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司马迁在天文学上的贡献

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中国通史第四卷中古时代·秦汉时期（下册

第二十章司马相如司马迁
第五节  司马迁在天文学上的贡献

在史学、文学之外，司马迁对天文学也有杰出的贡献。他主持了历法的改革，在《史记》中，对天文学给予了特别的关注。不但在许多篇本纪、表、传中记载了丰富的天文学资料，而且还写了《历书》和《天官书》，开创了中国史书系统地记述天文学资料的优良传统。我国历代天文学资料之所以能大量流传至今，并成了可以说是全人类的珍贵文化财富，追本求源，司马迁的功绩是不可磨灭的。司马迁是一位当之无愧的天文学家。

交食周期的首次提出

自古以来，人们认为日食和月食是一种不可预测的天变现象。在惊惧之下，人们认为这是上天示警，并且进一步提出了种种星占学的结论。然而，日、月食是日、月、地三者处于特殊的相对位置——几乎或完全成一直线——时必然会出现的一种自然现象。而日、月的运动（实际是地、月的运动）是有规律的，因而日、月食的发生也是有规律的。当然，人们认识这些规律曾经经历了很长很长的时间。而司马迁在这个过程中起了开创性的作用。

司马迁分析了历代的月食记录，他一破月食不可预测的成见，总结出月食现象的发生存在一种周期性的规律。他在中国历史上第一次提出了一个交食周期的数据。《史记·天官书》中说道：“月食始日，五月者六，六月者五，五月复六，六月者一，而五月者五，凡百一十三月而复始。故月蚀，常也。”这一段文字中的数字由于千百年流传中的讹误而有矛盾，但，月食是有规律的，月食是件正常的天象，这却是叙述得十分明白的。一般研究者都认为，司马迁的交食周期就是后来刘歆《三统历》里的数据，即，一百三十五个朔望月。如果是这样，那么上引《天官书》中的数字，自“六月者一”起可改为：“六月者五，而五月者三，凡百三十五月而复始。”

正是由于司马迁发现了月食现象中有周期规律，人们此后才能自觉地去探求日、月食现象中的其他规律性，并由此而发展起中国传统的日、月食预报工作。

行星方面的发现和发明

早在先秦时代，人们即已发现，在相对位置固定不变的众多繁星之间，有五颗星在不断地运动着，即今所谓行星。行星运动在大多数情况下是按照从西向东的方向，称为顺行。但有时也会出现从东向西运动的情况，而在方向变换关头则会发生行星相对静止不动的现象。前者称为逆行，后者称为留。由于逆行和留在行星运动的整个过程中只占很短的时间，因此在司马迁之前人们虽然早已观测到行星有逆行，但却认为除了火星和金星的逆行之外，其他都是一种反常的变异；至于就火星和金星来说，人们认为它们的留仍是一种反常的变异。这些反常现象都被归入到了星占学的范畴里去了。

司马迁分析了汉兴百余年来的史官行星观测记录，并结合他自己的观测验证，他发现，在五个行星的运动中都有逆行现象有规律地出现。《天官书》中说道：“余观史记，考行事，百年之中，五星无出而不反逆行。”进而他对每个行星都总结和建立了第一份动态完整的行星动态表，其中包括了每个行星在一个会合周期中的顺行、逆行和留各个阶段的运行时间和所行度数。尽管司马迁所定的行星动态表精确度还不高，但是他把逆行和留都归入到正常的、可计算的范畴里来，从而为我国的行星运动研究建立了一个新的起点。

司马迁是一个敏锐的观测者。他指出，行星在逆行时比顺行时可能更加明亮。他说：“反逆行，尝盛大而变色。”①由于逆行大多发生在行星离地球比较近的时期，因此，观测者自然会看到它比较明亮。他还指出，金星可以亮到照出地面物体的影子，甚至可以见到它在白昼过子午线②。这些结论也大体是符合实际的。

五颗行星，在司马迁之前一直有独特的名字。例如，土星称为填星，木星称岁星，火星称荧惑，金星称太白，水星称辰星。还有其他各种名称。这些名称来源于各种不同的特征。例如，土星的恒星周期为近于28年，古人认为它每年在二十八宿的一个宿内运行，将之填满，因称填星。岁星的恒星周期近于12年，古人认为它一年在十二次中的一个次内运行，观测岁星位置所在即可纪年。荧惑则因这红色的星运行规律复杂，古人感到困惑，故名。太白则因其色白而明亮。辰星则因其距太阳最远不超过一辰（一周天的十二分之一，即30°）。其他的名称则根据种种不同的原由而来。到了司马迁的时代，他的《天官书》里第一次出现了土、木、火、金、水这五大行星的名称。它们是在古代五行理论的支配下，根据五星的颜色特征而提出的。按五行理论，五行配五色，即土黄、木青、火红、金白、水黑。而土、木、火、金这四颗行星的颜色确实与此相符。这也从一个侧面反映了司马迁天文观测的精细。当然，水星的颜色并不是黑的。司马迁也知道这一点。它的命名只是为了凑合五行理论。

