日食的科学意义已经消解殆尽
日食这种相当罕见的天象,在现代人看来,只是一种自然现象,当然也有一些科学意义。现代的媒体和受媒体左右的广大公众,通常总是将天文学冷落在一边,只有在日食、彗星之类异常天象出现时,天文学和天文学家才有机会来到媒体和公众的短暂注视中。
这次数百年一遇的日全食,全食带经过大量人口稠密的大都市。上海、杭州等处的风景点,日食发生之前好些日子就已经盛况空前,遍布各种临时营地,各国旅游者和天文爱好者铆足了劲,要在中国过一把瘾,出一把风头。东方卫视、山西卫视、上海电视台则联合中国科学院上海天文台和新浪网,派出多路记者,从印度到日本,横贯亚洲大陆,现场报道这场日全食的全过程。在这样的背景下,重新回顾日食意义的历史演变,倒也饶有趣味。
现代人经常喜欢赋予日食以某种“科学”意义,这样的意义在中国古代也可以找到,尽管只能是表面上的——用日食来检验历法的准确程度。
对中国古代历法,许多人常有误解。可能是因为最初在翻译西文calendar一词时,随手用了中文里一个现成词汇“历法”,造成了这样的后果。其实能够和该词正确对应的现成中文词汇,应该是“历谱”。由于现在我们已经习惯了将“历法”对应于calendar——即俗语所谓的“月份牌”,就渐渐忘记了在中文词汇中“历法”这个词的本义。
其实中国古代的历法,与西文的正确对应应该是mathematical astronomy,即“数理天文学”。因为中国古代的历法,完全是为了用数学方式描述太阳、月亮、五大行星这七个天体(即所谓“七政”)的运行规律。至于排出一份历谱(“月份牌”),那只是历法中附带的小菜一碟。因此历法可以说是中国古代天学中真正“科学”的东西——尽管这科学工具是为“通天”巫术服务的,就像今天某些算命者手中的电脑。
由于在中国传统历法中,采用若干基本周期持续叠加的数值模型来描述七政运行,从历元(起算点)开始,越往后的年份叠加次数越多。而任何周期都是有误差的,随着叠加次数的增加,误差就会积累,这就是中国古代为何不断进行“改历”(制作新历法,改用新历法)的原因。
在上述七个天体中,太阳的运动最简单故最容易掌握,月亮的运动最复杂故最难以掌握,而日食是因为月亮的影子遮住太阳造成的,这就要求同时对太阳和月亮两个天体的运动都精确掌握,才可能正确预报一次日食。于是古人很自然地将日食视为检验历法准确程度的标尺。如果我们将“检验历法”视为日食的科学意义,那么这个科学意义在中国至少已经有两千年历史了。
在西方现代科学中,日食同样具有上述检验功能——看对太阳和月亮运动的描述是否精确。在现代天文学中,这种描述是以天体力学为基础的。不过因为这种描述在现代天文学中早已不是问题,所以已经没有人关注这一点了。
当天体物理学成为现代天文学的主流之后,日食有了一个新的科学意义——在日食时观测日冕。因为日冕平时是观测不到的。不幸的是,1931年法国人发明了“日冕仪”,可以在任何时候造成“人造日食”来观测日冕,于是日食的这个科学意义又被消解。
日食有史以来最重大的科学意义,“呈现”于1919年。
1912年,爱因斯坦发现空间是弯曲的,光线经过太阳边缘时会发生偏折,1915年他计算出,日食时太阳边缘的星光偏折值是1.74角秒(在此之前,有人将光微粒视为有质量的粒子,也能够计算出0.87角秒的偏折值)。
适逢其会,1919年5月29日将有日全食发生,人们当然指望在这次日食时一举将爱因斯坦的预言验证出个真假来——爱因斯坦本人则早已确信他的理论肯定是正确的。
较大的如,相传1919年爱丁顿爵士率队进行的日食观测验证了爱因斯坦关于引力导致光线弯曲的预言——现在我们知道,那次验证在相当程度上是不合格的,真正合格的验证要到20世纪70年代中期才最终完成。
可以这么说,到1975年之后,日食的科学意义已经消解殆尽。如今日食倒是被赋予了新的意义——它现在是媒体和公众的“科普嘉年华”。如今日食更多时候被当作一种“科普活动”的节日,常年被媒体冷落在一边的天文学家,在日食的前后几天,会有难得的机会在媒体上露露面,谈谈日食的科学意义。
日食在古代中国的意义:上天示警
说句开玩笑的话,要是唐代有电视节目,那被请到电视上露面谈日食意义的,就会是僧一行之类的人物了。但是他们肯定主要是谈日食的“文化意义”——因为在中国古代,日食这一天象,被附上了太多的政治和文化。
古代皇家天学家的重要职责之一,就是预报日食。此事非同小可,如果失职,就有被杀头的危险!最著名的记载见于《尚书·胤征》:
惟时羲和,颠覆厥德,沈乱于酒……乃季秋月朔,辰弗集于房,瞽奏鼓、啬夫驰、庶人走,羲和尸厥官,罔闻知,昏迷于天象,以干先王之诛。政典曰:“先时者杀无赦,不及时者杀无赦。”
