日食：從迷信到科學(xué)再到狂歡

　　預(yù)報(bào)：古代天學(xué)家的職責(zé)

　　古代皇家天學(xué)家的重要職責(zé)之一，就是預(yù)報(bào)日食。此事非同小可，如果失職，就有被殺頭的危險(xiǎn)！最著名的記載見(jiàn)于《尚書(shū)·胤征》：

　　惟時(shí)羲和顛覆厥德，沈亂于酒，……乃季秋月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓、嗇夫馳、庶人走，羲和尸厥官，罔聞知，昏迷于天象，以干先王之誅。政典曰：先時(shí)者殺無(wú)赦，不及時(shí)者殺無(wú)赦，……

　　此即著名的“書(shū)經(jīng)日食”。羲和(相傳為帝堯所任命的皇家天學(xué)官員，是否實(shí)有其人尚不可考)因沉湎于酒，未能對(duì)一次日食作出預(yù)報(bào)，結(jié)果引起了混亂。這一失職行為給他帶來(lái)了殺身之禍。注意這里“先時(shí)者殺無(wú)赦，不及時(shí)者殺無(wú)赦”(預(yù)報(bào)日食發(fā)生之時(shí)太早或太遲就要“殺無(wú)赦”)之語(yǔ)，若古時(shí)真有這樣的“政典”，未免十分可怕。從后代有關(guān)史料來(lái)看，這兩句話大致是言過(guò)其實(shí)的。

　　關(guān)于上面這段歷史記載，有西方學(xué)者解讀為：中國(guó)古代的天文學(xué)家羲和，因?yàn)樾锞疲�未能及時(shí)預(yù)報(bào)一次日食，就受到了死刑的懲罰，從此以后中國(guó)的天文學(xué)史再也不敢玩忽職守了——所以中國(guó)人留下了如此豐富的天象記載。這段有點(diǎn)“戲說(shuō)”色彩的解讀，大體還是正確的，盡管玩忽職守的天文學(xué)家在中國(guó)也不是那么難以想像的。

　　日食之所以需要預(yù)報(bào)，最直接的原因就是因?yàn)樾枰�在日食發(fā)生時(shí)進(jìn)行盛大的“禳救”儀式，而這種巫術(shù)儀式是需要事先準(zhǔn)備的。

　　檢驗(yàn)歷法：

　　日食在古代的科學(xué)意義

　　中國(guó)古代天學(xué)家還賦予日食一種現(xiàn)代話語(yǔ)中的“科學(xué)”意義——用日食來(lái)檢驗(yàn)歷法的準(zhǔn)確程度。

　　關(guān)于中國(guó)古代歷法，許多人常有誤解�？赡苁且�?yàn)樽畛踉诜�譯西文calendar一詞時(shí)，隨手用了中文里一個(gè)現(xiàn)成詞匯“歷法”，造成了這樣的后果。其實(shí)能夠和該詞正確對(duì)應(yīng)的現(xiàn)成中文詞匯應(yīng)該是“歷譜”。由于現(xiàn)在我們已經(jīng)習(xí)慣了將“歷法”對(duì)應(yīng)于calendar——即俗語(yǔ)所謂的“月份牌”，就漸漸忘記了在中文詞匯中“歷法”這個(gè)詞的本意。

　　其實(shí)中國(guó)古代的歷法，與西文的正確對(duì)應(yīng)應(yīng)該是mathematical astronomy，即“數(shù)理天文學(xué)”。因?yàn)橹袊?guó)古代的歷法，完全是為了用數(shù)學(xué)方式描述太陽(yáng)、月亮、五大行星這七個(gè)天體(即所謂“七政”)的運(yùn)行規(guī)律。至于排出一份歷譜(“月份牌”)，那只是歷法中附帶的小菜一碟。因此歷法可以說(shuō)是中國(guó)古代天學(xué)中真正“科學(xué)”的東西——盡管這科學(xué)工具是為“通天”巫術(shù)服務(wù)的，就像今天某些算命者手中的電腦。

　　中國(guó)古代天學(xué)家也能夠在相當(dāng)精確的程度上預(yù)報(bào)日食。例如，根據(jù)現(xiàn)代學(xué)者研究，唐代中國(guó)人對(duì)日食的預(yù)報(bào)，已經(jīng)只有半小時(shí)到一小時(shí)之間的誤差�？紤]到日食發(fā)生的頻率(每個(gè)世紀(jì)平均發(fā)生236.7次，對(duì)同一地點(diǎn)而言，平均每3年可見(jiàn)到一次日偏食，但要300多年才能見(jiàn)到一次日全食)，這樣的預(yù)報(bào)在古代已經(jīng)足以令人滿意了。

