前言：中文期刊網精心挑選了關于天文學的知識范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
關于天文學的知識范文1
一. 天文學研究的歷程
朱熹對天文現象的思考很早就已開始。據朱熹門人黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”和林蘷孫“丁巳(1197年,朱熹67歲)以后所聞”,朱熹曾回憶說:“某自五、六歲,便煩惱道:‘天地四邊之外,是什么物事?’見人說四方無邊,某思量也須有個盡處。如這壁相似,壁后也須有什么物事。其時思量得幾乎成病。到而今也未知那壁后是何物?”[ ]可見,朱熹從小就關心天文,直到晚年仍對此難以忘懷,并孜孜以求。
然而,朱熹在其早期的學術生涯中,并沒有進行天文學的研究。朱熹早年除讀儒家經典外,“無所不學,禪、道文章,楚辭、詩、兵法,事事要學”[ ]。紹興三十年(1160年,朱熹30歲),朱熹正式拜二程的三傳弟子李侗為師,開始潛心于儒學,并接受李侗以“默坐澄心”于“分殊”上體認“理一”的思想。
據《朱文公文集》以及當今學者陳來先生所著《朱子書信編年考證》[ ],朱熹最早論及天文學當在乾道七年(1171年,朱熹41歲)的《答林擇之》,其中寫道:“竹尺一枚,煩以夏至日依古法立表以測其日中之景,細度其長短?！盵 ]
測量日影的長度是古代重要的天文觀測活動之一。最簡單的方法是在地上直立一根長八尺的表竿,通過測量日影的長短來確定節氣;其中日影最短時為夏至,最長時為冬至,又都稱為“日至”。與此同時,這種方法還用于確定“地中”?！吨芏Y?地官》載:“以土圭之法測土深,正日景以求地中。……日至之景,尺有五寸,謂之地中?！币馑际?在夏至日中午測得日影為一尺五寸的地方,此地便是“地中”。而且,從“地中”向北,每一千里則影長增一寸;向南,每一千里則影長減一寸。這就是《周髀算經》所謂“周髀長八尺,勾之損益寸千里”。這一說法到南朝以后受到懷疑;唐朝的一行和南宮說通過不同地區日影的測量,進一步予以糾正。朱熹要其弟子林擇之協助測量日影,顯然是要比較不同地區日影的長短,其科學精神可見一斑。
在同年的《答蔡季通》中。朱熹寫道:“歷法恐亦只可略說大概規模,蓋欲其詳,即須仰觀俯察乃可驗。今無其器,殆亦難盡究也。”[ ]
蔡季通,即蔡元定(1135~1198年);建陽(今屬福建)人,學者稱西山先生;精于天文、地理、呂律、象數,著作有《律呂新書》、《大衍詳說》等;為朱熹“四大弟子( 蔡元定、黃干、劉爚、陳淳)”之首。蔡元定的年齡僅比朱熹小5歲,并在天文學等科學上有所造詣,很受朱熹的器重。從以上所引《答蔡季通》可知,當時朱熹正與蔡元定討論天文歷法,并且認為,研究歷法必須用科學儀器進行實際的天文觀測。
淳熙元年(1174年,朱熹44歲),朱熹在《答呂子約》中寫道:“日月之說,沈存中筆談中說得好,日食時亦非光散,但為物掩耳。若論其實,須以終古不易者為體,但其光氣常新耳?！盵 ]顯然,朱熹在此前已研讀過北宋著名科學家沈括的《夢溪筆談》,并對沈括的有關天文學的觀點進行分析。胡道靜先生認為,在整個宋代,朱熹是最最重視沈括著作的科學價值的唯一的學者,是宋代學者中最熟悉《夢溪筆談》內容并能對其科學觀點有所闡發的人。[ ]
淳熙十三年(1186年,朱熹56歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“《星經》紫垣固所當先,太微、天市乃在二十八宿之中,若列于前,不知如何指其所在?恐當云在紫垣之旁某星至某星之外,起某宿幾度,盡某宿幾度。又記其帝坐處須云在某宿幾度,距紫垣幾度,赤道幾度,距垣四面各幾度,與垣外某星相直,及記其昏見,及昏旦夜半當中之星。其垣四面之星,亦須注與垣外某星相直,乃可易曉。……《星經》可付三哥畢其事否?甚愿早見之也。近校得《步天歌》頗不錯,其說雖淺而詞甚俚,然亦初學之階梯也?！盵 ]可見,當時朱熹正與蔡元定一起研究重要的天文學經典著作《星經》和以詩歌形式寫成的通俗天文學著作《步天歌》,并就如何確定天空中恒星的位置問題進行討論,其中涉及三垣二十八宿星象體系。
同年,朱熹在《答蔡伯靜》中寫道:“天經之說,今日所論乃中其病,然亦未盡。彼論之失,正坐以天形為可低昂反復耳。不知天形一定,其間隨人所望固有少不同處,而其南北高下自有定位,政使人能入于彈圓之下以望之,南極雖高,而北極之在北方,只有更高于南極,決不至反入地下而移過南方也。但入彈圓下者自不看見耳。蓋圖雖古所創,然終不似天體,孰若一大圓象,鉆穴為星,而虛其當隱之規,以為甕口,乃設短軸于北極之外,以綴而運之,又設短軸于南極之北,以承甕口,遂自甕口設四柱,小梯以入其中,而于梯末架空北入,以為地平,使可仰窺而不失渾體耶?”[ ]在這里,朱熹設想了一種可進入其中觀看天象的龐大的渾天儀。
淳熙十四年(1187年,朱熹57歲),朱熹在《答廖子晦》中寫道:“日之南北雖不同,然皆隨黃道而行耳。月道雖不同,然亦常隨黃道而出其旁耳。其合朔時,日月同在一度;其望日,則日月極遠而相對;其上下弦,則日月近一而遠三。如日在午,則月或在卯,或在酉之類是也。故合朔之時,日月之東西雖同在一度,而月道之南北或差遠,于日則不蝕?；蚰媳彪m亦相近,而日在內,月在外,則不蝕。此正如一人秉燭,一人執扇,相交而過。一人自內觀之,其兩人相去差遠,則雖扇在內,燭在外,而扇不能掩燭?；虮鼱T者在內,而執扇在外,則雖近而扇亦不能掩燭。以此推之,大略可見?！盵 ]在這里,朱熹對月亮盈虧變化的原因作了探討。
淳熙十六年(1189年,朱熹59歲),朱熹在《答蔡季通》中寫道:“極星出地之度,趙君云福州只廿四度,不知何故自福州至此已差四度,而自此至岳臺,卻只差八度也。子半之說尤可疑,豈非天旋地轉,閩浙卻是天地之中也耶?”[ ]在這里,朱熹試圖通過比較各地北極星的高度及其與地中岳臺的關系,以證明大地的運動。
朱熹在一生中最后的十年里,在天文學研究上下了較多的功夫,并取得了重要的科學成就。南宋黎靖德所編《朱子語類》卷一“理氣上?太極天地上”和卷二“理氣下?天地下”編入大量朱熹有關天文學的言論,其中大都是這一時期朱熹門人所記錄的。例如:《朱子語類》卷二朱熹門人陳淳“庚戌(1190年,朱熹60歲)、己未(1199年,朱熹69歲)所聞”:“天日月星皆是左旋,只有遲速。天行較急,一日一夜繞地一周三百六十五度四分度之一,而又進過一度。日行稍遲,一日一夜繞地恰一周,而於天為退一度。至一年,方與天相值在恰好處,是謂一年一周天。月行又遲,一日一夜繞地不能匝,而於天常退十三度十九分度之七。至二十九日半強,恰與天相值在恰好處,是謂一月一周天。月只是受日光。月質常圓,不曾缺,如圓球,只有一面受日光。望日日在酉,月在卯,正相對,受光為盛。天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空。……”[ ]
《朱子語類》的其它卷中也有此類記錄。例如:《朱子語類》卷二十三黃義剛“癸丑(1193年,朱熹63歲)以后所聞”:安卿問北辰。曰:“北辰是那中間無星處,這些子不動,是天之樞紐。北辰無星……。”義剛問:“極星動不動?”曰:“極星也動。只是它近那辰后,雖動而不覺?！袢艘怨苋ジQ那極星,見其動來動去,只在管里面,不動出去。向來人說北極便是北辰,皆只說北極不動。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊,而極星依舊動。又一說,那空無星處皆謂之辰……?！庇衷?“天轉,也非東而西,也非循環磨轉,卻是側轉?！绷x剛言:“樓上渾儀可見。”曰:“是。”……又曰:“南極在地下中處,南北極相對。天雖轉,極卻在中不動?！盵 ]
《朱文公文集》卷七十二朱熹所著《北辰辨》(大約寫成于1196年,朱熹66歲)以及卷六十五朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》(大約寫成于1198年,朱熹68歲)都包含有豐富的天文學觀點。《北辰辨》是朱熹專門討論天球北極星座的論文;在所注的《堯典》中,朱熹討論了當時天文學的歲差、置閏法等概念;在所注《舜典》中討論了早期的渾天說、渾天儀的結構,并詳細記錄了當時的渾天儀結構。
這一時期朱熹所編《楚辭集注》(成書于1195年,朱熹65歲)之《天問》中也有一些注釋反映了他在天文學方面的研究和造詣。
二. 天文學的成就
就朱熹研究天文學的方法而言,其最根本的研究方法是[ ]:
其一,細心觀察各種天文現象。朱熹是重視親身觀察、善于觀察的人。他經常運用儀器觀察天文現象;并運用觀察所得驗證、反駁或提出各種見解。
其二,用“氣”、“陰陽”等抽象概念解釋天文現象。朱熹所采用的這一方法與中國古代科學家普遍采用的研究方法是一致的。
其三,運用推類獲取新知。朱熹經常運用“以類而推”的方法,用已知的東西、直觀的東西,對天文現象進行類推解釋。
其四,闡發前人的天文學研究成果。朱熹研讀過包括沈括《夢溪筆談》在內的大量科學論著,對前人的天文學觀點均予以評述,并提出自己的看法。
從現代科學的角度看,朱熹的天文學研究方法,固然有其不足之處,這主要是由于古代科學所處的階段而導致的。在古代科學的范疇中,朱熹的天文學研究方法應當屬于合理。更為重要的是,朱熹運用這些方法在天文學上取得了重要的成就。
朱熹在天文學方面的科學成就主要反映在他最后十年里有關的言論中。概括起來主要有三個方面:
第一,提出了以“氣”為起點的宇宙演化學說。朱熹曾經說:“天地初間只是陰陽之氣。這一個氣運行,磨來磨去,磨得急了便拶許多渣滓;里面無處出,便結成個地在中央。氣之清者便為天,為日月,為星辰,只在外,常周環運轉。地便只在中央不動。不是在下?！盵 ]這里描繪了一幅宇宙演化途徑的圖景。
在朱熹看來,宇宙的初始是由陰陽之氣構成的氣團。陰陽之氣的氣團作旋轉運動;由于內部相互磨擦發生分化;其中“清剛者為天,重濁者為地”[ ],重濁之氣聚合為“渣滓”,為地,清剛之氣則在地的周圍形成天和日月星辰。朱熹還明確說:“天地始初混沌未分時,想只有水火二者。水之滓腳便成地。今登高而望,群山皆為波浪之狀,便是水泛如此。只不知因什么時凝了。初間極軟,后來方凝得硬?！畼O濁便成地,火之極輕便成風霆雷電日星之屬?！盵 ]他根據直觀的經驗推斷認為,大地是在水的作用下通過沉積而形成的,日月星辰是由火而形成的。
將宇宙的初始看作是運動的氣,這一思想與近代天文學關于太陽系起源的星云說有某些相似之處。1755年,德國哲學家康德提出了太陽系起源的星云說;1796年,法國天文學家拉普拉斯也獨立地提出星云說。星云說認為,太陽系內的所有天體都是由同一團原始星云形成的。然而,在他們500多年之前,朱熹就提出了類似之說;盡管尚缺乏科學依據和定量的推算,但其通過思辯而獲得的結果則是超前的。
對此,英國科學史家梅森在其《自然科學史》一書中予以記述:“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他認為,在太初,宇宙只是在運動中的一團渾沌的物質。這種運動是漩渦的運動,而由于這種運動,重濁物質與清剛物質就分離開來,重濁者趨向宇宙大旋渦的中心而成為地,清剛者則居于上而成為天?！盵 ]
第二,提出了地以“氣”懸空于宇宙之中的宇宙結構學說。朱熹贊同早期的渾天說,但作了重大的修改和發展。早期的渾天說認為:“天如雞子,地如雞中黃,孤居于天內,天大而地小。天表里有水,天地各乘氣而立,載水而行”[ ]但是,當天半繞地下時,日月星辰如何從水中通過?這是困擾古代天文學家的一大難題。朱熹不贊同地載水而浮的說法,他說:“天以氣而依地之形,地以形而附天之氣。天包乎地,地特天中之一物爾。天以氣而運乎外,故地搉在中間,隤然不動?！盵 ]這就是說,地以“氣”懸空在宇宙之中。
至于地如何以“氣”懸空在宇宙中央,朱熹說:“天運不息,晝夜輾轉,故地搉在中間。使天有一息之停,則地須陷下。惟天運轉之急,故凝結得許多渣滓在中間?！盵 ]又說:“地則氣之渣滓,聚成形質者;但以其束于勁風旋轉之中,故得以兀然浮空,甚久而不墜耳?！盵 ]朱熹認為,宇宙中“氣”的旋轉使得地能夠懸空于宇宙中央。朱熹的解釋克服了以往天文學家關于宇宙結構學說的弱點,把傳統的渾天說發展到了一個新水平。[ ]
關于地之外的天,朱熹說:“天之形,……亦無形質?！祗w,而實非有體也?！盵 ]“天無體,只二十八宿便是天體。”[ ]又說:“星不是貼天。天是陰陽之氣在上面”;“天積氣,上面勁,只中間空,為日月來往。地在天中,不甚大,四邊空,”[ ]這顯然是吸取了傳統宣夜說所謂“天了無質,……日月眾星,自然浮生虛空之中,其行無止,皆須氣也”[ ]的思想。
第三,提出了天有九重和天體運行軌道的思想。朱熹認為,屈原《天問》的“圜則九重”就是指“九天”,指天有九重。事實上,在朱熹之前,關于“九天”的說法可見《呂氏春秋?有始覽》:中央曰鈞天,東方曰蒼天,東北曰變天,北方曰玄天,西北曰幽天,西方曰顥天,西南曰朱天,南方曰炎天,東南曰陽天;后來的《淮南子?天文訓》等也有類似的說法;直到北宋末年洪興祖撰《楚辭補注》,其中《天文章句》對“九天”的解釋是:東方皞天,東南方陽天,南方赤天,西南方朱天,西方成天,西北方幽天,北方玄天,東北方變天,中央鈞天。顯然,這些解釋都不包括天有九重的思想。
朱熹則明確地提出天有九重的觀點,并且還說“自地之外,氣之旋轉,益遠益大,益清益剛,究陽之數,而至于九,則極清極剛,而無復有涯矣”[ ];同時,朱熹贊同張載所謂“日月五星順天左旋”的說法。他進一步解釋說:“蓋天行甚健,一日一夜周三百六十五度四分度之一,又進過一度。日行速,健次于天,一日一夜周三百六十五度四分度之一,正恰好。比天進一度,則日為退一度。二日天進二度,則日為退二度。積至三百六十五日四分日之一,則天所進過之度,又恰周得本數;而日所退之度,亦恰退盡本數,遂與天會而成一年。月行遲,一日一夜三百六十五度四分度之一行不盡,比天為退了十三度有奇。進數為順天而左,退數為逆天而右。”[ ]《朱子語類》卷二朱熹的門人在闡釋所謂“天左旋,日月亦左旋”時說:“此亦易見。如以一大輪在外,一小輪載日月在內,大輪轉急,小輪轉慢。雖都是左轉,只有急有慢,便覺日月似右轉了。”朱熹贊同此說。[ ]
對此,英國著名科學史家李約瑟說:“這位哲學家曾談到‘大輪’和‘小輪’,也就是日、月的小‘軌道’以及行星和恒星的大‘軌道’。特別有趣的是,他已經認識到,‘逆行’不過是由于天體相對速度不同而產生的一種視現象?！盵 ]因此李約瑟認為,不能匆忙假定中國天文學家從未理解行星的運動軌道。
在天文學研究中,朱熹除了提出以上新見外,還對沈括有關天文學的觀點做過詳細的闡述。例如:沈括曾說:“月本無光,猶銀丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光側,而所見才如鉤;日漸遠,則斜照,而光稍滿。如一彈丸,以粉涂其半,側視之,則粉處如鉤;對視之,則正圓?！盵 ]朱熹贊同此說,并接著說:“以此觀之則知月光常滿,但自人所立處視之,有偏有正,故見其光有盈有虧?！盵 ]他還說:“月體常圓無闕,但常受日光為明。初三、四是日在下照,月在西邊明,人在這邊望,只見在弦光。十五、六則日在地下,其光由地四邊而射出,月被其光而明?！?古今人皆言有闕,惟沈存中云無闕?！盵 ]
三. 對后世的影響
中國古代的天文學大致包括宇宙結構理論和歷法兩大主要部分,尤以歷法最為突出。宇宙結構理論自漢代形成蓋天說、渾天說和宣夜說之后,也經歷了不斷的發展,主要表現為占主導地位的渾天說不斷吸取各家學說之長而逐步得到完善。
朱熹的天文學研究側重于對宇宙結構理論的研究。他通過自己的天文觀測和科學研究,以渾天說為主干,吸取了蓋天說和宣夜說的某些觀點,提出了較以往更加完善的宇宙結構理論,把古代的渾天說推到一個新的階段,這應當是朱熹對于古代天文學發展的一大貢獻。
但是,由于朱熹的天文學研究只是專注于宇宙的結構,對于當時在天文觀測和歷法方面的研究進展關注不夠,在這些方面的研究稍顯不足。因此,他的宇宙結構理論在某些具體的細節方面,尤其是定量方面,尚有一些不足之處,有些見解和解釋是欠妥當的。
然而,他畢竟對宇宙結構等天文學問題作了純科學意義上的研究,代表了宋代以至后來相當長一段時期中國古代天文學在宇宙結構理論研究方面的水平。而且,朱熹的宇宙結構理論在后來直至清代一直受到了不少學者的重視和引述。
朱熹之后宋末的重要學者王應麟(1223~1296年,字伯厚,號深寧居士)撰《六經天文編》六卷,記述了儒家經典中大量有關天文學方面的重要論述,《四庫全書?六經天文編》“提要”說:“是編裒六經之言天文者,以易、書、詩所載為上卷,周禮、禮記、春秋所載為下卷?！痹撝饕灿浭隽酥祆涞脑S多有關天文學方面的論述。
元代之后科舉考試以“四書五經”為官定教科書。其中《尚書》以蔡沈的《書集傳》為主。蔡沈(1167~1230年,字仲默,號九峰)曾隨其父蔡元定從學于朱熹。他的《書集傳》是承朱熹之命而作,其中包含了朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》等內容,涉及不少有關天文學方面的論述。另有元代學者史伯璿(生卒不詳)著《管窺外篇》;《四庫全書?管窺外篇》“提要”說:該書中“于天文、歷學、地理、田制言之頗詳,多能有所闡發?！痹谡摷疤煳膶W時,該書對朱熹的言論多有引述,并認為“天以極健至勁之氣運乎外,而束水與地于其中”。這與朱熹的宇宙結構理論是一致的。
明初的胡廣等纂修《性理大全》,其中輯錄了大量朱熹有關天文學的論述。明末清初的天文學家游藝(生卒不詳,字子六,號岱峰)融中西天文學于一體,撰天文學著作《天經或問》,后被收入《四庫全書》,并流傳于日本。該書在回答地球何以“能浮空而不墜”時說:“天虛晝夜運旋于外,地實確然不動于中……天裹著地,運旋之氣升降不息,四面緊塞不容展側,地不得不凝于中以自守也?！边@里吸取了朱熹關于氣的旋轉支撐地球懸于空中的宇宙結構理論;在解釋地震的原因時,該書又明確運用了朱熹的這一觀點,說:“地本氣之渣滓聚成形質者,束于元氣旋轉之中,故兀然浮空而不墜為極重亙中心以鎮定也?！痹谡摷叭赵挛逍堑倪\行方向和速度時,該書說道:“日月之行,宋儒言之甚詳”,并且還直接引述朱熹關于五星運行方向和速度的觀點予以說明。
清代著名學者李光地(1642~1718年,字晉卿,號榕村)曾奉命主編《朱子大全》,其中“卷四十九理氣一”有“總論、太極、天地、陰陽、時令”,“卷五十理氣二”有“天文、天度、地理、雷電、風雨雪雹霜露”,收錄了朱熹有關天文學的不少論述。李光地所著的《歷象本要》引述了朱熹所謂“地在中央不動,不是在下”,“天包乎地”以及“天有九重”等,用以說明朱熹的天文學思想中包含了西方天文學有關宇宙結構的知識[ ]。他在所撰的《理氣》篇說:“朱子言天,天不宜以恒星為體,當立有定之度數記之。天乃動物,仍當于天外立一太虛不動之天以測之,此說即今西歷之宗動天也。其言九層之天。近人者最和暖故能生人物。遠得一層,運轉得較緊似一層。至第九層則緊不可言。與今西歷所云九層一 一吻合?！盵 ]他的《御定星歷考原》六卷,也引述了朱熹有關宇宙結構的言論,并且認為,朱熹所說的“天包乎地,地特天中之一物爾”就是指“天渾圓地亦渾圓”,而與西方天文學的宇宙結構理論相一致。
