《天学外史》

第十一章 近代西方天文学之东来(下)


西方地圆说/ 中国学者对西方地圆说之排拒/ 张雍敬与梅文鼎等人之辩论/ 世界地图带来的冲击/ 亚里士多德宇宙模型及李约瑟之误解/ 托勒密的宇宙模型/ 第谷宇宙模型及其“钦定”地位/ 王锡阐和梅文鼎对第谷宇宙模型之改造/ 哥白尼宇宙模型在中国之传播/ 宇宙模型的真实性与运行机制之争 

 

1

对于明末西方地圆说在中国之传播,已有极多文献论及。但因地圆观念实为宇宙模型中不可或缺之重要部分,故此处仍拟对前人不甚注意之两点略加探讨。

无论自天文学理论抑或自宇宙模型之关系而言,明末入中土之西方地圆说实有两大要义:

一、地为球形;

二、地与天相比非常之小。

围绕第一义之种种问题,前人之述已极详备,但关于第二义尚有讨论之必要。明末来华耶稣会士之言地圆,百端譬喻,反复解说,初看似乎仅力陈地圆而已,很少有正面陈述第二义者。其实在西方天文学传统中,一向将此第二义视为当然之理,自然反映于其理论之中而无需再加论证。这可以通过一些例子来说明。例如《崇祯历书》“五纬历指”之九论五大行星与地球之间距离,曾给出如下一组数据:

        土星:  距离地球 10550 地球半径

        木星:  距离地球  3990 地球半径

        火星:  距离地球  1745 地球半径

        ……

以上数据当然不符合现代天文学的结论,但仍可看出西方宇宙模型的相对尺度——在这类模型中,地球的尺度相对而言非常之小。又如《崇祯历书》“恒星历指”三中认为,“恒星天”距离地球约为 14000 地球半径之远。此类例子甚多,不烦尽举。

西方地圆说第二要义的重要性在于,只有确认地球的尺度比“天”小得多,许多方位天文学中的基本概念才能成立。对于这一点,西方人早在古希腊时代就已确认无疑。除了少数情况,如地平视差等问题上要考虑地球半径尺度外,通常相对于“天”而言,地球可视为一个点,这在现代天文学中仍是如此。

另一方面,对于中国古代是否曾有地圆概念,学者们颇多争议。但是我们在本书第八章中已经看到,中国古代即使真有地圆概念,也与西方地圆说有着本质的区别──因为在中国古代天算家普遍接受的宇宙图象中,地半径虽是“天”半径之半,但两者是同数量级的,在任何情况下,地对于“天”都绝不能忽略为点。然而自明末起,学者们就往往忽视上述重大区别,而力言西方地圆说在中国“古已有之”;许多当代论著也经常重复与古人相似的错误。[1]

 

2

关于明末以来中国人对西方地圆说的反应,以往论著多侧重于接受、赞成方面的讨论。比如有的学者认为明清中国知识界主要是两派意见:一谓地圆说中国前所未有,一谓地圆说中国古已有之。其实这两派都是接受西方地圆说的,而在此之外另有一个颇为广泛的排拒派存在。以下姑分析几位著名人物之说以见一般。

前些年发现明末著名科学家宋应星轶著四种,系崇祯年间刊刻,其中有一种名《谈天》,[2]  里面谈到地圆说时有如下说法:[3]

西人以地形为圆球,虚悬于中,凡物四面蚁附;且以玛八作之人与中华之人足行相抵。天体受诬,又酷于宣夜与周髀矣。

宋氏所引西人之说,显然来自利玛窦。[4] 应该指出,宋氏所持的天文学理论极为原始简陋──例如他甚至认为太阳并非实体,而日出日落被说成只是“阳气”的聚散而已。[5]

明末清初“三”之一王夫之,抨击西方地圆说甚烈。王氏既反对利玛窦地圆之说,也不相信这在西方是久已有之的∶

利玛窦至中国而闻其说,执滞而不得其语外之意,遂谓地形之果如弹丸,因以其小慧附会之,而为地球之象。……则地之欹斜不齐,高下广衍无一定之形审矣。而利玛窦如目击而掌玩之,规两仪为一丸,何其陋也![6]

王氏本人又因缺乏球面天文学中的经纬度概念,就力斥“地下二百五十里为天上一度”之说为非,认为大地的形状和大小皆为不可知∶

玛窦身处大地之中,目力亦与人同,乃倚一远镜之技,死算大地为九万里,……而百年以来,无有能窥其狂呆者,可叹也。[7]

