漫遊星光隧道──中國古天文學

聖經上的伯利恆故事老少皆知。三博士望見不尋常的異星閃耀於東方夜空，隨即一路探尋到了耶路撒冷，最後在伯利恆見證了耶穌誕生。真有伯利恆之星嗎？會是哪一顆星星呢？

針對此，清華大學歷史系教授黃一農做過一番天文考古。他翻查古代天文記載，發現紀元前後全世界只有中國精準紀錄了當時天象。針對天際突然出現異星，黃一農列舉了兩個相關記錄：漢哀帝建平二年二月（公元前五年三月），彗星出牽牛七十餘日。〈天文志〉

漢哀帝建平三年三月己酉（公元前四年四月二十四日），有星孛于河鼓。〈哀帝本紀〉

中國自古以「彗」字描述有尾彗星，「孛」則形容無尾彗星。黃一農表示，建平二年見於牽牛的彗星，在日出前一小時，可以在東南至南方地平線上約三、四十度處見到，恰與博士在東方所見異星敘述吻合。由於這顆彗星肉眼可見的時間只有七十餘日，因而可以推論，博士從耶路撒冷再赴伯利恆途中，見到的已是另一顆彗星，由彗星位置看來，也就是漢哀帝建平三年出於河鼓的第二顆彗星。過去一般認為耶穌真正的誕生年份已無從考察，黃一農的新假說，佐證了耶穌的誕生日期，也反映了中國古代天文觀測的豐富與精細。

「彗孛流隕」

在西方尚無術語描述星星的年代，漢朝《史記•天官書》提到的一千多顆星星都已有了「學名」。長沙馬王堆出土的西漢二十九幅「彗星圖」上，幾十種彗星，有的拖著辮子般的尾巴，有的尾巴彎轉如眉，有的又端正筆直。漫畫式的繪圖博得天文學者會心一笑，「狹長而直的是離子尾，彎曲的是塵埃尾，」中央大學天文所教授孫維新給予畫圖的「同行」肯定後解釋，帶電的離子尾跟在彗星後方筆直前行；塵埃尾中的塵粒則受到太陽重力場的影響偏向太陽。

除了長時間觀察、分類彗星，人類正史第一次出現哈雷彗星、超新星爆炸、太陽黑子記載，也都在中國。中國正史中的太陽黑子紀錄至少有一百二十次。哈雷彗星是所有彗星中對天文學影響最大的一顆，週期建立比任何彗星都早，能準確的追蹤到兩千年以上，主要憑藉的也就是中國的紀錄。中國從東漢班固《漢書•五行志》提起哈雷彗星後，每七十六年一次週期都能在典籍中找到詳細資料。

事實上，包括「天文」等許多現代專有天文詞彙，都不是翻譯名詞。彗星、隕石、流星，中國統稱「彗孛流殞」。天文──天的紋路──指的是人們有條理、規則的研究天象，從月亮盈虧、黑子變化、行星運動，到彗星型態、顏色，與每顆客星的日期、時間、位置、亮度，都被專業天文官長期系統的紀錄。

意外的訪客

英國學者李約瑟在《中國之科學與文明》書中說：上古天文，除巴比倫的紀錄大都失散，中國的紀錄顯示中國天文學家是阿拉伯人以前世界最堅毅持久且準確的天象觀測者。最顯著的例子是新星和超新星的發現。

北宋至和元年五月己丑日凌晨（一○五四年），東方天空突然出現一顆極其明亮的星星，顏色赤白，光芒四射，白日可見，奇特的天象震撼全國。當時國家天文台──司天監工作人員「日夜加班」，仔細觀測，直到嘉祐元年三月辛未日（一○五六年），這顆亮星消失為止，長達六百四十三天，記錄不曾間斷。由於新星位置發生在靠近黃道的天關星（金牛座的ζ星附近），稱為天關客星。這顆被現代天文學者認為遺留下蟹狀星雲、與形成中子星的超新星，曾經在過去二十年引燃國際天文學界熱烈討論。