李光地與被譽為清初“歷算第一名家”的梅文鼎(1633~1721年,字定九,號勿庵)[ ]交往甚密,并且對當時的西方科學都持“西學中源”說。梅文鼎在所著《歷學疑問》中多處引用朱熹有關宇宙結構的言論。該書認為,朱熹已經具有西方天文學所謂“動天之外有靜天”、“天有重數”和“以輪載日月”的觀點,并且說:“朱子以輪載日月之喻,兼可施諸黃、赤,與西說之言層次者實相通貫。”[ ]
除此之外,清代還有黃鼎(生卒不詳)的《天文大成管窺輯要》八十卷,其中也包括朱熹有關天文學的不少論述。
朱熹是古代的大哲學家,代表了中國古代哲學發展的一座高峰。也許正是這個原因,他在天文學上所取得的成就一直沒有能引起人們足夠的注意。但是,這并不能否認他在天文學上確實做出過卓越的貢獻,他的宇宙結構理論對后世產生過重大的影響。
注釋:
[ ] 李約瑟:《中國科學技術史》第四卷《天學》,北京:科學出版社1975年版,第2頁。
[ ] 〔宋〕黎靖德編:《朱子語類》,北京:中華書局1986年版,卷第九十四。
[ ] 《朱子語類》,卷第一百四。
[ ] 陳來:《朱子書信編年考證》,上海人民出版社1989年版。
[ ] 《答林擇之》,《晦庵先生朱文公文集》(四部叢刊初編),以下簡稱《文集》,卷四十三。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》續集卷二。
[ ] 《答呂子約》,《文集》卷四十七。
[ ] 胡道靜:《朱子對沈括科學學說的鉆研與發展》,《朱熹與中國文化》,學林出版社1989年版。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》卷四十四。
[ ] 《答蔡伯靜》,《文集》續集卷三。
[ ] 《答廖子晦》,《文集》卷四十五。
[ ] 《答蔡季通》,《文集》續集卷二。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 《朱子語類》,卷第二十三。
[ ] 樂愛國、高令印《朱熹格物致知論的科學精神及其歷史作用》,《廈門大學學報》,1997年第1期。
[ ] 《朱子語類》,卷第一。
[ ] 《朱子語類》,卷第一。
[ ] 《朱子語類》,卷第一。
[ ] 梅森:《自然科學史》,上海譯文出版社1980年版,第75頁。
[ ] 《晉書?天文志上》。
[ ] 《朱子語類》,卷第一。
[ ] 《朱子語類》,卷第一。
[ ] 朱熹:《楚辭集注》,上海古籍出版社1979年版,第51頁。
[ ] 杜石然等:《中國科學技術史稿》(下),科學出版社1982年版,第106頁。
[ ] 朱熹:《楚辭集注》,第51頁。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 《晉書?天文志上》。
[ ] 朱熹:《楚辭集注》,第51頁。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 李約瑟:《中國科學技術史》第4卷,科學出版社1975年版,第547頁。
[ ] 沈括:《夢溪筆談》卷七《象數一》。
[ ] 朱熹:《楚辭集注》,第53頁。
[ ] 《朱子語類》,卷第二。
[ ] 樂愛國:《李光地的中西科技觀述評》,載《李光地研究》,廈門大學出版社1993年版。
[ ] 《榕村語錄》卷二十六《理氣》
關于天文學的知識范文2
在《周易》中，四象是八卦的基礎和基本構架?！吨芤住返乃南笤醋怨盘煳膶W。
本文通過對四象體系的研究指出，在《周易》的筮法中蘊涵著天地之道，卜筮的過程象征著運用天地之道去尋求《周易》對應卦爻之中所規定的、萬事萬物產生、發展和變化的規律。
本文還指出，作為自然哲學概念，四象是陰陽兩種要素對立運動，相互轉化，此消彼長而形成的天地萬物運行中的四種典型狀態。
關鍵詞： 四象、古天文學、四方主星、周易
四象一詞的主要出處有二，其一是古天文學，其二是《周易》。在古天文學中，四象的意義比較明確，是指黃道二十八宿中的東方蒼龍、南方朱雀、西方白虎和北方玄武，也稱為四陸、四靈、四獸或四宮。而在《周易》中，四象一詞的內涵則比較豐富，其涉及范圍從各種自然現象，到中華民族古代文明的諸多領域。至于在兩者之中的四象來源是否相同，意義是否一致等都有待于進一步研究。
在這里，特別值得注意的是古天文學和《周易》之間的關系。從古天文學的角度來看，歷法是古天文學中的重要組成部分，按照中國天文學史整理小組編寫的《中國天文學史》的觀點，遠古人類最早的天文活動就是觀象授時，這種授時實際上是最為原始和簡單的歷法，因此，中華民族的古天文學也可以稱為古代天文歷法。《淮南子?天文訓》所云“律歷之數，天地之道也”，從哲學高度上總結了歷法在天地之道中的首要和核心作用。如果再從《周易》的角度來看，“易之為書也，廣大悉備，有天道焉，有人道焉，有地道焉”；“仰以觀于天文，俯以察于地理”；“易與天地準，故能彌綸天地之道”，所以，它與古天文學一定有著極為密切的關系。鑒于此，筆者擬從考證古代天文歷法中的四象入手，探索四象的起源和演化，以及它在古天文學中的作用，然后再從《周易》的自然哲學高度上來分析四象的意義和內涵，如此，我們將得益匪淺。
一、古天文學中的四象演化過程的基本研究方法
關于四象的記載，從現存的歷史文獻來說，最早的是《尚書》、《周禮》、《禮記》、《吳子》和《呂氏春秋》等先秦經典；戰國時代的天文學家甘德、石申的著作(分別著有《天文星占》和《天文》二書)雖已佚失，但在《漢書?律歷志》中的關于二十八宿的數據仍然來自于石氏的著作。[1] 到了西漢時期，在《史記?天官書》、《淮南子?天文訓》等文獻中，可以見到有關四象二十八宿的詳細記載。另外，就考古實物而言，1978年在湖北省隨縣擂鼓墩發掘的戰國早期曾侯乙墓（據考證可以確定為公元前433年或稍后的墓葬）中，發現一件漆箱蓋，蓋上繪有二十八宿的篆體古代名稱，以及斗和龍虎的圖案。1987年在河南濮陽西水坡發現的M45號墓（又稱龍虎墓）中的龍虎蚌塑，對于研究我國古代天文學，特別是四象和二十八宿，具有重要意義。
四象的起源和演化是一個跨越若干歷史時代的漫長過程。在這一過程中有一個重要標志，那就是四象二十八宿體系的創建。正是在這一體系之中，人們才有可能比較準確地把握日月五星的運動規律，才能夠制定科學歷法，從而誕生了古六歷——四分歷。所以說，我們有理由認為四分歷的創立時代就是四象二十八宿的完整體系最終形成的時代。其時間大約在春秋末期。確認了這一點之后，選擇其中有價值的文獻記載和考古成就把四象體系的演化過程劃分為四個階段，沿著歷史一直追溯到中華文明起源的遠古時代。
四象體系演化的四個階段是：第一、春秋末期的四象二十八宿體系的創建時代，第二、以四仲中星為代表的五帝時代，第三、以西水坡龍虎墓和《周禮》中的四象旌旗為代表的仰韶時代，第四、以創世神話為代表的遠古時代。在這四個時代中，從古代記載、傳說和考古發現中找到具有時代特征的代表性天象來探索四象的起源和演化過程，以及四象在中華民族古代文化中的地位和作用。這就是研究古天文學和《周易》中四象的基本方法。
二、四象二十八宿體系的創建時代考證
這里所說的“四象二十八宿體系的創建時代”，應該具有以下兩個特征：第一，具有完整的四象二十八宿結構，這是一個可以用來觀測日月五星運行規律的古代天文參考系，其內容與《史記》和《漢書》中的有關記載基本相同，按照日躔順序錄入如下
東宮蒼龍：角、亢、氐、房、心、尾、箕，
北宮玄武：斗、牛、女、虛、危、室、壁，
西宮白虎：奎、婁、胃、昂、畢、觜、參，
南宮朱雀：井、鬼、柳、星、張、翼、軫。
第二，通過天文觀測已經具備較為完整的二十八宿的天文數據（距度和去極度）和日月五星的運行數據。這些數據是在制定四分歷過程中的一系列大規模天文觀測中得到的。所以說，四分歷的制定，意味著一個完備的四象二十八宿體系已經創建完畢。下面將通過四分歷的制定時間來確定二十八宿體系最終完成的年代，然后找到這一時代的天象記載，根據這一記載進一步確認當時的年代。
關于古四分歷的制定過程，首先要提到的是《中國天文學史》中的有關論述：
春秋時代大致是處于從觀象授時到制定科學歷法的過渡時代，關于這一時期的歷法，在《左傳》中有兩次用圭表測定冬至的記載，分別在魯僖公五年(B.C.655年)和魯昭公二十年(B.C.522年)。雖然這種觀測的誤差可以大到一、二天左右。但是通過長達幾十年或數百年的觀測資料的積累和平均，誤差就會大大降低，得到較為準確的回歸年長度，這樣就有了建立科學歷法的基礎。當時測定的回歸年長度是 日，因此，以此為基礎的歷法就叫做四分歷。
另外，人們還發現，12個朔望月的總長度短于一個回歸年，所以必須安排閏月。根據王韜、新城新藏等人的工作統計，從魯宣公時代的B.C.589年以后，已經明確地掌握了十九年七閏的規律。[2] 這一規律的發現，在歷法發展史上是一個巨大的躍進，掌握了這一規律，測定了比較準確的朔望月和回歸年長度后，歷法工作者就進入了科學歷法的大門。這樣，四分歷就誕生了，時間大約在公元前五世紀前后的春秋末期。[3]
在戰國時代的天文學家甘德和石申的著作中記載有大量的四分歷制定時代的天文歷法資料，雖然已經遺失，但在《漢書?天文志》和《漢書?律歷志》中曾經多次提到過這些記載。由于西漢時期尚未發現歲差，故在漢武帝時代仍沿用甘、石的天文數據作為制定《太初歷》的基準。在《漢書?律歷志》中提到的“故傳不曰冬至，而曰日南至。極于牽牛之初，日中之時景最長，以此知其南至也”，就是對于《左傳》中的兩次測定日南至記載所作的說明。由此可見，關于“冬至牽牛初”的測定數據早在《左傳》成書的春秋末期即已確定。另外，在《漢書?天文志》中同時又提到“夏至至于東井，冬至至于牽牛，春秋分日至婁、角”，“牽牛，日、月、五星所從起，歷數之元，三正之始”，這里的“歷數”，指四分歷，“三正”則是夏正、殷正和周正。以上這些記載，說明了科學歷法創建時代以冬至為歲首，位于牽牛，也即二十八宿中的北宮玄武牛宿。
值得慶幸的是，在《漢書?律歷志》中保留了當時的記載，其中有按照周歷十二月、十二次和二十四節氣測定的各項詳細的天文數據，如表1。本文將確認：它們都是在春秋末期創建四分歷時代測定的天文數據，后來記入甘、石著作的。
表1 《漢書?律歷志》中的十二次和二十四節氣星表
周正月 星紀： 初斗十二度，大雪； 中牽牛初，冬至；
周二月 玄枵： 初婺女八度，小寒； 中危初，大寒；
周三月 娵訾： 初危十六度，立春； 中營室十四度，驚蟄；
周四月 降婁： 初奎五度，雨水； 中婁四度，春分；
周五月 大梁： 初胃七度，谷雨； 中昴八度，清明；
周六月 實沈： 初畢十二度，立夏； 中井初，小滿；
周七月 鶉首： 初井十六度，芒種； 中井三十一度，夏至；
周八月 鶉火： 初柳九度，小暑； 中張三度，大暑；
周九月 鶉尾： 初張十八度，立秋； 中翼十五度，處暑；
周十月 壽星： 初軫十二度，白露； 中角十度，秋分；
周十一月 大火： 初氐五度，寒露； 中房五度，霜降；
周十二月 析木： 初尾十度，立冬； 中箕七度，小雪。
為了確定這一星象年代，最簡單而又可靠的方法是從考察其中的四個分至點入手。選擇這種方法有以下兩個原因：第一，在春秋末期，古人已經掌握了用圭表測影確定四個分至點位置的方法，精確度較高，它們是確定十二次和二十四節氣的基準；第二，四個分至點的赤經和黃經完全相同，在以下的計算中無須做復雜的黃赤換算。
《漢書?律歷志》星表天象的四個分至點分別是：冬至牽牛初、春分婁四度、夏至井三十一度、秋分角十度。現通過理論計算來考證以上分至點天象的年代，計算步驟為：
一、從中科院自然科學史研究所的《九五國家科技攻關項目——夏商周斷代工程——天文數據庫》[4]中，選取B.C.600、B.C.500和B.C.400年的角、牛、婁、井四宿赤經數據，現歸納列入表2。
表2 角、牛、婁、井四宿赤經數據
角宿 牛宿 婁宿 井宿
B.C.600 168.0239 267.8103 354.6511 57.1223
B.C.500 169.2900 269.2653 355.9097 58.5533
B.C.400 170.5552 270.7211 357.1702 59.9903
二、為了提高考證年代的精確性，把年代的單位由原來的100年分割為10年；用線性內插法計算各年度的赤經，然后，按照星宿和年代記入表3（表中僅列入了從B.C.550年到B.C.440年的11個時間段的110年的數據）中對應的單元格左側。計算過程從略。
三、在《漢書?律歷志》星表中的二十四節氣的位置是用入宿度表示的，所以，在考證星表年代時同樣要用分至點入宿度來表示分至點位置，其中符合星表天象的數據按照星宿和年代記入表3中對應的單元格右側的括號內。分至點入宿度的計算方法是
其中分至點赤經是：春分360°、夏至90°、秋分180°和冬至270°，對應距星依次為婁、井、角、牛四宿，代入公式（1）計算后即得到赤經差（古度），舍棄其中的小數部分后的整數就是分至點入宿度。例如，對于冬至點及其距星牛宿有
B.C.520: (270－268.9743)×365.25/360 = 1.0407 ，冬至點入宿度為牛宿1度。
B.C.500: (270－269.2653)×365.25/360 = 0.7454 ，冬至點入宿度為牛宿初度。
B.C.440: (270－270.1388)×365.25/360 = -0.1408 ，冬至點入宿度在斗宿內。
表3 二十八宿建立時代的分至點位置
年代 角宿(秋分點入宿度) 牛宿(冬至點入宿度) 婁宿(春分點入宿度) 井宿(夏至點入宿度)
BC550 168.6570 268.5378 355.2804 (婁4度) 57.8378
BC540 168.7836 268.6833 355.4063 (婁4度) 57.9809
BC530 168.9102 268.8288 355.5321 (婁4度) 58.1240
BC520 169.0368 268.9743 355.6580 (婁4度) 58.2671
BC510 169.1634 (角10度) 269.1198 (牛初度) 355.7838 (婁4度) 58.4102 (井31度)
BC500 169.2900 (角10度) 269.2653 (牛初度) 355.9097 (婁4度) 58.5533 (井31度)
BC490 169.4165 (角10度) 269.4109 (牛初度) 356.0358 (婁4度) 58.6970 (井31度)
BC480 169.5430 (角10度) 269.5565 (牛初度) 356.1618 58.8407 (井31度)
BC470 169.6696 (角10度) 269.7020 (牛初度) 356.2879 58.9844 (井31度)
BC460 169.7961 (角10度) 269.8476 (牛初度) 356.4139 59.1281 (井31度)
BC450 169.9226 (角10度) 269.9932 (牛初度) 356.5400 59.2718 (井31度)
BC440 170.0491 (角10度) 270.1388 356.6660 59.4155 (井31度)
由表3可見，只有在B.C.510～B.C.490年間的四個分至點入宿度與星表天象完全吻合，由此可以推定星表天象出現的時間大約在B.C.500年左右，春秋末年的魯定公時代，略晚于前文所說的B.C.522年魯昭公二十年的日南至觀測記載。因為此時已經掌握了十九年七閏規律，說明當時的天文觀測水準較高，所以理論分析與當時的觀測天象完全相符。
從《漢書?律歷志》中的星表來看，顯然在這一時期已經有了十二次和二十四節氣的完整體系，這是伴隨著四分歷創建過程中的長期的大規模的天文觀測得到的。所有這些重大的科學數據和發明被記入甘德和石申的著作，以后又被班固用于《漢書》。以上所說的分至點位置、二十八宿距度、日月運行周期和《左傳》中的閏月記載、十二次和二十四節氣等一系列天文歷法中的偉大成就都來自于這一時代。在這一時代，還產生了孔子、老子和墨子等偉大的思想家，以及他們創造的儒家、道家和墨家學派，形成了中國古代學術的百花齊放時期。這是中國第一個黃金時代。
所有這一切都建立在完整而準確的四宮二十八宿體系的基礎之上。這一體系作為天文觀測的參考系，為上述科學成就的取得奠定了基礎。所以說，在公元前五百年左右，偉大的中華民族已經同時制定了科學歷法和創建了四宮二十八宿的天文觀測體系。轉貼于 三、五帝時代的四仲中星體系
四仲中星來源于《尚書?堯典》中的記載：“日中星鳥，以殷仲春”；“日永星火，以正仲夏”；“宵中星虛，以殷仲秋”；“日短星昴，以正仲冬”。以昏中星鳥、火、虛、昂分別作為春分、夏至、秋分、冬至的標志，故稱以上四宿為四仲中星。
為了研究這一天象，現仍然選用中科院自然科學史研究所的《夏商周斷代工程——天文數據庫》中的基本數據。過去研究古代星宿位置大都采用歲差方法進行推算，但對于幾千年前的遠古時代，則可能有較大的誤差。本文的方法是，先取B.C.1700年到B.C.2200的五百年間的上述四宿的赤經和赤緯數據，在考慮黃赤交角變化后，把赤經和赤緯換算成黃經（過程從略），有關公式如下
ε=23o27∕08".26－0".4684 t
Sin B = CosεSinα－SinεSinαCosβ
Sin A = (CosεSinαCosβ+SinεSinβ) / Cos B
其中ε為黃赤交角，A為黃經，B為黃緯，α為赤經，β為赤緯。根據以上求得的黃經數據計算出從B.C.2200年到B.C.1700年五百年間的百年平均歲差，如表4。
表4 四仲中星的歲差
房宿 心宿 虛宿 危宿 昂宿 畢宿 星宿 張宿
-1700 α 188.6928 193.7868 272.2147 282.2210 5.917707 16.8509 95.7300 103.0900
β -9.30594 -9.90189 -14.9269 -12.4482 6.791774 4.1031 1.07 -3.07
A 191.6936 196.5510 272.1665 282.1539 8.154889 17.0802 96.20839 104.6115
-2200 α 182.3953 187.4492 265.1991 275.3297 359.6398 10.5422 89.4100 96.9600
β -6.48962 -7.12118 -14.8599 -12.8766 3.974365 1.3586 1.19 -2.58
A 184.8300 189.6858 265.3015 275.2930 1.288928 10.1949 89.36224 97.7652
百年平均歲差 1.37272 1.37304 1.37300 1.37218 1.37312 1.37706 1.36923 1.36926
