旋谈历史 2023-08-24 06:16:02

浏览了一下《剑桥天文学史》和《中国天文学史》,发现中西方在天文学发展的初始阶段都是一样的单纯观察天象,但在在公元三世纪各方天文学逐渐成型之时,中西方对天体运动的认识和研究方法上的差异已经非常明显,双方走的研究路线很明显是不同的,几乎不存在互相抄袭的可能,不搞颠覆性改革之前只能互相借鉴一些观测数据。

1、

其一 ,研究的目标:

中国古代对天体变速运动的研究 ,主要体现在对天体运行规律的认识上,但是把自然规律和人类政治生活无端绑定了。最初观察天体运行的目的,是为了星占、确定农时和制定历法。据《尚书.尧典》记载,尧帝时期以有专人负责观察天象:“乃命羲和......历象日月星辰,敬授农时 .......期三百有六旬有六日,以闰月定四时成岁 。”

两汉时期,中国人又把众多的天象与社会政权的变更交替、人们的生老病死、荣辱祸福联系在一起, 构成了天、地 、人三者合而为一的“三才”宇宙体系 ,《汉书 ・天文志》中说:

“凡天文在图籍昭昭可知者,经星常宿中外官凡百一十八名,积数七百八十三星,皆有州国官宫物类之象。其伏见早晚 ,邪正存亡,虚实阔狭,及五星所行,合散犯守 ,.........迅雷风妖 ,怪云变气,此 皆阴阳之精,其本在地,而上发于天者也。政失于此,则变见于彼,尤景 (影 )之象形 ,乡(响 )之应声 .是以明君睹之而寤,饬身正时,思其咎谢,则祸除而福至,自然之符也。”

由此可知,我国古代对天体运动规律的观察与推测,其目的就是规劝那些统治者“是以明 君”,要根据天象 :“睹之而寤,饬身正时,思其咎谢”,只有这样 ,才能 “祸除而福至”,保证一国的风调雨顺 、国泰民安 。中国没有脱离现实政治的天文学,只有为皇权服务的“天学”,因此在大多数时候中国统治者禁止人民“私习天文”,而这套自然现象和人类政治混为一谈的天人感应理论一直沿用到近代,为国人津津乐道。

早期的西方天文家们观察和研究天体运行规律,也有着修历法和占星术的目的,不过更多的是对自然界“完美”的抽象追求,因为“完美”能体现神的意志。

一是探讨天体为什么要作周而复始的圆周运动:

二是这些天体各自按什么样的规律作圆周运动。

赫鲁晓夫(中间站立者)与贝尔纳(赫左手第一位)在1962年世界裁军与和平大会上-科学圣徒——J.D.贝尔纳传

英国著名物理学家贝尔纳是一名狂热的中国文化爱好者和马克思主义者,在自己的科学史著作中专门谈及中国的科学,甚至在20世纪50年代时两次到访中国,他参观故宫、天坛时对中国古代科技和建筑赞叹不已,他的儿子也成为了一位现代中国政治史研究专家。他分析科学史发展时说 :

“......照柏拉图说,这是天上理想世界的研究,这个世界适合于住在那里的神灵的威严。从真实天空所观察到的任何违异就该置之不理,或予以辩解。在另一方面,天界所蕴含 的重要性就需要准确地知道星辰的位置;而且,如果要有任何希望躲避占星术的预言,还应该预先知道。由于这两种倾向的结果 ,希腊化的天文学 ...... 大都从事于企图要使越来越复杂的方案,能适合各种观察;而不违背纯朴和美的准则。这样的追求却鼓励了数学和物理两门的发展 .”