所謂的新星與超新星，是恆星演化到晚期，以爆炸結束生命的剎那，發出幾十億個太陽光度總和的能量，爆發過程並輻射X 射線、高能量宇宙線，與產生膨脹星雲、射電源、脈衝星，是研究天體演化的重要線索。

針對不速之客闖入井然有序的星空，中國稱之為「客星」。經過考證，扣除明顯移動的彗星，這些光度微弱，因為爆炸才眾目睽睽的星體，在中國有將近九十次紀錄。「超新星這一壯觀的宇宙天象，四百年來，在我們銀河系從未見過，古代天文家比我們幸運，」在美國讀天文、研究超新星的黃一農，經歷埋首故紙堆中咀嚼超新星史料的歷程，乾脆轉行讀歷史。

人人知天文

在科學曚昧，儀器不發達，早期民族對天都存著敬畏之心的時代，中國為何能有系統的觀察天象成其大學？

事實上，為了制訂曆法，早期農業民族都不得不觀測天象，掌握日月星辰變化，進一步抓住季節，讓播種、耕作宜時而豐收。日月更進一步影響人們生活大環境，建築坐南朝北，光線充足，通風等等居住條件的講究，與天象不無關係。周代遷都洛邑，周公蓋新都城，就設置測日的土圭石表，以定出節氣、方位。而在沒有燈火、抬頭繁星點點的古代，人與天文很自然發生關係，明末顧炎武說的夏商周「三代以上，人人皆知天文。七月流火，農夫之辭。三星在戶，婦人之語……」絕不誇張。「人生不相見，動如參與商，」參與商是分屬兩個遙遙相對星宿中的星體，唐宋詩詞中以星象比喻人生更多不勝數。

對中國古人，「天文不只是自然科學，也是人文社會科學，」黃一農指出，天文給了中國人一個時空的參考座標與準則，透過天文，人與自然密切感應，每個行事作為皆在時空中達到和諧。天地人一體的思想，讓人與天可以溝通整合，形成宇宙萬物不可分割的整體有機自然觀。

「天垂象，見吉凶，」古來人們對無法掌握的情況，心存敬畏，因此人們依據從天文觀測得出的黃曆，鄭重其事的看時辰、選方位。官方專業人士細加察看與解釋天象傳達的訊息，更進一步深化了天人感應的層度。

漢武帝時，董仲舒試圖利用災異來限制皇權，以避免漢代中央集權體制過度膨脹，因而假藉天象變異象徵人事的更迭禍福。觀察天象可以預卜人間禍福，占星術愈成體系，中國星名也往往反應地上皇權與官僚制度。

天文既擔負了自然與人文雙重責任，自古中國就以國家之力網羅專門人才推動天文發展，天文機構成為中國官方最早的科學研究機構之一，西元前兩千年就設有國家天文台，秦朝皇家天文台工作人員已達三百多人，歷代更不曾因當權者失勢而廢止天象觀測。

制度化與組織化是形塑科學研究的重要因素，中國因此建立了發達的天文學，不僅儀器發展精密、對於行星軌道運行與各種天象出現時間、方位的計算，誤差微乎其微，歷代更出現許多優秀的天文家。

天文「鼻祖」張衡

台北市立天文科學館展示大廳進門處，在氣勢宏偉的九大行星模型下，立著張衡銅像。東漢太史令張衡掌管天文曆法、氣象、地震測報，他長期觀測金木水火土五星運動，正確描述了行星軌道。他在洛陽一地記錄了二千五百顆星，與現代天文學者同一時間觀測的六等星數量相去不遠。當月食發生，民間頻呼天狗，敲鑼擊盆，張衡在《靈憲》書中已寫道，月食是月球滿月時走入地球影子造成，他更指出，月球是受太陽照射發亮，而日照面的不同才導致月亮的陰晴圓缺。