这显然是一个外行的批评,而且带有浓重的感情色彩。从王夫之著作中推测,他至少已经间接接触过《崇祯历书》中的若干内容──例如他在《思问录》一书的附注中多次引述“新法大略”,不过这些内容看来并未能够说服他。

以控告耶稣会传教士著称的杨光先,攻击西方地圆之说甚力,自在情理之中。而其立论之法又有异于宋、王二氏者。杨光先云∶

新法之妄,其病根起于彼教之舆图,谓覆载之内,万国之大地总如一圆球。[8]

他认为地圆概念在西方天文学中具有重要地位,倒也不错。但他无法接受对跖人的概念,并对此大加嘲讽∶

竟不思在下之国土人之倒悬。斯论也,如无心孔之人只知一时高兴,随意诌谎,不顾失枝脱节,……有识者以理推之,不觉喷饭满案矣。[9]

然而他所据之“理”,竟是古老的“天圆地方”之说:

天德圆而地德方,圣人言之详矣。……重浊者下凝而为地,凝则方,止而不动。[10]

其说几毫无科学性可言,较王夫之又更劣矣。

以上所举三氏之排拒地圆概念,有一共同之点,即三氏的知识结构皆与西方天文学所属的知识结构完全不同,双方在判别标准、表达方式等方面都格格不入。故双方实际上无法进行有效的对话,只能在“此亦一是非,彼亦一是非”的状态中各执己见而已。

另一方面,接受了西方天文学方法的中国学者,则在一定程度上完成了某种知识“同构”的过程。现今学术界公认比较有成就的明、清天文学家,如徐光启、李天经、王锡阐、梅文鼎、江永等等,无一例外都顺利接受了地圆说。这一事实是意味深长的。一个重要原因,可能是西方地圆说所持的理由(比如∶向北行进可以见到北极星的地平高度增加、远方驶来的船先出现桅杆之尖、月蚀之时所见地影为圆形等等),对于有足够天文学造诣的学者来说,非常容易接受。与此形成鲜明对比,对西方地圆说的排拒主要来自天文学造诣缺乏的人群,上述宋、王、杨三氏皆属此列。

 

3

关于这一时期中国学者如何对待西方地圆说,有一有趣的个案可资考察。略述如次∶

秀水张雍敬,字简庵,“刻苦学问,文笔矫然,特潜心于历术,久而有得,著《定历玉衡》”----是专主中国传统历法之作。张持此以示潘耒,潘耒告诉他历术之学十分深奥,不可专执己见(言下之意是指张所主的传统天文学已经过时,应该学习明末传入的西方天文学),建议他去走访梅文鼎,可得进益。张遂千里往访,梅文鼎大喜,留他作客,切磋天文学一年有余。事后张雍敬著《宣城游学记》一书,记录此一年中研讨切磋天文学之所得。《宣城游学记》原有稿本存世,不幸已于“文革”十年浩劫中毁去。[11]  但书前潘耒所作之序尚得以保存至今,其中云∶

(张雍敬在宣城)逾年乃归。归而告余∶赖此一行,得穷历法底蕴,始知中历西历各有短长,可以相成而不可偏废。朋友讲习之益,有如是夫!既复出一编示余曰∶吾于勿庵辩论者数百条,皆已剖析明了,去异就同,归于不疑之地。惟西人地圆如球之说则决不敢从----与勿庵昆弟及汪乔年辈往复辩难,不下三四万言,此编是也。[12]

看来《宣城游学记》主要是记录他们关于地圆问题的争论的。这里值得注意的是,以梅文鼎之兼通中、西天文学,更加之以其余数人,辩论一年之久,竟然仍未能说服张雍敬接受地圆的概念。可见要接受西方的地圆概念,对于一部分中国学者来说确实不是容易的事。

 

4

利玛窦来华后绘制刊刻的世界地图,对于中国人改变传统的宇宙观念也起了很大作用。

利玛窦向中国公众展示世界地图,最先是在他广东肇庆的寓所客厅中。这一当时中国人闻所未闻、见所未见的新奇事物,既给观众带来了极大的震惊,也激发了中国知识分子探求新事物的强烈兴趣。对此利玛窦留下了较为详细的记载∶[13]

在我们寓所客厅的墙上,挂着一幅山海舆地全图,上面有外文标注。中国的高级知识分子,当被告知是世界全图的时候非常惊讶!……(他们原先)认为他们的国家就是世界,把国家叫做“天下”了。当他们听到中国只是东方的一部分时,认为这种观念根本是不可能的,因此想知道真象,为能够有更好的判断。

