张衡浑天说的宇宙理论-古代科学哲学卷

在这之中,张衡的活动和思想尤为突出。张衡(78—139),字平子,河南南阳人。张衡是汉代乃至整个中国古代非常重要的科学家,也是世界上最伟大的天文学家之一,同时他的天文学思想中也有比较丰富的哲学内容。

《浑天仪》是张衡关于浑天说的代表作,主要说明了宇宙的结构以及天体的运动。在《浑天仪》中,张衡提出了人们所熟知的著名论述:

天如鸡子,地如鸡中黄,孤居于天内,天大而地小。天表里有水,天地各乘气而立,载水而行。周天三百六十五度四分度之一,又中分之,则半覆地上,半绕地下,故二十八宿半见半隐,天转如车毂之运也。(《晋书·天文志上》所载葛洪引《浑天仪注》)

概括张衡的浑天说,其主要观点包括:(1)　天为圆球形,地亦为圆球形;(2)　天大地小,地被裹于天之中;(3)　天表里有水,天地均载水而行;(4)　天半覆地上,半绕地下;(5)　天转如车毂之运,周旋无端。以上就是张衡关于宇宙结构和天体运动的浑天说的基本理论。值得我们注意的是,张衡的上述理论经过了相应的测算,得出相应数据,这就赋予理论以实证的性质。如根据其测算,周天三百六十五度四分度之一,则一百八十二度八分之五覆地上,一百八十二度八分之五绕地下,故昼夜同。相关的测算还包括北极和南极的位置、赤道与南北极的距离、黄道与赤道和地平的夹角等,这些数据都是用来论证浑天说理论的。(26) 总的来说,张衡的浑天说是一种以地球为中心的宇宙理论,在当时最接近于说明天体的实际结构,因此具有明显的合理性,并进而对后世天文学理论产生深远影响。当然,这一假说也存在着明显的缺陷,即“天表里有水”,不过,历史上种种理论假说往往都会有这样或那样的缺陷。

《灵宪》同样是张衡浑天说的重要代表作,主要说明了宇宙的生成和演化。张衡认为宇宙的生成或演化有三个阶段,即“太素之前”、“太素”和“元气剖判”。具体来说第一个阶段是:

太素之前,幽清玄静,寂漠冥默,不可为象,厥中惟虚,厥外惟无,如是者永久焉,斯为溟涬,盖乃道之根也。

张衡认为太素之前宇宙是幽清玄静、寂漠冥默的,也即是虚无的,这种虚无的状况经历了一个非常久远的时期,而它正是道之本根。在第二个阶段,表现为:

太素始萌,萌而未兆,并气同色,浑沌不分。故道志之言云:有物浑成,先天地生。其气体固未可得而形,其迟速固未可得而纪也。如是者又永久焉。斯为厖鸿,盖乃道之干也。(www.xing528.com)

张衡认为,由无而产生有,这个最初的“有”就是太素。太素由元气构成,其状态是浑沌未分,它位于天地之先。这种浑沌的状态也经历了一个非常久远的时期。至第三个阶段,则:

元气剖判,刚柔始分,清浊异位。天成于外,地定于内。天体于阳,故圆以动;地体于阴,故平以静。动以行施,静以合化,堙郁构精,时育庶类。

张衡说宇宙生成或演化的第三个阶段就是元气剖分,刚柔、清浊、动静、天地、内外、阴阳都由此产生,其中清阳之气上升散为天,浊阴之气下降凝为地。最后,万物并萌,庶类群分。以上即是《灵宪》一文的最主要内容,它是张衡有关宇宙的看法由结构问题向演化问题的延伸,并构成其浑天说的一个重要组成部分。并且在这里可以看到道家哲学思想的深刻影响。

在宇宙生成的时间上和宇宙结构的空间上,张衡还表达了十分明确的无限观念或思想。张衡讲:“宇之表无极,宙之端无穷”(《灵宪》)。这里的“无极”和“无穷”都具有无限的含义。宇宙概念最初是由《墨经》提出的,先秦思想家对无限问题也有所接触,但张衡根据其天文学的研究明确提出了宇宙无限的思想。而上述思想又与其经验知识观紧密结合。张衡讲:“过此而往者,未之或知也”(《灵宪》)。关于天地起源的时间问题庄子就有过思考,而张衡的思考具有更为明显的知识和经验特征,即可观察的就是可确定的,而观察不到的则是未可确定的。

由此也进一步涉及张衡的科学方法。张衡从事科学研究的主要方法是“效象度形”,即凡事物皆“有象可效,有形可度”(《灵宪》)。张衡所说“效象”是指对自然现象的观察、模拟并以客观自然加以验证;所说“度形”则是指用数学方法去度量天地间的一切事物。(27) 例如张衡所制作的浑天仪、地动仪就是“效象”科学方法的产物,而在“度形”方法的指导下,张衡对日、月的角直径、赤道圈和黄道圈的夹角以及洛阳地区的北极仰角等问题都作了精确的测算。

此外,张衡在天文学研究中还有其他一些思想,其中十分重要的一个方面就是关于行星运行规律的认识。张衡在《灵宪》中指出:“文曜丽乎天,其动者七,日月五星是也。周旋右回,天道者,贵顺也。近天则迟,远天则速。行则屈,屈则留回,留回则逆,逆则迟,迫于天也。”这其中尤其是关于行星顺逆运行问题,在《史记·天官书》中已经提到,至东汉初年天文学家李梵、苏统等人又发现了月行迟速的现象。张衡的贡献在于将行星视运动的迟速顺逆现象归纳为一条普遍规律。对于天体运行规律也即“天道”的认识为我们提供了一个生动的范例。它表明,对于自然规律的认识是不断深入的,这同样也是由抽象而具体的认知规律的生动体现。