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伊斯兰天文学的历史回眸

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自公元7世纪起至其后的一、二百年间,阿拉伯人初步建立起一个西起西班牙比利牛斯山脉,东至大唐西部边境与印度信德地区的横跨亚、非、欧的世界性帝国――阿拉伯帝国。这一帝国的文明达到很高的水平,其科学、技术及文化成就,即使在帝国之后相当长一段时期内,仍然保持领先地位,直至文艺复兴,世界科学中心才由那里转往欧洲。由于践行伊斯兰所倡导的真主之下人人平等的思想,因此帝国的阿拉伯人、波斯人,以及其他各民族居民,在科学文化上持宽容与兼收并蓄的态度。这大大推动了那个时代科学的进步和发展。阿拉伯帝国的科学成就,包括天文学成就在内,对人类社会的发展产生不可磨灭的印记,它在人类文明史上占有重要的篇章。

阿拉伯帝国的天文学,即伊斯兰天文学或穆斯林天文学,有时也称为阿拉伯天文学。从时间上看,它上起公元7~8世纪,下至公元13世纪中叶蒙古统治者进入西亚,乃至其后的一段时间。伊斯兰天文学是在继承大量前人科学遗产基础上建立的,古代希腊-罗马、波斯甚至印度的天文学,都是它智慧的源泉。从地理分布上说,伊斯兰天文学拥有巴格达、开罗和西班牙三个学术中心。

倭马亚王朝于公元700 年在大马士革建立了天文台,等到8世纪中叶阿拔斯王朝建立后,巴格达于是逐渐成为世界天文学的中心,尤其是在哈里发马蒙执政时期(公元813~833年),巴格达的智慧宫便已集中了世界上最杰出的天文学著作。此时,伊斯兰天文学家早已能够娴熟地运用诸如星盘(图1)、等高仪、象限仪、日晷仪、天球仪和地球仪之类的天文仪器从事天文学研究。

图1:穆斯林天文学家使用的星盘
(图片来源:联合国教科文组织  网址:http://www.unesco.org/pao/exhib/islam.htm)

巴塔尼(公元850~929年)是对欧洲影响最大的天文学家。他的《天文论著》(又名《星的科学》)颇具学术价值,后来的一大批天文学家诸如哥白尼(1473~1543年)、第谷(1546~1601年)、开普勒(1571~1630年)、伽利略(1564~1642年)等人,无不研习巴塔尼的著作并受益非浅。他所创制的天文历表——《萨比天文》(也称《萨比历数书》),一直是其后几个世纪欧洲天文学家的基本读物。

巴塔尼出生于美索不达米亚的哈兰(位于今土耳其东南部)的一个崇拜星辰的塞比教派家庭,这恐怕与其日后对天文学产生浓厚的兴趣,以及学习制作天文仪器的技能不无影响;但是他本人则是虔诚的穆斯林。巴塔尼的工作主要是在阿拔斯王朝(公元750~1258年,中国史书称“黑衣大食”)著名的安条克与拉卡天文台(分别位于今土耳其与叙利亚境内)完成的。

这位伟大的天文学家的主要成就在于,他不仅编录了489颗天体,而且把一年的时间长度精确至365天5小时48′24″,重新计算出(春秋二分点的)分点岁差为54.5″,以及测定黄赤交角(赤道平面与黄道平面的交角)为23°35′(现在已知数值为23°26′)。它们比托勒密(公元2世纪)的《天文学大成》的描述更为准确。巴塔尼提出地球在一条变动着的椭圆形轨道上运动(偏心率),发现太阳远地点的“进动”,即太阳距离地球最远点的位置是变化的(用通俗的语言来表述就是,地球的运行轨道是一个经常在变化的椭圆),这是巴塔尼最著名的发现,以及认为日环食可能是一种日全食。他对于太阳运行的观测比哥白尼还要精确,并且在几个世纪之后还被上述欧洲的天文学家所采用。

巴塔尼的《天文论著》于1116年由意大利提沃利的普拉托(11~12世纪)译成拉丁语。

不过,巴格达学派最初的著名天文学家则是马舍尔(?~832年)。他不仅是巴格达天文台的负责筹建者,而且还测定了纬度相差1°时子午线的长度。其编撰的《木塔汗历数书》,在计算水星、金星的位置时,已经将其视作太阳的卫星。另外,法干尼(?~约公元850年)和库拉(公元826~901年)也都在天文学领域做出过杰出的工作。

