江晓原:天狼星颜色之谜:中国古籍解除恒星演化理论的困扰

选择字号:   本文共阅读 31770 次 更新时间:2022-12-21 11:09

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江晓原 (进入专栏)  

天狼星(Sirius,即αCMa——大犬座α星)是全天最亮恒星,呈耀眼的白色。它还是目视双星[1],其中B星又是最早被确认的白矮星。但自从现代天体演化理论确立之后,这一非常成功的理论,却因西方古代对天狼星颜色的某些记载而被困扰了百余年。


在古代西方文献中,天狼星常被描述为红色。学者们在古巴比伦楔形文泥版书中,在古希腊、罗马时代托勒密(Ptolemy)、塞涅卡(L.A.Seneca)、西塞罗(M.T.Cicero)、贺拉斯(Q.H.Haccus)等著名人物的著作中,都曾找到这类描述。


按现行恒星演化理论,及现今对天狼双星的了解,其A星正位于主星序[2]上,根本不可能在一两千年的时间尺度上改变颜色。


赫—罗图


考虑到恒星在演化为白矮星之前会经历红巨星阶段,若认为天狼B星曾经有盛大的红光掩盖了A星,似乎有希望解释古代西方关于天狼星呈红色的记载。然而按现行恒星演化理论,从红巨星演化为白矮星,即使考虑极端情况,所需时间也必然远远大于一千五百年,故古代西方的记载始终无法在现行恒星演化理论中得到圆满解释。


1985年,W.Sehlosser和W.Bergnmma又旧话重提,他们宣布在一部中世纪早期手稿中,发现了图尔的主教格里高利(Gregory)写于公元6世纪的作品,其中提到的一颗红色星可确认为天狼星,因而断定天狼星直到公元6世纪末仍呈红色,此后才变白。由此引发对天狼星颜色问题新一轮的争论和关注。


于是天文学家只能面临如下选择:或者对现行恒星演化理论提出怀疑,或者否定天狼星在古代呈红色的说法。


其实,西方对天狼星颜色的古代记述并非完全无懈可击:塞涅卡、西塞罗、贺拉斯等人,或为哲学家,或为政论家,或为诗人,他们的天文学造诣很难获得证实;托勒密虽为大天文学家,但其说在许多具体环节上仍不无提出疑问的余地(例如他说的那颗红色星是不是天狼星)。至于格里高利所记述的红色星,不少人认为其实是大角(Arcturus,αBoo)——该星正是明亮的红巨星。


而另一方面,古代中国的天文学—星占学文献之丰富,以及天象记录之系统细致,是众所周知的。因此,我感到有必要转而在早期中国古籍中寻求证据。我曾先后花了数年时间,尝试在浩如烟海的中国古籍中寻找能够解决天狼星颜色问题的史料。最后出乎意料,竟在星占学文献中找到了决定性的证据。


古代中国星占文献中所提到的恒星和行星颜色,几乎毫无例外都是着眼于这些颜色的星占学意义。中国古代有“五行”之说,渗透到诸多领域,“五行”学说在星占学中的应用之一,就是用“五行”以配星之五色。而众星既有五色,就需要指定某些著名恒星作为五色的标准星。因此,星占文献中所涉及的恒星颜色,只有对这些标准星本身颜色的记载,才是真正可靠的。


这种关于标准星颜色的记载数量很少,现今所见最早记述出自司马迁笔下,《史记·天官书》中谈论金星颜色时,给出五色标准星如下:


白比狼,赤比心,黄比参左肩,苍比参右肩,黑比奎大星。


上述五颗恒星依次为:天狼星、心宿二(αSco)、参宿四(αOri)、参宿五(γOri)、奎宿九(βAnd)。


司马迁对五颗恒星颜色记述的可靠性,可由下述事实得到证明:五颗星中,除天狼因本身尚待考察,暂置不论外,对其余四星颜色的记载都属可信。心宿二,光谱为M1型,确为红色;参宿五,B2型,呈青色(即苍);参宿四,今为红色超巨星,但学者们已证明它在两千年前呈黄色,按现行恒星演化理论是完全可能的;最后的奎宿九,Mo型,呈暗红色,但古人将它定义为黑也有道理——因与五行相配的五色有固定模式,必定是青、红、黑、白、黄,故其中必须有黑,而若真正为“黑”,那就会看不见而无从比照,故必须变通。


这里还有一个可以庆幸之处:古人既以五行五色为固定模式,必然会对上述五色之外的中间状态进行近似或变通,硬归入五色中去,则他们谈论这些星的颜色时难免不准确;然而在天狼星颜色问题中,恰好是红、白之争,两者都在上述五色模式中,故可不必担心近似或变通问题。这也进一步保证了利用古代中国文献解决天狼星颜色问题时的可靠。


下表是中国早期文献(不必考虑公元7世纪之后的史料)中仅见的四项天狼星颜色可信记载的原文、出处、作者和年代一览。


以上四项记载的可靠性,都经过了详细考证。至此已可确知:在古代中国文献的可信记载中,天狼星始终是白色的。不仅没有红色之说,而且千百年来一直将天狼星视为白色标准星。这在早期文献中是如此,此后更无改变。因此可以说,现行恒星演化理论从此不会再因天狼星颜色问题而受到任何威胁了。


我的发现在1992年的《天文学报》上发表之后,次年即在英国刊物上出现了英文全译本,天文学史泰斗席泽宗院士评论说:“文仅五千字,却解决了困惑着西方天体物理学家百余年的天狼星颜色问题,是我国天文学史古为今用的传统研究方向上又取得的一项重要成果。”这也算是我为天体物理这个我念了四年的专业所作的唯一贡献。


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本文责编:陈冬冬
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文章来源:本文转自科学外史.Ⅰ/江晓原著.—上海:上海人民出版社,2019,转载请注明原始出处,并遵守该处的版权规定。

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