江晓原:《周髀算经》里那些惊人的学说——关于古代中外天文学交流的猜测之一

选择字号:   本文共阅读 24360 次 更新时间:2022-12-21 11:12

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江晓原 (进入专栏)  

《周髀算经》中假托周公与商高的对话,因此曾被古人视为周代的著作,但现今学者们比较普遍的意见是《周髀算经》成书于公元前100年左右(西汉年间)。至于书中的内容究竟有多古老,则只能推测了。


古代中国天学家没有构造几何宇宙模型的传统,他们用代数方法也能相当精确地解决各种天文学问题,宇宙究竟是什么形状或结构,他们通常完全不去过问。但是《周髀算经》却是古代中国在这方面唯一的例外——书中构建了古代中国唯一的一个几何宇宙模型。这个盖天几何模型有明确的结构,也有具体的、绝大部分能够自洽的数理。


不过,《周髀算经》中盖天宇宙模型以前长期被人误解为“球冠形”,而据我考证的结果,这个模型的正确形状如图所示。


盖天宇宙是一个有限宇宙,其要点和参数如下:


1.大地与天为相距80000里的平行圆形平面。


周髀算经宇宙模型示意图及参数


J北极(天中)


Z周地(洛邑)所在


X夏至日所在(日中之时)


F春、秋分日所在(日中之时)


D冬至日所在(日中之时)


r极下璇玑半径=11500里


Rx夏至日道半径=119000里


Rf春、秋分日道半径=178500里


Rd冬至日道半径=238000里


L周地距极远近=103000里


H天地距离=80000里


h极下璇玑之高=60000里


2.天的中心为北极,在北极下方的大地中央有高大柱形物,即上尖下粗高60000里的“璇玑”,其底面直径为23000里,天在北极处也并非平面而是相应隆起。


3.该宇宙模型的构造者在圆形大地上为自己的居息之处确定了位置,并且这位置不在中央而是偏南。


4.大地中央的柱形延伸至天处为北极。


5.日月星辰在天上环绕北极作平面圆周运动。


6.太阳在这种圆周运动中有着多重同心轨道(“七衡六间”),并且以半年为周期作规律性的轨道迁移(一年往返一遍)。


7.太阳的上述运行模式,可以在相当程度上说明昼夜成因和太阳周年视运动中的一些天象(比如季节的变化)。


8.太阳光线向四周照射的极限是167000里,与太阳运动最远处的轨道半径238000里相加,即得盖天宇宙的最大尺度半径405000里。


和希腊化时代托勒密精致的几何宇宙模型相比,《周髀算经》中的盖天宇宙模型当然是相当初级简陋的。这一点也不奇怪,但令我极为惊讶的是,盖天宇宙模型的上述八项特征,竟全都与古代印度的宇宙模型特征吻合!


关于古代印度宇宙模型的记载,主要保存在一些《往世书》(Puranas)中。《往世书》是印度教的圣典,同时又是古代史籍,带有百科全书性质。它们的确切成书年代难以判定,但其中关于宇宙模式的一套概念,学者们相信可以追溯到吠陀时代——约公元前1000年之前,因而是非常古老的。《往世书》中的宇宙模式可以概述如下:


大地像平底的圆盘,在大地中央耸立着巍峨的高山,名为迷卢(Meru,也即汉译佛经中的“须弥山”,或作Sumeru,译成“苏迷卢”)。迷卢山外围绕着环形陆地,此陆地又为环形大海所围绕……如此递相环绕向外延展,共有七圈大陆和七圈海洋。


印度在迷卢山的南方。


与大地平行的天上有着一系列天轮,这些天轮的共同轴心就是迷卢山;迷卢山的顶端就是北极星(Dhruva)所在之处,诸天轮携带着各种天体绕之旋转;这些天体包括日、月、恒星……以及五大行星——依次为水星、金星、火星、木星和土星。


利用迷卢山可以解释黑夜与白昼的交替。携带太阳的天轮上有180条轨道,太阳每天迁移一轨,半年后反向重复,以此来描述日出方位角的周年变化……


唐代释道宣《释迦方志》卷上也记述了古代印度的宇宙模型,细节上恰可与上述记载相互补充:“……苏迷卢山,即经所谓须弥山也,在大海中,据金轮表,半出海上八万由旬,日月回薄于其腰也。外有金山七重围之,中各海水,具八功德。”


根据这些记载,古代印度宇宙模型,与《周髀算经》中的盖天宇宙模型岂非惊人地相似,在细节上几乎处处吻合?


1.两者的天、地都是圆形的平行平面。


2.“璇玑”和“迷卢山”同样扮演了大地中央的“天柱”角色。


3.周地和印度都被置于各自宇宙中大地的南部。


4.“璇玑”和“迷卢上”的正上方都是各种天体旋转的枢轴——北极。


5.日月星辰都在天上环绕北极作平面圆周运动。


6.如果说印度迷卢山外的“七山七海”在数字上使人联想到《周髀算经》的“七衡六间”的话,那么印度宇宙中太阳天轮的180条轨道无论从性质还是功能来说都与七衡六间完全一致(太阳在七衡之间的往返也是每天连续移动的)。


7.《周髀算经》中天与地的距离是八万里,而迷卢山也是高出海上“八万由旬”,其上即诸天轮所在,两者天地距离恰好同为八万单位。


8.《周髀算经》认为太阳光线向四周照射的极限是167000里,而佛经《立世阿毘昙论》卷五“日月行品第十九”末尾云:“日光径度,七亿二万一千二百由旬。周围二十一亿六万三千六百由旬。”虽具体数值有所不同,但也设定太阳光照半径是有限的固定数值,也已经是惊人的吻合了。


在人类文明发展史上,文化的多元自发生成是完全可能的,因此许多不同文明中有相似之处,也可能是偶然巧合。但是《周髀算经》的盖天宇宙模型与古代印度宇宙模型之间的相似程度实在太高——从整个格局到许多细节都一一吻合,如果还要用“偶然巧合”去解释,无论如何是太勉强了。


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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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