張衡更設計儀器、進行觀察實驗，以支持自己理論。他發明具有刻度圓環與望筒的渾儀，用來測量天體位置。他也成為後世天文家典範，從漢朝、北宋、元代一路而下，一行、蘇頌、郭守敬、祖沖之，在許多優秀天文研究者的發明創造下，中國天文儀器的複雜與精緻至今為人樂道。

李約瑟便曾指出，宋朝的水運儀象臺在世界天文史和鐘錶史上佔有重要地位。由於它的屋頂是活動木板，可以摘除，是現今圓頂天文台的發端。渾儀的旋轉，一晝夜一周，則是天文台跟蹤機械「轉移鐘」的始祖。水運儀計時設備中的擒縱器，是鐘錶的關鍵零件，因此它也是鐘錶的祖先。

「古代天文學家都是第一流的觀測者，也都是全才，集自然、人文科學專業於一身，」黃一農說，天文攸關生活，是整體性的科學，因此天文與整體自然不分。同時也是畫家與文學家的張衡，另一個知名貢獻就是製造了觀測地震的候風地動儀。由於天文官擔負著天人感應任務，張衡更是「占星家」，「只不過古代占星家都是專業觀星人，今天占星家卻普遍不懂星星，」黃一農不諱言古、今占星家的大不同。

上通天文，下通地理，對古代知識份子不是口號。太史公司馬遷出身天文世家；戰國時代屈原的「天問」中，關於宇宙結構與天地演化的疑問，被現代天文學者認為「深刻而不容忽視」。宋代文人家裡不僅有天文儀器，學生也必須學習天文，《朱子大全》中就提到朱熹利用家裡的教具──渾儀，教授學生辨識北斗與北極星的不同。

拉長時間的尺度

「要累積多長時間才能畫得出馬王堆的彗星圖，很難想像，」孫維新指出，中國長期累積的天文記錄，對後世瞭解宇宙奧秘有相當意義。宇宙的時間尺度與視野巨大，大部分的宇宙現象是短暫人生中無法親眼目睹的，只有長時間記錄，比較可能從中分析出結果，古代長期穩定的紀錄相形重要。

比如由古代彗星資料比對，研究人員發現，直到一九八六年第三十五次哈雷彗星現身，二千六百年循環往復，哈雷彗星沒有太大變化，顯然質量並未損耗，這是從彗星研究太陽系演化的重要訊息。

一○五四年宋朝記錄的超新星爆炸，持續二十三天白晝可見，由當時記錄也可以推算星體亮度，再以依其光度曲線推算是哪一類型新星？是單一核心或是雙星核心？從天文研究領域看，「中文觀測史料是個寶藏，」孫維新說。可惜中國天文術語對現代人是需要下工夫突破的障礙，今天具有天文科學背景的又以西方人為主，這也是黃一農跳入中國古代天文研究「火坑」的原因。

五星連珠，熒惑守心

中國天文史料有趣之處，不僅在天文學上的價值，它也為人文研究打開新的視窗。近幾年黃一農針對古天文史的研究，就提供了人們看歷史的新角度。

特別中國奇異天象的觀測，雖幫助人們理解自然，但水能載舟亦能覆舟，由於天文身兼政治目的，也讓古代天文出現許多偽造事件。比如近來極度熱門的五星連珠、熒惑守心天象，自古就被應用到人事上，成為黨同伐異、政治鬥爭的工具。

一九七三年出土的馬王堆帛書中，有不少「行星連珠」的記載。其中記錄了太陽、地球與金星走在一直線上需要五百八十四•四天，日、地、土星連珠則需三百七十七天……，都與今天經過科學驗證的數字相去不遠。漢高祖時，出現更複雜的五星連珠週期記載，進而有五星再與日、月合璧的「七曜同宮」──七曜出現在經度不超過三十度的同一個星宿中。