利玛窦又进一步记述说:[14]

因为对世界面积的观念不切实,又对自己有夸大的毛病,中国人认为没有比中国再好的国家。他们想中国幅员广大、政治清明、文化深远,自己认为是礼仪之邦。不但把别的国家看成蛮人,而且看成野兽。为他们讲,世界上没有一个其他国家,会有国王、朝代及文化。……当他们首次见到世界地图时,有些没受教育的人,竟然大笑起来;有些知识水准高一些的,则反应不同,尤其是在讲解南北纬度、子午线、赤道及南北回归线之后。

这段话或许稍有夸张,但大体上还是符合事实的。事实上,当时中国知识阶层中的不少人表现出了良好的素质----他们积极促成利玛窦将图中的说明文字译成中文,并且刊刻印刷,以便于新知识的广泛传播。中国知识阶层对于利玛窦世界地图的巨大兴趣,只要看下面的事实就可一目了然∶仅在1584-1608年间,就在中国各地出现了利玛窦世界地图的十二种版本。下面列出洪煨莲考证的结果∶[15]

    《山海舆地图》,肇庆,1584年。

    《世界图志》,南昌,1595年。

    《山海舆地图》,苏州,19951998年,勒石。

    《世界图志》,南昌,1596年。

    《世界地图》,南昌,1596年。

    《山海舆全地图》,南京,1600年。

    《舆地全图》,北京,1601年。

    《坤舆万国全图》,北京,1602年。

    《坤舆万国全图》,北京,1602年,另一刻本。

    《山海舆全地图》,贵州,1604年。

    《世界地图》,北京,1606年。

    《坤舆万国全图》,北京,1608年,摹绘。

世界地图的传播与西方地圆说的传播,两者关系密不可分。这些知识的传播,打破了中国人原先唯我独尊的“天下”观念,这确实是中国人走向近代社会不可缺少的启蒙教育。

当然,使大多数中国人建立“地球”、“世界”和“五大洲”的常识还需要很长时间。在有大批中国人真正走出国门之前,传统士大夫对于“天下”还有那么多别的昌盛国度、那么多别的高度文明,极端保守者会作谩骂式攻击,较平和者也难免心存疑惑。例如《圣朝破邪集》卷三“利说荒唐惑世”中引魏氏之文云∶

近利玛窦以其邪说惑众,士大夫翕然信之。……所著坤舆全图极  洋杳渺,直欺人以其目之所不能见,足之所不能至,无可按验耳。真所谓画工之画鬼魅也。毋论其他,且如中国于全图之中,居稍偏西而近于北,……焉得谓中国如此蕞尔,而居于图之近北? 其肆谈无忌若此。

其实利玛窦为了照顾中国人的自尊心,已经尽量将中国画在图的当中了,可是这位曾官至湖广巡抚的魏大人的反应,却象利玛窦所说的“没受教育的人”。又如,约一百五十年后,对于艾儒略所撰《职方外记》、南怀仁所撰《坤舆图说》──此两书都可视为利玛窦世界地图中说明文字的补充和发挥,四库馆臣在“提要”中仍不免要说上一些“所述多奇异不可究诘,似不免多所夸饰,然天地之大,何所不有,录而存之,亦足以广异闻也”、“疑其东来以后得见中国古书,因依仿而变幻其说,不必皆有实迹,然……存广异闻,故亦无不可也”之类的套话。

但是,无论如何,至少有一部分中国人的眼界已经被打开了。康熙时命耶稣会士用近代地图学与测量法测绘全国地图,就是这方面极好的例证之一。这一工作在当时世界上都是领先的,正如方豪所说∶

十七八世纪时,欧洲各国之全国性测量,或尚未开始,或未完成,而中国有此大业,亦中西学术合作之一大纪念也。[16]

康熙皇帝本人确实是那个时代已经打开了眼界之人,可惜的是他并未致力于凭借帝王之尊的有利条件去打开更多中国人的眼界──关于这一点,后面还要谈到。

 

