對讀 · 經典與科學

古人的三種宇宙

天是什麼形狀?東漢以來,中國談天的結構有三家:蓋天、渾天、宣夜。一家活了下來,成了一千多年的天文工具;一家的書早就失傳,卻被二十世紀的科學史家捧得很高。

簡答

東漢以來,中國談天的結構有蓋天、渾天、宣夜三家。據《晉書・天文志》,東漢末蔡邕上書說宣夜「絶無師法」,《周髀》「考驗天狀,多所違失」,「惟渾天近得其情」。渾天說「天如鷄子」,座標一直沿用;宣夜說主張「天了無質」,原書早已亡佚。

重點

  • 東漢以來,中國談天的結構有蓋天、渾天、宣夜三家。
  • 蔡邕說宣夜「絶無師法」,《周髀》「考驗天狀,多所違失」,「惟渾天近得其情」。
  • 渾天說「天如鷄子,地如鷄中黃」;它的天球與赤道座標,和今天的天球座標同一類。
  • 宣夜說主張「天了無質」,日月眾星浮在虛空中,原書早已亡佚。
  • 說宣夜說接近近代無限宇宙觀,是李約瑟的評價,學界有商榷。

本頁對讀的每一則都標明是「已有共識」「研究中」,還是本站的「本站推想」「文化類比」。古代概念不等於現代物理量,本站不拿現代科學替古書背書。

一、蔡邕的評語

《晉書・天文志上》記東漢靈帝時,蔡邕在朔方上書:

宣夜之學,絶無師法。《周髀》術數具存,考驗天狀,多所違失。惟渾天近得其情(《晉書》卷十一〈天文志上〉)

三家裡,宣夜已經沒有傳人;《周髀》一家(蓋天)算法還在,但和天象對不上;只有渾天被認為最接近實情。蓋天說的細節,本站研究組還沒有寫筆記,這一頁先不展開。

二、渾天:天像雞蛋

《後漢書・張衡傳》說:「張衡字平子,南陽西鄂人也」,他「作渾天儀」,「年六十二,永和四年卒」,永和四年是 139 年。《晉書・天文志》引葛洪所見的《渾天儀注》:

天如鷄子,地如鷄中黃,孤居於天内,天大而地小。天表裏有水,天地各乘氣而立,載水而行。(《晉書》卷十一引《渾天儀注》)

《晉書》引這段只寫書名,沒有寫作者;一般把《渾天儀注》歸給張衡,是通說。同書也記了當時的反駁,王充說:「掘地一丈輒有水,天何得從水中行乎」。

三、三百六十五度四分之一

三國吳的王蕃論渾天,《晉書》錄有他的數字,其中一句是「北極出地三十六度」。

四、讓儀器跟著天轉

《晉書・天文志上》記張衡的渾象:

以漏水轉之於殿上室内,星中出沒與天相應(《晉書》卷十一〈天文志上〉)

同志另一段說,密室裡的人照儀器報星位,和觀天台的人對照,「皆如合符也」。

五、宣夜:天沒有實體

宣夜說的書很早就亡佚了,《晉書》說:「宣夜之書亡,惟漢秘書郎郗萌記先師相傳云」。郗萌記下的說法是:

天了無質,仰而瞻之,髙遠無極,眼瞀精絶,故蒼蒼然也。(《晉書》卷十一〈天文志上〉引郗萌)
日月衆星,自然浮生虚空之中,其行其止皆須氣焉。(同上)

郗萌還用遠山解釋天色:「譬之旁望遠道之黃山而皆靑,俯察千仞之深谷而窈黑,夫靑非眞色,而黑非有體也。」

六、宇宙無限嗎

郗萌說天「髙遠無極」;東晉虞喜的《安天論》說:「天髙窮於無窮,地深測於不測。」

對讀

「已有共識」「研究中」是現代研究的結論,附證據等級;「本站推想」「文化類比」是本站的想法與比喻,沒有經過證實。

天如雞蛋,地如蛋黃

古籍原文

天如鷄子,地如鷄中黃,孤居於天内,天大而地小。

《晉書》卷十一〈天文志上〉引《渾天儀注》

現代研究已有共識

天文學至今仍用「天球」:把天體投影到以觀測者為中心的假想球面上,用來定位置。天球是座標工具,不是說天真的有一層殼。

天文學教科書通識

證據等級:通識

本站觀點文化類比

渾天說字面上是宇宙結構論,主張天包著地;它被保留下來,主要是因為好用,可以造儀器、算星位。

無法對應現代天文學分得清「計算模型」和「真實結構」,渾天說沒有這個區分。

天載水而行

古籍原文

天表裏有水,天地各乘氣而立,載水而行。

《晉書》卷十一〈天文志上〉引《渾天儀注》

現代研究已有共識

地球懸在太空中,沒有水承載。

天文學教科書通識

證據等級:通識

這一組沒有另寫觀點。

無法對應「天載水」在現代天文學裡沒有對應;當時王充就用「掘地一丈輒有水」反駁過。

三百六十五度四分之一

現代研究已有共識

古度把一周天分成約 365¼ 度,讓太陽一天走一度;今天分成 360 度。「北極出地三十六度」換成今度約 35.5°。北極的仰角等於觀測地的緯度,洛陽一帶約北緯 34 度多,數值相近。