然后以B.C.2200年黃經數據為起點，向上推算四仲中星的黃經和距度，如表5。
表5 五帝時代的四方主星的黃經距度
房宿跨度（黃經） 虛宿跨度（黃經） 昂宿跨度（黃經） 星宿跨度（黃經）
B.C.2300 183.4573～188.3128 263.9285～273.9208 359.9158～8.8178 87.9930～96.3959
B.C.2400 182.0846～186.9397 262.5555～272.5486 358.5427～7.4407 86.6238～95.0266
B.C.2500 180.7119～185.5667 261.1825～271.1764 357.1696～6.0636 85.2546～93.6573
B.C.2600 179.3392～184.1938 259.8095～269.8042 355.7965～4.6865 83.8854～92.2880
B.C.2700 177.9665～182.8208 258.4365～268.4320 354.4234～3.3094 82.5162～90.9187
由表5可見，從B.C.2700年到B.C.2300年的幾乎整個五帝時代，房、虛、昂、星四宿全部位于四個分至點附近，理所當然地作為四方主星，成為四象二十八宿體系的四方基準星宿，以此為中心形成了《史記?天官書》中記載的四象二十八宿體系的完整配置和對應關系。從這一體系的結構來看，四象對應四宮，每宮七宿，七宿中的第四宿（東宮蒼龍房宿、北宮玄武虛宿、西宮白虎昂宿和南宮朱雀星宿）作為基準星宿分別位于各宮幾何位置的中央，因此，每宮七宿對于相應的分至點來說是對稱的。例如在東宮蒼龍中，秋分點房宿位于中央，前后各有三宿（前方角、亢、氐，后方心、尾、箕），相對于房宿形成角對稱。原來的蒼龍曾經以尾宿為龍尾，增加箕宿的目的就在于保持東宮蒼龍的角對稱性。經過這樣設置之后，從角宿一到斗宿一就成為東宮蒼龍的疆域。西宮白虎、南宮朱雀和北宮玄武則分別對春分點昂宿、夏至點星宿和冬至點虛宿形成同樣的角對稱性。在一個相當長的歷史時期中，以四仲中星作為四象二十八宿的基準一直得到人們的認同，甚至唐代僧一行在創建《大衍歷》時，也按照這一基準進行大規模的天文測量?！缎绿茣?卷二十八》記載有“今以四象分天，北正玄枵中，虛九度；東正大火中，房二度；南正鶉火中，七星七度；西正大梁中，昴七度”。
東西南北是地面上的方位，用來確定地面上物體之間的相對位置。同樣，把二十八宿分為東南西北四宮，是建立天空中的方位，用來確定天空中星宿之間的相對位置。但由于地球既有自轉又有公轉，在地球上的觀察者看來，星空始終在相對于地面轉動，它的東西南北處于不斷運動之中。這樣就需要選擇一個特定的時刻，在每年的這時，星空中的東西南北與地面上的對應方位互相重合，這一特定時刻就是天地相合的基準。中華民族遠祖選定的時刻是五帝時代的春分初昏，此時正值東宮蒼龍房宿昏見，四個基準星宿與東西南北的四方正向重合，形成東宮蒼龍位于正東、西宮白虎位于正西、南宮朱雀位于正南、北宮玄武位于正北的經典標準形式。從而建立了完整的四季、四方、四宮和四仲中星的對應體系，奠定了天空中方位的基礎。
三、仰韶時代的龍虎墓和四象旌旗，創世神話
現在要從五帝時代上溯到更為久遠的仰韶時代，并最終探索創世神話時期的四象。關于仰韶時代對四象體系的認識，這里將著重探索西水坡龍虎墓和四象旌旗。
濮陽西水坡遺址是本世紀80年代末發現的一處以仰韶文化內涵為主的遺址，在遺址的M45號墓中發現和出土了距今6000多年前的蚌塑龍虎圖案（下簡稱蚌塑）。蚌塑自發現之日起，就受到國內外學術界的廣泛關注和深入研究。見諸報刊后，更引起世界性的轟動。蚌塑對于研究我國古代天文具有特別重要的意義，其中就有關于古天文中的四象的探索。
在M45號墓中，墓主人的骨架頭南足北，骨架的東西兩側分別發現了蚌塑龍虎圖案，而在墓主人的腳下（即骨架的北面），則有用蚌塑和兩根人脛骨共同組成的北斗圖象。
研究認為，蚌塑龍虎應作為星象解釋，它們與北斗共同組成了一個天文體系，龍虎分別代表東宮蒼龍和西宮白虎。這一配置與真實星圖的位置關系完全相符。因此，M45號墓中的蒼龍白虎北斗星圖，正是古人在當時的社會生活中為確定時間和生產季節的真實反映，這一星圖反映了遠古人類觀象授時的要求。[5]
與仰韶時代四象有關的，還有《周禮》、《禮記》和《吳子》等先秦文獻中的四象旌旗?！秴亲?治兵篇》中有“左青龍，右白虎，前朱雀，后玄武”，《禮記?曲禮篇》也有同樣論述。這是軍旅和禮儀中的四象旌旗?！吨芏Y?考工記?辀人》中的記載則更為詳細：
軫之方也，以象地也；蓋之圜也，以象天也；輪輻三十，以象日月也；蓋弓二十有八，以象星也；龍旂九斿，以象大火也；鳥旟七斿，以象鶉火也；熊旗六斿，以象伐也；龜蛇四斿，以象營室也。
下面將針對這一記載先做文字解釋，然后考證旌旗中天象標志的年代。
這一段辀人記載的精彩之處在于，它記述了國辀的結構是仿照天地和日月星辰的運動和相互位置來設計的，因此，國辀就是按照古代天道觀設計的一個完整的宇宙模型，其中包括有天圓地方、三辰、四象、二十八宿等。辀是古代有輪的車，因其轅木彎曲，兩端上翹如舟狀，故稱之為辀。其中的軫為車廂四壁，呈方形；蓋為車上之傘蓋，呈圓形；軫蓋相合取天圓地方之意?！拜嗇椚毕笳髅吭氯?；蓋弓是傘蓋上的弓形木架，沿圓周排布，象征星辰即周天二十八宿；[6]輪輻與蓋弓相合取日月星三辰之意。龍旂、鳥旟、熊旗、龜旐則分別是繪有蛟龍、鳥隼、熊虎和龜蛇四獸圖案的旌旗，代表四象，即前文的四象旌旗。四獸圖案分別象征二十八宿中的大火、鶉火、伐和營室四宿，簡稱四獸天象。
在《周禮?春官宗伯?司?！分羞€有關于九旗的記載：
司常掌九族之物，各有屬，以待國事。日月為常，交龍為旂，通帛為旜，雜帛為物，熊虎為旗，鳥隼為旟，龜蛇為旐，全羽為旞，折羽為旌。及國之大閱，贊司馬，頌旗物，王建大常，諸侯建旂，孤卿建旜，大夫士建物，師都建旗，州里建旟，縣鄙建旐。
其中也提到了四象旌旗。這里記載了周代的旗幟共有常、旂、旜、物、旗、旟、旐、旞、旌九種，設專職官員“司?！眻陶凭牌?。其中常為王旗，上繪日月龍三辰，象征周王朝的天命所歸；而“交龍為旂”、“熊虎為旗”、“鳥隼為旟”、“龜蛇為旐”則以四獸天象為圖案和標志，分別作為諸侯、將帥、六卿和縣鄙四個等級官員的旗幟。從而實現了天上的三辰、四象和人世間的天子、百官間的對應。九旗廣泛用于各種盛大慶典、祭祀、儀仗和軍旅等，辀中用旗乃其中之一。周朝的旗幟由旗桿、縿和斿三個部分組成，其中縿作為旗幟主體是附于旗桿的直幅，上面繪有象征性的圖案，斿是綴于縿側面的、由若干條狀橫幅組成的旗幟裝飾物。[7]
另外，在《后漢書?輿服志》中談到辀的歷史時說：“后世圣人觀于天，視斗周旋，魁方杓曲，以攜龍、角為帝車，于是乃曲其辀，乘牛駕馬，登險赴難，周覽八極。……至奚仲為夏車正，建其斿旐，尊卑上下，各有等級”。奚仲職司車正是在夏禹時代，因此，作為四象旌旗中的四獸天象的淵源當然要追溯到夏禹以前的更為久遠的年代。
下面來分別考證四象旌旗中的四獸圖案及其對應的四獸天象。
首先是龍旂。關于“龍旂九斿，以象大火”，大火即蒼龍，九斿則為尾宿九星，故龍旂象征東方蒼龍，以尾宿為標志，作為東方主星。
其次是熊旗。關于“熊旗六斿，以象伐”，熊旗即前文的“熊虎為旗”，后世按《史記?天官書》稱西宮為白虎。最初的白虎或熊虎天象，由參觜二宿組成，觜宿為頭，參宿的內三星為體，外四星為肩股，后來逐步演化為西宮白虎七宿。至于六斿，則如鄭玄注：“伐屬白虎宿，與參連體而六星”，六星是白虎的臀尾。由此可見，熊旗象征西方白虎，以觜參為標志，作為西方主星。
第三是龜旐。關于“龜蛇四斿，以象營室”，鄭玄注云：“龜蛇為旐，縣鄙之所建。營室，玄武宿，與東壁連體而四星”，室壁四星作為龜的四足形成龜旐的四斿。《石氏星經》稱：“室名營室”，又稱“室名玄冥”。[8]《禮記?月令》稱冬季之神為玄冥”。杜預在《春秋經傳集解》中稱：“營室水也，玄冥水神也，故又云水方正而作”。所以，最初的北宮玄武就是營室，為玄冥水神，后來才逐步演化為北宮玄武七宿。這一過程與西宮白虎相似。故龜旐象征北方玄武，以營室為標志，作為北方主星。
現在已經確認了四象旌旗中的龍旂、熊旗和龜旐分別作為東方主星尾宿、西方主星觜參和北方主星營室的標志，下面需要進一步確認這一星象的年代。根據歲差理論，可以大致估計到該星象在五帝時代以前的數千年?，F暫時追加翼宿為南方主星，用表5相同的方法，計算尾、室、參、翼四宿的黃經和距度，編制成表6。計算過程從略。
表6 仰韶文化時代四方主星的黃經距度
尾宿跨度（黃經） 室宿跨度（黃經） 參宿跨度（黃經） 翼宿跨度（黃經）
B.C.3000 187.1150－202.2086 284.5420－300.1846 11.7567－26.0925 105.5298－121.9902
B.C.3500 180.2590－195.3493 277.6918－293.3326 4.8765－19.2151 98.7589－115.1622
B.C.4000 173.4031－188.4900 270.8416－286.4806 357.9964－12.3377 91.9879－108.3342
B.C.4500 166.0150－181.3080 263.9914－279.6286 351.1163－5.4603 85.2170－101.5063
B.C.5000 159.6911－174.7733 257.1412－272.7766 344.2362－358.5829 78.4461－94.6783
由表6可見，在B.C.4500～B.C.4000年左右，尾、室、參、翼四宿正好分別位于秋分、冬至、春分和夏至四個分至點上。并且還可以看到，這一年代同時也正是距今六千多年以前的西水坡M45號墓中的龍虎天象時代。所以可以推測，尾、室、參、翼四宿作為四方主星的時代可以上溯到六千多年以前的仰韶文化時代。
綜上所述，既然四獸天象中的大火、觜參和營室分別位于仰韶時代的秋分、春分和冬至點，那么完全可以合理地設想鳥宿應該位于夏至點翼宿。
現在來研究鳥旟，以便驗證這一設想。關于“鳥旟七斿，以象鶉火”，其中“鶉火”是十二次中的一次，要考證鶉火，首先要研究十二次。從《漢書?律歷志》可知，十二次是依照次初為節，次中為氣的原則，用二十四節氣把黃赤道附近的天空等分為十二個區域。其中四個分至點即春分、夏至、秋分和冬至分別位于降婁、鶉首、壽星和星紀的中點。在四分歷的創建過程中，冬至牽牛初作為歷元，同時也是十二次的起點，因此，牽牛初就成為十二次之首的星紀的中點。
但是，分至點是受到歲差影響的，所以，十二次和二十八宿的對應關系將隨著年代的推移而有所變化。歲差造成的春分點的移動速度是每隔大約71.6年向西移動1度，每隔2148年左右移動30度，正好是十二次中的一次。如前所述，《漢書?律歷志》中的星表天象年代在春秋末年的B.C.500年左右，在這一年代中，翼十五度位于處暑（黃經150°），是鶉尾的中央星宿。按照歲差理論推算，在此2148年以前的B.C.2650年前后，翼十五度位于大暑（黃經120°），是鶉火的中央星宿。由于翼宿距度為18度，在B.C.3000—B.C.1900年的一千多年間，大暑都在翼宿之內，這一歷史時期囊括了整個五帝時代直到夏朝中期，翼宿一直保持鶉火中央星宿的地位。而在此4296年以前的B.C.4800年前后，翼十五度位于夏至（黃經90°）。由表6不難推算得出，大約在B.C.5300—B.C.4200年間夏至點都在翼宿內，這正是距今六七千年以前的仰韶文化時代，也就是西水坡龍虎墓時代。這時的觜參、翼宿、大火和營室正好位于四個分至點上，成為四方主星。
由此可見，“鳥旟七斿，以象鶉火”中的鶉火應指翼宿，其理由有以下三點：
第一，龍旂、熊旗、鳥旟和龜旐建立在同一時代，它們都以世代相傳的遠古時代的四獸天象作為建立旌旗圖案的依據。既然龍、熊、龜分別作為仰韶時代的東、西、北三方主星，鳥旟理所當然地應取當時的南方主星翼宿作為標志和象征。
第二，翼宿本身的形狀非常像一只展翅飛翔的鳥隼。由圖1的翼宿明晰圖可見，1、2、3、4為鳥體，5為鳥首，6為鳥尾，7、15為兩足，8—14，16—22分別為左右兩翼。每翼由七宿組成，象征“鳥旟七斿”。鶉為雕類猛禽，《詩經?小雅》中有“匪鶉匪鳶，翰飛戾天”。南宮朱雀以翼宿似鳥而得名，這與西宮白虎以參觜似虎而得名的設想完全一致。
第三，“奚仲為夏車正，建其斿旐”。按漢陸賈《新語?道基》的記載，在大禹治水時奚仲“橈曲為輪，因直為轅，駕馬服牛，浮舟杖幀，以代人力”。此時的翼宿即為鶉火主星，故翼宿應稱為鶉火。
由于歲差的原因，作為十二次的“大火”的對應星宿就曾經有過變化。在《漢書?律歷志》中確定的十二次和二十八宿的對應關系中大火為“氐、房、心”。而在《爾雅?釋天》中的記載則為“房、心、尾”?！谤嚮稹焙汀按蠡稹币粯?，其對應星宿也應該發生變化。在《漢書?律歷志》中，鶉火對應“柳、星、張”，而在遠古時代則應對應“張、翼、軫”。另外，盡管十二次作為一個體系未必創始得那樣早，但這并不妨礙鶉火、大火等天區名稱出現于十二次建立之前，就像二十八宿中的一些星宿早在該體系建立之前就已經廣為人們應用一樣。
現在又出現了一個問題。如果說四方主星的概念出現在仰韶時代的話，那么在西水坡龍虎墓中為什么只出現了象征東西兩宮的龍虎蚌塑，而沒有南北兩宮呢？這能否說明當時的人類只認識四宮中的東西兩宮，而不認識南北兩宮呢？這一問題值得探索。
在仰韶時代，每當春分季節來臨之時，伴隨著東方地平線上的大火昏見，在南中天同時呈現翼宿昏中的天象。同樣，在秋分前后有參宿昏見和室宿昏中天象同時出現。同樣，在夏至前后有室宿昏見，大火昏中，標志著炎夏季節即將來臨；冬至前后則有翼宿昏見，參宿昏中，預示著人類將面臨著寒風凜冽、大雪粉飛、江河結凍、鳥獸潛蹤的嚴冬，只能停止一切戶外活動，在山洞或房屋中躲避寒冷和風雪。早在農業社會來臨之前的仰韶時代早期，遠古人類的漁獵、放牧、采集野果等生產活動就都與寒暑乃至四季有關，所以他們很早就應該認識到寒暑變化與相應的各種天象之間的關系，以便安排人類自身的生活和有關活動，否則，就難以做到適者生存。特別是冬天，人類必須事先建造或修繕好房屋，貯備大量越冬用的食物和燃料。從不久前發現的天水秦安縣大地灣遺址距今8000～5000年的村落和房屋群來看，早在仰韶時代以前，古人類就已經能夠建造房屋，在仰韶時代甚至已經能夠用木材和原始的混凝土來建造大型聚會用的、具有原始宮殿規模的建筑物。[9]可以設想，在仰韶時代早期乃至更早，雖然遠古人類可能有了四季的概念，但其中最為重要的是寒暑，通過觀象授時預知寒暑的來臨；其次才是春秋。隨著人類進入農業社會，農業上升為人類的第一需要，成為第一“職業”，只是在這時，春秋的概念才開始變得比寒暑更為重要，龍虎天象的授時作用才更為人們注意，并最終導致對龍虎天象的崇拜。
從表6中可以看到，早在公元前五千年（距今七千年前）乃至更早，室宿和翼宿就分別處在冬至和夏至點附近，過了許多年之后，參宿和大火才分別進入春分和秋分點，成為春秋的授時星象，只是在這時，火、參、翼、室四宿才全部進入四方主星的位置。換句話說，夏至室宿昏見和冬至翼宿昏見的天象早在農業社會的龍虎天象以前就已經形成，并一直延續到龍虎天象時代。正因為如此，在仰韶文化早期，人們完全有可能首先重視南北兩宮，然后逐步建立四方主星的概念，從而形成四宮的原始體系。
四象又稱四獸、四靈。四獸顯然來源于四獸天象，而四靈則是由于對四獸的崇拜而神靈化的結果。由于在仰韶時代的早期，四獸天象正好位于四方主星的位置，由此就得到一個很重要的結論：四獸和四靈作為民族的圖騰崇拜在仰韶時代早期就已經形成。這一時代，早于仰韶時代的龍虎墓年代。
仰韶時代秋分日躔尾宿，五帝時代日躔房宿，由于大火遍歷房、心、尾三宿，以致蒼龍能夠在相當長的歷史時代中作為授時星象存在，因此，仰韶時代的四獸天象和五帝時代的四仲中星兩種古代著名天象都以傳說的方式，融合著中華民族特有的文化，經過數千年的漫長歲月，流傳并能夠影響到久遠的后世。如果我們繼續追溯的話，可以達到中華民族文化的源頭——創世神話。長沙子彈庫出土的楚帛書中記載的中國上古創世神話中有：
在天地尚未形成，世界處于混沌狀態之時，先有伏羲、女媧二神，結為夫婦，生了四子。這四子后來成為代表四時的四神。四神的老大叫青干，老二叫朱四單，老三叫白大然，老四叫墨干。[10]
四神就是四宮，老大青干是青龍（又稱蒼龍），老二朱四單是朱雀，老三白大然是白虎，老四墨干是玄武（玄和墨都是黑色）。這就是說，后世的四宮的命名中保留了創世神話中的四種顏色，這說明了遠在上古傳說時代的人們就已經有了對四象的基本認識，后世的四宮來源于上古時代的傳說。 四、四象體系的形成和演化過程綜述
以上論述了古天文中的四象，不難看出，古人類對四象的認識來源于對春夏秋冬四季和東西南北四方的認識。這一認識過程是，最初，通過人類自身感官去認識一年中的寒暑和感受四季；然后，通過四方主星的昏見和昏中來認識四季；隨著社會的發展，人們逐漸不滿足于這樣的簡單認識，于是發展到在四方主星的基礎上建立四宮二十八宿體系，進一步認識十二次和二十四節氣。由此可見，對四象的認識實質上是對時間和空間的認識。
在對時間的認識上，人類不僅限于認識一年四季和二十四節氣，而且還有對日和月的認識。例如，在古人類對日的認識中，通過對太陽升落時間的認識，把一天區分為晝、夜、晨、昏四辰。 在對月的認識中，通過對月亮圓缺的認識，把一月區分為望日、上弦、朔日、下弦四月相。這樣就完成了對年、月、日、時的總體認識，奠定了歷法的基礎。
關于對空間的認識，人們通過日升日落的位置把地面大致區分為東、西、南、北四方。四方的建立首先在于選擇基準，即以日出為東，日落為西，東西之中軸為南北。但是，日出和日落的方向是隨季節而變化的，由春分到夏至期間的日出位置逐漸向北偏移，到夏至移至最北，由夏至到秋分則重新返回；由秋分到冬至期間的日出位置逐漸向南偏移，到冬至移至最南，由冬至到春分則重新返回。其中以春分和秋分時刻的日出位置居于這一移動范圍的正中，是最為理想的基準。此時恰值春分蒼龍昏見正東，秋分白虎昏見正東，并且由于此時人類已經進入了農業社會，突出了春分和秋分的作用。因此，雖然對東西南北的初步認識可能更早，但選定春分和秋分的日出位置作為正東，作為四方的基準，最有可能在農業社會的時代形成。
四方基準的確定還有一個方法，那就是北極星。古人類很早就認識了北極星的作用，以此作為確定正北的基準。同時也認識到北斗七星圍繞北極星的運行可以作為四季的授時星象。從前文所說的仰韶時代龍虎墓中的星象體系配置來看，墓主人頭南足北，龍虎斗分列東西北三方，顯然仰韶時代的遠古人類已經有了這一認識。
只有建立了四方的基準，才能夠確認四方。只有正確地確定四方，才能認識四方主星。由于四季是由四方主星的昏見和昏中確定的，所以，四方和四辰是認識四方主星和四季的前提和基礎。這樣一來，人類對四辰、四方、四季、四方主星和四月相的認識共同構成了四象體系的基礎，于是，古代的四象體系可以綜合表示如下：
春——東——主星蒼龍（仰韶：尾宿，五帝：房宿）——上弦——卯（朝）；
夏——南——主星朱雀（仰韶：翼宿，五帝：星宿）——望日——午（晝）；
