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孙小淳:科学,连接文明的力量——丝绸之路上的科学与文明

本文来源于财经新媒体 2018-08-10 21:18:00 我要评论(0
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“我认为近代科学的出现不是历史的机缘巧合,而是欧亚大陆各文明数千年融合之结果。东西方的文明,都为科学文明的兴起做出了贡献。”8月10日,中国科学院大学人文学院常务副院长、中国科学技术史学会理事长孙小淳在由厚益控股和《财经》杂志联合主办主题为“共享全球智慧 引领未来科技”的世界科技创新论坛上如此表示。

孙小淳认为,“有一种相当普遍的看法认为中国在这一时期主要是被动地接受西方的科学知识。我认为这个看法是相当片面的。”他强调,科学革命本身就是文明融合的结果,是一个全球化的过程。在这个过程当中,当然主要是西方先进科学知识向到东方的传播,但明清时期的中国,并不是完全被动地接受西方科学知识,而是在接收了西方知识以后,也有主动的发明创造。

(中国科学院大学人文学院常务副院长、中国科学技术史学会理事长 孙小淳)

以下为发言实录:

科学在现代文明中占有主导的地位。我今天从历史的角度谈谈科学与文明的关系。在科学史研究中,我特别喜欢“文明的融合”这个概念。我认为近代科学的出现不是历史的机缘巧合,而是欧亚大陆各文明数千年融合之结果。东西方的文明,都为科学文明的兴起做出了贡献。

丝绸之路是重要的人类历史文化遗产,也是文明交流的象征。而科学作为一种力量,起到了连接古代丝绸之路上不同文明的作用。 今天,我举两个例子来进行说明:一是13—15世纪中国和伊斯兰国家之间的“天文丝绸之路”,另一个是17—18世纪的“海上丝绸之路”。

一、天文丝绸之路

“天文丝绸之路”上有两个标志性的城市,一个是中国的登封,另一个是乌兹别克斯坦的撒马尔罕。两个地方都有中世纪大型的天文台:登封有13世纪元朝建立的“登封观象台”, 撒马尔罕有15世纪初铁木耳王朝建立的乌鲁伯格天文台。两个天文台都有非常具有代表性的中世纪大型天文仪器,代表了当时最先进的天文观测技术。

在蒙古帝国统治时期,有非常明确的证据表明,中国和伊斯兰世界存在着天文学知识的交流,一些新的概念、新的方法和新的天文仪器被介绍到了中国。

首先是天文历法上“里差”概念的引入。“里差”是因两地地理经度不同造成的时间差,用于校正天文现象发生的时间。“里差”改正最先是由一位叫耶律楚材的元朝天文学家引入到他所制定的历法《西征庚午元历》中。耶律楚材把这部历法进献给了成吉思汗。他在其中的《进西征庚午元历表》中说,1220年,他跟随成吉思汗西征,驻扎在寻斯干城(即撒马尔罕)。当年的五月之望(公历6月17日),发生了一次月食。按照当时中国金朝通行的《重修大明历》推算,这次月食分当为二分,而“食甚”时刻当为夜里子正。可是他在撒马尔罕观测月食却发现,初更未尽,月食已经发生了。由此他注意到,天上同一时刻发生的月食,在中国中原观测到的时间与在撒马尔罕观测到的时间之存在一个差值。耶律楚材把由于东西地里之差造成的时间改正叫做“里差”。

数据分析表明,耶律楚材定的里差系数比实际值要小,也就是说他对两地距离的估算比实际距离要大,约为实际距离的1.42倍。据我的考证推测, 耶律楚材有可能用了古希腊天文与地理学家托勒密(公元85-165年)传统的地理经度数据。托勒密《地理学》的地理经纬度数据,是后世西方绘制世界地图和制造地球仪的标准数据,这一传统一直延续到16世纪。我们知道,伊斯兰的科学传统实际也是从古希腊的科学传统而来,因此耶律楚材通过伊斯兰文明接受古希腊托勒密的天文地理知识也在情理之中。