此即著名的“书经日食”。羲和(相传为帝尧所任命的皇家天学官员)因沉湎于酒,未能对一次日食作出预报,结果引起了混乱。这一失职行为给他带来了杀身之祸。注意这里“先时者杀无赦,不及时者杀无赦”(预报日食发生之时太早或太迟就要“杀无赦”)之语,若古时真有这样的“政典”,未免十分可怕。从后代有关史实来看,这两句话大致是言过其实的。有西方学者解读为:中国古代的天文学家羲和,因为酗酒,未能及时预报一次日食,就受到了死刑的惩罚,从此以后中国的天文学史再也不敢玩忽职守了——所以中国人留下了如此丰富的天象记载。这段有点“戏说”色彩的解读,大体还是正确的,尽管玩忽职守的天文学家在中国也不是那么难以想象的。
上述《尚书·胤征》中的记载涉及日食最早的意义——上天的警告。日食之所以需要预报,最直接的原因就是因为需要在日食发生时进行盛大的“禳救”仪式,而这种巫术仪式是需要事先准备的。
要是觉得“书经日食”毕竟属于传说时代,尚难信据,那还可举较后的史事为例,比如《汉书》卷四“文帝纪”所载汉文帝《日食求言诏》:
朕闻之:天生民,为之置君以养治之,人主不德,布政不均,则天示之灾以戒不治。乃十一月晦,日有食之,谪见于天,灾孰大焉!朕获保宗庙,以微眇之身託于士民君王之上,天下治乱,在予一人……朕下不能治育群生,上以累三光之明,其不德大矣。今至,其悉思朕之过失,及知见之所不及,匄以启告朕。
汉文帝相信日食是上天对他政治还不够清明所呈示的警告,因此下诏,请天下臣民对自己进行批评,指出缺点过失——类似于现代的“开门整风”。
将日食视为上天示警,这一观念在古代中国深入人心。所谓示警,意指呈示凶兆,如不及时采取补救措施,则种种灾祸将随后发生,作为上天对人间政治黑暗的惩罚。以下姑引述经典星占文献中有关材料若干则为例:
(日食)又为臣下蔽上之象,人君当慎防权臣内戚在左右擅威者。(《乙巳占》卷一日蚀占)
无道之国,日月过之而薄蚀,兵之所攻,国家坏亡,必有丧祸。(同上)
人主自恣不循古,逆天暴物,祸起,则日蚀。(《开元占经》卷九引《春秋纬·运斗枢》)
《史记》卷二七“天官书”所言最能说明问题:
日变修德……太上修德,其次修政,其次修救,其次修禳,正下无之。
“修德”是最高境界,较为抽象;且不是朝夕之功,等到上天示警之后再去“修”就嫌迟了,“其次修政”就比较切实可行一些,汉文帝因日食而下诏求直言,可以归入此类。再其次的“修救”与“修禳”,则有完全切实可行的规则可循,故每逢日食,古人必进行“禳救”:在天子,有“撤膳”(减少公款吃喝)、“撤乐”(暂停音乐伴奏)、“素服”(不穿豪华礼服)、“斋戒”(不和美女上床)等举动;在臣民,则更有极为隆重的仪式。《尚书·胤征》中羲和未能及时预报日食之所以会引起混乱,就是因为本来应该事先准备的盛大“禳救”巫术仪式来不及举行了。
迷信与科学
不过,到了后世,如果日食预报失败,也有“转祸为福”之法,例如《新唐书》卷二七“历志三·下”记载:
(开元)十三年十二月庚戌朔,于历当蚀太半,时东封泰山,还次粱、宋间,皇帝撤,不举乐,不盖,素服,日亦不蚀。时群臣与八荒君长之来助祭者……不可胜数,皆奉寿称庆,肃然神服。
东封泰山,即所谓“封禅”,被认为是极大功德,历史上只有少数帝王获得进行此事的资格。归途中预报的日食届时没有发生,被解释为皇帝“德之动天”,所以群臣称庆。但毕竟不可否认,这次日食预报是错误的,对此如何解释?
唐代僧一行——中国历史上最重要的几个天学家之——有著名的《大衍历议》,其中讨论当食不食问题,对于上引玄宗封禅归途中这次当食不食,他的解释是:“虽算术乖舛,不宜如此,然后知德之动天,不俟终日矣。”他表示相信,在上古的太平盛世,各种“天变”可能都不存在(这是古代天学家普遍的信念):“然则古之太平,日不蚀,星不孛(不出现彗星),盖有之矣。”在他看来,历法无论怎样精密,也不可能使日食预报绝对准确,因为:
使日蚀皆不可以常数求,则无以稽历数之疏密;若皆可以常数求,则无以知政教之休咎。
这是说,如果日食完全没有规律,那历法的准确性就无从谈起;但如果每次日食都有规律可循,那就无法得知上天对人间政治优劣所表示的态度了。我们甚至还可以猜测:这次错误的日食预报本来就是故意做出的——目的就是向群臣显示皇帝“德之动天”。
即使到了20世纪,“科学昌明”的年代,关于日食也还能找出相当“文化”的八卦来。例如,1936年的日食,各国派出观测队前往日本北海道北见国枝幸郡海滨的一个小村庄枝幸村进行观测,当地的小学“枝幸寻常高等小学校”为日食观测时能有晴天而贴出了一篇《祈晴文》。其中谈到日食在科学上的重要性,以及此次观测机会之“千岁一遇”,因此祈求上天降恩放晴。天文观测本是科学,求雨祈晴则是迷信,但在这个具体事件上,两者竟可以直接结合起来——以迷信形式,表科学热情,真是相当奇妙的事情。
1936年日本“枝幸寻常高等小学校”为各国观测队顺利进行日食观测而张贴的《祈晴文》,见《民国二十五年六月十九日日全食北海道队观测报告》