秋——西——主星白虎（仰韶：參宿，五帝：昂宿）——下弦——酉（夕）；
冬——北——主星玄武（仰韶：營室，五帝：虛宿）——朔日——子（夜）。
由此可見，古代的四象體系是一個綜合時間和空間，包容天地的時空體系。所有這一切至少在仰韶時代已經完成。最初的時空體系非常簡單，每一個時間單元或空間單元用四個要素來表示：一年分為四季，一月分為四月相，一日分為四辰，大地分為四方，天空以四方主星標志四宮。這樣的時空體系可以稱之為原始的四象體系。隨著人們對自然界認識的深入和社會的發展，四要素逐漸演化為四個基準點，其中最重要的一組四要素是春分、夏至、秋分和冬至四個分至點，及其對應的四方主星。二分二至與四方主星的結合，建立了融天地為一體的四個時空點，形成了古代人類“觀天法地”的基準，正是在此基準之上才有可能完成四象二十八宿體系——古代天文觀測參考系。
本文以四方主星為主線，考察了這一參考系的演化過程。第一代四方主星是仰韶時代的尾、翼、參、室四宿，在漫長的歷史歲月中，這些星宿被人們崇拜為神靈，神化為圖騰。第二代四方主星是五帝時代的房、星、昂、虛四宿，它被后世的天文學家和占星家作為四宮二十八宿體系的創建基準和天文觀測基準。第三代四方主星是春秋末期的角、井、婁、牛四宿，它們是建立科學歷法的的基準。由此可見，四象最初作為原始的時空體系和天文觀測基準，后來演化為四宮二十八宿體系，同時它又是中華民族的神靈和圖騰，是中華民族文化的象征和標志。它已經融入到各個學術領域：政治、歷史、宗教、軍事、天文、地理、人文、神學等。在漫漫的萬千年中，它見證了中華民族的發展歷程，在這一歷史長河中始終占有著極為重要的地位。
值得注意的是，四象體系不僅是天文觀測的基準，而且是八卦的基礎和基本構架。中華民族的先祖通過對四象的認識，創造了八卦和六十四卦。從這一點來說，如果沒有四象體系，就沒有八卦，就沒有《易經》?！兑捉洝分阅軌虺蔀橹腥A民族文化的源頭，其根源在于中華古人類對于四象的認識。
五、《周易》的筮法蘊涵著天地之道
現在來探索《周易》中的四象。正是《周易》，把四象等古天文學中的科學概念總結并上升到哲學高度，從而建立了《周易》的世界觀——天道觀，形成了“天人合一”的中華民族古代文化。在《易傳?系辭》中提到四象的有以下兩處：
第一，在《易傳?系辭上》第十一章中有一段著名的論述：“易有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦”，通常簡稱為“四句”。對“四句”的解釋有兩種主要觀點，其一認為，這是孔子總結的、對宇宙間萬事萬物的發生和演化過程的總體認識，是“周易的世界模式”，或者說“宇宙生成論”；其二認為是對畫卦和筮法的說明。[11]
第二，在《易傳?系辭上》第九章有一段關于筮法的論述：“大衍之數五十，其用四十有九。分而為二以象兩，掛一以象三，揲之以四以象四時，歸奇于扐以象閏，五歲再閏，故再扐而后掛”，闡述了易經筮法和古天文歷法之間的深刻的內在聯系。
對四象有兩種不同的解釋，分別以漢朝的象數易學和宋朝的義理易學為代表。在漢朝的象數易學中把四象解釋為四時，兩漢諸多學者，乃至晉韓康伯、唐孔穎達、李鼎祚、北宋張載等都宗此說。例如在李鼎祚的《周易集解?系辭上》中有“虞翻曰：四象，四時也”。在《周易正義?系辭上》中孔穎達疏云：“揲之以四以象四時者，分揲其蓍，皆以四四為數，以象四時。”北宋張載在《橫渠易說》中云：“四象即乾之四德，四時之象”。今人高亨先生在《周易大傳今注》中說：“四象，四時也。四時各有其象，故謂之四象”。由此可見，“四句”中之四象與筮法中之“四”同義，皆指春、夏、秋、冬四時。
宋朝的義理易學觀點以南宋著名理學家朱熹為代表，清代毛奇齡、李塨等人贊同此說。這一學派從義理學的觀點來解釋四象，在朱熹的《朱文公易說》中有：“四象是老陽、老陰、少陽、少陰；老陽是九，老陰是六，少陽是七，少陰是八”。今人朱伯昆先生的《易學哲學史》、金景芳和呂紹綱先生的《周易全解》、劉大鈞和林忠軍先生的《周易傳文白話解（系辭上）》等也持此種觀點。
由于對四象的解釋有以上不同，所以對“四句”的認識也隨之而異。但有人認為可以把這些不同觀點統一起來，張其成先生在其所著《易學大辭典》中指出，近人尚秉和綜合舊說，認為“四象即四時，春少陽，夏老陽，秋少陰，冬老陰也。老陽、老陰即九、六，少陽、少陰即七、八。故四象定則八卦自生?！鄙?、張兩位先生的認識值得深入探討。
在《易傳?系辭上》的兩段關于四象的論述中，“四句”的意義隱晦而艱深，筮法的論述則相對便于理解，所以，現在從分析筮法出發來研究四象，然后再進一步探索四象的意義，以及《周易》中的四象和古天文學中的四象之間的關系。
在筮法的一段論述中出現了一、 二、三、四、五共五個數字，這些數字是某種事物、概念或規律的標志和象征，破譯筮法的關鍵就在于對這五個數字予以合理的解釋。其中“四”和“五”的意義非常明確：關于“四”，原文是“揲之以四以象四時”，故“四”象征四時；關于“五”，原文是“歸奇于扐以象閏，五歲再閏，故再扐而后掛”，故“五”象征閏法或置閏規則。“四”和“五”都屬于天文歷法中的基本概念。如果考慮到“四”和“五”的產生，是由于卜筮過程中的“大衍之數五十，其用四十有九”、“分而為二”和“掛一以象三”的三個卜筮程序演算形成的必然結果，再考慮到這一章節在理論上的邏輯性和筮法上的連貫性，只有把其中的全部數字用天文歷法的有關知識來解釋，才能切合《系辭》作者的本意。按照這一基本認識，可以對筮法一段作如下解釋：
“一”為太一（指北辰），“二”為兩儀（指陰陽、天地、經星和緯星），“三”為日月星三辰，“四”為春夏秋冬四時，“五”為閏法。
下面可以對這一論述作進一步破譯。筮法中去一不用，即所謂“北辰居其所，眾星共之”，象征北辰居中不動，作為天地之中。四十九根蓍草“分而為二”，象征萬物分為陰陽，宇宙分為天地，日月星辰分為經星和緯星（古稱恒星為經星，日月和五大行星為緯星），這是古人對宇宙萬物的基本認識?！皰煲灰韵笕?，象征天地之間有日月星三辰，其中“日月”者，日月五星也，“星”者，二十八宿也，古代通過觀測日月相對于四宮二十八宿體系的運行來制定歷法，標示著古代天文觀測體系和觀測方法的建立?！稗橹运囊韵笏臅r”者，通過天文觀測確定四時、十二次和二十四節氣也?！皻w奇于扐以象閏，五歲再閏，故再扐而后掛”者，通過天文觀測確定日月運行周期，以定閏法也。由此可見，一、二、三、四、五這五個數字，完整地表示了古人對宇宙的基本認識，以及在此認識基礎上建立的天文觀測體系和制定歷法的過程，這是一個完整的宇宙模型，體現了中華民族古老的自然哲學觀，簡稱為天地之道。由此可見，《周易》筮法的每一個程序都與古天文歷法息息相關，蓍草之分、揲、掛、扐對應著天地萬物的各種存在和運動之象，所以說，在《周易》的筮法中蘊涵著天地之道，或如《四庫全書總目》所云“尚書、春秋寓于史，而易則寓于卜筮。故易之為書，推天道以明人事也”。《淮南子?天文訓》所云“律歷之數，天地之道”，《系辭》所云“易之為書也，廣大悉備，有天道焉，有人道焉，有地道焉”。其義均在此也。
在三易之中，《周易》之所以不同于《連山》、《歸藏》者，就在于《周易》不僅為卜筮之書，而且為哲學之書；在于《周易》從哲學的高度上，總結了中國古代科學文化的精髓，歸納并上升為天地之道，從而成為中華民族文化的源頭。
筮法是卜筮的總綱。筮法決定卜筮的結果，決定卜筮的靈驗與否，所以，《周易》的關鍵在于筮法。因為筮法蘊涵著天地之道，而卦爻代表萬事萬物，所以說，卜筮的過程就象征著運用天地之道去尋求《周易》對應卦爻之中規定的、萬事萬物產生、發展和變化的規律。惟筮法合于天地之道，易經才能“范圍天地之化而不過，曲成萬物而不遺”，才能“配天地”、“配四時”、“配日月”，才能與天地準，而“彌綸天地之道”。在后世諸多歷史朝代制定歷法時，都以易經理論為依據，如《漢書》、《晉書》、《隋書》、《唐書》等史籍中都尊此法，其原因就在于此。古往今來有許多人相信，正因為《周易》符合天地之道，所以通過卜筮可以窺測天機，從而實現天地與人事之間的溝通?！吨芤住分阅軌蝾A測未來，其原因就在于此。
六、四象的自然哲學意義
從以上的分析中，不難看出《周易》中的天地之道來源于古代天文歷法，所以《周易》中的四象和古天文歷法中的四象兩者同出一源。有了這一基本認識，下面就可以著手分析漢代象數易學和宋代義理易學的觀點異同。
事實上，漢代象數易學著重闡述四象的象數意義，是從認識自然和創建歷法的角度來理解四象。而宋代義理易學，則更多的是從卜筮和哲理的角度來理解四象。雖然兩者的認識角度有異，但其源頭相同，因此，只要把象數易學的認識上升到自然哲學的高度上來理解，就完全可以把這兩種看似不同的認識統一起來。
陰陽學說是中國古代的自然哲學，從陰陽學說的觀點來看，四象是陰陽兩種要素對立運動，相互轉化，此消彼長而形成的天地萬物運行中的四種狀態。這一觀點首先來源于中國古代天文歷法，來源于天地之道。在人們對自然界的認識中，諸如日月運行、晝夜交替、寒來暑往、草木枯榮等各種自然現象的運行規律都可以歸結為四種具有代表性的典型狀態。這四種狀態就稱為四象。
在陰陽學說中，陰陽是決定天地萬物發展變化的兩種基本要素，在這兩種要素中，陽為天、為白晝、為經星，又指向日、溫暖和明亮等，陰為地、為黑夜、為緯星，又指背日、寒冷和陰暗等，正是陰陽的交替運行和相互作用形成了天地運行根本規律，左右著宇宙萬物的生存和發展。在宋代的義理易學中，四象為老陽、少陽、老陰和少陰。所謂老陽，是指陰消陽長達到極點的狀態；所謂老陰，是指陽消陰長達到極點的狀態；在由老陰向老陽轉化的陰消陽長過程中達到的陰陽平衡狀態謂之少陽；在由老陽向老陰轉化的陽消陰長過程中達到的陰陽平衡狀態謂之少陰。這是《系辭》作者從哲學高度上總結和抽象出來的對自然現象演化規律的總體認識。
下面來分別討論幾種主要自然現象中的四象。
就四季而言，以日出位置和晝夜長度論陰陽，冬至日出位置在最南，故曰日南至，其日白晝最短，謂之老陰；夏至日出位置在最北，故曰日北至，其日白晝最長，謂之老陽；春分日出位置在正東，晝夜相等，處于由老陰（冬至）向老陽（夏至）轉化的陰消陽長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陽；秋分日出位置也在正東，晝夜相等，處于由老陽（夏至）向老陰（冬至）轉化的陽消陰長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陰。
就晝夜而言，以太陽位置和日照強度論陰陽，子夜（子正）太陽在正北，無日照，故為老陰；正午（午正）太陽在正南，日照最強，故為老陽；平旦（卯正）為日出，處于由老陰（子正）向老陽（午正）轉化的陰消陽長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陽；黃昏（酉正）為日落，處于由老陽（午正）向老陰（子正）轉化的陽消陰長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陰。
就月相而言，以月亮圓缺論陰陽，朔日不見月，為老陰；望日滿月，為老陽；上弦見半月，處于由老陰（朔日）向老陽（望日）轉化的陰消陽長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陽；下弦也見半月，處于由老陽（望日）向老陰（朔日）轉化的陽消陰長過程中的陰陽平衡狀態，謂之少陰。
就四方而言，陰陽取決于太陽的位置，太陽在子夜、正午、平旦、黃昏分別位于北、南、東、西，故北為老陰，南為老陽，東為少陽，西為少陰。
就四宮而言，以春分黃昏時天地相合為基準，北宮為老陰，南宮為老陽，東宮為少陽，西宮為少陰。另外，以太陽日躔四方主星定春夏秋冬，日躔北方主星為冬，為老陰；日躔南方主星為夏，為老陽；日躔東方主星為秋，為少陰；日躔西方主星為春，為少陽。
就萬物而言，以寒暑和日照論陰陽。故以植物初生為春，為少陽；以盛長為夏，為老陽；以結實為秋，為少陰；以枯衰為冬，為老陰。
由此可見，世上萬物在陰陽兩要素的作用下，由于陰陽的對立斗爭和相互轉化產生了四種典型狀態，這一演化過程就是“四句”中所說的“兩儀生四象”?！断缔o》曰“易有四象，所以示也”，四象可以表示萬物的基本運行規律。
《周易》中的若干重要哲學思想都來自于這一基本認識。在陰陽兩要素的對立斗爭中，達到老陰，必然向少陽轉化，故曰“冬至一陽生”；達到老陽，必然向少陰轉化，故曰“夏至一陰生”。任何事物發展到極點必然向相反的方向轉化，“福者，禍之所倚；禍者，福之所伏”、“否極泰來”、“亢龍有悔”、“易窮則變”都寓于這一深刻的哲理之中。
鑒于以上種種，筆者認為，四象一詞是一個寓自然與哲理，寓歷史與文化的多層次的、博大精深的普適性概念，正因為如此，它才能在“范圍天地之化而不過，曲成萬物而不遺”的《周易》中占有特殊地位，成為《周易》符號體系中的基本要素，成為八卦和六十四卦的基本構架，成為衍生萬物的基礎?！吨芤住分阅堋熬刻烊酥H，通古今之變”者，不可無四象也。
參考文獻
[1] 中國天文學史整理小組編：《中國天文學史》P44，北京：科學出版社，1981。
[2] 中國天文學史整理小組編：《中國天文學史》P72，北京：科學出版社，1981。
[3] 陳久金：《歷法的起源和先秦四分歷》，《科技史文集 第一輯（天文學史專輯）》P17，北京：科學出版社，1978。
[4] 寧曉玉制作，劉次沅指導：《224顆恒星四千年位置表》，夏商周斷代工程——天文數據庫，
ihns.ac.cn/astronomy/224/new_page_a.htm。
[5] 馮 時：《河南濮陽西水坡45號墓的天文學研究》，《文物》，1990年第3期。
[6] 林 尹：《周禮今注今譯》P430，北京：書目文獻出版社，1985。
[7] 林 尹：《周禮今注今譯》P284，北京：書目文獻出版社，1985。
[8] 陳遵媯：《中國天文學史 第二冊》P358，北京：科學出版社，1982。
[9] 馮誠、譚飛、張燕：《大地灣遺址向世人宣告：華夏文明史增加三千年》，《絲綢之路》，2003年第4期。
關于天文學的知識范文3
地球與宇宙領域是小學科學教學的重要內容，也是教學的難點，尤其是天文學中關于星空的教學內容。雖然這部分內容為學生撩起了星空的神秘面紗，點燃了小學生的求知欲，但終究是因為小學生的空間想象的發展水平有限，浩瀚的宇宙使孩子的空間想象無法達到的范疇，所以學生難以真正了解星空。許多科學老師為此進行了努力。但因為教學時間、地點、經費和個人研究水平的限制，難以真正落實該領域的教學。目前，天文學還不是中小學的必修課，但許多學校已經把它作為選修課講授，開展了許多天文科普活動，已經有一部分學生參與其中，但大部分學生對星空知之甚少。怎樣才能較好地完成這個教學任務，引領孩子遙望星空呢？
一、保證課堂教學的效果
在小學教科版科學教材中，關于星空的教學內容主要有五年級下冊的《地球的運動》和六年級下冊的《宇宙》兩個單元，內容雖不多，但組成了小學天文啟蒙教育的重要內容?？茖W教師要充分發揮課堂教學主陣地的作用，認真上好科學課，落實地球與宇宙的具體內容標準。
以下是小學科學課程標準中地球與宇宙領域對天文教學內容的表述（見表1、表2）。
二、充分發揮工具和虛擬軟件的作用
認識四季的代表星座是教學中難點，但是如果很好地完成教學任務，對學生以后的天文學習和觀測將產生重要的影響，教師要指導學生利用工具、虛擬軟件來學習和觀測。
1.活動星圖
活動星圖又可以稱為旋轉星圖，它是由一個可轉動的星盤底座與一個帶橢圓開口與時間刻度的圓盤組成，它能顯示不同日子和時間實際所見的星空，部分觀星者用來計劃一晚觀測的程序。
不同地理緯度的觀測者使用的旋轉星圖也不同。旋轉星圖一般較便宜，且可顯示出不少的星座，又方便攜帶，所以適合剛入門的觀星者使用?；顒有菆D比較適合天文的入門者使用，主要是教天文初學者辨認星座的。
要將活動星圖的方位與實際的星星位置對應，最簡單的方法是將他高舉在頭上，并正確對應出東西的方向，有經驗的使用者則只需平舉在胸前，將活動星圖上的方向與所面對的方向對正即可。
2.全天星圖和星空傘
全天星圖，就是把全天所有的星及深空天體等，按照一定的規律繪制在紙上，稱為全天星圖。 相對旋轉星圖，整張全天星圖比較折中，既適合一般天好者，也適合天文發燒友，特點是全天所有星座及深空天體繪制在一張圖上，類似地圖大小，“全天”的整體感較強，星等達到6等及以上，深空天體也較多，可以觀星參考，也可以了解學習使用，不足是戶外觀星攜帶不太方便。
為了便于攜帶，人們發明了星空傘――將全天星圖繪制于傘面上。這是學生學習認識星座的一個很好的選擇。
3.虛擬天文館（Stellarium）軟件
Stellarium 是一款免費開源的GPL軟件，它使用openGL技術對星空進行實時渲染。軟件可以真實地表現通過肉眼、雙筒望遠鏡和小型天文望遠鏡所看到的天空。Stellarium還被應用于天象館中。不同編譯版本的 Stellarium 可以在不同的操作系統下運行，目前支持的操作系統包括：Linux/Unix、Windows 和 MacOS X。
Stellarium可以根據觀測者所處的時間和地點，計算天空中太陽、月球、行星和恒星的位置，并將其顯示出來。它還可以繪制星座、虛擬天文現象（如流星雨、日食和月食等）。
Stellarium 可以用作學習夜空知識的教具，還可以作為天好者星空觀測的輔助工具，或者僅僅是滿足一下好奇心。由于其高質量的畫質，一些天象館將 Stellarium 用在了實際的天象放映中。有些天好者還使用 Stellarium 繪制他們文章中用到的星圖。
4.谷歌星空等手機軟件
手機上使用的星空軟件比較多，有谷歌星空（Google Sky Map）、星空星座知識（The Night Sky）、移動天文臺（Mobile Observatory Pro）、星空（Starmap）等。相比之下，安卓系統的谷歌星空使用方便快捷。
谷歌星空是谷歌推出的一款星空觀測應用軟件。它如同一個微型的天文望遠鏡，帶您仰望星空，探尋宇宙的奧妙。谷歌星空可查看各種天體，包括星體、星座、星系、行星和月球，允許用戶自由設定顯示哪些天體。
谷歌星空完全依賴手機內建的全球衛星定位系統（GPS）及加速器，精確地利用您的所在位置，包括你所面對的方向、手機傾向何方等等，就可向您顯示當前所在位置的星空圖，而且星空圖會隨您而動。所以當用戶用手機分別對著頭頂和腳底的時候，就可以看到天頂和天底。面對滿天的星星，用戶要想找到自己想找的星星好比大海撈針。不過可以點擊菜單鍵，選擇搜索，在搜索框中輸入關鍵字如“大熊座”，谷歌星空會在屏幕上顯示一個圓圈狀的箭頭指示星座方位，用戶只需調整手持手機的方向和角度，就可以輕松找到想要找的星座了，而且此時手機所指向的方位就是真實的星座在天空中所在的位置。
三、開展天文觀測活動
天文觀測是小學生天文學習中最振奮人心的環節，深受學生的喜愛。在小學中開展天文觀測科普活動有效地配合了科學課的教學活動，是教學的拓展。
1.成立天文社團