苏菲(公元903~986年)所著《恒星图像》(或译作《恒星星座》),一书,是伊斯兰天文学观测的三大杰作之一。苏菲根据自己的实际观测,在书中确定了48颗恒星的位置、星等和颜色,并且绘制出精美的星图与列有恒星的黄经、黄纬及星等的星表。他还为许多天体进行了名称鉴定,提出许多天文术语,许多现在世界上通用的天体名称都来源于苏菲的命名,例如牵牛星、毕宿五、天津四等。苏菲的星图也是关于恒星亮度的珍贵的早期资料。公元964年,正是他最早记录下仙女星座。这位的天文学家对天文学界的影响是显而易见的,例如以他的名字命名的“苏菲星团”(图2),国际天文学会还以用他的名字命名月球表面一处环形山来纪念他。

图2:公元964年苏菲发现并描述的“苏菲星团”(大约包括40颗星体)
(图片来源:Students for the Exploration and Development of Space  网址:http://www.seds.org/messier/Pics/Ngc/cr399.jpg)

瓦法(公元940~998年)是巴格达天文学派最后一位著名人物。已知他曾测定过黄赤交角和分至点,并且是提出“月球出差”的第一位天文学家;此外他还为托勒密的《天文学大成》编撰了简编本。

奥玛尔•海亚姆(公元1048~1131年)在当时由突厥塞尔柱王朝管辖的伊斯法罕,参与并领导了天文历表的编撰与历法改革工作,制定的贾拉利历的精确程度已经十分接近格利高里历,根据这部历法测定一天的长度为365.24219858156天(后来由于政局的动荡历法改革工作被迫终止)。

比鲁尼(公元973~1050年)堪称那个时代理论水平与实践能力俱佳的“天才”,天文学(与数学)是其深入涉足的领域。他在一部近1500页的著名的百科全书——《马苏迪之典》中,测定了太阳远地点的运动,并且首次指出其与岁差变化存在略微的差别。《马苏迪之典》是一部集天文、地理和民族学的通科著作。比鲁尼还设想地球是自转的。他在写给好友、同时代的著名医学家伊本•西那(西方人称为阿维森纳,公元980~1037年)的信中,甚至提出地球绕太阳运转的学说,并且认为行星的轨道是椭圆形而非圆形的。地球绕太阳运转的观点还表现在比鲁尼的一部天文学百科全书——《占星入门解答》之中。他说,如果认为地球是在围绕太阳运转的话,那么就不难解释其他星体的运动情况。另外,至于我们今天所说的银河系,比鲁尼发现它是由“无数的各种星体组合而成”。

其实,比鲁尼是一位勤奋、多产、涉猎范围广博的科学家,他一生写作了涵盖20多门学科的大约146部著作(只有22部传世),其中多数是与数学及天文学有关的,例如《投影》。

在法提玛王朝(公元909~1171年,中国史书称“绿衣大食”)哈里发哈基姆统治时期(公元966~1020年),开罗学派的代表人物、天文学家尤努斯(公元950?~1009年)在参考200多年以来天文观测数据的基础之上完成了《哈基姆星表》(也译作《哈基姆历数书》),并还用正交投影的方法解决了球面三角函数问题。尤努斯的杰出在于,他的计算细致而精准,例如,他注意到投向地平线的光线的折射所引起的误差,并且首次给出被观测物体的40′差角。他对月食的观测记录是极其可靠与可信的,其30次月食报告为近、现代天文学家,例如西蒙•纽科姆(1835~1909年),研究月球的长期加速度提供了珍贵的天文资料。此外,尤努斯还为七次春分与秋分点,以及一次夏至点做了记录。这些资料对研究月亮公转的加速运动和地球自转速度的不均匀变化都有着重要的意义。

穆斯林的信仰要求礼拜的定时,而这与太阳与月亮或其它天体的运动是密切相关的。尤努斯就是一位可以给出精确时间的天文学家,而且他的天文历表可以在伊斯兰历、科普特历(一种古代埃及人使用的历法)、古叙利亚历及波斯历之间进行转换或换算,以方便人们的使用。