五星連珠排排站閃爍於天際，可以持續三到五天，在星占上，象徵「明王出現」，黃一農從天象運行日期推算，發現唐代韋后當政時應有五星連珠的發生，但或許女人干政實在罪大惡極，後世天文官竟然避而不提。

相反的，「熒惑守心」則被視為不利於最高統治階層。熒惑指火星，有眩惑之意，多指悖亂、殘賊、疾喪等惡兆，與古希臘將火星視為戰神、可能為人類帶來災難的星占說法不謀而合。火星繞日要六百八十七天，比地球慢，從地球上看，有一段時間火星就停滯在心宿位置，心宿是古代二十八星宿之一，心宿中的主星對應到地面就是九五之尊的帝王。

黃一農考察中國熒惑守心紀錄，發現竟有高達十七次的假記錄。例如漢成帝綏和二年，由於成帝好色，趙飛燕獨尊後宮，外戚王氏掌權，大臣就假造熒惑守心天象，試圖藉災異之名向皇帝建言，成帝卻反將災禍轉嫁給輔佐朝政的臣子，逼使大臣翟方進自殺。

天象作為政爭工具的結果，唐、宋之後，為防止民間預測皇家命運，乾脆阻止天文知識外流，星占專著成為禁書，天文官改為世襲，天文官興趣、能力因此逐步退化。明、清之後，西方科學突飛猛進，傳教士引進西洋天文曆算，中國累積的天文資料遂逐日被淡忘淘汰。

代數算不過幾何？

日本天文史學者藪內清曾經指出，中國不缺天文觀測，但很少歸納、解釋天文現象，發展成科學理論，卻總是將之歸類到順天應人。現代科學家也普遍認為中國天文學從未變成「真正的科學」。

中國天文的沒落在關心天文史的學者間一度成為討論重點。大陸天文史學者席澤宗認為，除了受世俗化的天人感應侷限，中國將代數發展到極致，雖然精準計算了行星位置與制訂可信度頗高的曆法，但中國缺乏希臘幾何的觀念，平面幾何中沒有引進角度概念，直角三角形中只有線段與線段的計算關係，沒有邊與角的計算關係。「希臘則利用幾何，通過觀測建立模型，使模型可以解釋觀測資料，然後用該模型計算已知天體的未來位置，並以新的觀測檢驗，不合就修改模型，反覆不已，以求完善，」席澤宗認為，幾何模型有助於思考和探索宇宙的物理圖像，及其運動的物理機制，中國傳統的代數法很難產生哥白尼的日心地動體系，和刻卜勒的行星運動三定律。

黃一農則從另一個角度思考，認為中國古人承襲天圓地方的想法，對他們而言，解決地球形狀從來不是問題。事實上，哥白尼描述太陽中心說，刻卜勒以幾何運算行星軌道距離，都不完全準確，「從純數學角度而言，不論代數、幾何，都可以發展出精確的天文學，對每個自然週期準確掌握，」黃一農認為，科學的答案或許只有一個，研究的方式卻有很多。

迷信？玻璃！

致力於研究中國科學史的歷史學者劉君燦則認為，望遠鏡才是改造西方天文學的最大功臣，相對也造成中國古天文的「沒落」。中國天文儀器雖隨時代精進，但窺管因為缺乏凹凸透鏡，無法集中光線，能見距離受到限制；相對的，製造透鏡的玻璃豐富蘊藏於沙漠地帶，阿拉伯人首先使用玻璃，之後傳入歐洲，一六○一年之後，伽利略使用望遠鏡，西方的天文視野拉到了宇宙邊緣，神蹟主宰的宇宙論被拋諸腦後，西方天文發展也才慢慢走上科學取向。

不論中西，也不論人類走上那個時代，在科技無法保障人類百分百的幸福，與人類基於心靈安全感的需求，恐怕天人感應的占星術都不易消失。只是，在各種高倍天文望遠鏡已探向寰宇，天體不再混沌難測，如何讓古天文不只是千禧男女的星占話題，而能成為現代天文學的養分來源，也是值得後人思考的課題。