河北邢台:邢州学派天文学领先世界

2018-08-20 10:17:45来源:海外网
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 郭守敬纪念馆

邢台达活泉公园

当你来到河北省邢台市,会发现市中心有一座巨大的公园,里边是郭守敬纪念馆,近旁则是河南登封观星台的复制建筑,其原始建筑乃八百多年前郭守敬进行“四海测验”时亲自设计并建造的。

“邢州学派”才华尽显

今天的邢台,在古代叫“邢州”。

中国历史上存在许多学派,绝大多数以“经义”为主,但在金元时期,邢州出现过一个以科学研究为主、并真正实现了其学术理想的学派,名叫“邢州学派”。作为中国古代汉文化传统中的一大科学学派,邢州学派培养出一批重要的科学家,集大成者便是郭守敬。科学的要义不在于固守其成,而在于世界范围的交流和发展,在此,我们不妨循着郭守敬的科学生活轨迹,探寻邢州与世界的联系。

郭守敬出生于公元1231年,其时邢州在金国境内,三年后,金国为蒙古所灭,此地便是元朝的顺德府。

公元751年,唐朝安西都护府与阿拉伯帝国之间发生了一场遭遇战,即“怛罗斯之战”,两大帝国自此停止扩张,开始通商贸易。然而,比这场战争更重要,以至于改变了世界文化历史进程的一个偶然事件,便是被俘的唐朝工匠将造纸术带到了阿拉伯帝国。中国利用草木浆造纸的工艺成熟,生产效率比埃及的莎草纸高数百倍,成本不及羊皮纸的千分之一,且纸质轻薄白韧,易于装订成册。于是,中国纸便成为阿拉伯帝国在科学和文学艺术上最受欢迎的承载体,书籍也开始从宫廷进入民间。需要说明的是,阿拉伯书籍此时只有手抄本,中国的雕版印刷术是在郭守敬出生前后,随着蒙古帝国占领阿拉伯地区,与火药和火炮同时传播到西亚的。

郭守敬少年的时候,邢州人刘秉忠以僧人的身份担任忽必烈的高级谋士,他因父丧回乡守制,在邢州西边的紫金山书院讲学。郭守敬的祖父郭荣让郭守敬拜刘秉忠为师,比他年长的同学还有张文谦、王恂、张易等人,这五个人就是后世所称的“紫金山五杰”,邢州学派也常被称为“紫金山学派”。他们当时的学习内容没有记载,但从他们日后的成就来看,应该是以研究水利、天文、律历和算学等科学为主。

编制《大衍历》的唐代天文学家僧一行也是邢州人,郭守敬非常重视僧一行在仪器制造方面的成就,并在这方面表现出非凡的才能。他在祖父郭荣的鼓励下,已经能够用竹篾自制观测天体运动的“浑仪”,并仅凭一幅拓片,制造出水漏计时器“莲花漏”。观测与计时,是天文学中最基本的两项技术,郭守敬自少年时便显现出了与众不同的才华。

从中外交流中学习

自公元9世纪起,阿拉伯人在巴格达、大马士革、开罗、科尔多瓦等地建立了当时世界一流的天文台,并研制了相当精密的天文观测仪器,如象限仪、浑仪、日晷、星盘、地球仪等,形成了许多天文观测和研究中心。中国北宋以来战争不断,但是,双方的科学技术交流始终没有断绝。

从《伊本·白图泰游记》等许多阿拉伯旅行家的记述中,我们可以发现,公元十世纪以后,手抄本的阿拉伯文典籍是商人们最为贵重的商品。这些典籍应该是通过海上丝绸之路在广州和泉州进口,陆路则是由西域丝绸之路进口,销售给长驻中国的阿拉伯商人和学者。从后来王恂、郭守敬等人编制《授时历》的工作上看,阿拉伯帝国翻译的重要科学著作,类似于托勒密的《天文大集》、毕达哥拉斯的《金色格言》、欧几里得的《几何原理》等著作,至少会有部分内容已翻译成汉语,并被郭守敬等人用来与中国传统天文学和算学进行比较,学习吸收。

公元1276年,已继承大汗位的忽必烈根据刘秉忠的遗志编制新历法,命令许衡、张文谦主持,王恂、郭守敬具体实施。1274年刘秉忠去世前,忽必烈已经开始了对南宋的大举进攻。在刘秉忠看来,不论忽必烈南侵成功与否,编制一部汉文历法都是当务之急。我想,刘秉忠此时也许认为要将汉文化传统保存下来,最佳载体莫过于一部新历书,因为历书是广大汉族人民生活之必需,又是古代科学最高水平的集中体现。他此时已经病重,只能将这项工作交由邢州学派的学生们来完成。为此我们可以说,没有刘秉忠的智慧与先见,就不会有这部使用了三百多年的《授时历》。

天文计算领先世界

郭守敬此时已经是一位成就卓著的水利学家,参与编制新历法,他提出了“四海测验”的先进工作方法,就是在元朝帝国疆域内设立27个观测点,开展天文观测,并依此进行计算,编制一部精确的历书。他还发挥自己的特长,对中国自有的天文仪器和阿拉伯天文仪器进行改造,特别是将汉代已有、流传世界的“浑仪”,改造成精确、便利的“简仪”。这是一次大胆的创新,“天高夜气严,列宿森就位。大星光相射,小星闹若沸。”(苏轼《夜行观星》)精确的天文仪器,给郭守敬的工作插上了翅膀。

于是,朝廷“遂设监候官一十四员,分道而出,东至高丽,西极滇池,南逾硃崖,北尽铁勒,四海测验,凡二十七所”。(《元史·郭守敬传》)郭守敬本人亲自参与其事,从多伦、北京、开封南下,最远曾到达南海中沙群岛进行天文观测。“离山春值雪,忧国夜观星。”(徐照《送翁灵舒游边》),这两句诗大约可以描述郭守敬和邢州学派的科学精神吧。

现在看来,“四海测验”是人类古代历史上最大规模的一次天文观测活动,郭守敬创造的全新观测方法和兼收并蓄的数学计算方法,应该已经达到世界领先水平,其工作难度和历书的精确程度,超出了今天人们的常规想象。

有一点我可以肯定地讲,郭守敬、王恂以及众多参与《授时历》编制的中国科学家,在数学研究方面已经达到世界最高水平。中国科学史专家李约瑟认为:“《授时历》以365.2425天为一年,与地球绕太阳一周的实际时间只有26秒的差距。制订《授时历》时,列出了三次内插公式(招差法),还使用‘垛垒、招差、勾股、弧矢之法’进行缜密计算,其中将穆斯林发明的弧三角法应用于割圆术获得‘弧矢割圆术’(即球面直角三角形解法)。”他们就这样在短短两三年的时间里完成了如此繁重的天文学计算。

望着邢台郭守敬纪念馆的观星台,我感觉,任何言语都无法描述这些古代科学家的伟大。科学无国界,他们做到了;科学传承中华传统文化,他们做到了;科学惠及万民,他们也做到了。中华民族的伟大之处甚多,而历代科学家所做的工作,可称光耀万丈的明珠。(龙 一)

《 人民日报海外版 》( 2018年08月20日   第 12 版)

责编:张阳

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