1080年,西班牙穆斯林天文学查尔卡利(西方人称为阿扎切尔,?~1100年)完成《托莱多星表》(也译作《托莱多天文表》),其中有天文仪器(尤其是阿拉伯人擅长的仪器——星盘)的结构介绍与使用方法。《托莱多星表》对托勒密体系进行了修正,以一个椭圆形的“均轮”代替“本轮”。该书在欧洲使用了近200年,直到13世纪才由《阿方索天文表》代替。查尔卡利还通过25年的观测,发现了太阳远地点每229年在黄道上移动1°。另外,《天文表》也是查尔卡利的杰作。

在对于宇宙体系的认识上,西班牙的穆斯林天文学家质疑托勒密的本轮学说,并试图建立一个真正的宇宙体系,他们普遍存在着一股反托勒密体系的思潮,对几世纪后天文学冲破托勒密体系的羁绊起了积极的作用。西班牙的伊斯兰天文学的一个重要作用在于,它自身成为伊斯兰天文学进入欧洲的最主要渠道,对统治欧洲大部分地方的基督教神学形成巨大的冲击。后来哥白尼学说的兴起乃至欧洲文艺复兴出现,都与西班牙的穆斯林天文学家有着千丝万缕的联系。

先后经历过阿拔斯王朝与蒙古人建立的伊尔汗国两个时代的天文学家图西(1201~1274年),不仅建立了月球的运动模型,而且还在1247年提出所谓的“图西力偶”定理(即线性运动可以由圆周匀速运动演化而成,反之亦然)。科学史学家乔治•萨里巴(1939~)在评价“图西力偶”定理时说:“如果仅靠欧几里得(约公元前3世纪)的《几何原本》和托勒密的《天文学大成》等古希腊的数学和天文著作中所提供的数学信息,哥白尼天文学的数学大厦根本不可能建立起来。构建这一大厦所需要的,实际上也是哥白尼本人所利用的,是两种新的数学原理。而这两种数学原理却都是在哥白尼以前大约300年间发现的,并为伊斯兰世界的天文学家们明确地用来改进希腊天文学。”文中所提到的数学原理之一,便是图西的“图西力偶”定理,它在16世纪初被哥白尼采用。

图西一生写作了关于天文、数学(几何与三角学)、物理、哲学、伦理学及逻辑学等学科的100多部著作,甚至还整理过伊本•西那的《医典》,但是其中最著名的是《伊尔汗天文表》(或译作《伊尔汗历数书》)。

位于今伊朗境内的、闻名遐尔的马拉盖天文台也是在图西倡议下建立于伊尔汗国初期,其天文仪器甚至在当时被带到中国的元大都。马拉盖天文台的遗迹至今尚存,成为人类文化遗产。

乔治•萨里巴在谈及阿拉伯帝国天文学与哥白尼天文学关系的时候说道:“当我们想到哥白尼天文学本身给我们带来的所谓‘哥白尼革命’这样的概念时……我们便不难想象到哥白尼的数学天文学与在他以前用阿拉伯语写作的天文学家们之间的交融了。或者换句话说,就不难理解为什么阿拉伯天文学与哥白尼天文学之间的模糊边界会是这样有趣了。”

凯文•克里斯纳斯则对某些蓄意抹杀伊斯兰天文学成就的态度给予直率的批评。他在《世界天文学中心》一书第二章的开头即写到:“那种认为在托勒密之后,天文学研究陷入沉睡直到哥白尼时代才得以苏醒的看法,是一常见的错觉……那些认为阿拉伯人没有做出自己的贡献的人们,对于这一学科并未进行过调查研究。”他还进一步指出,中世纪的天文学家的一个共同点就是,他们都是用阿拉伯语书写科学著作的,即使是犹太人与基督徒也莫不如此。

事实上,阿拉伯帝国天文学在今天已经落下永久的烙印,甚至现在人们使用的很多与天文有关的词汇,诸如“azimuth”(地平经度、方位角)、“nadir”(天底)、“zenith”(天顶),等等,都是源自阿拉伯语。

需要说明的是,所谓的伊斯兰天文学或穆斯林天文学的主体,并非仅指阿拉伯人(虽然我们有时称之为阿拉伯天文学),甚至可以说当时许多著名的天文学家是非阿拉伯裔的。

最后,可以肯定地讲,伊斯兰天文学对于宇宙天体的认识,是人类天文学史上由托勒密到哥白尼之间最重要的衔接。

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