《淮南子》科技思想(增订本)
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第六节 宇宙模式及盖天说

我国古代人民对于宇宙结构体系的构思,是非常美妙的。最早出现的是天圆地方说,而后是盖天说、浑天说和宣夜说。世界上所有的民族在其发展的过程中,一开始都经历过最直观、最朴实的天圆地方说的阶段。如古印度人认为天是一个半圆形的罩子,大地由四头象驮着,四头象立在一头大鲸鱼背上,鲸鱼则在汪洋大海中遨游。古埃及人认为天像一个长方形的盒子,天是盒子的顶,撑在大地四角升起的四座大山顶上。


天圆地方

为什么叫天圆地方呢?它的较早的文字记载见于《吕氏春秋·季春纪》:“天道圆,地道方。”而西汉戴德的《大戴礼记·天员》中也有“天圆地方”的记载。按照东汉时的《周髀算经》的观点认为,人们所居住的大地是方方正正的,并且是静止不动的。仰望天弯,就像一个倒扣着的锅,日、月、星辰在上面不停地运行。《晋书·天文志》中说得最明白:“天圆如张盖,地方如棋局。”这便是天圆地方说的产生情形和主要观点。

在《淮南子·天文训》中,记载着一个神奇的传说:


昔者共工与颛顼争为帝,怒而触不周之山,天柱折,地维缺。天倾西北,故日月星辰移焉;地不满东南,故水潦尘埃归焉。


这个神话的背景便是天圆地方说。这座位于西北方的不周山原来是一根撑天的巨柱,天穹便由几根这样的大柱子支撑着。暴怒的共工,一头撞在天柱上,天的一角便塌了下来。

为什么我国古代会产生这样的神话呢?因为我国古代人民主要居住在黄河中下游一带,而且大多是平原,西北方是高山,东南方地势低洼,无数的江河都流向东方。在这里观测的日、月、星辰,都是东升西落的。因此古人便猜想,西北方天空不倒塌,星辰怎么会跑向那儿去呢?我国古人便根据这些自然现象,创造出“共工触不周山”的故事。这种神话古朴而壮美,虽不符合今天的科学实际,但是比起“上帝造物”说来,不知要高明多少倍。

《淮南子·览冥训》中“女娲补天”的神话,也是“天圆地方”理论指导下的产物:


往古之时,四极废,九州裂,天不兼覆,地不周载,火爁炎而不灭,水浩洋而不息,猛善食颛民,鸷鸟攫老弱。于是女娲炼五色石以补苍天,断鳌足以立四极,杀黑龙以济冀州,积芦灰以止淫水。苍天补,四极正;淫水涸,冀州平;狡虫死,颛民生;背方州,抱圆天。考其功烈,上际九天,下契黄垆。


古代传说水神共工和火神祝融打仗,破坏了人世间的安宁。宇宙崩摧,天塌地陷。烈焰不息,洪水洪流。猛兽猖獗,毒虫遍地。女娲斩断巨鳌的四条腿,作为撑天的柱子,把破烂不堪的“天”用神奇的五彩石补缀起来。这就是非常标准的“天圆地方”说。圆天有九重,方州有九个,四边有四极。这便是我国流传最早的宇宙结构模式。


盖天说

“天圆地方”的宇宙模式,大约产生在远古时期,到春秋、战国时代逐渐完成。在《史记·孟子荀卿列传》中记有战国时阴阳学说代表人物邹衍(?前324—?前250年)关于“地方”的观点。这种观点有很多难以自圆其说的地方。《大戴礼记·天员》中记载,孔子的高足弟子曾参,就提出过疑问:“天圆而地方,则是四角之不掩也。”半球形的天和方形的地,如何能吻合在一起呢?其他的问题还有:天盖上缀着的星星,它们转到地平线下以后,又到什么地方去了?为什么又会从东边升起来?