5

西方历史上先后出现的几种主要宇宙模式,都于明末传入中国。围绕这些模式的认识、理解、改造和争论,对中国学者的思想产生了很大影响。以下各小节依次分述之。

介绍亚里士多德模式较详细者,为利玛窦的中文著作《乾坤体义》。是书卷上论宇宙结构,谓宇宙为一同心叠套之球层体系,地球在其中心静止不动;依次为月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星、恒星所在之天球,第九层则为“宗动天”,“此九层相包如葱头皮焉,皆坚硬,而日月星辰定在其体内,如木节在板,而只因本天而动,第天体(此处指日月星辰所在的天球层)明而无色,则能通透光,如琉璃水晶之类,无所碍也”。这些说法,基本上是亚里士多德《论天》一书中有关内容的转述(只有“宗动天”一层可能是后人所附益)。稍后阳玛诺的小册子《天问略》中也介绍类似的宇宙模式,天球之数则增为十二重∶“最高者即第十二重天,为天主上帝诸神居处,永静不动,广大无比,即天堂也。其内第十一重为宗动天……”。上述两书所述天文学知识,基本上只是宣传普及的程度,未可与正式的天文学著作等量齐观。

亚里士多德的宇宙模式又被称为“水晶球”体系(crystalline sphere),这一模式传入中国虽然较其它诸模式都早,对此后中国学者思想的影响却最小。这在很大程度上与《崇祯历书》 对这一模式的态度有关。《崇祯历书》“五纬历指”一,其中论及亚里士多德与第谷宇宙模式之异同,而坚决支持后者∶

问∶古者诸家曰天体(其意与上文同)为坚为实为彻照,今法火星圈割太阳之圈,得非明背昔贤之成法乎? 曰∶自古以来,测候所急,追天为本,必所造之法与密测所得略无乖爽,乃为正法。苟为不然,安得泥古而违天乎? ……是以舍古从今,良非自作聪明,妄违迪哲。

《崇祯历书》地位之重要,上一章已经述及;此书之影响明末及清代中国天文学界,远甚于前述利、阳二氏之书。因此书明确否定亚氏宇宙模式,这一模式无大影响,自在情理之中。事实上,在明末及有清一代,迄今未发现坚持亚氏宇宙模式的中国天文学家。即使有提及水晶球模式者,十九亦仅是祖述《崇祯历书》中的上述说法而已。

但是在明清之际的宇宙模式问题上,李约瑟有一些错误的说法,长期以来曾产生颇大的影响。李氏有一段经常被中国科学史界、哲学史界乃至历史学界援引的论述∶

耶稣会传教士带去的世界图式是托勒密-亚里士多德的封闭的地心说;这种学说认为,宇宙是由许多以地球为中心的同心固体水晶球构成的。……在宇宙结构问题上,传教士们硬要把一种基本上错误的图式(固体水晶球说)强加给一种基本上正确的图式(这种图式来自古宣夜说,认为星辰浮于无限的太空)。[17]

这段论述有几方面的问题。

首先,水晶球模型实与托勒密无关。托勒密从未主张过水晶球模型。[18]  实际情况是,直至中世纪末期,圣托马斯·阿奎那(T. Aquinas)将亚里士多德学说与基督教神学全盘结合起来时,始援引托勒密著作以证成地心、地静之说。若因此就将水晶球模式归于托勒密名下,显然不妥。

其次,李约瑟完全忽略了《崇祯历书》对水晶球模式的明确拒斥态度,更未考虑到《崇祯历书》对清代中国天文学界广泛的、决定性的影响,乃仅据先前利、阳二氏的宣传性小册子立论,未免以偏概全。

更何况《崇祯历书》既已明确拒斥水晶球模式,此后其他来华耶稣会天文学家又皆持同样态度;而且中国天文学家又并无一人采纳水晶球模式,则李约瑟所谓耶稣会传教士将水晶球模式“强加”于中国人之说,无论从主观意愿还是从客观效果来说都不能成立。

 

6

耶稣会传教士汤若望等四人,在徐光启组织领导下于1634年撰成《崇祯历书》,为系统介绍西方古典天文学之集大成巨著。书中在行星运动理论部分介绍了托勒密的宇宙模型,见《崇祯历书》“五纬历指”一“周天各曜序次第一”,其中的“七政序次古图”即为托勒密宇宙模型的几何示意图。

托勒密模型虽然也以地球为静止中心,其日月五星及恒星之远近次序也与亚里士多德模型相同,但是其中并无实体天球,诸“本天”只是天体运行轨迹的几何表示(geometrical demonstrations);[19] 而且对天象的数学描述系由假想小轮组合运转而成,并非如亚里士多德模型中靠诸同心实体天球的不同转速及转动轴倾角等来达成。这是两种模型的根本不同之点。[20]此外,《崇祯历书》还对如何采用托勒密模型推算具体天象给出 了大量测算实例。[21]

 