　　由于在中國(guó)傳統(tǒng)歷法中，采用若干基本周期持續(xù)疊加的數(shù)值模型，來(lái)描述太陽(yáng)、月亮、五大行星這七個(gè)天體的運(yùn)行，從歷元(起算點(diǎn))開(kāi)始，越往后的年份疊加次數(shù)越多。而任何周期都是有誤差的，隨著疊加次數(shù)的增加，誤差就會(huì)積累，這就是中國(guó)古代為何不斷進(jìn)行“改歷”(制作新歷法，改用新歷法)的原因。

　　在上述七個(gè)天體中，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單，故最容易掌握；月亮的運(yùn)動(dòng)最復(fù)雜，故最難以掌握。而日食是因?yàn)樵铝琳谧√��?yáng)造成的，這就要求同時(shí)對(duì)太陽(yáng)和月亮兩個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)都精確掌握，才可能正確預(yù)報(bào)一次日食。于是古人很自然地將日食視為檢驗(yàn)歷法準(zhǔn)確程度的標(biāo)尺。如果有不同的歷法出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，就大家各自推算一次日食，屆時(shí)看誰(shuí)的推算與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果最為吻合——誤差當(dāng)然總是有的，但誤差小的就勝出。

　　如果我們將“檢驗(yàn)歷法”視為日食的科學(xué)意義，那么這個(gè)科學(xué)意義在中國(guó)至少已經(jīng)有兩千年歷史了。

　　在科學(xué)與迷信之間

　　不過(guò)，到了后世，如果日食預(yù)報(bào)失敗，也有“轉(zhuǎn)禍為福”之法，例如《新唐書(shū)》卷二七“歷志三·下”記載：

　　(開(kāi)元)十三年十二月庚戌朔，于歷當(dāng)蝕太半，時(shí)東封泰山，還次梁、宋間，皇帝撤-，不舉樂(lè)，不蓋，素服，日亦不蝕。時(shí)群臣與八荒君長(zhǎng)之來(lái)助祭者……不可勝數(shù)，皆奉壽稱(chēng)慶，肅然神服。

　　東封泰山，即所謂“封禪”，被認(rèn)為是極大功德，歷史上只有少數(shù)帝王獲得進(jìn)行此事的資格。歸途中預(yù)報(bào)的日食屆時(shí)沒(méi)有發(fā)生，被解釋為皇帝“德之動(dòng)天”，所以群臣稱(chēng)慶。但畢竟不可否認(rèn)，這次日食預(yù)報(bào)是錯(cuò)誤的，對(duì)此如何解釋?zhuān)?/p>

　　唐代僧一行——中國(guó)歷史上最重要的幾個(gè)天學(xué)家之一，有著名的《大衍歷議》，其中特別討論了“當(dāng)食不食”問(wèn)題。對(duì)于上引玄宗封禪歸途中這次當(dāng)食不食，他的解釋是：“雖算術(shù)乖舛，不宜如此，然后知德之動(dòng)天，不俟終日矣�！彼�表示相信，在上古的太平盛世，各種“天變”可能都不存在(這是古代天學(xué)家普遍的信念)：

　　然則古之太平，日不蝕，星不孛(不出現(xiàn)彗星)，蓋有之矣。

　　在他看來(lái)，歷法無(wú)論怎樣精密，也不可能使日食預(yù)報(bào)絕對(duì)準(zhǔn)確。

　　到了20世紀(jì)“科學(xué)昌明”的年代，關(guān)于日食也還能找出相當(dāng)“文化”的八卦來(lái)。例如，1936年的日食，各國(guó)派出觀測(cè)隊(duì)前往日本北海道北見(jiàn)國(guó)枝幸郡海濱的一個(gè)小村莊枝幸村進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)?shù)氐男�學(xué)“枝幸尋常高等小學(xué)校”為日食觀測(cè)時(shí)能有晴天而貼出了一篇《祈晴文》(《民國(guó)二十五年六月十九日日全食北海道隊(duì)觀測(cè)報(bào)告》中有照片，照片中《祈晴文》的文字清晰可讀)，其中談到日食在科學(xué)上的重要性，以及此次觀測(cè)機(jī)會(huì)之“千歲一遇”，因此祈求上天降恩放晴。天文觀測(cè)本是科學(xué)，求雨祈晴則是迷信，但在這個(gè)具體事件上，兩者竟可以直接結(jié)合起來(lái)——以迷信形式，表科學(xué)熱情，真是相當(dāng)奇妙的事情。

　　1919年日全食：

　　科學(xué)意義之社會(huì)建構(gòu)

　　日食有史以來(lái)最重大的科學(xué)意義，“呈現(xiàn)”于1919年。

　　1912年，愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)空間是彎曲的，光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)邊緣時(shí)會(huì)發(fā)生偏折，1915年他計(jì)算出，日食時(shí)太陽(yáng)邊緣的星光偏折值是1.74角秒(在此之前，有人將光微粒視為有質(zhì)量的粒子，也能夠計(jì)算出0.87角秒的偏折值)。