在校園開展天文科普的目的，一是普及，二是提高，所以活動的組織宜采用“金字塔”型結構。最底層是天好者，它由全校所有對天文感興趣的師生組成，中間層是在眾多愛好者中，對天文特別感興趣，并能堅持參加各項天文活動的師生，頂層是天文骨干和核心，它是由具有天文科技知識，有責任心的老師和一些在艱難觀測中能堅持、能吃苦，并且在活動前能充分作好各項準備的學生組成。對這一部分師生，建議成立天文社或天文興趣小組等社團。
開展天文觀測的初始階段，在全校層面開展天文觀測活動不太現實，所以天文觀測要先在人數不多的天文社團開展。
2.軟硬件準備
天文社團要有自己的活動場所，主要用來講授天文基礎知識、播放科普視頻、課件，要配置天文望遠鏡等觀測儀器，還要訂閱或購買天文科普讀物。為了發揮輻射作用，還可以在學校網站開辟天文觀測活動專欄。學校要為社團確定業務水平較高的指導師，條件許可的話還可以聘請校外輔導員。
3.確定觀測內容
觀測活動的初期，應該選擇難度較低、效果較好的觀測內容，比如月球。由于月球的視面大，表面清晰可辨，可觀測的項目多，而且要通過認真的觀測，比較容易獲得觀測的成果，因此，月球觀測是開始進行天文觀測的首選。學生有了一定的觀測經驗和能力以后，可以循序漸進選擇有一定難度的觀測內容，如星座辨識、太陽黑子的觀測等等。
4.遵守安全第一的原則
天文觀測活動因其特殊性，大部分要晚上進行觀測或有些觀測可能存在的傷害。所以在老師組織學生活動時首先要考慮安全，沒有安全保障寧可放棄觀測。這里的不安全因素有來自觀測環境和觀測對象，就觀測環境而言，社會治安情況，通往觀測地及觀測地的環境情況等。就觀測對象而言，還要充分考慮來自觀測對象對觀測者的傷害，如觀測太陽時可能傷害到人眼等。
5.交流與拓展
關于天文學的知識范文4
關鍵詞?教堂.暗室日晷；時空準線；天文特征
引言
公元前1世紀，維特魯威在《建筑十書））中將建筑學的內容概況為房屋建造（aedmcatio）、日晷制造（gnomon ice）和機械制造（machinatio），并在第9書中詳細的介紹了日晷的基本原理川。他認為，建筑師應該了解辨別方位、劃分時節的基本方法，知曉星辰的運行軌跡，以便理解日晷的基本原理。可見，早在兩千多年前，建筑師就已經對子午線以及天文時空準線有一定的認識，并將其應用于建筑設計之中，且這種應用一直延續至近代。然而，伴隨著社會生產力的發展，社會分工越來越細化，致使今天的建筑師對于天文的關注度遠不及當時，對這些暗藏在古代建筑中的天文特征也鮮有了解和研究，本文試通過對15―18世紀歐洲教堂暗室日晷發展歷程的梳理，對教堂的功能進行重新解讀和認識。
一、教堂日晷的建造緣起
耶穌基督于公元30年到33年之間被釘死在十字架后的第三天復活，為了紀念這一天，復活節（EasterDay）成為基督教的一個重要節日。羅馬大帝君士坦丁一世在公元325年確定復活節是每年春分月圓之后第一個星期日。理論上，只要確定了春分，其后再通過觀察月圓之日，即可確定復活節的日期。但實際上由于春分和星期日之間的時間間隔有時太短并不能及時的通知準備，且各地春分及滿月的時間也并不是同一時刻，這就需要教廷確定一個標準時間。盡管羅馬教皇于6世紀統一了這個日期，但是，到了12世紀，人們發現這個前輩沿用下來的日期并不準確。于是教皇下令對太陽和月亮的運動重新進行觀測和計算，以便確定精確的復活節日期，并為此給予天文研究財政和社會支持長達近6個世紀。而確定復活節日期的一個關鍵參數就是春分日的時間，如何精確的確定春分日時間成為問題的關鍵。15―18世紀，以丹堤（E～natio Danti）、卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）、比安基尼（Francesco Bianchini）為代表的多位天文學家紛紛在教堂中建立暗室日晷，教堂開始成為天文觀測儀器。
暗室日晷出現在教堂并不是偶然事件，宗教建筑與天文之間的聯系由來已久，朝向就是這種聯系最直接的表現?！吧駨R以及內殿中供奉的神像都應朝向西方，這樣攜帶著供品與犧牲走向神廟的人，就可以看到位于東面蒼穹之下神廟內的神像……而神像本身也好像冉冉升起并俯視著祈禱者和犧牲品，因為所有神的祭壇都必須朝向東方?！边@是所知最早關于宗教建筑朝向的文字描述，出自于維特魯威《建筑十書》。事實上宗教建筑的朝向，與太陽、月亮等天體之間大多存在著時空準線?，斞盼拿鳛跬呦目祟D（Uaxactun）遺址群的E組神廟（E Group Temples），就通過特殊的設計，使得神廟組群與春秋分、夏冬至的日出方向呈現時空對應關系，神廟也兼作觀察和預測天文事件的工具；代表著古埃及文明的吉薩金字塔群也與天空中的獵戶座呈對位關系；中世紀法國的亞眠主教堂（圖2）和巴黎圣母院（圖3）的建筑朝向與冬至日出及夏至日落的方向一致。
此外，有的宗教建筑結合空間設計，與特定日期天體運行軌跡形成對位關系，使光線投射在壁畫、浮雕或者雕塑上，渲染神圣的宗教氣氛。如建于1135年意大利帕爾馬阿爾賽諾的西多會修道院（Chiaravalle dellaColomba），因為圣約翰受洗與門這個符號有著密切的聯系，同時也象征著新信徒受洗邁入基督教會，因此建筑師經過精密的計算設計使得在圣約翰受洗日這一天（6月24日接近夏至）清晨的第一縷陽光會從連接耳堂和后殿的垂直墻面上的兩個小窗穿過投射在地面上，形成兩個光斑，最終匯成一個大光斑直接投射在教堂大門上（圖4、5、6）。又如意大利帕爾馬洗禮堂，因早期教堂只在復活節、圣約翰受洗日等特定日期舉行受洗儀式，為了配合受洗儀式，通過精確設計使復活節期間（3月25日一4月1 0日）光束會照射在洗禮堂穹頂第五層描繪耶穌在約旦河受洗的壁畫上（圖7）。也正是宗教建筑中對天文時空準線的這些應用，為暗室日晷在歐洲教堂的出現奠定了基礎。
二、暗室日晷的原理
人類對于時間、季節的探索，早在尚未通曉天文知識的史前時代就已經開始。使用最廣泛和操作最簡便的方法是“立竿測影”：一日之中竿影最短時刻為正午；一年之中正午竿影最短一天為夏至，最長一天為冬至；全年中有兩天日出影和日落影重合，這兩天為春分和秋分。
教堂日晷作為一種特殊類型的日晷，其觀測原理和立竿測影相似。不同的是，它利用教堂內昏暗的環境，將其變成一個“暗箱”
（圖8）；在墻面或者屋頂設置小孔，常年接收太陽的照射，以小孔在地面的垂直投影為圓心作弧，連接日出日落時投射在地面上的太陽光標與弧線的交點，即為東西向（圖9），并沿此東西軸線在地面上設置子午線作為“日歷刻度”，神職人員通過觀測穿過小孔照射在教堂子午線上的“太陽光標”位置，確定春分、秋分、夏至、冬至日，進而確定復活節的日期。由于大教堂內部昏暗的環境，經過小孔后投射在地上的太陽光標清晰可見，使得天文觀測和記錄變得更易操作。
三、歐洲教堂暗室日晷的發展歷程及各階段特點
1.第一階段：暗室曰晷的雛形
早在1475年，天文學家托斯卡內利（Toscane…）就在佛羅倫薩圣母百花大教堂（Santa MariadeIFiore）中設立了教堂子午線（圖10、11）。他當時作為大教堂建筑設計師伯魯乃列斯基（F…ppoB runelleschi）的朋友兼數學顧問，在教堂新落成的穹頂上的采光亭上設置了采光小孔（圖12）。由于圣母百花大教堂的穹頂過高，小孔在距離地面約90米的位置，致使穹頂下方的教堂十字翼空間無法容納下整條子午線，室內僅存有一小段穿過祭壇到達北墻的子午線，只能供夏至前后數周使用。1510年教堂的神職人員用銅盤標記出夏至日正午太陽光斑的位置（圖13）。但無論是托斯卡內利，還是伯魯乃列斯基，都沒有留下任何關于建造教堂子午線的緣由。有一些研究者認為此舉亦是為了檢測是否存在地軸傾斜。在1755年的意大利，一位名為萊昂納多?希梅內斯（Leonardo Ximenes）的天文學家，在托斯卡內利的教堂日晷基礎上根據觀測到的夏至日光斑位置重建了子午線，發現與之前的子午線有56’41”的偏差，子午線起點到夏至點的長度與1510年時相差4厘米，這個差值證實了黃道存在輕微的變化。
2.第二階段：教堂子午線之父――丹埕與他的暗室室日晷
丹堤（ERnazio Danti）（圖14）是意大利的神父、建筑師、數學家、天文學家及宇宙學家，1536年出生在佩魯賈（Perugia）的一個盛產藝術家和科學家的家庭，從小接受的是自由藝術倡導的通識教育。他身兼工程師和建筑師的父親朱利奧（GiuIio）開啟了他對繪畫和建筑的啟蒙知識，而后跟隨意大利著名畫家佩魯吉諾（Perugino）的徒弟即他的姑姑特奧多拉（Teodora）學習繪畫。成年后，他在完成哲學和神學的研究后，很快便熱忱地投身于數學、天文及地理研究。
1563年9月，他被托斯卡納大公一世科西莫?德?美第奇（Cosimo l dei Medici）公爵邀請，參加其偉大的宇宙學工程。該工程其中一項便是關于歷法的改革，大公希望借此使自己像凱撒大帝一樣留名青史。為了實現大公的野心，丹堤在佛羅倫薩圣瑪利亞教堂（SantaMaria NoveIla ChU FCh）較低一側的假拱門上設置了象限儀和日晷。除此之外，其最重要的成果當數讓其成為教堂子午線之父的暗室日晷的設計。
圣瑪利亞教堂朝向正南方，丹堤利用教堂的長進深，在南北軸線大理石地面上設置一條“子午線”，在南立面距離地面20.45米處的玫瑰花窗上開鑿了一個小洞口（圖15），由于教堂內部十分昏暗，光線經過墻上的小孔后，投射在地面的光斑清晰可見，通過觀測光斑在子午線上運動的軌跡，確定春分、秋分、夏至、冬至的位置點（圖16）。隨后，他被允許刺穿教堂墻體，在更高的26.29米處建立了他的第二時針（圖17）。
不幸的是，科西莫一世于1574年去世。第二年，其子Francesco lde’Medici以莫須有的道德指控強迫丹堤離開佛羅倫薩，他被迫搬到博洛尼亞，這也使得圣母瑪利亞教堂的日晷成為一個未完項目。不過1576年，他的暗室日晷還是在博洛尼亞圣佩特羅尼奧大教堂（San Petronio Church）中得以實現（圖18）。由于該日晷巨大的尺寸，使觀測太陽運動細小的變化成為可能，而這是當時其他天文儀器所不能做到的。通過該日晷確定了春分、秋分、夏至、冬至點的位置。但遺憾的是，由于固定小孔的圓盤在日后滑落，其定位也便不再精確。如今，該子午線已不復存在。
3.第三階段：天文觀測全盛時期
1650年代到1750年代是教堂觀測的全盛時期，意大利的很多教堂都成為了天文研究中心。博洛尼亞圣佩特羅尼奧大教堂憑借其精準的設計和嚴格的儀器標準，成為那個時期最宏偉的教堂天文臺。1655年，即丹堤建立圣佩特羅尼奧大教堂子午線75年之后，G.D.卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）接管了大教堂子午線的重建工作，由于丹堤的子午線不再具有利用價值，他決定重新修建一條子午線（圖19、20）。為了避開中殿支柱的遮擋，同時保證太陽運動的整條軌跡可以呈現在教堂內部，他沒有將小孔安置在中殿，而是將其設置在了第四個拱頂上（圖21）。在室內，小孔被一個太陽圖案的裝飾包裹（圖22），并且在這條子午線上用大理石標牌標示出春分、秋分、夏至、冬至點以及黃道十二宮的位置（圖23、24）。該子午線因其對于太陽運動以及其他天文信息的可讀性，被認為是阿波羅的神諭（OracIe of ADoI Jo）。
此時期另一典型實例是羅馬安杰利圣母堂（SantaMaria degli Angeli）的雙孔日晷。18世紀初，教皇克萊門特十一世（Clement XI）為了公歷改革，委托身為天文學家、數學家、考古學家、歷史學家及哲學家的比安基尼（Francesco Bianchini）構建子午線。之所以選擇在米開朗基羅改建的安杰利圣母堂里創建子午線，有以下幾個原因：首先該教堂為巴西利卡，是代表古羅馬集會的場所，而它在1870―1946年間也作為國家教堂；其次，安杰利圣母堂在古羅馬戴克里浴場的基礎上改建的，在其中設置子午線代表著基督教日歷對于早期異教日歷的勝利。最后，則是因為它自身建筑設計給教堂子午線創造了有利條件：一方面羅馬浴場原本為了獲得更好的日照通風環境設計時采用了東西向的建筑軸線；另一方面，教堂中保留了原浴場一面高大的古城墻，該墻由于年代久遠早已停止沉降，這為保證觀測儀器的準確性提供了保障。
在教堂的中殿內，比安基尼設置了南、北兩個小孔（圖25、26）。南小孔位于南墻上距地20.5米高處，它被呈現在雕刻有教皇克萊門特的高浮雕可開啟的活動板上，當活動板開啟時，即使在距離子午線比較遠的地方也可以觀測太陽和月亮（圖27），活動板的背面也繪制了教皇克萊門特的肖像，這樣無論活動板開或關，都能讓觀測者感受到教皇的無上守護。從南小孔射入的太陽光會照射在鑲嵌于大理石地面的子午線上（圖28），同樣，這條子午線上亦有黃道十二宮以及二分二至的標志點（圖29）。除了用來測量子午線之外，南小孔同時是一個觀測恒星的通道，比安基尼通過望遠鏡從南小孔獲得了北極星每日的運動軌跡。同時為了使光線射入教堂內部，甚至去掉了建筑原有的一些線腳。此外，即使在光線充足的白天，也可以通過望遠鏡觀測大角星、天狼星等恒星。
北小孔位于教堂中殿東北面的拱頂上，距地面約24.39米高，北極星的光線穿過圣孔（圖30）照射在地板上，比安基尼將其每日的運行軌跡記錄在地面上，形成了一個長軸為4.4米、短軸為3米的橢圓（圖31）。其內部里一圈圈橢圓代表著在1 8世紀比北極星更靠近極點的星體的運行軌跡。整個點綴有黃銅星星的橢圓體系（圖32）說明了當時對于時間的新認識：在當時極星已經越來越靠近極點運行。安杰利圣母堂的雙孔子午線在當時最大的成就在于將一年和一個陰歷月的時間更為準確地測量出來。
4.第四階段：科學研究轉折時期
至1 8世紀中葉，伴隨著天文望遠鏡的普及，教堂子午線的科學研究功能已經開始慢慢減弱，但其報時功能的重要性開始提升。無論是圣佩特羅尼奧大教堂，還是安杰利圣母堂，其教堂日晷都兼具報時功能，但當時只為各種宗教活動服務。1750年代之后，統一全城的機械鐘時間成為教堂日晷除天文觀測外的另一個重要功能。
用于統一全城時間的巴黎圣敘爾皮斯（Saint―SulDice）教堂日晷是這個時期的代表。應圣敘爾皮斯教堂牧師Lanuet de Gercy先生的要求，天文學家勒莫尼耶（Pierre―Charies Lemonnier）在1743年把日晷引入教堂。該教堂是在13世紀一座古老教堂的基礎上改建的，教堂建設初期為東西向，后期擴建過程中由于地形限制，平面軸線開始傾斜（圖33）。勒莫尼耶將一條正南北向的銅線，從南面的耳堂起始，穿過祭壇。盡管圣敘爾皮斯教堂很大，但是它的十字翼的寬度并不足以在地面上完整的呈現太陽運動軌跡，因此銅線到達北面耳堂角落方尖碑的基石后向上轉折90。，順著碑體向上延伸10米，終結于碑頂的銅球（圖34）。這條被稱為玫瑰線（rosene）（圖35）的銅線上標有刻度，當陽光通過南面耳堂窗戶邊緣高于地面25米處的小孔射入教堂（圖36、37），光斑就會沿著玫瑰線的刻度移動，根據光斑在玫瑰線上的位置就可以計算日期。如圖35夏至正午，光斑落在南耳堂地面上的一塊石板上。冬至正午，光斑會出現在方尖碑的銅條上一個代表摩羯座同時也是冬至日的位置。春分、秋分的時候，光斑則會依次落在位于祭壇地面的橢圓形銅板上相應的標志點（圖38）。
勒莫尼耶之所以選擇將方尖碑作為子午線垂直延伸部分，是因為早在公元前10年，奧古斯都征服古埃及之后，將赫利奧波利斯（HeIiopoIis）的方尖碑搬到羅馬，建造了有史以來最巨型的日晷――奧古斯都日晷（圖39）。從那個時候起方尖碑就與時間產生了內在的聯系。
5.第五階段：公眾的報時儀器
18世紀后期，教堂的天文觀測功能幾乎已經廢棄，但是這并沒有阻止教堂子午線的建造。此時的教堂子午線不再是為科學研究服務，而轉變為向公眾報時。為了使意大利的半島時間與歐洲大陸時間相統一，各地紛紛在教堂建造日晷來為市民提供報時服務。米蘭大教堂（Duomo Mlilano）的子午線（圖40、41）就是在這個時期建造的。天文學家安杰洛?塞薩里斯（GiovanniAngelo Cesaris）1 786年在米蘭大教堂屋頂上設置太陽入射小孔（圖42），由于教堂平面布局嚴格遵循東西向軸線，塞薩里沿垂直于教堂長軸的方向在教堂東端設置子午線（圖43、44），但由于教堂的寬度不足以容納整條子午線，和圣敘爾皮斯教堂子午線的處理方式類似，將冬至日（摩羯座）的太陽標記轉折到北墻上2.50米高處（圖45）。此時的教堂日晷已經不再是為教皇控制的宗教服務儀器，這一點從子午線的位置就可以看出，早期的教堂子午線基本都在圣壇附近，而米蘭大教堂的子午線已經移至教堂的東端入口處。
除了米蘭大教堂之外，在意大利的貝加莫、巴勒莫、卡塔尼亞也有類似的教堂子午線作為太陽計時器來校正手表、機械時鐘。甚至到19世紀30年代，比利時的教堂子午線還被應用在鐵路列車時刻表的制定中。
早在古羅馬時期維特魯威將“日晷制造”作為建筑的一部分，并將天文學列為建筑師應掌握的知識。一千多年之后，歐洲建筑師仍然保持這個傳統，將天文時空準線應用在教堂的設計中。
縱觀15―18世紀歐洲教堂暗室日晷的發展歷程，從圣母百花大教堂僅有一個標志點的子午線，到丹堤在圣母瑪利亞教堂開創完整的暗室日晷觀測體系，之后教堂暗室日晷歷經天文觀測全盛時期、科學研究轉折時期，最后成為了公眾報時的儀器。其建造的目的，從最初的確定復活節日期、劃分時節，到之后的測定地軸傾角、黃道變化等天文參數；觀測的對象，從單純的太陽、月亮，到北極星等其他天體；使用功能從為教皇制定歷法，到為公眾校準報時?？梢姡烫貌粌H僅是供教徒集會，進行宗教活動的場所，它曾經還利用其建筑中的時空準線和地面上的子午線，成為天文科學研究的實驗室，甚至當天文望遠鏡和天文臺出現之后，教堂憑借其精準的暗室日晷依舊作為城市標準時間的報時工具，它不僅僅是宗教的教堂，也是科學的教堂。
教堂作為神靈的居所，其與天體存在的時空聯系概括起來主要有以下三種方式：首先是建筑朝向與特定日期、特殊天體的時空對應；其次，通過空間設計結合時空準線，使得光線成為內部裝飾的一部分，營造神圣的宗教氣氛；最后一種即將時空準線的原理與宗教建筑融合，使其成為人類了解宇宙奧秘的儀器，教堂暗室日晷就屬于這一類。教堂中這些科學功能的本質，即為建筑與天體之間時空準線的應用。
關于天文學的知識范文5
事實上，整個發展與漸進成長的理論是從牛頓才真正開始的，該理論如此年輕，對現代人來說很難想象。按照傳統的觀點，世界是在六天中被創造出來的，世界上現存的天體、現存的動物、植物以及在大洪水中絕跡的動物、植物，在被創造的那個時候就都是現在的樣子。至于說把宇宙的發展作為一個法則，神學家們主張，應該象大多數基督徒所相信的那樣，只是在人類墮落時種種災難的一種結合的后果。上帝告訴亞當和夏娃不要吃某些樹上的果子，但是他們還是吃了。結果，上帝懲罰他們和他們的后裔都不能永生，而且即使是他們最遙遠的后裔，除了按計劃選定的以外，死后也都要在地獄遭受永久的懲罰，在誰會被選定避免懲罰的問題上，則存在很大分歧。從亞當的罪孽開始，所有動物便開始互相殺掠，荊棘叢生，四季更替，大地臨禍而不再為人類提供豐盛的品物，人們必須付出艱苦的勞動才能養活自己。一時間人類曾變得如此邪惡，以致上帝必須以大洪水淹死除了諾亞、他的三個兒子以及他們的妻子之外所有的人類。后來人類并沒有從此變好，但是主還是許諾不會再來一次蓋世洪水，而是限制于時而制造些火山爆發或者地震以示懲罰。