其次,要谈谈另一位来自西域的天文学家扎马鲁丁,他可能来自当时西方著名的马拉加天文台。元世祖至元四年(1267年),扎马鲁丁向忽必烈进献了7件天文仪器。《元史·天文志》对这7件天文仪器有简略的记载,有浑天仪、“双股仪”、晷影堂、天球仪、地球仪和星盘。这些仪器被认为是阿拉伯天文仪器。

扎马鲁丁还制定了一部专为中国穆斯林使用的天文历法《万年历》。1271年,元朝大都建立回回司天监,即穆斯林天文台,与汉儿司天监并列,扎马鲁丁成为回回司天监的监正。1273年,他又成为秘书监监正,相当于皇家图书馆馆长,他在《元秘书监志》里面提到了100多条关于伊斯兰世界、波斯世界的数学、天文、地理及天文仪器,其中包括欧几里得的《几何原本》和托勒密的《至大论》等著作,可见当时有很多西方天文学知识传到了中国。

当然,东西方天文学知识的传播并不是单向的。虽然天文学知识从东方传到西方很难有直接的证据,但是如果我们分析东西方的天文测量数据,就有可能找到一些间接的证据。

我想通过中西两个星表的比较来说明这一问题——一个是中国的《郭守敬星表》,另一是西方的《乌鲁伯格星表》。郭守敬是中国元初的天文学家,他开展了大规模的天文观测,使传统星表中的恒星数从宋代的300颗左右增加到739颗。《乌鲁伯格星表》是西方天文学史重要的星表,总共记录了1025颗恒星的位置。乌鲁伯格(Ulugh Beg, 1394-1449)1447年成为帖木儿帝国君主。1420年,乌鲁伯格在撒马尔罕建造天文台,经过几十年的观测,于1447年制成“乌鲁伯格星表”。这个星表虽然还是托勒密传统的星表,但其数据却是经过乌鲁伯格重新测量所得,而不是像以往的西方星表那样,只是在托勒密星表的基础加上岁差改正而已。

中国星表与西方星表有很大的不同。中国星表以“入宿度”和“去极度”两个坐标标明恒星的位置,相当于今天的赤道坐标系。而西方星表中恒星的位置用的是“黄经”和“黄纬”两个坐标,属于黄道坐标系。坐标系不同,采用的天文观测仪器就不同。中国采用赤道浑仪,在测量操作上要比西方的黄道浑仪简便。中世纪为了提高测量精度,天文仪器都大型化了。如果乌鲁伯格采用大型黄道仪器来测定恒星位置,其操作难度是可想而知的。

我曾在2014年访问撒马尔罕乌鲁伯格天文台,当时脑子闪出的问题是,现在的《乌鲁伯格星表》中的黄道坐标,真的是用黄道仪器测量的吗?有没有可能是先用赤道仪器测量赤道坐标,然后把它们换成黄道坐标,以符合西方星表的传统?

这个问题促使我对《乌鲁伯格星表》进行了一些分析,看看从星表数据中能否发现赤道仪器测量的印记。我曾用数学上的傅里叶分析法分析星表数据。这一方法对于分析用赤道仪器测量的星表数据特别有效,不仅能够准确地确定星表的年代,而且能够分析出观测的系统误差。分析结果表明,《乌鲁伯格星表》数据确实含有用赤道天文仪器观测的系统误差,仪器的枢轴方向偏离了北极3个角分,而星表的观测年代在1444年左右。由此我们可以推测,《乌鲁伯格星表》的观测,很可能是受到中国赤道式天文观测技术的影响。从这两个星表的比较可知,中世纪东西方天文学交流,不仅存在从西向东的知识传播,而且存在从东向西的知识传播。

二、海上丝绸之路

我再讲讲17-18世纪的海上丝绸之路。这一时期西方发生了科学革命,大量西方科学知识通过欧洲的传教士传到中国,历史学家称之为“西学东渐”。有一种相当普遍的看法认为中国在这一时期主要是被动地接受西方的科学知识。我认为这个看法是相当片面的。科学革命本身就是文明融合的结果,是一个全球化的过程。在这个过程当中,当然主要是西方先进科学知识向到东方的传播,但明清时期的中国,并不是完全被动地接受西方科学知识,而是在接收了西方知识以后,也有主动的发明创造。