　　適逢其會(huì)，1919年5月29日將有日全食發(fā)生，人們當(dāng)然指望在這次日食時(shí)一舉將愛(ài)因斯坦的預(yù)言驗(yàn)證出個(gè)真假來(lái)——愛(ài)因斯坦本人則早已確信他的理論肯定是正確的。英國(guó)組織了兩支日食觀測(cè)隊(duì)，一支前往巴西北部的索布拉爾(Sobral)，另一支就是著名的愛(ài)丁頓爵士(Arthur Stanley Eddington)參加的，前往非洲幾內(nèi)亞海灣的普林西比島(Principe)。日食后過(guò)了幾個(gè)月，觀測(cè)結(jié)果歸算出來(lái)了：分別是1.98“±０.12”和1.61“±０.30”，后面這個(gè)數(shù)值是愛(ài)丁頓那一隊(duì)的結(jié)果。于是宣布：已經(jīng)成功驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的預(yù)言。這個(gè)說(shuō)法此后一直在公眾中流行。

　　愛(ài)丁頓那時(shí)已有崇高的學(xué)術(shù)地位，他是劍橋大學(xué)天文學(xué)和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)終身教授、劍橋大學(xué)天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。這些輝煌的科學(xué)頭銜，加上他被視為“第一個(gè)用英語(yǔ)宣講相對(duì)論的科學(xué)家”，使得媒體和公眾都對(duì)他前往普林西比島觀測(cè)日食驗(yàn)證廣義相對(duì)論一事，充滿了期待和信任。相傳他獲得盛譽(yù)之后，有媒體問(wèn)他全世界是否只有三個(gè)人真正懂得相對(duì)論？他居然反問(wèn)道：“那第三個(gè)人是誰(shuí)？”

　　然而后來(lái)的研究表明，這曲“成功驗(yàn)證廣義相對(duì)論”的凱歌，很大程度上是愛(ài)丁頓和媒體共同“社會(huì)建構(gòu)”起來(lái)的。

　　日食時(shí)太陽(yáng)邊緣的星光偏折，當(dāng)時(shí)是依靠照相來(lái)體現(xiàn)的，但影響照相底片成像的因素很多，比如溫度變化等等。1919年日食觀測(cè)的照相底片，其實(shí)并不能歸算出足以精確驗(yàn)證愛(ài)因斯坦預(yù)言的光線篇折值。

　　此后在1922年、1929年、1936年、1947年和1952年發(fā)生日食時(shí)，各國(guó)天文學(xué)家都組織了檢驗(yàn)光線偏折的觀測(cè)，公布的結(jié)果都與愛(ài)因斯坦的預(yù)言互有出入。直到1973年6月30日的日全食，美國(guó)人在毛里塔尼亞的欣蓋提沙漠綠洲中，得到了1.66“±０.18”的偏折值。1974～1975年間，天文學(xué)家用甚長(zhǎng)基線干涉儀，在可見(jiàn)光波段之外，精密觀測(cè)了太陽(yáng)對(duì)三個(gè)射電源輻射造成的偏折，得到1.761“±０.016”的偏折值。這才終于以誤差小于1%的精度證實(shí)了愛(ài)因斯坦的預(yù)言。

　　科學(xué)意義之消解

　　在西方現(xiàn)代科學(xué)中，日食同樣具有上述檢驗(yàn)功能——看對(duì)太陽(yáng)和月亮運(yùn)動(dòng)的描述是否精確。在現(xiàn)代天文學(xué)中，這種描述是以天體力學(xué)為基礎(chǔ)的。不過(guò)因?yàn)檫@種描述在現(xiàn)代天文學(xué)中早已不是問(wèn)題，所以已經(jīng)沒(méi)有人關(guān)注這一點(diǎn)了。

　　當(dāng)天體物理學(xué)成為現(xiàn)代天文學(xué)的主流之后，日食有了一個(gè)新的科學(xué)意義——在日食時(shí)觀測(cè)日冕。因?yàn)槿彰崞綍r(shí)是觀測(cè)不到的。不幸的是，1931年法國(guó)人發(fā)明了“日冕儀”，可以在任何時(shí)候造成“人造日食”來(lái)觀測(cè)日冕，于是日食的這個(gè)科學(xué)意義又被消解。

　　可以這么說(shuō)，到1975年，愛(ài)因斯坦關(guān)于引力空間彎曲導(dǎo)致光線偏折的預(yù)言被精確驗(yàn)證之后，日食的科學(xué)意義已經(jīng)消解殆盡。

　　如今日食倒是被賦予了新的意義——它現(xiàn)在是媒體和公眾的“科普嘉年華”。

　　(作者系上海交通大學(xué)教授，科學(xué)史系主任)

　　江曉原