應當知道，所有這一切都是被當作實際發生的史實來對待的，它們或者直接源于圣經，或者從其中的文字導出。創世的具體日期可以從《創世紀》中的家譜中推導出來，它記載著每一個世系的族長在多大年齡時生了長子。由于某些模棱兩可情況的存在，以及七十三人譯本與西伯萊語版本文字的不同，對具體時間還存在某些分歧，但是基督教世界廣泛承認的日期是公元前4004年，它由劍橋大學的副校長烏舍(Usher)大主教萊特福特(Lightfoot)確定，雖然萊特福特認為如果更細心的對《創世紀》進行研究可能會得到更精確的結果。按照他的說法，人類是在十月二十三日上午九點被創造的。但是這一點從來沒有成為一成不變的信仰，你可以相信亞當和夏娃是在十月十六日或者十月三十日誕生的，只要你能從《創世紀》找到根據，就不會有泄瀆圣靈之嫌。那一天是星期五則是毫無疑問的，因為上帝在星期六休息。
科學被指望著要接受這種創世歷史的限制，而那些認為這個可見的世界只有6000年實過于短暫的人則受到強烈的攻擊。雖然不能再把他們處以火刑或投進監獄，但是神學家還是千方百計對他們的生活制造不幸，想方設法阻止他們的理論的傳播。
牛頓的研究成果雖然使哥白尼理論獲得認同，但是它卻絲毫沒有動搖宗教的正統觀點。牛頓自己就是一個具有很深宗教情結的人，他相信圣經文字可以啟發靈感。他所理解的世界并不是一個由發展而來的世界，雖然他的講義上并沒有那樣寫，但是他認為非常可能世界的每一部分都是同時被創造的。他認為是上帝的手最初推動了行星，使它們有一個足夠的切線速度才不至于落向太陽，只有在那之后所發生的一切才服從引力定律。雖然在他寫給班特萊(Bently)的私人信件中，也曾設想太陽系可能是從一個接近均勻分布的原始物質形成的，但是他公開和正式的觀點，似乎更傾向于太陽和行星一開始就被創造得象現在我們所知道的樣子，并不存在一個宇宙進化過程。
從牛頓那里，在十八世紀產生了一種獨特的信仰：即上帝是規律的制造者，他首先創造了世界，然后又制定了所有事物必須遵從的規律，而以后的發展上帝就不再干預了。正統的觀點是，在總的規律下也容許有例外，那就是與宗教相關的奇跡。但是自然的崇拜者卻不相信例外，他們認為一切都為自然規律所支配。這兩種觀點在教皇的《關于人》的雜文中都有涉及。關于存在例外，他在其中一段寫到：
創世帝初動
通律貫蒼穹
為顯神靈在
亦有奇跡生
但是當正統的觀點被遺忘的時候，萬物就只有服從自然規律而不能有例外了，否則就會天下大亂：
自然之鏈受攻擊
分折數段無巨細
恰逢系統在漸變
本性相同如一體
受擊雖然只一節
全鏈崩潰風卷席
地球失控自由飛
太陽行星亂天際
御世天使被拋出
生靈淪落世界迷
天堂塌陷歸原點
自然顫抖求上帝
在安妮(Anne)皇后時代，法則支配原則被接受，那是與政局的穩定以及相信革命已經結束的觀念相關連的。但是當人們開始圖求變化時，自然法則支配的觀念對他們來說就變得不那么一成不變了。
真正有意建立一個太陽、行星以及恒星是逐漸形成的科學理論的企圖始于康德，他在1755年出版了《天體理論與自然通史，─按照牛頓原理對宇宙整體力學起源及構造的研究》一書。這是一本非常卓越的著作，在某種意義上它預期了現代天文學的許多結果。它首先提出，所有肉眼可見的星體都屬于一個系統，即銀河系，所有這些星體大體都位于一個平面上?？档抡J為它們象太陽系一樣，是一個整體。他以驚人的想象力推斷星云是類似的、但是卻無限遙遠的恒星集團，這種觀點現在仍然為人們所接受。
他建立的那個理論，雖然很難對其進行數學演算，但是在很大程度上卻與后來的觀測研究相吻合。他的理論假設星云、銀河、恒星、行星以及衛星，都是由原始的彌散分布的物質濃聚而成的，濃聚的原因是彌散分布的物質中某些區域具有相對較大的密度。他相信物質世界是無限的，因而創世主也應該是無限的才和乎情理。他認為宇宙存在一種由紊亂到有序的漸進過程，這個過程由宇宙重心開始，并慢慢的由那里向遙遠的外界擴展，這個過程遍布于無窮的空間而且它也需要持續無限長的時間。
這個理論的驚人之處在于，一方面它認為物質世界，即星云和星系是一個統一的整體，另一方面它又引進了一個近乎均勻分布于整個宇宙的原始物質逐漸發展的概念。這是首次有人真正試圖以演化論來取代突然創生論，有趣的是這種新觀點首先是以天體理論出現的，而與地球上的生命無關。但是由于多種原因，康德的成果并沒有引起太多的注意。這一方面的原因是他出書時還是一個不引人注目的年青(31歲)，另一原因是他只是一個哲學家，而不是數學家或物理學家，因此在他的假說中，缺乏動力學根據來解釋為什么一個自我孤立的體系最初能夠自己旋轉起來。更重要的是，他的理論的某些部分只是純粹的想象，比如他在沒有任何科學證據的支持下猜測，越遠離太陽的行星上的居民應該越優越，而人類正居于中間。由于這些原因，直到后來拉普拉斯(Laplace)提出了一個類似的，但是具有更多科學論證的理論之后，康德的成果才引起人們的注意。
拉普拉斯著名的星云假說在1796年第一次發表，他在《世界系統之評注》中根本沒有提到康德對星云假說在很大程度上已有過論述。對于拉普拉斯，正如他在注釋中寫的，那僅僅是一個“存在疑慮、由缺乏觀察與計算佐證的東西引發”的假說，但是現在加以改進后，卻統治了整整一個世紀。他認為，現在太陽系中的太陽和行星起源于單一的彌散的星云，漸漸地開始聚集并加快旋轉，離心力導致巨塊飛離中心而形成行星，同樣的過程重復而形成了行星的衛星。作為生活在法國大革命時代的自由思想家，他完全拋棄了造物論。拿破倫認為對天堂君主的信仰將鼓勵對地上君主的尊敬，當他看到拉普拉斯《天體力學》的巨著中并未涉及到上帝時曾經發問，這個天文學家回答：“陛下，我不需要那個假設?！鄙駥W界對此當然感到頭疼，但是它對拉普拉斯的厭惡被它對無神論和革命的法蘭西的普遍對神不敬的恐怖所淹沒。結果它與天文學家們的戰斗大多輕描淡寫而過。
地質學中科學觀念的發展，走了與天文學相反的方向。在天文學中，是漸進發展的理論取代了天體恒定不變的信條，但是在地質學中，卻是科學的緩慢發展理論，取代了災變說。災變說相信地球曾經有過一段劇烈變化時期。一開始人們曾相信地球的全部歷史必須壓縮到大約6000年的時間里。為了能夠解釋沉積巖以及沉淀的熔巖是在這么短的期間形成的，人們必須假設以前一段時間災難曾頻繁發生。從對牛頓時代地質學狀況的考察，我們知道地質科學的發展遠遠落后于天文學的發展。比如在1695年，伍德瓦德(Woodward)還曾這樣解釋沉積巖的生成：“整個大陸都被變成碎塊并溶化在洪水中，地殼則是由洪水過后雜亂無章的泥流沉淀而成?！睋R爾(Lyell)講，伍德瓦德曾作過這樣的講述：“整個地殼的化石層是在幾個月內積存而成的。”在那之前十四年的1681年，后來成為卡爾特修道院院長的湯姆斯(ThomasBurnet)牧師出版了他的《地球圣論；包括對原始地球及其整體變化的描述，這種變化包括已經發生和即將發生直至圓滿的所有變化》。他相信赤道原本在黃道的平面上，只是在洪水之后才被推到現在的偏斜位置。(神學上更正確的觀點是密爾頓(Milton)的觀點，他認為這種傾斜是在亞當和夏娃墮落的時候開始的。)他認為是太陽的熱量把?厙蟶沽押?，地蠟V綬⒍瞿鴣傻拇蠛樗K岢值詼齷炻移謔墻肭材曛蟆S捎謁⒉幌嘈龐杏讕玫牡賾頭?，因此洁]芩墓鄣閌庇Ω貿稚笊魈齲灰閹背燒車納裱Ч鄣恪8釗司嫻氖牽銜賾諮塹焙拖耐薜畝槁淶墓適輪皇且桓鱸⒀?，因此，正燃嫸大矞o械甙倏迫欏匪擔骯醣黃瘸廢慫躋槭祿嵋榻袒崳氖櫓啊！被鬯茍?Whiston)后來避免了萊爾關于赤道和其它一些錯誤，他在1696年出版了一本書，題為《地球的新理論；圣經中主張的六天創世、世界大洪水以及普遍大災難是與理性和哲學完全以致的》。1680年那顆慧星使他想到可能是慧星造成了大洪水，這在一定程度上啟發了他寫這本書的靈感。由于他認為上帝創造世界的六天要比通常的六天長，他的正統地位也曾經受到質疑。
不要以為伍德瓦德、伯奈特和慧斯頓在當時不是出色的神學家。恰恰相反，他們是當時最好的神學家，至少洛克(Locke)就非常推崇慧斯頓。
十八世紀的大部分時間都充滿了兩個學派的爭論，一個是把一切都歸于水的水成論派，另一個是同樣過分看重火山與地震的火成論派。前者不斷的收集大洪水的證據，他們特別重視在高海拔的山上發現的海底化石。他們是最正統的，因此正統派的敵手們就千方百計的否認化石是動物的遺體。沃泰爾(Voltaire)就對化石是動物的遺體持有深深的懷疑態度，當他對事實無法否認時，就轉而堅持說那是被人們帶到山上去的。在這一點上，對教條持靈活態度的非正統派反而比正統派更不科學。
偉大的博物學家巴封(Buffon)在他的1749年出版的《自然史》一書中提出十四個命題，它們都被巴黎大學神學院的神學教師們宣判為“對抗教會的教規、應該受到譴責的?！睎|西。其中關于地質的一條斷言：“地球上現存的山脈與峽谷是由次級因素造成的，隨著時間的發展，同樣的因素還將毀壞所有大陸、山丘與峽谷，并重新再造?！边@里“次級因素”是指上帝創世法則之外的所有因素。而在當時正統派的觀點是，所有的山丘和峽谷、海洋和土地的分布在世界被創造時就是我們現在看到的樣子，唯一的例外就是死海，它是由奇跡制造的。
巴封無力與巴黎大學神學院爭論，被迫宣布放棄他的理論，并被責成發表了如下聲明：“我宣布無意對抗圣經，我堅定地相信創世說所說的一切，包括時間順序和所有事實；我放棄我書中一切關于地球形成以及任何可能與摩西的告誡相沖突的內容。”顯然，與加利略對抗的教訓并沒有使神學家們在天文學之外的領域里變得聰明起來。
第一個闡述現代科學地質學的是哈頓(Hutton)，他的《地球理論》在1788年首次出版，并且在1795年再版了增編本。他假定造成地球表面過去變化的因素現在仍然在起作用，而且沒有理由認為這種變化在過去要比現在更活躍。雖然這個假定看起來象是一個原理，但是哈頓在某些方面超出了它的應用范圍，在某些方面又對它闡述得不夠。他認為沉積巖沉積海底造成的海水對大陸的侵蝕是造成大陸消失的原因，而新大陸的形成則是由于突發災難的結果，他沒有足夠考慮陸地突然沉降和慢慢升起在大陸變遷中的作用。但是所有在他之后的地質科學家都認同他的基本方法，那就是用現在還在發生作用的地質變遷的現象去解釋過去曾經發生的事情，他們認為在漫長地質年代中產生的巨大變遷的原因，就是現在仍然在緩慢導致海岸線移動、高山起伏而動以及海底升降不停的同一種力量。
與摩西年表的沖突使這個觀點在其早期難以為人們接受，對《創世紀》堅信不移的信徒們更對哈頓和他的追隨者普雷費爾(Playfair)進行了猛烈的攻擊。萊爾(Lyell)在他的《地質原理》中說：“一小撮人對哈頓派原理的激情，以及在爭吵中表現的對正義與崇高精神的漠視，并不是哈頓理論的功勞，只是當時英國大眾那種普遍的狂熱激情的一種反映而已。多年來法國的一批作家們就通過協作性的努力，通過削弱基督教信仰的根基，來削弱教會的影響。他們的成功以及大革命的成果，引起了意志堅定的人們的警覺，但是對于那些膽小的人們，革新帶來的恐懼則象夢魂一樣螢繞著他們?！敝钡?795年，英國的富有者都一直把非圣經的原理看作是對財富的侵犯，甚至是把他們拉上斷頭臺的威脅力量。許多年中，英國人的主張還不如大革命之前自由。
由于地質化石資料表明了大量的生物已經消失，所以地質學的進一步發展就與生物學混在一起。如果僅僅考慮世界存在的久遠性，通過把“六天”解釋成“六個時代”，地質學和神學便可以達成某種共識。但是對動物的生命這樣的問題，神學發現它的一貫立場卻很難容入科學的框架。在人類墮落之前，動物之間不應該存在互相殘殺，所以現存物種都是方舟中保存下來的，除了極少數外，滅絕的物種都是在大洪水中淹死的(這種主張也有它的困境。圣奧古斯丁就因為他自己不知道上帝制造蒼蠅的原因而向上帝懺悔。路德則這幾乎強詞奪理地大膽斷言，蒼蠅是魔鬼制造的，其目的是為了干擾他撰寫有益的論著)。物種是永恒不變的，每一物種都是創世時分別創生的。對這種主張的任何疑義都會招致神學家們的敵意。神學的困境始于新大陸的發現。美洲遠離阿拉拉特山(MountArarat)，在那里存在的許多動物卻不能在它與阿拉拉特山的中間地帶找到。那些動物怎么樣才能遷徙如此之遠，而又沒有在路上留下任何它們的同類？有些人認為是遠航者把它們帶去的，但是這種假設也有它的困境，虔誠的耶穌會信徒約瑟夫阿考斯塔(JosephAcosts)就為之深深困擾，他獻身于將印第安人轉化成基督徒，但是他自己的信仰卻發生了動搖。在他的《印度群島自然精神史》一書中不無道理的說：“誰能設想一個遠航者會不怕困難，把狐貍帶到秘魯，特別是那種叫做‘艾狎斯’的、我所見過的最骯臟的那種？同樣地，誰能解釋他們攜帶了老虎和獅子？這種想法簡直可笑之至。很難設想一個被迫出航的遠航者，在自己的生命都時時被風暴所威脅時，會帶著狼和狐貍到海上并對其奚心照料與飼養?！边@類問題導致神學家們做出新的解釋：這種骯臟的艾狎斯狐貍和其它笨拙的野獸，是偶然由太陽用淤泥制造的。不幸的是并沒有證據顯示這和方舟有關。但是即使你接受他們這種說法，也無法解釋許多現象。比如說那些運動遲緩、懶慢的南美樹賴，是如何從阿拉拉山達到遙遠的南美洲的？
隨著動物學的進展，眾多的種類逐漸被發現，這就引出了另一個麻煩?，F在所知的動物多達數百萬種，如果每種都有兩個放在方舟上，其擁擠程度將不堪設想。還有，是亞當給所有的動物起的名字，在他的生命之初那似乎是一個過于龐大的任務。澳大利亞的發現又帶來了新的困擾。為什么所有的袋鼠，一只不留的都躍過了淘瑞斯海峽？按照那時的生物學的進展，太陽從污泥中制造第一對袋鼠的說法是難以立足的，因此就有了一種對全新理論的強烈需要。
在整個十九世紀，所有這些難題引發了者的思維。比如由《上帝存在之必要》等書的作者、蘇格蘭神學家威廉基勒斯徘(WilliamGillespie)所著的《地質學的神學，一如休米勒(HughMiller)等人所例證》一書就是一個例子，這本書在1859年，亦即達爾文的《物種起源》問世的同一年出版。它談到“地質學家的引起恐慌的假說，”并譴責他們“善于莽撞攻擊而怯于深刻思考?！弊髡呖紤]的主要是休米勒在《巖石的證據》中提出的問題，休米勒在那本書中堅稱：“在人類獲罪、受懲罰之前那段沒記載的年代中，動物在創造之初就處在與現在完全相同的互相殺戮的狀態?！毙菝桌者€生動、不無恐怖地描述了在人類存在之前，那些已經滅絕的動物互相殺戮、殘害時所使用的工具。具有深深的的他，很難理解為什么造世主要把這種痛苦加在這些無辜的生靈身上。盡管面對這些證據，基勒斯徘還是大膽地重新確認了正統的觀點：低級動物遭難與死亡是由人類的罪惡造成的，他還引用圣經中“人帶來了死亡，”一句話，來證明在亞當吃蘋果之前動物是不死的。在引用了休米勒描述滅絕動物互相殘殺的文字后他驚呼，仁慈的造世主不可能創造那樣的怪物。到此為止，我們可以同意他的觀點，但是他的進一步論點就難以理解了。他似乎在試圖否認地質學的證據，但是最后他失敗了，他承認大概存在這樣一種怪物，但是它們不是上帝直接創造的。它們一開始是無辜的動物，只是后來被魔鬼引入歧途；或者象猛玀豬一樣，它們的靈魂被惡魔占據了。這樣就可以解釋為什么圣經中記載了關于猛玀豬的故事，猛玀豬是許多東西的絆腳石。
埃德蒙古斯(EdmundGusse)的父親、自然學家古斯曾做過一個奇怪的嘗試，以圖保留正統教義在生物學中的地位。他全盤接受地質學家的關于世界具有漫長歷史的論證，但是堅持造物主在創造這個世界時，就把它創造得“似乎”已經具有漫長的歷史。在邏輯上沒有辦法“證明”這個理論是錯誤的。神學家們斷定，亞當和夏娃生有肚臍，使他們看起來就象正常出生的人一樣。巖石也被填充了化石，使它們看起來就象是由火山活動和沉積造成的一樣。但是如果這種假設是成立的，創世的時間就可以定在任何一點。我們可能都是在五分鐘之前才存在的，只要賦予我們以造好的記憶、穿上有窟窿的襪子并且長著需要理的頭發就行了。因此盡管這在邏輯上是可能的，但是卻不會有人相信它。古斯痛苦的發現，盡管他的假設在邏輯無懈可擊，但是卻沒有人接受這種對神學與科學數據調和的理論。神學家們根本不理睬他。神學家采取的做法是通過放棄許多原本屬于他們的領地，來確保他們仍然擁有的領地牢不可破。
動植物通過遺傳和變異而逐漸進化的原理，在很大程度上是借地質學而發展起來的，它可分成三個部份。第一，事實非常確切地表明，越簡單的生命形成的時間就越早，而結構越復雜的生命登上生命舞臺的時間就越晚。第二，后期的、具有高級組織結構的生命并不是同時出現的，而是由早期的低級形式通過一系列的改進而形成的，這就是生物學中通常所說的“進化”理論。第三就是對進化機制的研究，亦即研究變異的原因，以及為什么某種生命的幸存要以其它生命的消亡為代價，這種研究還非常不完善。盡管對它的機制還存在著懷疑，進化論的普遍原理已經被生物學家們廣泛接受。達爾文的主要歷史貢獻在于他提出了一種進化機制，即自然選擇，是它使進化論更可信。盡管他的假設仍然被認為是對的，但是現代科學家們已經不象當時的人們那樣對它那么滿意了。
第一個對進化論做出杰出貢獻的生物學家是拉馬克(Lamarck)，但是他的原理并沒有獲得認同。這一方面是由于物種不可改變的偏見對他的排斥，另一方面是他所提出的變化機制是科學家所不能接受的。他相信動物身體中新的器官的形成的原因，是由于它感受到了新的需求；他還相信個體后天獲得的功能也會遺傳給它的后代。離開第二個假設，他的第一個假設對解釋進化是毫無用處的。達爾文拋棄了他的第一個假設，但是卻接受了他的第二個假設，但是它在達爾文體系中的地位遠遠沒有在拉馬克體系中重要。第二個假設，亦即個體所后天獲得的特性可以遺傳的假設，被魏斯曼(Weissmann)斷然否定，盡管對此仍存爭論，但是證據顯示，除極個別的情況外，唯一可遺傳的個體后天特性是生殖細胞的改變，而那是極少發生的。所以拉馬克的進化機制是不能被接受的。
關于天文學的知識范文6
關鍵詞：明末清初，傳教士，計量
Abstract：DuringthetimebetweentheendoftheMingDynastyandthebeginningoftheQingDynasty,undertheinfluenceofthewesternsciencecarriedbymissionaries,somenewconceptsandunitsaswellasmetrologicalapparatusenteredthefieldofthetraditionalChinesemetrology.ThosenewthingsbroadenedtherangeoftraditionalChinesemetrologyandlayedafoundationforthebirthofsomenewmetrologicalbranchesinChina.ThosenewbrancheswerecoincidewiththatinEurope.TheirappearancemeansthattheChinesetraditionalmetrologybeganitstransitionstagetomodernmetrologies.
