張衡的天文巨著《靈憲》

史珂


【正見網2002年06月07日】

張衡品行高潔,淡泊名利,才識卓著,以「不患位之不尊,而患德之不崇;不恥祿之不厚,而恥智之不博」的自誡。在太史令任內,積極從事理論研究工作,系統觀測天體運行,著《靈憲》等書,創製渾天儀,且在曆法方面也有所研究。

張衡一生所著的天文學著作,以《靈憲》最為著名。這是一部積多年的觀察研究寫成的一部天文巨著,也是世界天文史上的不朽名作。該書全面闡述了天地的生成、宇宙的演化、天地的結構、日月星辰的本質及其運動等諸多方面,將中國古代的天文學水平提升到了一個前所未有的新階段,並對後世產生了深遠的影響。

一、闡述了宇宙的起源和結構。關於天地的生成問題,《靈憲》認為天地萬物是從原始的渾沌未分的元氣發展來的。元氣最初渾沌不分,後來才始分清濁,清氣和濁氣相互作用,便形成了宇宙。清氣所成的天在外,濁氣所成的地在內。這種天體演化思想,是從物質的運動來說明宇宙的形成,認為宇宙結構不是亙古不變的,而是不斷發展變化的。

二、宇宙的無窮盡觀。雖然張衡把天比作一個雞蛋殼,把地比作蛋殼中的雞蛋黃,但他並不認為硬殼是宇宙的邊界。張衡認為,人們目之所及的宇宙世界是有限的,但在人們目之所及之外呢,張衡進一步明確提出在「天球」之外還是有空間的。他說:「過此而往者,未之或知也。未之或知者,宇宙之謂也。宇之表無極,宙之端無窮」。就是說,我們能夠觀測到的空間是有限的,觀測不到的地方是無窮無盡,無始無終的宇宙。這段話明確地提出了宇宙在時間和空間上都是無窮無盡的思想。

三、月食的成因。在渾天說的基礎上,闡述了月食的原因。張衡在《靈憲》中寫道:「月光生於日之所照;魄生於日之所蔽。當日則光盈,就日則光盡也。」他認為,月亮本身是不發光的,而是太陽光照射到月亮上,月亮才折射出光,太陽光照不到的地方則出現虧缺,即「月有陰晴圓缺」。如果月亮進入地影(張衡將地影取名叫「暗虛」),就會發生「月食」。

四、測日和月的平均角直徑值。張衡實測出日、月的角直徑是整個周天的1/736,轉換為現行的 360度制,即29度21分」,這與近代天文測量所得的日和月的平均角直徑值31'59」和31'5」相比,絕對誤差僅有2'。在兩千多年前,沒有現代科學技術水平及觀測條件,這個數值可以說是相當精確的。

五、重製載星三千的新星表。張衡在認真觀察天體的基礎上,對前人留傳下來的幾種星表作了整理、匯總,建立了恆星多達三千的新星表。據《靈憲》記載,其中「中外之官常明者百有二十四,可名者三百二十,為星二千五百,而海人之占未存焉」。張衡所制星表,不僅大大超於前人,也為後世所不及。遺憾的是,因漢末戰亂,張衡所制星表失傳。晉初陳卓建立的星表,有星1464顆,僅為張衡的一半。到清朝康熙年間,通過望遠鏡觀察,數目才過三千。

六、五星的運動。關於五星的運動問題,張衡提出:日、月、五星是在天地之間運行,而非在天球壁上運行。並且,這七個天體運動的速度各不相同,「近天則遲、遠天則速」。所謂天,是指設想中的天球壁,也就是說距地近則速度快,距地遠則速度慢。按照五星距地的遠近及運行的遲速,他將五星分為兩類:水、金二星,距地近,運動快,附於月,屬陰;火、木、土三星,距地遠,運動慢,附於日,屬陽。他還將星體運行方向分為順行、留和逆行。

《靈憲》留給人們的不僅僅是張衡傑出的天文成就,更應該給人思索:在兩千多年前,中國古代科學何以能達到如此水平?

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