7

第谷宇宙模型被《崇祯历书》用作理论基础,全书中的天文表全部以这一模型为基础进行编算。《崇祯历书》“五纬历指”一“周天各曜序次第一”中论“七政序次新图”云∶

地球居中,其心为日、月、恒星三天之心。又日为心作两小圈为金星、水星两天,又一大圈稍截太阳本天之圈,为火星天,其外又作两大圈为木星之天、土星之天。

即日、月、恒星皆在以地球为中心之同心天球轨道上运行,五大行星则以太阳为中心绕之旋转,同时又被太阳携带而行。这一模型在很大程度上是托勒密地心体系与哥白尼日心体系的折衷。《崇祯历书》此处又特别指出,该模型所言之天并非实体∶

诸圈能相入,即能相通,不得为实体。

至于以第谷模型为基础测算天象之实例,则遍布《崇祯历书》全书各处。

以第谷宇宙体系为基础的《崇祯历书》经汤若望略加修订转献清廷,更名《西洋新法历书》,清政府于顺治二年(1645)年颁行,遂成为清代的官方天文学。至康熙六十一年(1722),清廷又召集大批学者撰成《历象考成》,此为《西洋新法历书》之改进本,在体例、数据等方面有所修订,但仍采用第谷体系,许多数据亦仍第谷之旧。《历象考成》号称“御制”,表明第谷宇宙模型仍然保持官方天文学理论基础之地位。

至乾隆七年(1742),宫廷学者又编成《历象考成后编》,其中最引人注目之处是改用开普勒第一、第二定律来处理太阳和月球运动。按理这意味着与第谷宇宙模型的决裂,但《历象考成后编》别出心裁地将定律中太阳与地球的位置颠倒(仅就数学计算而言,这一转换完全不影响结果),故仍得以维持地心体系。不过如将这种模式施之于行星运动,又必难以自圆其说,然而《历象考成后编》却仅限于讨论日、月及交蚀运动,对行星全不涉及,于是上述问题又得以在表面上被回避。特别是,《后编》又被与《历象考》合为一帙,一起发行,这就使得第谷模型继续保持了“钦定”地位,至少在理论上是如此。

 

8

明清之际,中国天文学家(也只有到了此时,中国社会中才出现了真正意义上的天文学家)中,兼通中西而最负盛名者,即为王锡阐、梅文鼎二人。王以明朝遗民自居,明亡后绝意仕进,与顾炎武等遗民学者为伍,过着清贫的隐居生活。梅虽也不出任清朝的官职,他本人却是康熙帝的布衣朋友。康熙推崇他的历算之学,赐他“绩学参微”之匾,甚至将“御制”(颇近今日之挂名主编也)之书送给他请他“指正”。二人际遇虽如此不同,但其天文历算之学则都得到后世的高度评价。王、梅二人对第谷宇宙模型的研究及改进,可视为中国天文学家这类工作之代表作。

王锡阐在其著作《五星行度解》主张如下的宇宙模型∶

五星本天皆在日天之内,但五星皆居本天之周,太阳独居本天之心,少偏其上,随本天运旋成日行规。

他不满意《崇祯历书》用作理论基础的第谷宇宙模型,故欲以上述模型取而代之。然而王氏此处所说的“本天”,实际上已被抽换为另一概念──在《崇祯历书》及当时讨论西方天文学的各种著作中,“本天”为常用习语,皆意指天体在其上运行之圆周,即对应于托勒密体系中的“均轮”(deferent),而王氏的“本天”却是太阳居于偏心位置。而在进行具体天象推算时,这一太阳“本天”实际上并无任何作用,起作用的是“日行规”──正好就是第谷模型中的太阳轨道。故王锡阐的宇宙模型事实上与第谷模型并无不同。钱熙祚评论王氏模型,就指出它“虽示异于西人,实并行不悖也”。[22]

王锡阐何以要刻意“示异于西人”,则另有其政治思想背景。[23] 王氏是明朝遗民,明亡后拒不仕清。他对于满清之入主华夏、对于清政府颁用西方天文学并任用西洋传教士领导钦天监,有着双重的强烈不满。和中国传统天文学方法相比,当时传入的西方天文学在精确推算天象方面有着明显的优越性,但王氏从感情上无法接受这一事实。他坚信中国传统天文学方法之所以落入下风,是因为没有高手能将传统方法的潜力充分发挥出来。为此他撰写了中国历史上最后一部古典形式的历法《晓庵新法》,试图在保留中国传统历法结构形式的前提下,融入一些西方天文学的具体方法。但是他的这一尝试,远未能产生他所希望的效果,《晓庵新法》则成了特别难读之书。[24]