这样,古人针对这些难解的问题,又提出了盖天说的观点。这种看法集中地记载在东汉时成书的《周髀算经》之中。书中认为,天就像一个盖笠,大地像是一个倒扣着的盘子,大地是静止不动的,而日、月、星辰都镶嵌在天弯上,围绕北极而转动。《晋书·天文志》中记载说,天是一个弯形,地也是一个弯形,而两个弯形的间距是八万里。这种观点,比认为大地是平正的看法又前进了一步。在对宇宙的认识上,有一定的价值。

在《淮南子》中,已由天圆地方说转向盖天说(有人认为是浑天说)。主要体现在它的许多关于天体运行规律的记载,都是用盖天说的理论来解释的,而且有一定的科学性。

关于天体运行方面,《淮南子·天文训》中这样说:


紫宫执斗而左旋。

北斗之神有雌雄,十一月始建于子,月徙一辰,雄左行,雌右行。

月从右行四仲。


这里指出,以北极为中心,以北斗斗柄旋转为准的全部天体周日、周年视运动,是自东向南向西,即“左旋”。而岁星(相当于雌的北斗)和日、月、五星的周年视运动,是自西向南向东,即“右旋”。这里的紫宫,是北斗七星中第一颗星所贴近的地方。北极是“天”的轴心,“天”一直在绕中心旋转,“天”的中心和“地”的中心昆仑是相对的,五星、二十八宿都围绕着北极而转动。而《淮南子·天文训》中,正是用斗柄所指的不同方位来定一年四季和二十四节气的。

盖天说与天圆地方说相比,其可取之处,是它的理论有部分是正确的,而且可以通过仪器的实际测量来得到一些数据,它反映了某些天体的演变规律。例如用圭表测量来定方向、测时间、求回归年的长度等,便是其中的内容。

这种仪器的功用记载在公元前2—4世纪的《周礼》之中。土圭一般是用玉石做的,平放在地的南北方向。而“表”立在“圭”的南端,二者互相垂直,组成了最简单的天文仪器,以用来测量每天中午日影的长度。《周礼·考工记·玉人》中说:“土圭尺有五寸,以致日,以土地。”意思是说,土圭长一点五尺,可以用来推算节气的日期,量度土地远近。“日至之景,尺有五寸”(《周礼·地官·司徒》)。意思说,夏至时土圭的影子有一点五尺长。太阳照到直立的杆子(“表”)上,杆影就可以投到土圭上。杆影长短与太阳距离赤道南北的距离有关。

《淮南子·天文训》中说,立八尺高的表,冬至日中午的影长为一丈三尺,而夏至日中午的影长为一尺五寸。根据现代天文仪器测量,从《淮南子》中的这两个数据可以知道,观测地点的纬度是34°48′,这就和陇海线一带的纬度很相似,可能就是在洛阳观测的结果。按照这两个数据,可以算出当时的黄赤交角为23°54′。用近代天文推算的结果为23°44′,相差也只有10′,可见《淮南子·天文训》中是实测记录。这就有力地说明,《淮南子》的作者对地球与太阳的观测已经达到了相当高的水平。

《淮南子》中对“盖天”的宇宙模式是这样描绘的:


天有九野,九千九百九十九隅,去地五亿万里。五星、八风、二十八宿、五官、六府、紫宫、太微、轩辕、咸池、天阿。


“九野”,也即九天。它的记载较早见于屈原《离骚》和《吕氏春秋·有始览》。《淮南子·天文训》把九野与二十八宿结合起来:


何谓九野?

中央曰钧天,其星角、亢、氐。

东方曰苍天,其星房、心、尾。

东北曰变天,其星箕、斗、牵牛。

北方曰玄天,其星须女、虚、危、营室。

西北方曰幽天,其星东壁、奎、娄。

西方曰颢天,其星胃、昴、毕。

西南方曰朱天,其星觜嶲、参、东井。

南方曰炎天,其星舆鬼、柳、七星。

东南方曰阳天,其星张、翼、轸。


这种把九天与二十八宿对应起来的划分,是有一定道理的。在九天、二十八宿以后,接着又详细记述了五星的运行。其次是八风,它指的是四季之风。每季有两风,随着季节的变化,每隔45天便有一种主要之风。八风分别是:条风、明庶风、清明风、景风、凉风、阊阖风、不周风、广莫风。《淮南子》中还把天上的五方区域,仿照人间官制,设置官长来进行统治。这个观点也被司马迁接受,所以他把天文一章取名为《史记·天官书》。这五方官长是:


东方为田,南方为司马,西方为理,北方为司空,中央为都。


这样天空中主农、主兵、主狱、主土以及四方总管等各种官职便齐备了。还有六府,是天上的藏谷之所。除此之外,还有五垣,它是上天的最高神天帝发号司令、居住、游乐的宫阙,统称五垣,它们是:

太微,位于北斗之南,也就是天极星,今叫北极星,它是天上最尊贵的神太一办公的宫殿。《史记·天官书》中列为开篇之首。北极星距地球约400亿光年。它是目前距离北天极最亮的星,距极点不足1°,因此对于地球上的观测者来说,它好像不参与周日运动,总是位于北天极处,因而称为北极星。正是这个特点,使它成为天空中的重要恒星之一。所以古人把天上最高的地位赋予它。

紫宫,又叫紫微,位于北斗之北。《史记·天官书》谓有十二个星座,举其大者。《晋书·天文志》认为有十五个星座。《淮南子·天文训》中把它比为太一的居住之室。

轩辕,也叫轩宫。《史记·天官书》中说:“轩辕,黄龙体。”《史记·正义》:“轩辕十七星,在七星北。黄龙之体,主雷雨之神,后宫之象也。”《淮南子·天文训》中称为帝妃居住的地方。

咸池,《史记·天官书》:“西宫咸池。”《史记·正义》:“咸池三星,在五车中、天潢南,鱼鸟之所托也。”

天阿,《淮南子·天文训》:“群神之阙也。”也就是把守天庭的门户。清代王念孙《读书杂志》考证说“天阿”应为“天河”,可供参考。这样就把以北极星为中心的星空区域进行了划分。到了《史记·天官书》中,变成五宫,即中宫加四方之宫。后代又减为三垣即紫微垣、太微垣和天市垣。

这便是《淮南子·天文训》中关于“盖天”的模式。除了五官、六府缺乏科学性,八风属于气象问题之外,其余的内容便是对整个天际星空的区域划分,它构成了一个完整的天象体系。这是为了观测天象和认识星辰而研究出来的。从五垣开始,便是九野及二十八宿、五星和五象。这些内容,乃是我国古代天文学的精华所在。它的理论体系,奠定了我国古代天文学的基础。从《史记·天官书》开始,历代正史中的天象系统,几乎无一不是按着这个体系和思想方法延续下去的,可见《淮南子·天文训》的天文学理论,具有多么重要的意义。


大地模式

那么大地的模式又是怎样的呢?《淮南子·地形训》中说:


天地之间,九州八极。

何谓九州?东南神州曰农土,正南次州曰沃土,西南戎州曰滔土,正西弇州曰并土,正中冀州曰中土,西北台州曰肥土,正北济州曰成土,东北薄州曰隐士,正东阳州曰申土。

九州之大,纯方千里。九州之外,乃有八殥,亦方千里。自东北方曰大泽,曰无通。东方曰大渚,曰少海。东南方曰具区,曰元泽。南方曰大梦,曰浩泽。西南方曰诸资,曰丹泽。西方曰九区,曰泉泽。西北方曰大夏,曰海泽。北方曰大冥,曰寒泽。

八殥之外,而有八纮,亦方千里。自东北方曰和丘,曰荒土。东方曰棘林,曰桑野。东南方曰大穷,曰众女。南方曰都广,曰反户。西南方曰焦侥,曰炎土。西方曰金丘,曰沃野。西北方曰一目,曰沙所。北方曰积冰,曰委羽。

八纮之外,乃有八极。自东北方曰方土之山,曰苍门。东方曰东极之山,曰开明之门。东南方曰波母之山,曰阳门。南方曰南极之山,曰暑门。西南方曰编驹之山,曰白门。西方曰西极之山,曰阊阖之门。西北方曰不周之山,曰幽都之门。北方曰北极之山,曰寒门。


这便是《淮南子·地形训》中设计的大地模式。这个设计充满了想象的成分。这个模式,来源于战国时的阴阳家邹衍。邹衍地理观的要点是“大九州”的思想。在《史记·孟子荀卿列传》中有这样的记载:


儒者所谓中国者,于天下乃八十一分居其一分耳。中国名曰赤县神州,赤县神州内自有九州,禹之序九州是也,不得为州数。

中国外如赤县神州者九,乃所谓九州也。于是有裨海环之,人民禽兽莫能相通者,如一区中者,乃为一州。如此者九,乃有大瀛海环其外,天地之际焉。


按照邹衍的叙述设计,大地为一正方形,中国位于正中,为八十一分之一。环绕中国而如中国的州有八个,连同中国合称为九州。九州的外面由小海环绕着;小海之外,更有像九州的地区八个,这便是大九州。大九州的外面更有大瀛海包围着,于是便和天、地的边缘接近了。

