中国古代的天文 李政道

 

　　古代西方人的一种观念是“天圆地方”，我们老祖宗却认为“天圆地圆”，有黄道、赤道。两千多年前，诗人屈原在其著作《天问》中引证天是圆的，地也是圆的。他说：九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？

 

　　九天是指坐标，就是昊天(东)、阳天(东南)、赤天(南)、朱天(西南)、成天(西)、幽天(西北)、玄天(北)、鸾天(东北)、钧天(中间向上)，一共是九个坐标位置。屈原说，如果天圆地平，就会相交，成“九天之际”。“安放安属？”相交的点放在哪里呢？“隅隈多有，谁知其数？”天地相交显然不合理。因此，天是圆的，地一定也是圆的。天如蛋壳，地如蛋黄，各自可转。所以中国古代天文就有赤道、黄道两个圆轨道。

 

　　他下面再问：天是圆形的，还是椭圆形的？

 

　　东西南北，其修孰多？南北顺椭，其衍几何？

 

　　其中东西是经度，南北是纬度。他问的是经度长一些，还是纬度长一些。实际上，地球的赤道直径与南北两极的距离相差22公里，屈原当然没有求出来，不过他这种解析问题的能力及有关天圆地圆的推测都令人佩服。

 

　　《周礼》说：“以苍璧礼天，以黄琮礼地。”璧的外围是圆的，中间有圆孔，代表天。可是，为什么天中有礼？琮的造形更奇怪了，外面是方的，中间也有一个圆孔穿过去。外边为什么是方的？为什么璧代表天，琮代表地？另外，商代还有一种玉器叫璇玑，造型很像璧。璧，璇玑，琮，它们的关系是什么？《虞书？舜典》注疏：“璇，美玉也；玑为转运，径八尺，圆周二丈五尺强，王者正天文之器。”

 

　　璇玑是一个大的天文仪器。我们今天看到的璇玑玉器，直径仅约33厘米，可能是模型，是商代的文物。那么璇玑怎样做天文仪器呢？

 

　　每颗恒星和行星，都要转圈，都各自沿着一个圆在走。但大球面上有一点不动，就是天球面和地球的轴的相交点，叫做正极。我们可以设想，璇玑或璧、琮的前身可能是一个旋转式天文仪器，目的就是把这个旋转轴的指向定准于正极。怎样做到这个要求呢？

 

　　我的猜想是：假如要定准正极，一定要有一根长管。如果转盘的直径是8尺，那么管子的长度应约是转盘直径的2倍，这个管子对着正极。再做一个形状像璇玑的大盘子，边上有三个凹口，每一个凹口正好对着一个星。星在天空转，这个盘子随着星转，竹管是不动的。要定正极的位置，必须通过管子对着正极，然后让盘子随天转动，把三颗星的位置扣住。

 

　　竹管一定要和地固定，方法是用一些大石头把它绑起来。每块大石成方形，约高一尺。竹管四周均有大石块。这样造型的古代天文仪器就有两大部分：一是大璇玑那样的盘子，凹口对着星，随天上的星面转，代表天；一是这些大石块绑住的长竹管，跟地永恒，代表地。假如用很细的针在竹管一端开一个直径为2毫米的孔，管子长15尺左右，它测量正极的精确性能达到0.013度。

 

　　我还有一个想法，就是在商朝时正极没有任何明确的星。人们为了纪念炎黄古代天文学的成功，就制作了璇玑这种小型玉器。后来，把璇玑变得更简单：一部分变成璧，竹管和外包的大石块就变成琮。因而“以苍璧礼天，以黄琮礼地”。 (选自《中国国家天文》创刊号，有删改)

 

　　1.从原文看，下列对古人“天圆地圆”观念的解说，不准确的一项是( )

 

　　A.璧为圆形，可以代表天。可是，琮为方形，怎能代表地呢？作者认为，琮的方形是特意加上去的，起装饰作用。

 

　　B.中国古人很早就有天圆地圆的观念，如把天比作蛋壳，把地比作蛋黄，认为存在赤道和黄道两个圆形的轨道。

 

　　C.东西是经度，南北是纬度，经度与纬度哪个长一些呢？作者认为，这样提问本身就表明在屈原心目中天和地都是圆的。

 

　　D.璧为圆形，中有圆孔，代表天；琮为方形，中有圆孔，代表地。《周礼》所谓“以苍璧礼天，以黄琮礼地”可为印证。

 

　　2.“后来，把璇玑变得更简单：一部分变成璧，竹管和外包的大石块就变成琮。”下列对这句话的理解和推断，准确的一项是( )

 

　　A.今天所能见到的璧和琮，都是礼器和饰物，是由竹管和大石块简化而来的。

 

　　B.璇玑是一个大的天文仪器，璧和琮都是直接从这种天文仪器简化而来的。

 

　　C.由于璧和琮都是从璇玑简化而来的，所以都保留了观测天文现象的功能。

 

　　D.代表天的璧和代表地的琮，可能都是从玉器璇玑简化而来的。

 

　　3.下列对中国最初的天文仪器的设想的表述，符合原文意思的一项是( )

 

　　A.在中国最初的天文仪器璇玑中，从直接观察天象的作用看，用来固定长竹管的那些方形大石块是必不可少的。

 

　　B.一根用来对准正极的长竹管，一个边上开有三个凹口的状如璇玑的转盘，把这个转盘固定在长竹管上，这可能就是中国最初的天文仪器。

 

　　C.用一些方形大石块把一根长竹管固定在地上，把一个边上开有三个凹口的状如璇玑的转盘穿在长竹管上，这可能就是中国最初的天文仪器。

 

　　D.中国最初的天文仪器由两部分构成，一是大璇玑那样的边上开有三个凹口的大盘子，二是固定长竹管的一些方形大石块。