梅文鼎心目中所接受的宇宙模式,则本质上与托勒密模型无异,只是在天体运行是否有物质性的轨道这一点上不完全赞成托勒密(见下文)。梅氏不同意第谷模式中行星以太阳为中心运转这一最重要的原则,在《梅勿庵先生历算全书·五星纪要》[25] 中力陈“五星本天以地为心”。但是为了不悖于“钦定”的第谷模式,梅氏折衷两家,提出所谓“绕日圆象”之说──以托勒密模型为宇宙之客观真实,而以第谷模型为前者所呈现于人目之“象”∶

若以岁轮上星行之度连之,亦成圆象,而以太阳为心。西洋新说谓五星皆以地为心,盖以此耳。然此围日圆象原是岁轮周行度所成,而岁轮之心又行于本天之周,本天原以地为心,三者相待而成,原非两法,故曰无不同也。……或者不察,遂谓五星之天真以日为心,失其指矣。

此处梅氏所说的“岁轮”,相当于托勒密模型中的“本轮”(epicycle)。梅文鼎起初仅应用“围日圆象”之说于外行星,后来其门人刘允恭提出,对于内行星也可以用类似的理论处理,梅氏大为称赏。[26]

如果仅就体系的自洽而言,梅氏的折衷调和之说确有某种形式上的巧妙;他自己也相信其说是合于第谷本意的∶“予尝……作图以推明地谷立法之根,原以地为本天之心,其说甚明。”稍后有江永,对梅氏备极推崇,江永在《数学》卷六中用几何方法证明∶在梅氏模型中,置行星于“岁轮”或“围日圆象”上来计算其视黄经,结果完全相同,而且内、外行星皆如此。

但是江永并未证明梅氏模型与《崇祯历书》所用第谷模型的等价性,梅氏自己也为能提出观测数据来验证其模型(梅文鼎本人几乎不进行天文学观测)。事实上,梅氏的宇宙模型巧则巧矣,却并非第谷的本意;与客观事实的距离,则较第谷模型更远了。

 

9

上一章已经谈到,《崇祯历书》虽然未正面介绍哥白尼的宇宙模型,但对于哥白尼日心地动学说中的一些重要内容,也还是有所披露。通常以1760年耶稣会士蒋友仁(P. Michel Benoist)向乾隆进献《坤舆全图》,作为哥白尼学说正式进入中国之始。

蒋友仁所献《坤舆全图》中的说明文字,后来由钱大昕等加以润色,取名《地球图说》刊行。书前有阮元所作之序。阮元在序中对哥白尼的日心地动之说不着一字,只是反复陈述地圆之理可信,并说这是中国古已有之的;最后则说∶

此所译《地球图说》,侈言外国风土,或不可据。至其言天地七政恒星之行度,则皆沿习古法,所谓畴人子弟散在四夷着也。……是说也,乃周公、商高、孔子、曾子之旧说也;学者不必喜其新而宗之,亦不必疑其奇而辟之可也。

《坤舆全图》本非专为阐述宇宙模型而作,阮元将注意力集中于地圆问题上,似乎也无可厚非;但哥白尼宇宙模型与“钦定”的第谷模型不能相容,是显而易见的,阮元却竭力回避这一问题。至于将哥白尼学说说成是“皆沿习古法,所谓畴人子弟散在四夷……”云云,则是清代盛行的“西学中源”说的陈旧套话(详见下文),显然是对哥白尼学说的曲解。此时阮元是反对哥白尼学说的,只是既然为《坤舆图说》作序,自不便正面抨击此书。而在《畴人传》卷四十六“蒋友仁传论”中,他就明确指斥哥白尼宇宙模型是“上下易位,动静倒置,离经叛道,不可为训”的异端学说了。

阮元享寿颇高,他在1799年编撰《畴人传》时明确排拒哥白尼学说,但是四十余年之后,在《续畴人传》之序中,他似乎已经转而赞成日心地动之说了∶

元且思张平子有地动仪,其器不传,旧说一位能知地震,非也。元窃以为此地动天不动之仪也。然则蒋友仁之谓地动,或本于此,或为暗合,未可知也。

将汉代张衡的候风地动仪猜测为演示哥白尼式宇宙模型的仪器,未免奇情异想。但此前确实已有这种性质的西方仪器被贡入清代宫廷,[27] 阮元由此受到启发也有可能。另一方面,自明末西方天文数学传入中国,“西学中源”说即随之产生,至康熙时君臣递相唱和,使此说甚嚣尘上,影响长期不绝。阮元的上述奇论,在这种背景氛围之下提出,也就不足为怪了。