《淮南子·地形训》中的观点与邹衍相似,只有两点稍有不同:其一,邹衍的大地设计是一个正方形,《地形训》中的是一长方形。南北长,为“三亿三万三千五百里七十五步”;东西短,为“二亿三万三千五百里七十五步”。其二,《地形训》中把“大九州”定为八殥,又增加了八纮、八极,以及环绕的海泽名称,并且使之具体化。总的来说,两者的内容是基本相似的。

从《淮南子》中记述的这个宇宙模式来看,它确实是按照盖天说的理论来规划设计的。这里面既有科学的探索,更有许多虚构的记载和荒诞的附会。但是从另一方面来看,这确实说明了我国古代人民具有敢于探索的精神,并把自己从封闭的小圈子束缚中解脱出来,去揭开整个地球及宇宙的奥秘。在《淮南子》宇宙模式中,许多有价值的观点如五星、二十八宿、二十四节气、五垣等内容,都作为珍贵的科研成果而载入史册。而所谓九州、九野、八殥、八纮、八极、五官、六府等等,事实证明都是杜撰的,根本没有什么科学的根据。造成错误的原因,主要是因为盖天说的理论存在着很大的缺陷,他们没有认识到地球是一个椭圆形的球体,还有公转、自转一套道理,而认为大地是平的,这就陷入立论错误之中。


测量天高

在《淮南子·天文训》中,存在着盖天说的一个重要的理论错误,就是测量天的高度,得出了“千里差一寸”,“天高十万里”的结论。《淮南子·天文训》中说:


欲知天之高,树表高一丈,正南北相去千里,同日度其阴。北表一尺,南表尺九寸,是南千里阴短寸。南二万里则无景,是直日下也。阴二尺而得高一丈者,南一而高五也。则置从此南至日下里数,因而五之,为十万里,则天高也。


这是使用勾股定理而造成的一条错误假设,“凡日影投于地,千里差一寸”。这个数据不是通过实际测量得到的,而是通过推导产生的。这个影响很大的命题,经过比《淮南子》之后的《周髀算经》的论证,以讹传讹,致使错误一直延续了一千多年,一直到唐代著名天文学家一行和尚(683—727)亲自主持一班人,测量了子午线的长度,才从根本上推翻了这个不切实际的数据。

盖天说的理论本身存在着许多致命的弱点。“天”是如何悬在十万里的高空?天和地又是怎样连接的?这些问题它是无法回答的。可见它并不是一个科学的完美模式。战国时代的屈原曾在《天问》中对当时流行的盖天说提出怀疑和质问:


圜则九重,孰营度之?(天宇有九重之高,什么人营造了它?)

斡维焉系,天极焉加?(运转的轴心系在何处?天的顶端安放在哪儿?)

八柱何当?东南何亏?(八根柱子在哪儿抵挡?东南方为什么短了一截?)

九天之际,安放安属?(九天的边际,在何处安排连接?)

日月安属?列星安陈?(日月在哪儿相会?二十八宿在何处陈列?)

天何所沓,十二焉分?(上天运行在什么地方与地重合?十二辰把什么划分?)


《天问》中提出的问题,好像是责难《淮南子·天文训》一样。屈子抓住盖天说的关键问题,像连珠炮似的一个接着一个,穷追不舍。这些问题中确实有些是盖天说的理论所没有办法解释的。因此促使人们向新的领域进行探索,于是一个新的宇宙模式浑天说便在战国时代应运而生了。

在《淮南子》还有宇宙无限的观点。宇宙的无限或有限,是哲学宇宙观的主要组成部分。《淮南子》继承了古代朴素的唯物的宇宙无限观,给“宇宙”下了一个科学的定义。《淮南子·齐俗训》中说:


往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。


这样,“宇”包括东、南、西、北、上、下六个方向的三维空间;“宙”是包括过去、现在、未来的时间。“宇宙”相当于现代科学的四维时空。它是时间和空间的有机统一。时间是永恒的,空间是无限的。世界上一切物质,只有在时间和空间内才能运动。这个正确的宇宙观,体现在《淮南子》的天体演化学说之中。在2200多年前的时代,《淮南子》的作者,就有这样清醒的认识,无疑是十分可贵的。