我们以地球经度测量问题为例加以说明。

明朝万历三十年(1602年),意大利传教士利玛窦向明神宗进献的世界地图以《坤舆万国全图》为名出版,从此中国人初步了解到了世界地图的全貌,同时也了解了地球概念及相应地理经纬度概念。

对于中国来说,地理经度的测量有两重目的。第一是为了制定天文历法。明朝末年,原来使用的历法《大统历》已经行用了三百年,出现了很大的偏差,预报日月食都不准确,急需改革历法。崇祯年间,徐光启就提出要对历法进行改革。但是关于如何改历却有很大的争议。有人主张继续使用《大统历》,对其进行修正;也有人主张采用伊斯兰天文学传统的“回回历”,还有人主张用明末新传入中国的欧洲天文学“西法”。徐光启就主张采用“西法”,为了证明西法的优越,他利用“西法”预测了五次月食,包括初亏、食甚、复原时刻、食分、初亏所起方位等,每次在月食发生前上奏折,以期验证。他预报月食,不仅给出月食在北京的情况,而且还给出在其他14个省会的情况,这是前所未有的。这些预测,都用到了地理经度的信息。徐光启主张的“西法”在历法竞争中取得优势,地理经度测量显然起了很大的作用。后来,确定采用西方天文学系统进行历法改革,所谓“溶彼方之材质,入大统之型模”。 中国天文学从此走上中西融合的进程。

地理经度测量的第二个目的就是地图的制作。地图的制作对于国家治理来说是非常重要的,是国家政治的要务。清朝康熙年间康熙皇帝亲自领导了大规模的天文大地测量,1718年地图册绘制完成,这就是著名的《皇舆全览图》。当时为开展这项工作,康熙他聘用了很多传教士,他们大部分来自法国,大都与法国科学院保持着密切的联系。因此,可以说康熙时期,中国与法国之间有过很多科学交流活动。例如巴黎天文台的天文学家,就通过在华传教士获得来自中国的天文、地理数据和信息。

在中国开展的天文大地测量活动,实际上与西方近代科学上的一个重要争论相关联。这就是17-18世纪关于地球形状的争论。按照牛顿的力学,地球由于自转而产生离心力,使地球在赤道地区凸鼓出来,成为一个扁圆体。但是根据巴黎天文台台长卡西尼领导的测量,地球在赤道地区应该更扁平一些,是一个椭球体。两派争论进行了近一个世纪。直到18世纪中期,法国科考队分别到秘鲁和拉普兰德进行子午线测量,结果最后证明牛顿的观点才是正确的。

在这样的背景下看中国康熙时期的天文大地测量,就有了近代科学发展史上的特别意义。当时在中国进行的测量,从南方的海南岛到北方的黑龙江,南北地域非常广阔,这在欧洲是不可能做到的。因此在中国所做的天文大地测量,一定会得到欧洲科学家的密切关注,因为这些数据对于解决他们关注的科学问题非常有价值。所以传教士在测绘结束以后,在把测量数据报告给康熙皇帝的同时,也把数据发回欧洲。这些数据很快就出现在1735年法国传教士杜赫德编撰的《中国帝国图志》中,在欧洲广为流传,成为制作世界地图的最新数据。中国康熙朝的天文大地测量,实际成为欧洲近代科学活动中的一部分。

康熙时期为绘制《皇舆全览图》所做的大规模天文大地测量,充分说明那个时候的中国并不是完全被动地接收来自西方的科学知识,而是非常主动地开展相关的科学活动。中国可以说是西方科学近代化进程的参与者。这也从一个侧面说明,近代科学的发展是全球化的一个过程,是东西文明交流融合的过程。

我认为,自古以来,科学就在文明的交流中扮演着重要的角色,同时科学也在这种文明的互动中获得新生。这提示我们以一种全球的视角来看待历史上的科学与文明。“丝绸之路”为我们提供了这样的新视角。我们将历史的点点场景连接起来,可以构成一个全球科学史的图景。古代世界相互连接的程度比我们想象的要丰富得多。这一历史遗产应该得到传承。因为,我们毕竟是同一个人类。

(编辑:许楠楠)
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