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唐朝僧人僧一行发现恒星的移动,比西方早了近千年

唐朝僧人僧一行发现恒星的移动,比西方早了近千年
2021年10月10日 16:10 新浪网 作者 未央长喟

  僧一行在中国古代科学家中,无论按什么标准都排在前几位,他的伟大之处在于突破了很多古代科学的理念,他在天文、历法、仪器制造和数学等方面的成就,用唐朝的科技水平来衡量,都是很超前的。

  生平成就

  一行,俗姓张,名遂,魏州昌乐(今河南省南乐县)人。21岁出家为僧,先后在嵩山、天台山研究佛经和天文历算。曾翻译《大日经》等典籍,一度为密宗大师。玄宗开元五年(717年)应召到长安,后受命主持编修新历法,开元十五年(727年)编成《大衍历》。修历伊始便着手新天文仪器的制造和天文观测。与梁令瓒一起制成黄道游仪、水运浑象仪。重测150多颗恒星的位置。在新历中应用二十八宿距度的新测值,改变长期袭用汉代旧值的状况。主持全国13个测点的天文测量,其中南宫说等在河南四个测点间得出纬度相距1°,南北相差129.22km的数据,是世界第一次实测子午线的长度。《大衍历》中描述太阳视运动的不均匀性,计算上创用不等间距二次内插法。《大衍历》结构严谨、立法整齐,成为后世历法的楷模。一行的科学贡献主要在天文历法方面。在古代天文恒星的观测有着极大的贡献。

  发现恒星移动

  为了观测天象,一行还建造了天文台,用自己制作的仪器彻夜观察星宿的变化。在一行之前,包括张衡这样的大科学家都普遍认为,恒星位置是永恒不动的。一行重新测定150余颗恒星的位置,同时也测量了二十八宿距离北极的度数,发现与汉代测量的数据有很大差异,从而推断出恒星是在天体上缓慢移动,并不像古人认为的那样固定。其实早在唐初贞观年间,李淳风为修《麟德历》而进行的观测中,就已经发现二十八宿距星间的距度有变化,但他受“恒星不动”传统观念的影响,在这个问题上没有进步思索,错过了一个大发现。而一行提出的恒星移动理论,在世界天文史上是破天荒的第一次。康熙五十七年(1718年),英国天文学家哈雷测量恒星的位置和古希腊记载不同,也提出恒星移动的理论,但这已比一行的观测结论晚了近1000年。

  测量恒星的工具

  为测天象,需要高性能的天文观测工具。为此,一行与梁令瓒设计了一种“黄道游仪”,优化了浑仪的设计,使黄道环能在赤道上随岁差移动(故名“游仪”)。唐初天文学家、著名道士李淳风就曾制作过黄道游仪,但到一行时代已经散失不见了。一行制作的黄道游仪,在赤道环和黄道环上每隔一度都打上洞,使黄道环也可以沿赤道环转动,白道环也可以沿黄道环移动,成为“动合天运,简而易从”的天文观测仪器。这架仪器的黄道不是固定的,可以在赤道上移位,以符合岁差现象(当时认为岁差是黄道沿赤道西退,实际上正好相反)。黄道游仪制成后,可以在观测天象时直接测量出日月星辰在轨道上的坐标位置。唐玄宗为此亲自题写了铭文。

  

  

张遂

  继“黄道游仪”,一行与梁令瓒还设计了浑天仪,浑天仪又叫“浑象”,是我国古代研究天文的唯一测器,类似于现代的天球仪,能形象地演示日月星象的运转。浑天仪创始于西汉武帝时的“落下闳”,历代天文学家都以制造浑天仪为首要任务,其制造技术不断改进提高。东汉大科学家张衡把浑天仪改用漏水驱动,称为“水运浑天仪"。以后又屡有改进,到一行这里,造出的浑天仪已经趋于完备。一行的水运浑天仪用铜铸成天球形象,上面标有星宿、赤道及周天的度数,由水力驱动旋转。一日一夜,天球转动一周。又在天球外设置两个轮,上面铸有日月,也能转动。又用木柜作为地平,天球的一半在柜外,一半在柜中,各种天体运行一目了然。在地平上又做了两个活动木人,分别在木人前设置钟和鼓,每到一刻钟木人就自动击鼓,每至一个时辰本人就自动撞钟。浑天仪内部使用了齿轮轴承系统,零件之间结合紧密,完全和天体运行同步。浑天仪制成后,被命名为“水运浑天俯视图”,当时人无不称赞其神妙。唐玄宗把浑天仪置于武成殿前展示。后来因为生锈,转不动了,就收藏在集贤院。浑天仪既能表示天象,又能计时,在天文钟的发明制作和机械工艺史上都是一个大创造,比洪武三年(1370年)西方出现的威克钟要早六个世纪。

  以“大衍之数”推演日月五星运行

  僧一行的《大衍历》是一部具有创新精神的历法,最突出的贡献是比较正确地掌握了太阳在黄道上视运行速度变化的规律。一行将其历法命名为《大衍历》,其起历于数,数用“大衍”之法,是这部历法的一大特点,“衍”者,推演。“大衍”者,言其含盖一切。一行以“大衍”来命名他的历法,起历于数,以此推演日月五星的运行,天地之数的出意,也可引申为是对天地万物生灭轨迹的推演。一行尝言道:“是以大衍为天地之枢,如环之无端,盖律历之大纪也。”一行的《大衍历》,开篇先引《周易·系辞》:“天数五,地数五,五位相得而各有合,所以成变化而行鬼神也。”一行对“大衍之数”的认识,隐含在具体的文字之中:“天地中积,千有二百,揲之以四,为爻率三百;以十位乘之,而二章之积三千;以五材乘八象,为二微之积四十。兼章微之积,则气朔之分母也。……以十位乘之,倍大衍除之,凡三百四,是谓刻法,而齐于德运。”

  一行作为世界上第一个提出恒星移动的天文学家,对天文学研究有着重要的意义,一行的身上显示出了伟大的科学精神,千百年来,人们对恒星的研究一直在持续中。

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