对于抽象理想世界的研究,很容易让研究者脱离现实的束缚。而中国的天学研究者必须受制在皇权之下。

其二 ,在研究方法上不同。

中西方之间对天体运动的研究方法也是完全不同的,在刘洪之前,我国推算日月五星的方法相当繁杂,现在除了一些专业研究人员能看得懂外,一般人是无法理解的。东汉后的刘洪首先采用一次内插法计算,以后,隋代著名的天文历法家刘焯(公元 542-608年),在他制定的《皇极历》中,最先采用了等间距二次内插法来计算日、月五星的视运行度数(人类在地球上肉眼所见的天体运动,不是真正的天体在太空中的运动轨迹),以及朔望、交食的确切 时刻。他所采用的计算公式,是在多次运用了瞬时速度和平均速度这两个概念后才得到的。

之后的唐代僧人一行认为,太阳的周年视运动不是匀变速运动,因而在他于公元727年草成 的《大衍历》中,用不等间距二次内插法来推算日、月的视行度数;

元代的王恂 (公元 1235—1281年)、郭守敬等人编的《授时历》中用“招差法”来推算日、月、五星的视行位置,基本上能解决计算中的观测数据误差修正问题。虽然,刘焯、一行、王恂、郭守敬等人先后都得到了具体的推算天体变速运动中的角位移、角速度和角加速度的数学方法,但他们均末能由此得出曲线变速运动中的两个重要的量概念一角速度与角加速度的物理概念,纯粹靠观测数据的堆积推算,未能发现其中的规律。由于我国的天文家们研究天体运动的真正目的,并不是专门去研究天体运动所遵循的规律,而是为解决制定历法、确定农时节气以及天文星占等预测和实际天象之间的一致性问题,他们所采用的计算方法中不但没有与几何学知识结合起来,而且缺乏实质性的物理内容,因此,在我 国不可能从天体运 动中得出与曲线变速运动有关的那些物理量的基本概念。

同样,忽视规律的探索,也就不可能从大地观测数据的推算中得出地圆说观念:一行在《大衍历》中已经得出大地凸起圆形的数据,但是他在文章中说这些数据与制定历法及星占无关,特意提了一下然后就忽略了。就差临门一脚,他就能宣布大地圆形。

西方的研究者以古希腊为例子,他们则充分利用了已掌握的数学工具——几何学,并把它与 日、月、行星的运行轨迹联系起来,由此来确定它们的运行规律和计算它们的视行位置。尽管他们提出的模型比较复杂,推测结果却相当精确,以至于在托勒密之后还沿用了一千多年,流传到阿拉伯、波斯、印度及中国。虽然西方人亦未能从天体的运动规律中总结出角加速度概念;但是,他们一开始就把几何学知识运用到天体视行位置的推算上来,这为十六世哥 白尼的太阳中心说、开普勒行星运动三定律和牛顿的万有引力定律的建立提供了切实可行的研究方法和坚实的数学基础。

2、

众多史料表明,我国在公元前三世纪左右,就已经从观测数据中认识到金、木、水、火、土五大行星的视运动是不均匀的。并在公元二世纪已有专门用于计算月亮视运动位置的具体计算方法,但却未能在此基础上得出角加速度概念,建立起天体变速运动的现代理论体系。

除社会体制 、文化意识形态 、图书资料信息的交流传播不畅等外部因素影响外,实际上以当时我国的几何学、运动学知识而言,根本不具备产生角加速度概念的内在条件。(《中国天文学史》对此有解说)

因此,公元三世纪之前,在我国产生角加速度概念,建立起天体变速运动的现代理论体系是完全不可能的。

同时期的西方来说,虽然他们的运动学知识和几何学知识要比我国成熟,但要建立起角加速度概念和天体变速运动的理论体系,他们同样也做不到。双方都受到了传统的哲学思想、社会的意识形态以及文化、宗教的影响和制约。

相对来说,西方缺乏数学理论的进一步支持和天体运动学说的革命,相比中国而言少了一些观测数据的积累。但是,西方学者向前走的阻力相对中国帝王独断的“天人感应”、“禁止私习天文”等,纯属政治之外的技术阻力,阻力的程度要小得多。当然,在宗教权威强势的时期,学者也只能低头。

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