算術換算;北極仰角等於緯度是天文學教科書通識

證據等級:通識

本站觀點文化類比

古人把一圈分成 365¼ 份,今人分成 360 度。單位不同,量的是同一個角度,所以兩套座標可以互相換算。

無法對應王蕃的觀測地點本站還沒核對,「數值相近」只是和洛陽一帶的緯度比較。

讓儀器跟著天轉

古籍原文

以漏水轉之於殿上室内,星中出沒與天相應

《晉書》卷十一〈天文志上〉

現代研究

目前沒有找到相關研究。

本站觀點本站推想

讓模型和天同步,再派人比對,就是用模型預測、用觀測檢驗。這和今天的天象儀、星曆計算是同一個思路。這是本站的類比,不是說張衡已經有近代的科學方法。

無法對應張衡水運渾象的機構沒有留下圖說;有沒有可靠的復原研究,本站還沒有查,未確認。

星體浮在虛空中

古籍原文

日月衆星,自然浮生虚空之中,其行其止皆須氣焉。

《晉書》卷十一〈天文志上〉引郗萌

現代研究已有共識

天空沒有固體的天殼,恆星與行星的距離各不相同。日月行星的運動由引力決定,不需要介質推動。

天文學教科書通識

證據等級:通識

本站觀點文化類比

宣夜說和現代天文學都不承認「天殼」,但宣夜說是推論出來的,沒有測距。

無法對應宣夜說用「氣」作推動力,和引力是完全不同的機制;「氣」不是場,也不是能量。

遠山皆青

古籍原文

譬之旁望遠道之黃山而皆靑,俯察千仞之深谷而窈黑,夫靑非眞色,而黑非有體也。

《晉書》卷十一〈天文志上〉引郗萌

現代研究已有共識

晴空的藍色來自大氣分子對短波長陽光的散射(瑞利散射);遠山看起來偏青,也和大氣散射有關。

物理學教科書通識

證據等級:通識

本站觀點本站推想

天藍和遠山發青,物理原因都和空氣散射有關,所以這個類比比郗萌自己知道的更貼切。

無法對應郗萌的結論是「靑非眞色」;現代的解釋是,藍色是真的光,來自空氣本身,不是來自「遠」。

宣夜說接近無限宇宙嗎

古籍原文

天了無質,仰而瞻之,髙遠無極,眼瞀精絶,故蒼蒼然也。

《晉書》卷十一〈天文志上〉引郗萌

現代研究研究中

李約瑟特別推崇宣夜說,認為它接近近代的無限宇宙觀。

Joseph Needham & Wang Ling, Science and Civilisation in China, Vol. 3, Cambridge University Press, 1959(頁碼未確認)

證據等級:專書

本站觀點文化類比

「無極」是說天高得量不到盡頭,接近「沒有邊界」的直覺,但這不等於近代有觀測基礎的無限宇宙觀。

無法對應說宣夜說「接近」近代宇宙觀,是李約瑟的評價,學界有商榷,見下一組。

對李約瑟評價的商榷

現代研究研究中

江曉原、鈕衛星有一節專門商榷李約瑟對宣夜說的高度評價,認為宇宙有限或無限,在古代中國並不是重要問題。

江曉原、鈕衛星《天文西學東漸集》,上海書店出版社,2001(頁碼未確認)

證據等級:專書

這一組沒有另寫觀點。

無法對應這一節的頁碼與原句,本站還沒有核對;本站只轉述它的論點。

宇宙到底無不無限

古籍原文

天髙窮於無窮,地深測於不測。

虞喜《安天論》,《晉書》卷十一〈天文志上〉引

現代研究研究中

Planck 衛星 2018 年的結果顯示空間曲率和「平坦」一致,但平坦的宇宙仍可能是有限的。宇宙在空間上是否無限,至今沒有定論。

Planck Collaboration (2020). Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters. A&A 641, A6 doi:10.1051/0004-6361/201833910

證據等級:單一研究

本站觀點文化類比

現代宇宙學自己也還不能確定宇宙是否無限,所以「誰比較對」這個問題,目前沒有答案。

無法對應古人說的「無窮」是直覺,現代說的是可以用觀測檢驗的空間曲率,兩者不是同一個問題。

本站觀點

本站觀點

渾天說最穩的寫法是「一套好用的模型」;宣夜說最值得寫的是它的論證方式,不是結論像不像現代。

渾天說的結構(天包地、天載水)當時就被質疑,它的座標系統卻一直沿用。郗萌從遠山推論天色、從七曜速度不同推論沒有共同的天殼,都是從觀察出發的推論;「接近無限宇宙」是李約瑟的詮釋,有爭議。

什麼證據會讓我們改變看法:研究證明《渾天儀注》不是張衡所作,就只寫張衡「作渾天儀、制渾象」;輯佚出宣夜說原書而內容和《晉書》轉述不同,就重寫宣夜那一節。

尚待查證

  • 蓋天說與《周髀算經》的筆記。
  • 《渾天儀注》作者問題的研究;張衡水運渾象的復原研究。
  • 李約瑟《中國科學技術史》第三卷宣夜說一節、江曉原與鈕衛星 2001 那一節的頁碼與原句。
  • 王蕃「北極出地三十六度」的觀測地點。

常見問題

渾天說是什麼?

是東漢以來的一種宇宙結構論。《晉書・天文志》引《渾天儀注》:「天如鷄子,地如鷄中黃,孤居於天内,天大而地小。」它的座標系統一直沿用,和今天的天球座標同一類。

宣夜說是什麼?

主張天沒有實體,日月眾星浮在虛空之中。原書已亡,只靠《晉書・天文志》引郗萌的轉述:「天了無質」「日月衆星,自然浮生虚空之中」。

宣夜說是無限宇宙觀嗎?

李約瑟認為它接近近代的無限宇宙觀,江曉原、鈕衛星有專節商榷。宣夜說的「髙遠無極」是直覺,不是觀測;現代宇宙學對宇宙是否無限也還沒有定論。

延伸閱讀