KeyWords：thetimebetweentheendoftheMingandthebeginningoftheQingDynasties,missionaris,metrologies
明末清初，中國傳統計量出現了一些新的變化：在西學東漸的影響下，計量領域出現了一些新的概念和單位，以及新的計量儀器，它們擴大了傳統計量的范圍，為新的計量分支的誕生奠定了基礎。這些新的計量分支一開始就與國際接軌，它們的出現，標志著中國傳統計量開始了向近代計量的轉化。這一轉化，是傳教士帶來的西方科學促成的。
一、角度計量的奠基
中國傳統計量中沒有角度計量。之所以如此，是因為中國古代沒有可用于計量的角度概念。
像世界上別的民族一樣，中國古人在其日常生活中不可能不接觸到角度問題。但中國人處理角度問題時采用的是“具體問題具體解決”的辦法，他們沒有發展出一套抽象的角度概念，并在此基礎上制訂出統一的角度體系（例如像西方廣泛采用的360°圓心角分度體系那樣），以之解決各類角度問題。沒有統一的體系，也就不可能有統一的單位，當然也就不存在相應的計量。所以，古代中國只有角度測量，不存在角度計量。
在進行角度測量時，中國古人通常是就其所論問題規定出一套特定的角度體系，就此體系進行測量。例如，在解決方位問題時，古人一般情況下是用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這十二個地支來表示12個地平方位，如圖1所示。在要求更細致一些的情況下，古人采用的是在十二地支之外又加上了十干中的甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸和八卦中的乾、坤、艮、巽，以之組成二十四個特定名稱，用以表示方位。如圖2所示。但是，不管是十二地支方位表示法，還是二十四支方位表示法，它們的每一個特定名稱表示的都是一個特定的區域，區域之內沒有進一步的細分。所以，用這種方法表示的角度是不連續的。更重要的是，它們都是只具有特定用途的角度體系，只能用于表示地平方位，不能任意用到其他需要進行角度測量的場合。因此，由這種體系不能發展出角度計量來。
在一些工程制作所需的技術規范中，古人則采用規定特定的角的辦法。例如《考工記·車人之事》中就規定了這樣一套特定的角度：
車人之事，半矩謂之宣，一宣有半謂之欘，一欘有半謂之柯，一柯有半謂之磬折。
矩是直角，因此這套角度如果用現行360°分度體系表示，則
一矩＝90°
一宣＝90°×1／2＝45°
一欘＝45°＋45°×1／2＝67°30′
一柯＝67°30′＋67°30′×1／2＝101°15′
一磬折＝101°15′＋101°15′×1／2＝151°52′30″
顯然，這套角度體系只能用于《考工記》所規定的制車工藝之中，其他場合是無法使用的。即使在《考工記》中，超出這套體系之外的角度，古人也不得不另做規定，例如《考工記·磬氏為磬》條在涉及磬的兩條上邊的折角大小時，就專門規定說：“倨句一矩有半?！奔丛摻嵌鹊拇笮椋?0°＋90°×1／2＝135°。這種遇到具體角度就需要對之做出專門規定的做法，顯然發展不成角度計量，因為它不符合計量對統一性的要求。
在古代中國，與現行360°分度體系最為接近的是古人在進行天文觀測時，所采用的分天體圓周為3651/4度的分度體系。這種分度體系的產生，是由于古人在進行天文觀測時發現，太陽每3651/4日在恒星背景上繞天球一周，這啟發他們想到，若分天周為3651/4度，則太陽每天在天球背景上運行一度，據此可以很方便地確定一年四季太陽的空間方位。古人把這種分度方法應用到天文儀器上，運用比例對應測量思想測定天體的空間方位，[1]從而為我們留下了大量定量化了的天文觀測資料。
但是，這種分度體系同樣不能導致角度計量的誕生。因為，它從一開始就沒有被古人當成角度。例如，西漢揚雄就曾運用周三徑一的公式去處理沿圓周和直徑的度之間的關系[2]，類似的例子可以舉出許多[3]。
非但如此，古人在除天文之外的其他角度測定場合一般也不使用這一體系。正因為如此，我們在討論古人的天文觀測結果時，盡管可以直接把他們的記錄視同角度，但由這種分度體系本身，卻是不可能演變出角度計量來的。
傳教士帶來的角度概念，打破了這種局面，為角度計量在中國的誕生奠定了基礎。這其中，利瑪竇（MatthieuRicci，1552－1610）發揮了很大作用。
利瑪竇為了能夠順利地在華進行傳教活動，采取了一套以科技開路的辦法，通過向中國知識分子展示自己所掌握的科技知識，博取中國人的好感。他在展示這些知識的同時，還和一些中國士大夫合作翻譯了一批科學書籍，傳播了令當時的中國人耳目一新的西方古典科學。在這些書籍中，最為重要的是他和徐光啟合作翻譯的《幾何原本》一書?！稁缀卧尽肥俏鞣綌祵W經典，其作者是古希臘著名數學家歐幾里得（Euckid，約前325－約前270）。該書是公認的公理化著作的代表，它從一些必要的定義、公設、公理出發，以演繹推理的方法，把已有的古希臘幾何知識組合成了一個嚴密的數學體系。《幾何原本》所運用的證明方法，一直到17世紀末，都被人們奉為科學證明的典范。利瑪竇來華時，將這樣一部科學名著攜帶到了中國，并由他口述，徐光啟筆譯，將該書的前六卷介紹給了中國的知識界。
就計量史而言，《幾何原本》對中國角度計量的建立起到了奠基的作用。它給出了角的一般定義，描述了角的分類及各種情況、角的表示方法，以及如何對角與角進行比較。這對于角度概念的建立是非常重要的。因為如果沒有普適的角度概念，角度計量就無從談起。
除了在《幾何原本》中對角度概念做出規定之外，利瑪竇還把360°圓心角分度體系介紹給了中國。這對于中國的角度計量是至關重要的，因為計量的基礎就在于單位制的統一，而360°圓心角分度體系就恰恰提供了這樣一種統一的可用于計量的角度單位制。正因為這樣，這種分度體系被介紹進來以后，其優點很快就被中國人認識到了，例如，《明史·天文志一》就曾指出，利瑪竇介紹的分度體系，“分周天為三百六十度，……以之布算制器，甚便也?！闭驗槿绱耍@種分度體系很快被中國人所接受，成了中國人進行角度測量的單位基礎。就這樣，通過《幾何原本》的介紹，我們有了角的定義及對角與角之間的大小進行比較的方法；通過利瑪竇的傳播，我們接受了360°圓心角分度體系，從而有了表示角度大小的單位劃分：有了比較就能進行測量，有了統一的單位制度，這種測量就能發展成為計量。因此，從這個時候起，在中國進行角度計量已經有了其基本的前提條件，而且，這種前提條件一開始就與國際通用的角度體系接了軌，這是中國的角度計量得以誕生的基礎。當然，要建立真正的角度計量，還必須建立相應的角度基準（如檢定角度塊）和測量儀器，但無論如何，沒有統一的單位制度，就不可能建立角度計量，因此，我們說，《幾何原本》的引入，為中國角度計量的出現奠定了基礎。
角度概念的進步表現在許多方面。例如，在地平方位表示方面，自從科學的角度概念在中國建立之后，傳統的方位表示法就有了質的飛躍，清初的《靈臺儀象志》就記載了一種新的32向地平方位表示法：“地水球周圍亦分三百六十度，以東西為經，以南北為緯，與天球不異。泛海陸行者，悉依指南針之向盤。蓋此有定理、有定法，并有定器。定器者即指南針盤，所謂地平經儀。其盤分向三十有二，如正南北東西，乃四正向也；如東南東北、西南西北，乃四角向也。又有在正與角之中各三向，各相距十一度十五分，共為地平四分之一也?！盵4]這種表示法如圖3所示。由這段記載我們可以看出，當時人們在表示地平方位時，已經采用了360°的分度體系，這無疑是一大進步。與此同時，人們還放棄了那種用專名表示特定方位的傳統做法，代之以建立在360°分度體系基礎之上的指向表示法。傳統的區域表示法不具備連續量度功能，因為任何一個專名都固定表示某一特定區域，在這個區域內任何一處都屬于該名稱。這使得其測量精度受到了很大限制，因為它不允許對區域內部做進一步的角度劃分。要改變這種局面，必須變區位為指向，以便各指向之間能做進一步的精細劃分。這種新的32向表示法就具備這種功能，它的相鄰指向之間，是可以做進一步細分的，因此它能夠滿足連續量度的要求。新的指向表示法既能滿足計量實踐日益提高的對測量精度的要求，又采用了新的分度體系，它的出現，為角度計量的普遍應用準備了條件。
角度概念的進步在天文學方面表現得最為明顯。受傳教士影響所制作的天文儀器，在涉及到角度的測量時，毫無例外都采用了360°角度劃分體系，就是一個有力的證明。傳教士在向中國人傳授西方天文學知識時，介紹了歐洲的天文儀器，引起了中國人的興趣，徐光啟就曾經專門向崇禎皇帝上書，請求準許制造一批新型的天文儀器。他所要求制造的儀器，都是西式的。徐光啟之后，中國人李天經和傳教士羅雅各（JacquesRho，1590－1638）、湯若望（JeanAdamSchallvonBell，1591－1666）以及后來南懷仁（FerdinandVerbiest，1623－1688）等也制造了不少西式天文儀器，這些儀器在明末以及清代的天文觀測中發揮了很大作用。這些西式天文儀器，無疑“要兼顧中國的天文學傳統和文化特點。比如，傳教士和他們的中國合作者在儀器上刻畫了二十八宿、二十四節氣這樣的標記，用漢字標數字?！盵5]但是，在儀器的刻度劃分方面，則放棄了傳統的3651/4分度體系，而是采用了“凡儀上諸圈，因以顯諸曜之行者，必分為三百六十平度”的做法[6]。之所以如此，從技術角度來看，自然是因為歐洲人編制歷法，采用的是60進位制，分圓周為360°，若在新儀器上繼續采用中國傳統分度，勢必造成換算的繁復，而且劃分起來也不方便。所以，這種做法是明智之舉。
隨著角度概念的出現及360°分度體系的普及，各種測角儀器也隨之涌現。只要看一下清初天文著作《靈臺儀象志》中對各種測角儀器的描述，我們就不難明白這一點。
總之，360°分度體系雖然是希臘古典幾何學的內容，并非近代科學的產物，但它的傳入及得到廣泛應用，為中國近代角度計量的誕生奠定了基礎，這是可以肯定的。
二、溫度計的引入
溫度計量是物理計量的一個重要內容。在中國，近代的溫度計量的基礎是在清代奠定的，其標志是溫度計的引入。
溫度計量有兩大要素，一是溫度計的發明，一是溫標的建立。在我國，這兩大要素都是借助于西學的傳入而得以實現的。
中國古人很早就開始了對有關溫度問題的思考。氣溫變化作用于外界事物，會引起相應的物態變化，因此，通過對特定的物態變化的觀察，可以感知外界溫度的變化。溫度計就是依據這一原理而被發明出來的。中國古人也曾經沿這條道路探索過，《呂氏春秋·慎大覽·察今》中就有過這樣的說法：
“審堂下之陰，而知日月之行，陰陽之變；見瓶水之冰，而知天下之寒，魚鱉之藏也?！?/p>
這里所講的，通過觀察瓶里的水結冰與否，就知道外邊的氣溫是否變低了，其實質就是通過觀察水的物態變化來粗略地判定外界溫度變化范圍?！秴问洗呵铩匪裕斎挥衅湟欢ǖ览?，因為在外界大氣壓相對穩定情況下，水的相變溫度也是相對恒定的。但盛有水的瓶子絕對不能等同于溫度計，因為它對溫度變化范圍的估計非常有限，而且除了能夠判定一個溫度臨界點（冰點）以外，也沒有絲毫的定量化在內。
在我國，具有定量形式的溫度計出現于十七世紀六七十年代，是耶穌會傳教士南懷仁（FerdinandVerbiest，1623-1688年）介紹進來的。南懷仁是比利時人，1656年奉派來華，1658年抵澳門，1660年到北京，為時任欽天監監正的湯若望當助手，治天文歷法。這里所說的溫度計，就是他在其著作《靈臺儀器圖》和《驗氣圖說》中首先介紹的。這兩部著作，前者完成于1664年，后者發表于1671年，兩者均被南懷仁納入其纂著的《新制靈臺儀象志》中，前者成為該書的附圖，后者則成為正文的一部分，即其第四卷的《驗氣說》。關于南懷仁介紹的溫度計，王冰有詳細論述，這里不再贅述。[7]
南懷仁的溫度計是有缺陷的：該溫度計管子的一端是開口的，與外界大氣相通，這使得其測量結果會受到外界大氣壓變化的影響。他之所以這樣設計，是受亞里士多德“大自然厭惡真空”這一學說影響的結果。考慮到早在1643年，托里拆利（E.Torricelli，1608-1647）和維維安尼（V.Viviani，1622-1703）已經提出了科學的大氣壓概念，發明了水銀氣壓計，此時南懷仁還沒有來華，他應該對這一科學進展有所知曉。可他在20多年之后，在解釋其溫度計工作原理時，采用的仍然是亞里士多德學說，這種做法，未免給后人留下了一絲遺憾。而且，他的溫度計的溫標劃分是任意的，沒有固定點，因此它不能給出被大家公認的溫度值，只能測出溫度的相對變化。這種情況與溫度計量的要求還相距甚遠。
在西方，伽利略（GalileoGalilei，1564－1642）于1593年發明了空氣溫度計。他的溫度計的測溫結果同樣會受到大氣壓變化的影響，而且其標度也同樣是任意的，不具備普遍性。伽利略之后，有許多科學家孜孜不倦地從事溫度計的改善工作，他們工作的一個重要內容是制訂能為大家接受的溫標，波義耳（RobertBoyle，1627－1691）就曾為缺乏一個絕對的測溫標準而感到苦惱，惠更斯（ChristiaanHuygens，1629－1695）也曾為溫度計的標準化而做過努力，但是直到1714年，德國科學家華倫海特（GabrielDanielFahrenheit，1686-1736）才發明了至今仍為人們所熟悉的水銀溫度計，[8]10年后，他又擴展了他的溫標，提出了今天還在一些國家中使用的華氏溫標。又過了近20年，1742年，瑞典科學家攝爾修斯（AndersCelsius，1701－1744）發明了把水的冰點作為100°，沸點作為0°的溫標，第二年他把這二者顛倒了過來，成了與現在所用形式相同的百分溫標。1948年，在得到廣泛贊同的情況下，人們決定將其稱作攝氏溫標。這種溫標沿用至今，成為社會生活中最常見的溫標。
通過對比溫度計在歐洲的這段發展歷史，我們可以看到，盡管南懷仁制作的溫度計存在著測溫結果會受大氣壓變化影響的缺陷，盡管他的溫度計的標度還不夠科學，但他遇到的這些問題，他同時代的那些西方科學家也同樣沒有解決。他把溫度計引入中國，使溫度計成為人們關注的科學儀器之一，這本身已經奠定了他在中國溫度計量領域所具有的開拓者的歷史地位。
在南懷仁之后，我國民間自制溫度計的也不乏其人。據史料記載，清初的黃履莊就曾發明過一種“驗冷熱器”，可以測量氣溫和體溫。清代中葉杭州人黃超、黃履父女也曾自制過“寒暑表”。由于原始記載過于簡略，我們對于這些民間發明的具體情況，還無從加以解說。但可以肯定的是，他們的活動，表現了中國人對溫度計量的熱忱。
南懷仁把溫度計介紹給中國，不但引發了民間自制溫度計的活動，還啟發了傳教士不斷把新的溫度計帶到中國?！霸谀蠎讶手髞砣A的耶穌會士，如李俊賢、宋君榮、錢德明等，他們帶到中國的溫度計就比南懷仁介紹的先進多了。[9]”正是在中外雙方的努力之下，不斷得到改良的溫度計也不斷地傳入了中國。最終，水銀溫度計和攝氏溫標的傳入，使得溫度測量在中國有了統一的單位劃分，有了方便實用的測溫工具。這些因素的出現，標志著中國溫度計量的萌生，而近代溫度計量的正式出現，則要到20世紀，其標志是國際計量委員會對復現性好、最接近熱力學溫度的“1927年國際實用溫標”的采用。在中國，這一步的完全實現，則是20世紀60年代的事情了。
三、時間計量的進步
相對于溫度計量而言，時間計量對于科技發展和社會生活更為重要。中國的時間計量，也有一個由傳統到近代的轉變過程。這一過程開始的標志，主要表現在計時單位的更新和統一、計時儀器的改進和普及上。
就計時單位而言，除去年月（朔望月）日這樣的大時段單位決定于自然界一些特定的周期現象以外，小于日的時間單位一般是人為劃分的結果。中國人對于日以下的時間單位劃分，傳統上采用了兩個體系，一個是十二時制，一個是百刻制。十二時制是把一個晝夜平均分為12個時段，分別用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這12個地支來表示，每個特定的名稱表示一個特定的時段。百刻制則是把一個晝夜平均分為100刻，以此來表示生活中的精細時段劃分。
十二時制和百刻制雖然分屬兩個體系，但它們表示的對象卻是統一的，都是一個晝夜。十二時制時段較長，雖然唐代以后每個時段又被分為時初和時正兩部分，但其單位仍嫌過大，不能滿足精密計時的需要。百刻制雖然分劃較細，體現了古代計時制度向精密化方向的發展，但在日與刻之間缺乏合適的中間單位，使用起來也不方便。正因為如此，這兩種制度就難以彼此取代，只好同時并存，互相補充。在實用中，古人用百刻制來補充十二時制，而用十二時制來提攜百刻制。
既然十二時制與百刻制并存，二者之間就存在一個配合問題?？墒?00不是12的整數倍，配合起來頗有難度，為此，古人在刻下面又分出了小刻，1刻等于6小刻，這樣每個時辰包括8刻2小刻，時初時正分別包括4刻1小刻。這種方法雖然使得百刻制和十二時制得到了勉強的配合，但它也造成了時間單位劃分繁難、刻與小刻之間單位大小不一致的問題，增加了相應儀器制作的難度，使用起來很不方便。它與時間計量的要求是背道而馳的。
傳教士介紹進來的時間制度，改變了這種局面。明朝末年，傳教士進入我國之后，在其傳入的科學知識中，首當其沖就有新的時間單位。這種新的時間單位首先表現在對傳統的“刻”的改造上，傳教士取消了分一日為100刻的做法，而代之以96刻制，以使其與十二時制相合。對百刻制加以改革的做法在中國歷史上并不新鮮，例如漢哀帝時和王莽時，就曾分別行用過120刻制，而南北朝時，南朝梁武帝也先后推行過96刻制和108刻制，但由于受到天人感應等非科學因素的影響，這些改革都持續時間很短。到了明末清初，歷史上曾存在過的那些反對時刻制度改革的因素已經大為削弱，這使得中國天文學界很快就認識到了傳教士的改革所具有的優越性，承認利瑪竇等“命日為九十六刻，使每時得八刻無奇零，以之布算制器，甚便也?！盵10]
傳教士之所以首先在角度計量和時間單位上進行改革，是有原因的。他們要藉科學技術引起中國學者的重視，首先其天文歷法要準確，這就需要他們運用西方天文學知識對中國的觀測數據進行比較、推算，如果在角度和時間這些基本單位上采用中國傳統制度，他們的運算將變得十分繁難。
傳教士對計時制度進行改革，首先提出96刻制，而不是西方的時、分、秒（HMS）計時單位體系，是因為他們考慮到了對中國傳統文化的兼顧。在西方的HMS計時單位體系中，刻并不是一個獨立單位，傳教士之所以要引入它，自然是因為百刻制在中國計時體系中有著極為重要的地位，而且行用已久，為了適應中國人對時間單位的感覺，不得不如此。傳教士引入的96刻制，每刻長短與原來百刻制的一刻僅差36秒，人們在生活習慣上很難感覺到二者的差別，接受起來也就容易些。由于西方的時與中國十二時制中的小時大小一樣，所以，新的時刻制度的引入，既不至于與傳統時刻制度有太大的差別而被中國人拒絕，又不會破壞HMS制的完整。所以，這種改革對于他們進一步推行HMS制，也是有利的。
96刻制雖然兼顧到了中國傳統，但也仍然遭到了非議，最典型的例子就是清康熙初年楊光先引發的排教案中，這一條被作為給傳教士定罪的依據之一?！肚迨プ鎸嶄洝肪硎摹犊滴跛哪耆氯梢肥沁@樣記錄該案件的：“歷法深微，難以區別。但歷代舊法每日十二時，分一百刻，新法改為九十六刻，……俱大不合?！辈贿^，這種非議畢竟不是從科學角度出發的，它沒有影響到天文學界對新法的采納。對此，南懷仁在《歷法不得已辨·辨晝夜一百刻之分》中的一段的話可資證明：“據《授時歷》分派百刻之法，謂每時有八刻，又各有一奇零之數。由粗入細，以遞推之，必將為此奇零而推之無窮盡矣。況邇來疇人子弟，亦自知百刻煩瑣之不適用也。其推算交食，求時差分，仍用九十六刻為法?！蹦蠎讶收f的符合實際，自傳教士引入新的時刻制度后，96刻制就取代了百刻制。十二時制和96刻制并行，是清朝官方計時制度的特點。
但新的時刻制度并非完美無暇，例如它仍然堅持用漢字的特定名稱而不是數字表示具體時間，這不利于對時間進行數學推演。不過，傳教士并沒有止步不前，除了96刻制之外，他們也引入了HMS制。我們知道，HMS制是建立在360°圓心角分度體系基礎之上的，既然360°圓心角分度體系被中國人接受了，HMS這種新的計時單位制也同樣會被中國人接受，這是順理成章之事。所以，康熙九年（公元1670年）開始推行96刻制的時候，一開始推行的就是“周日十二時，時八刻，刻十五分，分六十秒”之制，[11]這實際上就是HMS制。這一點，在天文學上表現最為充分，天文儀器的制造首先就采用了新的時刻制度。在清代天文儀器的時圈上，除仍用十二辰外，都刻有HMS分度。[12]這里不妨給出一個具體例子，在南懷仁主持督造的新天文儀器中，有一部叫赤道儀，在這臺儀器的“赤道內之規面并上側面刻有二十四小時，以初、正兩字別之，每小時均分四刻，二十四小時共九十六刻，規面每一刻平分三長方形，每一方平分五分，一刻共十五分，每一分以對角線之比例又十二細分，則一刻共一百八十細分，每一分則當五秒。[13]”通過這些敘述，我們不難看出，在這臺新式儀器上，采用的就是HMS制。前節介紹溫度計量，南懷仁在介紹其溫度計用法時，曾提到“使之各摩上球甲至刻之一二分（一分即六十秒，定分秒之法有本論，大約以脈一至，可當一秒）”[14]。這里所說的分、秒，就是HMS制里的單位。這段話是HMS制應用于天文領域之外的例子。