传下了第一个全天星官体系

为了辨认恒星、观测及记录天象的方便，古人把恒星多寡不等地组合起来，每个组合有一个特定的名字。这种组合统称星官。

《天官书》是现存介绍全天星官的最早的完整文献。虽然在战国时代的石申（一作石申夫）《天文》八卷（后又称《石氏星经》）和甘德《天文星占》八卷（后又称《甘氏星经》）等著作也有他们自己的全天星官体系，但这些著作都没有完整而可靠地流传下来。现在只能在唐代的一些星占著作（如《开元占经》等）中见到大量标为“石氏”和“甘氏”的文字片段，它们都是后人增删摘取的结果，无法反映出先秦时代的石氏和甘氏星官体系的全貌。

《天官书》将中原地区可见的全部星空划分成五个天区，称为五宫。在北极周围的称为中宫，有星官14官；其他天区则划为东宫，16官；南宫，20官；西宫，19官；北宫，19官。合共88个星官。这些星官的命名大多取材于人间，包括各级官吏、诸侯、古帝、贤相、各种器物、动物、植物等等的名称。人们一见这个体系定以为步入了一个天上的封建王国。其与古希腊的星座命名大异其趣。

鉴于“司马氏世典周史”，司马谈父子又均任太史令的事实，我们有理由提出，《天官书》的星官体系是司马氏的体系。它的渊源可能追溯到先秦。它的最晚完成时间当不会晚于《天官书》撰成的年头公元前一世纪初。这个体系当也是汉朝皇家天文机构所使用的体系。

把这个体系与世传的各个石氏、甘氏、巫咸氏等各家古星官体系比较，可以看出，这些体系中都有若干星官是受到《天官书》的影响和启发而组合命名的。例如，《天官书》说：“胃为天仓”，意为胃宿是天上的粮仓。而石氏却因此而另组合了天仓一官。《天官书》说：“张，素，为厨”，意为张宿是南宫朱鸟的嗉子，又是天上的厨房。而甘氏却因此而另组合了天厨一官。又，《天官书》说：“天极星，其一明者，太一常居也；旁三星，三公。”太一是秦及汉初最尊重的天神，也是天帝的别名。把天帝置于明亮的北极星的位置上是非常恰当的。三公，指太尉、司徒和司空这三个权位最高的官职，它们之设在天帝的边上自然也是合乎情理的。但是，甘氏却另外设立了三公星官。石氏则把太一独立成一星官，置于一个离天极相当远的一颗小星上。显然，甘氏的三公和石氏的太一两星官都是在《天官书》之后出现的。总之，由于《天官书》的时代下限是明确的，以此来研究后代流传各古星官体系可以收到意外的效果。

恒星的颜色观测

恒星的颜色是恒星的重要物理特征之一。《天官书》是我国第一部记述恒星颜色的可靠文献，它给后世留下了十分有价值的资料。书中所记的恒星颜色有：

质，白色；狼，白色；心大星，赤色；参左角，黄色；参右肩，苍色；奎大星，黑色；南极，赤色；昴，白色。

质，即现代天文学上所谓的鬼星团，M34；昴，即今所谓昴星团，M45；参右肩，即参宿七，猎户座γ星；心大星，即心宿二，天蝎座α星；狼，天狼星，大犬座α星。司马迁对上述恒星或星团的颜色描述都是正确的，和现代观测到的一致。奎大星为仙女座β星，红而较暗，《天官书》为适应五行配五色的理论，因而称之为黑色。考虑到中国有把深色的东西称为墨色的习惯，则奎大星之色也可算勉强符合实际。

不符合现今观测所见的有两颗星。一是南极，即所谓老人星，船底座α星。现今所见为-0.86等的亮度，光谱型为F0，属黄白色。这与《天官书》所称“赤色”相差太远。这倒不是司马迁观测有误，而是因为这颗星的赤纬太低，对黄河流域的观测者来说，它显露在地平上的高度最多只有5°左右。在离地平线这样近的地方，地面空气对星光的吸收比较利害，从而使恒星的颜色变得发红了。

因此，总的来说，我们对司马迁的恒星颜色记载的客观性是没什么可怀疑的。

这样，我们对唯一一颗其颜色记载与现代观测不同的恒星就必须作认真的对待。这颗参左肩，今名参宿四，猎户座α星。现今观测到的是颗0.92等亮度的红色的Mα型星，而司马迁记其为黄色。在二千年中，这颗星从黄色变成了红色，这只能表明这颗星本身发生了某种巨大的变化。此事引起了现代天文学家的兴趣，对之作了许多研究，并因之又一次对中国古老的文化遗产引起了赞叹和钦佩。

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