与清代学者对第谷、托勒密宇宙模型的研究相比,讨论清人对于哥白尼模型的讨论始终停留在很浅的层次。很可能因这一模型正式输入较晚,那时清人研讨天文学的热潮已告低落。另一方面,就天文学本身的发展而言,此时早已是近代天体力学大展宏图的年代,哥白尼模型已经完成了它的历史使命。

 

10

自《崇祯历书》介绍了西方宇宙模型及小轮体系之后,就产生了这些模型及体系真实与否的问题。《崇祯历书》对这一问题持回避态度,见《五纬历指》一:

历家言有诸动天、诸小轮、诸不同心圈等,皆以齐诸曜之性度而已,匪能实见其然,故有异同之说,今但以测算为本,孰是孰非,未须深论。

这就为中国学者对此问题进行争论留下了更多的余地。

上述问题实际上可以有两中提法∶

广义提法∶这类宇宙模型是否反映了宇宙中的真实情况?

狭义一法∶诸小轮、偏心轮等是否为实体?

显而易见,对狭义提法作出肯定答案者,对广义提法也必作出肯定答案,可名之曰“真实实体派”;而对狭义提法作出否定答案者,则对广义提法仍可作出不同答案,可分别名之曰“真实非实体派”和“纯粹假设派”。

在清代天文学家中,“真实实体派”人数不多,但却包括了最杰出的王锡阐和梅文鼎两人。王锡阐在《五星行度解》中明确主张∶

若五星本天,则各自为实体。

王锡阐所说的“本天”是指三维球体还是指二维圆环,他并未明言。但是梅文鼎和其他一些清代天文学家所说的“本天”,常指二维的环形轨道。梅文鼎力陈“伏见轮”与“岁轮为“虚迹”,但“本天”则是“硬圈有形质”的(《梅勿庵先生历算全书·五星纪要》)。

另有不少人可归入“真实非实体派”,比如江永在《数学》卷六中认为:

则在天虽无轮之形质,而有轮之神理,虽谓之实有焉可也。

这种观点认为西方宇宙模型(主要是指第谷模型)反映了宇宙的真实情况,只是诸小轮、偏心圆等并非实体。

最值得注意的是“纯粹假设派”。乾、嘉诸经学大师多持此说。比如焦循在《焦氏丛书·释轮》卷上中认为:

可知诸轮皆以实测而设之,非天之真有诸轮也。

阮元在《畴人传》卷四十六“蒋友仁传论”中也力陈同样看法∶

此盖假设形象,以明均数之加减而已;而无识之徒,……遂误认苍苍者天果有如是诸轮者,斯真大惑矣。

对此论述最明确者为钱大昕,他说:

本轮均轮本是假象,……椭圆亦假象也。但使躔离交食推算与测验相准,则言大小轮可,言椭圆亦可(《畴人传》卷四十九“钱大昕”)

诸轮皆为假象,而“真象”为何,既不可知,亦不置问。“纯粹假说派”之说与托勒密的“几何表示”有相通之处,但并不完全相同。托勒密、哥白尼、第谷等人都相信自己的宇宙模型在大结构上是反映客观真实情形的,具体的小轮之类,则未必为真实存在;比如托勒密就将本轮、偏心圆等等称为“圆周假说方式”。[28] 他们介于“真实非实体派”与“纯粹假设派”之间。自开普勒、牛顿以降,则成为确切的“真实非实体派”。而“纯粹假说派”更多地是植根于中国传统天文学观念之中。中国的传统方法是用代数方法来描述天体运动,对于天体实际上沿着什么轨道运行并不深入追究。

以常理推论,对于宇宙模型的运行机制问题,应是“真实实体派”人士最感兴趣,事实上也正是如此。《崇祯历书》中简单介绍了一种天体之间磁引力的思想,曾引起一些中国天文学家的注意----这种磁引力思想曾被误认为出于中国学者或第谷,其实是出于开普勒。[29]而在此基础上作过进一步研究及设想的,主要是王锡阐和梅文鼎二人。

王锡阐在《五星行度解》中试图利用天体之间的磁引力去解释日、月和五大行星作圆周运动的原因:

历周最高、卑之原,盖因宗动天总挈诸曜,为斡旋之主。其气与七政相摄,如磁之于针,某星至某处,则向之而升;离某处,则违之而降。

他将磁引力的源头从《崇祯历书》所说的太阳移到了“宗动天”,依稀可以看出亚里士多德模型对他的某种影响。

梅文鼎在用磁引力解释行星运动方面作过更多的思考,他用磁引力去支持他的“围日圆象”之说∶

地谷曰∶日之摄五星若磁石引铁。故其距日有定距也。惟其然也,故日在本天行一周而星之升降之迹亦成一圆象。……地谷新图,其理如此。不知者遂以围日为本天----则是岁轮心而非星体,失之远矣(《梅勿庵先生历算全书·五星纪要》)。

梅文鼎将磁引力之说归于第谷,实出于误会。而他的上述说法实际上也与其心目中的宇宙模型难以自洽∶五星既然是因日之“摄”而成“围日圆象”,则五星与太阳之间已经具有物理上的联系,又焉能将“围日圆象”视为“虚迹”?

总的来说,王、梅二氏的上述讨论尚处在幼稚阶段,远未能臻于科学学说的境界。此外,清代论及磁引力之说者尚有多人,然皆仅限于祖述《崇祯历书》中片言只语而已,水准又在王、梅之下矣。



[1] 见林金水:利玛窦输入地圆学说的影响与意义,《文史哲》1985年第5期。

[2]  1894年英国天文学家J. F. 赫歇耳(Herschel)写成《天文学纲要》一书,在西方风行一时,十年后由李善兰与伟烈亚力(Alexander Wylie)译为中文,亦名《谈天》,这《谈天》非那《谈天》也。

[3]  宋应星:《野议·论气·谈天·思怜诗》,上海人民出版社,1976,页101

[4]  玛八作对跖人之说即见于利玛窦世界地图的说明文字中;“玛八作”指何地不详,据经纬度当在今日阿根廷境内,参见曹婉如等:中国现存利玛窦世界地图的研究,《文物》1983年第12期。

[5]  《野议·论气·谈天·思怜诗》, 101-103

[6]   王夫之∶《思问录·俟解》,中华书局,1956,页63

[7]   《思问录·俟解》,页63

[8]   杨光先∶《不得已》卷下,中社影印本,1929,页63

[9]   《不得已》卷下,页67

[10]   《不得已》卷下,页68-69

[11]  白尚恕∶《宣城游学记》追踪记,纪念梅文鼎诞生三百五十周年国际学术讨论会(中国·合肥—宣州,1988)论文。     

[12]   “《宣城游学记》追踪记”中录有其此序全文。

[13]  利玛窦∶《利玛窦中国传教史》,刘俊余、王玉川译,光启出版社,台湾,1986,页146。按此书大陆有译本,名《利玛窦中国札记》,系自意大利文→拉丁文→英文多重转译而成,台湾译本则直接译自意大利文。

[14]   《利玛窦中国传教史》,页147

[15]   洪煨莲∶利玛窦的世界地图,《洪氏论学集》,中华书局,1981

[16]   方豪∶《中西交通史》,岳麓书社,1987,页868

[17]   《中国科学技术史》,页643646

[18]  关于此事可参见江晓原∶天文学史上的水晶球体系,《天文学报》284期(1987)。

[19] Ptolemy: Almagest, IX2, Great Books of the Westen World, Encyclopaedia  Britannica, 1980, Vol.16,  P.270.

[20]  参见江晓原的“天文学史上的水晶球体系”。

[21]  参见江晓原∶明末来华耶稣会士所介绍之托勒密天文学,《自然科学史研究》84期(1989)。

[22]   钱熙祚∶《五星行度解》跋。

[23]  参见江晓原∶王锡阐的生平、思想和天文学活动,《自然辨证法通讯》114期(1989)。

[24]  参见江晓原∶王锡阐和他的《晓庵新法》,《中国科技史料》96期(1986)。

[25]  兼济堂纂刻本。

[26]  梅文鼎自述此事云∶“今得门人刘允恭悟得金水二星之有岁轮,其理的确而不可易,可谓发前人之未发矣。”见《梅勿庵先生历算全书·五星机要》。

[27]   参阅席泽宗等:日心地动说在中国,《中国科学》163期(1973)。

[28]  Ptolemy: Almagest, IX2, Great Books of the Westen World, Encyclopaedia Britannica, 1980, Vol.16,  P.270

[29]  详见江晓原∶开普勒天体引力思想在中国,《自然科学史研究》62期(1987)。


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