在康熙“御制”的《數理精蘊》下編卷一《度量權衡》中，HMS制作為一種時刻制度，是被正式記載了的：
歷法則曰宮（三十度）、度（六十分）、分（六十秒）、秒（六十微）、微（六十纖）、纖（六十忽）、忽（六十芒）、芒（六十塵）、塵；
又有日（十二時，又為二十四小時）、時（八刻，又以小時為四刻）、刻（十五分）、分，以下與前同。[15]
引文中括號內文字為原書所加之注。引文的前半部分講的是60進位制的角度單位，是傳教士引入的結果；后半部分就是新的時刻制度，本質上與傳教士所介紹的西方時刻制度完全相同?！稊道砭N》因為有其“御制”身份，它的記述，標志著新的時刻制度完全獲得了官方的認可。
有了新的時刻制度，沒有與時代相應的計時儀器，時間計量也沒法發展。
中國傳統計時儀器有日晷、漏刻、以及與天文儀器結合在一起的機械計時器，后者如唐代一行的水運渾象、北宋蘇頌的水運儀象臺等。日晷是太陽鐘，使用者通過觀測太陽在其上的投影和方位來計時。在陰雨天和晚上無法使用，這使其使用范圍受到了很大限制。在古代，日晷更重要的用途不在于計時，而在于為其它計時器提供標準，作校準之用。漏刻是水鐘，其工作原理是利用均勻水流導致的水位變化來顯示時間。漏刻是中國古代的主要計時儀器，由于古人的高度重視，漏刻在古代中國得到了高度的發展，其計時精度曾達到過令人驚異的地步。在東漢以后相當長的一段歷史時期內，中國漏刻的日誤差，常保持在1分鐘之內，有些甚至只有20秒左右。[16]但是，漏刻也存在規模龐大、技術要求高、管理復雜等缺陷，不同的漏刻，由不同的人管理，其計時結果會有很大的差別。顯然，它無法適應時間計量在準確度和統一化方面的要求。
與天文儀器結合在一起的機械計時器也存在不利于時間計量發展的因素。中國古代此類機械計時器曾發展到非常輝煌的地步，蘇頌的水運儀象臺，就規模之龐大、設計之巧妙、報時系統之完善等方面，可謂舉世無雙。但古人設計此類計時器的原意，并非著眼于公眾計時之用，而是要把它作為一種演示儀器，向君王等表演天文學原理，這就注定了由它無法發展成時間計量。從計量的社會化屬性要求來看，在不同的此類儀器之間，也很難做到計時結果的準確統一。所以，要實現時間計量的基本要求，機械計時器必須與天文儀器分離，而且還要把傳統的以水或流沙的力量為動力改變為以重錘、發條之類的力量為動力，這樣才能敲開近代鐘表的大門，為時間計量的進步準備好基本的條件。在我國，這一進程也是借助于傳教士引入的機械鐘表而得以逐步完成的。
最早把西洋鐘表帶到中國來的是傳教士羅明堅（MichelRuggieri，1543-1607）。[17]羅明堅是意大利耶穌會士，1581年來華，先在澳門學漢語，后移居廣東肇慶。他進入廣東后，送給當時的廣東總督陳瑞一架做工精制的大自鳴鐘，這使陳瑞很高興，于是便允許他在廣東居住、傳教。
羅明堅送給陳瑞的自鳴鐘，為適應中國人的習慣，在顯示系統上做了些調整，例如他把歐洲機械鐘時針一日轉兩圈的24小時制改為一日轉一圈的12時制，并把顯示盤上的羅馬數字也改成了用漢字表示的十二地支名稱。他的這一更改實質上并不影響后來傳教士對時刻制度所做的改革，也正因為這樣，他所開創的這種十二時辰顯示盤從此一直延續到清末。
羅明堅的做法啟發了相繼來華的傳教士，晚于羅明堅一年來華的利瑪竇也帶來了西洋鐘表。當還在廣東肇慶時，利瑪竇就將隨身攜帶的鐘表、世界地圖以及三棱鏡等物品向中國人展示，引起中國人極大的好奇心。當他抵達北京，向朝廷進獻這些物品時，更博得了朝廷的喜歡。萬歷皇帝將西洋鐘置于身邊，還向人展示，并允許利瑪竇等人在京居住、傳教。
明朝滅亡之后，來華傳教士轉而投靠清王朝，以繼續他們在華的傳教事業。在他們向清王朝進獻的各種物品中，機械鐘表仍然占據突出地位。湯若望就曾送給順治皇帝一架“天球自鳴鐘”。在北京時與湯若望交誼甚深的安文思（GabrieldeMagalhaens，1609－1677）精通機械學，他不但為順治帝、康熙帝管理鐘表等，而且自己也曾向康熙帝獻鐘表一架。南懷仁還把新式機械鐘表的圖形描繪在其《靈臺儀象志》中，以使其流傳更為廣泛。在此后接踵而至的傳教士中，攜帶機械鐘表來華的大有人在。還有不少傳教士，專門以機械鐘表師的身份在華工作。
傳教士引進的機械鐘，使中國人產生了很大興趣。崇禎二年，禮部侍郎徐光啟主持歷局時，在給皇帝的奏請制造天文儀器的清單中，就有“候時鐘三”[18]，表明他已經關注到了機械鐘表的作用。迨至清朝，皇宮貴族對西洋自鳴鐘的興趣有增無減，康熙時在宮中設有“兼自鳴鐘執守侍首領一人。專司近御隨侍賞用銀兩，并驗鐘鳴時刻”。在敬事房下還設有鐘表作坊，名曰“做鐘處”，置“侍監首領一人”，負責鐘表修造事宜。[19]在上層社會的影響之下，制作鐘表的熱情也普及到了民間，大致與宮中做鐘的同時，在廣州、蘇州、南京、寧波、福州等地也先后出現了家庭作坊式的鐘表制造或修理業，出現了一批精通鐘表制造的中國工匠。清廷“做鐘處”里的工匠，除了一部分由傳教士充任的西洋工匠之外，還有不少中國工匠，就是一個有力的證明。鐘表制作的普及，為中國時間計量的普及準備了良好的技術條件。
中國人不但掌握了鐘表制作技術，而且還對之加以記載，從結構上和理論上對之進行探討和改進。明末西洋鐘表剛進入中國不久，王徵在其《新制諸器圖說》（成書于1627年）中就描繪了用重錘驅動的自鳴鐘的示意圖，并結合中國機械鐘報時傳統將其報時裝置改成敲鐘、擊鼓和司辰木偶。清初劉獻廷在其著作《廣陽雜記》中則詳細記載了民間制鐘者張碩忱、吉坦然制造自鳴鐘的情形?！端膸烊珪肥珍浀那宕鳌痘食Y器圖式》中，專門繪制了清宮制作的自鳴鐘、時辰表等機械鐘表的圖式。嘉慶十四年（1809），徐光啟的后裔徐朝俊撰寫了《鐘表圖說》一書，系統總結了有關制造技術和理論。該書是我國歷史上第一部有關機械鐘的工藝大全，亦是當時難得的一部測時儀器和應用力學著作。[20]
中國的鐘表業在傳教士影響之下向前發展的同時，西方鐘表制作技術也在不斷向前發展。歐洲中世紀的機械鐘計時的準確性并不高，但到了17世紀，伽利略發現了擺的等時性，他和惠更斯各自獨立地對擺的等時性和擺線做了深入研究，從而為近代鐘表的產生和興起也為近代時間計量奠定了理論基礎。1658年，惠更斯發明了擺鐘，[21]1680年，倫敦的鐘表制造師克萊門特（Clement）把節擺錨即擒縱器引入了鐘表制作。[22]這些進展，標志著近代鐘表事業的誕生。
那么，近代鐘表技術的進展，隨著傳教士源源不斷地進入我國，是否也被及時介紹進來了呢？答案是肯定的，“可以說，明亡（1644）之前，耶穌會士帶入中國的鐘是歐洲古代水鐘、沙漏，中世紀重錘驅動的鐘或稍加改進的產品；從清順治十五年（1658）起，傳入中國的鐘表有可能是惠更斯型鐘；而康熙二十年（1681）以后，就有可能主要是帶擒縱器和發條（或游絲）的鐘（表）。”[23]即是說，中國鐘表技術的發展與世界上近代鐘表技術的進步幾乎是同步的。這為中國邁入時間計量的近代化準備了基本條件。當然，只是有了統一的計時單位、有了達到一定精確度的鐘表，沒有全國統一的計時、沒有時間頻率的量值傳遞，還不能說時間計量已經實現了近代化的要求。這是不言而喻的。
四、地球觀念的影響
中國近代計量的萌生，不僅僅是由于溫度計和近代機械鐘表等計量儀器的出現，更重要的，還在于新思想的引入。沒有與近代計量相適應的科學觀念，近代計量也無從產生。這些觀念不一定全部是近代科學的產物，但沒有它們，就沒有近代計量。上述角度觀念是其中的一個例子，地球觀念也同樣如此。
地球觀念的產生，與17世紀的近代科學革命無關，但它卻是近代計量產生的前提。如果沒有地球觀念，法國議會就不可能于18世紀90年代決定以通過巴黎的地球子午線的四千萬分之一作為長度的基本單位，從而拉開近代計量史上米制的帷幕。沒有地球觀念，也就不可能有時區劃分的概念，時間計量也無從發展。所以，地球觀念對于近代計量的產生是至關重要的。
中國傳統文化中沒有地球觀念。要產生科學的地球觀念，首先要認識到水是地的一部分，水面是彎曲的，是地面的一部分。中國人從來都認為水面是平的，“水平”觀念深入到人們思想的深層，這無疑會阻礙地球觀念的產生。在中國古代幾家有代表性的宇宙結構學說中，不管是宣夜說，還是有了完整理論結構的蓋天說，乃至后來占統治地位的渾天說，從來都沒有科學意義上的地球觀念。到了元朝，西方的地球說傳入我國，阿拉伯學者扎馬魯丁在中國制造了一批天文儀器，其中一臺叫“苦來亦阿兒子”，《元史·天文志》介紹這臺儀器說：
苦來亦阿兒子，漢言地理志也。其制以木為圓毬，七分為水，其色綠；三分為土地，其色白。畫江河湖海，脈絡貫穿于其中。畫作小方井，以計幅圓之廣袤、道里之遠近。
這無疑是個地球儀，它所體現的，是不折不扣的地球觀念。但這件事“并未在元代天文學史上產生什么影響”。[24]到了明代，地球觀念依然沒有在中國學者心目中扎下根來。這種局面，要一直到明末清初，傳教士把科學的地球觀念引入我國，才有了根本的改觀。
地球觀念的引入，從利瑪竇那里有了根本改觀。《明史·天文志一》詳細介紹利瑪竇引進的地球說的內容：
其言地圓也，曰地居天中，其體渾圓，與天度相應。中國當赤道之北，故北極?，F，南極常隱。南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度。東西亦然，亦二百五十里差一度也。以周天度計之，知地之全周為九萬里也。
這是真正的地球說。由這段話可以看出，當時人們接受地球學說，首先是接受了西方學者對地球說的論證，所謂“南行二百五十里則北極低一度，北行二百五十里則北極高一度”，就是地球說的直接證據。對這一證據，唐代一行在組織中國歷史上第一次天文大地測量時就已經發現，但未能將其與地球說聯系起來。而傳教士在引入地球說時，首先把這一條作為地球說的證據進行介紹，從而引發了中國人的思考，思考的結果，他們承認了地球說的正確性。對此，有明末學者方以智的話為證，他在其《通雅》卷十一《天文·歷測》中說：“直行北方二百五十里，北極出高一度，足征地形果圓。”
中國人接受地圓說，當然就承認水是地的一部分。方以智對此有明確認識，他在《物理小識》卷一《歷類》中說：“地體實圓，在天之中?！鄠鞯馗∷?，天包水外，謬矣。地形如胡桃肉，凸山凹海?！狈揭灾堑膶W生揭暄更是明確指出了水面的彎曲現象：“地形圓，水附于地者亦當圓。凡江湖以及盆盎之水，無不中高，特人不覺耳?！盵25]這樣的論證，表明西方的地球說確實在其中國支持者那里找到了知音。
有了地球觀念之后，計量上的進步也就隨之而來。例如，在計量史上很重要的時差觀念即是如此。時差觀念與傳統的地平大地說是不相容的，所以，當元初耶律楚材通過觀測實踐發現時差現象之后，并沒有進一步得出科學的時差概念。事情起源于一次月食觀測。根據當時通行的歷法《大明歷》的推算，該次月食應發生在子夜前后，而耶律楚材在塔什干城觀察的結果，“未盡初更而月已蝕矣。”他經過思考，認為這不是歷法推算錯誤，而是由于地理位置差異造成的。當發生月食時，各地是同時看到的，但在時間表示上則因地而異，《大明歷》的推算對應的是中原地區，而不是西域。他說：
蓋《大明》之子正，中國之子正也；西域之初更，西域之初更也。西域之初更未盡時，焉知不為中國之子正乎？隔幾萬里之遠，僅逾一時，復何疑哉！
但耶律楚材只是提出了在地面上東西相距較遠的兩地對于同一事件有不同的時間表示，可這種時間表示上的差別與大地形狀、與兩地之間的距離究竟有什么樣的關系，他則語焉不詳。不從科學的地球觀念出發，他也無法把這件事講清除。而不了解這中間的定量關系，時間計量是無法進行的。
地球觀念的傳入，徹底解決了這一問題。利瑪竇介紹的地球說明確提到，“兩地經度相去三十度，則時刻差一辰。若相距一百八十度，則晝夜相反焉。”[26]這是科學的時區劃分概念。有了這種概念，再有了HMS時制以及達到一定精度的計時器（如擺鐘），就為近代意義上的時間計量的誕生準備了條件。
地球觀念的傳入，還導致了另一在計量史上值得一提的事情的發生。這就是清代康熙年間開展的全國范圍的地圖測繪工作。這次測繪與中國歷史上以前諸多測繪最大的不同在于，它首先在全國范圍進行了經緯度測量，選擇了比較重要的經緯度點641處，[27]并以通過北京欽天監觀象臺的子午線為本初子午線，以赤道為零緯度線，測量和推算出了這些點的經緯度。在此基礎上，實測了全國地圖，使經緯度測量成果充分發揮了其在地圖測繪過程中的控制作用。顯然，沒有地球觀念，就不會有這種測量方法，清初的地圖測繪工作，也就不會取得那樣大的成就。這種測繪方法的誕生，是中國傳統測繪術向近代測繪術轉化的具體體現。
地球觀念還與長度基準的制訂有關。國際上通行的米制，最初就是以地球子午線長度為基準制訂的。傳教士在把地球觀念引入中國時，也隱約認識到了地球本身可以為人們提供不變的長度基準。在《古今圖書集成·歷象匯編·歷法典》第八十五卷所載之《新法歷書·渾天儀說》中，有這樣一段話：
天設圈有大小，每圈俱分為三百六十度，則凡數等而圈之大小、度之廣狹因之。乃地亦依此為則。故地上依大圈行，則凡度相應之里數等。依小圈亦有廣狹，如距赤道四十度平行圈下之里數較赤道正下之里數必少，若距六十七十等之平行圈尤少。則求地周里數若干，以大圈為準，而左右小圈惟以距中遠近推相當之比例焉。里之長短，各國所用雖異，其實終同。西國有十五里一度者，有十七里半又二十二里又六十里者。古謂五百里應一度，波斯國算十六里，……至大明則約二百五十里為一度，周地總得九萬余里。乃量里有定則，古今所同。
所謂大圈，指地球上的赤道圈及子午圈，小圈則指除赤道圈外的所有的緯度圈。這段話告訴我們，地球上的赤道圈及子午圈提供了確定的地球周長，各國在表示經線一度的弧長時，所用的具體數值雖然不同，但它們所代表的實際長度卻是一樣的。換句話說，如果以地球的“大圈”周長為依據制訂尺度基準，那么這種基準是最穩定的，不會因人因地而異。
《新法歷書》的思想雖未被中國人用來制訂長度基準，但它所說的“凡度相應之里數等”的思想在清代的這次地圖測繪中被康熙皇帝愛新覺羅·玄燁用活了，玄燁據此提出了依據地球緯度變化推算距離以測繪地圖的設想。他曾“喻大學士等曰”：
天上度數，俱與地之寬大吻合。以周時之尺算之，天上一度即有地下二百五十里；以今時之尺算之，天上一度即有地下二百里。自古以來，繪輿圖者俱不依照天上之度數以推算地里之遠近，故差誤者多。朕前特差能算善畫之人，將東北一帶山川地里，俱照天上度數推算，詳加繪圖視之。[28]
細讀康熙的原話，可以看出，他所說的“天上度數”，實際是指地球上的緯度變化，他主張在測繪地圖時，要通過測量地球上的緯度變化，按比例推算出（而不是實際測量出）相應地點的地理距離。因為緯度的測量比地理距離的實測要容易得多，所以康熙的主張是切實可行的，也是富有科學道理的。他的這一主張，是在地球觀念的影響之下提出來的，這是不言而喻的。
關于康熙時的地圖測繪，有不少書籍都從計量的角度，對測繪用尺的基準問題做過探討，例如，《中國測繪史》就曾提出：在測繪全國地圖之前，“愛新覺羅·玄燁規定，緯度一度經線弧長折地長為200里，每里為1800尺，尺長標準為經線弧長的0.01秒，稱此尺為工部營造尺（合今0.317米）。
玄燁規定的取經線弧長的0.01秒為標準尺度之長，并用于全國測量，乃世界之創舉。比法國國民議會1792年規定以通過巴黎的子午圈全長的四千萬分之一作為1米（公尺）標準長度及其使用要早88年和120多年，（1830年后才為國際上使用）?！盵29]因此，這一規定顯然是中國近代計量史上值得一書的大事。
《中國測繪史》的這種觀點富有代表性，涉及于此的科學史著作幾乎眾口一詞，都持類似看法。空穴來風，這種看法應當有其依據，因為康熙本人明確提到“天上一度即有地下二百里”，這里天上一度，反映的實際是地上的度數，因此，完全可以按照地球經線弧長來定義尺度。
但是，如果清政府確實按康熙的規定，取經線弧長的0.01秒為標準尺度之長，則1尺應合現在的30.9厘米（按清代數據，地球周長為72000里，合129600000尺，取其四千萬分之一為1米，則得此結果），但清代營造尺的標準長度是32厘米，[30]二者并不一致。可見，認為清代的營造尺尺長是按照地球經線弧長的0.01秒為標準確定的這一說法，與實際情況是不一致的。
再者，如果康熙的確是按地球經線弧長的0.01秒作為營造尺一尺的標準長度，那也應該是首先測定地球經線的弧長，然后再根據實測結果確定尺度基準，制造出標準器來，向全國推廣，而不是首先確定尺長，再以之為基準去測量地球經線長度。
此外，文獻記載也告訴我們，康熙朝在統一度量衡時，是按照“累黍定律”的傳統方法確定尺長標準的，與地球經線無關。在康熙“御制”的《數理精蘊》中，就明確提到：
里法則三百六十步計一百八十丈為一里。古稱在天一度，在地二百五十里，今尺驗之，在天一度，在地二百里，蓋古尺得今尺之十分之八，實緣縱黍橫黍之分也。[31]
這段話明確告訴我們，與所謂“在天一度，在地二百里”相符的“今尺”尺長基準，是按照傳統的累黍定律的方法確定的。在這里，我們看不到以地球經線弧長為標準確定尺度基準的影子。
顯然，康熙并未設想要以地球經線弧長為準則確定尺度，更沒有按這種設想去制訂國家標準器，去推廣這種標準。他在測量前指示人們按照“在天一度，在地二百里”的比例測繪地圖，是為了測量的簡便，與長度基準的確定應該沒有什么關系。
[1]關增建.中國古代物理思想探索〔M〕.長沙：湖南教育出版社，1991.224～232.
[2]揚雄.難蓋天八事〔A〕.隋書·天文志上〔M〕.北京：中華書局，1976.
[3]關增建.傳統3651/4分度不是角度〔J〕.自然辯證法通訊，1989（5）.
[4]南懷仁.靈臺儀象志〔A〕.古今圖書集成·歷象匯編歷法典第九十一卷·靈臺儀象志三〔Z〕.上海：上海文藝出版社，1993.影印本.
[5]張柏春.明清測天儀器之歐化〔M〕.沈陽:遼寧教育出版社.2000.160.
[6]新法歷書·渾天儀說一〔A〕.歷法大典〔Z〕.第八十五卷.上海:上海文藝出版社,1993年.影印本.
[7]王冰.南懷仁介紹的溫度計和濕度計試析〔J〕.自然科學史研究.1986,(1).
[8]（英）亞·沃爾夫.十六、十七世紀科學、技術和哲學史〔M〕.周昌忠,等譯，上冊.北京:商務印書館，1995.104-108.
[9]曹增友.傳教士與中國科學〔M〕.北京:宗教文化出版社，1999.265.
[10]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.
[11]《嘉慶會典》卷六十四〔Z〕.清會典.北京:中華書局,1991.
[12]王立興.計時制度考〔C〕.中國天文學史文集〔C〕.第四集.北京:科學出版社，1986.41.
[13]南懷仁.新制六儀〔A〕.新制靈臺儀象志〔M〕.卷一.上海:上海文藝出版社,1993年.影印本.
[14]南懷仁.新制靈臺儀象志.卷四.驗氣說〔M〕.上海:上海文藝出版社,1993年.影印本.
[15]御制數理精蘊〔A〕.四庫全書〔Z〕.文淵閣.
[16]華同旭.中國漏刻〔M〕.合肥:安徽科技出版社.1991.
[17]曹增友.傳教士與中國科學.北京:宗教文化出版社，1999.157.
[18]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.
[19]清史稿·職官志〔M〕.北京:中華書局,1976.
[20]戴念祖.中國科學技術史·物理學卷〔M〕.北京:科學出版社，2001.505.
[21]〔日〕湯淺光朝.科學文化史年表〔M〕.張利華譯.北京:科學普及出版社，1984.54.
[22]（英）亞·沃爾夫.十六、十七世紀科學、技術和哲學史〔M〕.周昌忠,等譯，上冊.北京:商務印書館，1995.128.
[23]戴念祖.中國科學技術史·物理學卷〔M〕.北京:科學出版社，2001.499.
[24]中國天文學史整理研究小組.中國天文學史〔M〕.北京:科學出版社,1987.201.
[25]方以智.地類·水圓〔A〕.物理小識〔M〕.卷二.萬有文庫本.
[26]明史·天文志一〔M〕.北京:中華書局,1976.
[27]《中國測繪史》編輯委員會.中國測繪史〔M〕.第二卷.北京:測繪出版社，1995.119.
[28]康熙五十年四月至六月〔A〕.清圣祖實錄〔Z〕卷二四六.北京:中華書局,1985.
[29]《中國測繪史》編輯委員會.中國測繪史〔M〕.第二卷.北京:測繪出版社，1995.111.
