中國通史（第十一卷） · 第三十四章　天文學

鴉片戰爭後到五四運動前是中國傳統天文學向近代天文學轉變過程中的一個重要的過渡時期。鴉片戰爭後，為了謀求國家的富強，中國大地上出現了一股向西方學習科學技術的潮流。西方近代天文學知識開始全面傳入中國，傳統天文學逐漸遭到淘汰，而為近代天文學所取代，且在清末的一些學校中出現了天文學教育。從十九世紀七十年代起，西方列強開始在中國建立近代天文台。民國初年，政府接管清欽天監，成立了中央觀象台，並出現了一座民辦軍山天文台，開始進行近代天文觀測和研究工作。這時中國已有了近代天文事業的萌芽。 第一節　近代天文學知識的傳入 自明末清初起，西方的近代天文知識已有部分傳入中國，但傳入的內容和產生的影響都極其有限，只是改變了中國的天文學方法，即西方的幾何模型方法代替了傳統的代數方法，而並未改變中國天文學的性質。中國的天文學仍是為皇權服務而以歷算和星占為主的宮廷天文學。中國傳統天文學的御用性以及知識界盛行的「西學中源」說大大阻礙了天文學的發展，以致直到十九世紀上半葉，作為近代天文學基礎的哥白尼日心地動說還仍然遭到封建學者的反對。而在那時的歐洲，隨著觀測技術的改進和理論研究的進展，近代天文學早已有了巨大的發展。 鴉片戰爭後，隨著五口通商和一系列不平等條約的簽訂，西方人士紛紛來華，形成第二次西學東漸，近代天文知識再度傳入中國。傳入的主要途徑是中國少數先進知識分子與熱心介紹西方科技知識的西洋傳教士一起合作譯著、出版近代天文學書籍。 最早系統介紹西方近代天文學的譯著是中國著名學者李善蘭與英國傳教士偉烈亞力合譯的《談天》。《談天》譯自英國著名天文學家約翰·赫歇爾（J.Herschel，1792—1871）的名著《天文學綱要》（TheOutlinesofAstronomy），是根據該書1851年的新版譯出，1859年在上海墨海書館出版。全書分18卷，以哥白尼的日心地動說、克卜勒行星運動定律和牛頓的萬有引力定律為基礎，介紹了天體測量方法，天體力學的基本理論，太陽系的結構和天體的運動規律，以及恆星周年視差、光行差、小行星、天王星、海王星等一系列天文新發現，以及赫歇爾父子對雙星、變星、星團和星雲的觀測結果，首次向國人展示了西方近代天文學的全貌，其與中國傳統天文學完全不同，使人耳目一新。李善蘭還在《談天》一書的序言中駁斥當時一些知識名流反對哥白尼學說的種種謬論，並以力學原理和恆星光行差、視差等事實證明日心地動說和克卜勒行星軌道橢圓理論已是「定論如山，不可移矣」。聲稱「余與偉烈君所譯《談天》一書，皆主地動及橢圓立說，此二者之故不明，則此書不能讀」①。《談天》出版後，受到社會的廣泛重視和歡迎，使哥白尼學說在中國站穩了腳跟，從此近代天文學得以在中國廣為傳播，傳統天文學逐漸遭到淘汰，而以探索宇宙為目的的現代意義上的天文學逐漸為國人了解和接受，並日漸深入人心。因此《談天》在中國傳統天文學向近代天文學的轉變中起了關鍵性的作用。 在李善蘭與偉烈亞力所譯的《談天》刊出15年後，江南製造局翻譯館的徐建寅（1845—1901）與偉烈亞力又根據《天文學綱要》的最新版本（第12版）續譯其增訂部分，把截止1871年的最新天文學成果補充譯出，於1879年刊印《談天》增訂本。 1880年江南製造局翻譯館刻印了美國林樂知（Y.J.Allen，1836—1907）口譯，鄭昌棪筆述的譯著《格致啟蒙·天文學》。該書譯自英國天文學家洛基爾（J.N.Lockyer，1836－1920）的著作《天文學》，是英國麥克米倫公司①HuMin-fu：LinearIntegro-DifferentialEquationswithaBoundaryCondi-tion.《TransactionsofAmericanMathematicalSociety》，19，363—402.出版的科學初級叢書之一①。全書共分七章，介紹地球、月球、太陽系各行星、彗星、太陽、恆星等天文學基礎知識，以及牛頓萬有引力學說，內容深入淺出，簡明扼要，是優秀的入門教材，也是清末流傳較廣的一部天文學譯本。這一時期出版的近代天文譯著還有英國傳教士合信（B.Hobson，1816—1875）編譯的《天文略論》（1849年），中國學者王韜（1828—1897）與偉烈亞力合譯的《天學圖說》（1880年），美國摩嘉蘭和中國薛承恩合譯的《天文圖說》（約1894年）以及京師同文館、登州文會館的天文教習和學生翻譯的一些書籍和教科書等。 此外，偉烈亞力創辦的綜合性月刊《六合叢談》（ShanghaiSerial）（1857年墨海書館出版）和林樂知編輯的《益智新錄》（1876—1878），以及英國人傅蘭雅編輯的《格致匯編》等雜誌也以一定篇幅介紹西方近代天文學知識。①近代天文知識的傳播不僅促進了中國傳統天文學向近代天文學的轉變，而且對中國社會產生了不可忽視的影響。清末著名維新派思想家康有為、譚嗣同等人都不同程度地吸收和運用過近代天文知識。近代天文學中的天體演化學說是康有為歷史進化論的科學來源之一，而西方的「以太」假說以及康德和朗白爾的無限宇宙模型則是譚嗣同哲學思想的自然科學基礎。康有為還於1885年寫成《諸天講》一書，介紹西方近代天文知識。1926年又對此書作重大修改和增補。書中介紹了不少天體物理學知識，如恆星光譜型、太陽的化學元素組成等等，並首次介紹了康德一拉普拉斯的星雲說以及二十世紀初關於太陽系演化的一些新學說。①①李善蘭等譯：《談天》，上海墨海書館1859年版。 ①王揚宗：《江南製造局翻譯書目新考》，《中國科技史料》第16卷（1995）第2期，第1頁。①王揚宗：《〈格致匯編〉與西方近代科技知識在清末的傳播》，《中國科技史料》第17卷（1996）第1期，第36頁。 第二節清末民初各類學校中的天文教育 中國近代天文教育始於十九世紀六十年代洋務派官員開辦的一些新式學堂。 創辦於1862年的京師同文館是中國最早的新式學堂，1866年在館內增設天文算學館，開始講授自然科學知識。京師同文館學制8年，從學習語言文字開始，逐漸增設歷史、地理和數理化等自然科學課程，最後兩年要學「天文測算」。對於不學外國語言文字者，則學制5年，「天文測算」課安排在第四、第五年。實際上天文課到1877年才開始添設，最初均由外國教習講授，後來漸有畢業生擔任副教習。當年的考題有「克伯爾測天文三綱，試一一言之」，「行海路定船方位之法，求表明」，「詳論海王星，從何而始知有此星？」「測木星小月之月蝕，而可知日地距，其法詳論之」，「土星之光環，詳論其理」等題。可見講授的內容側重於基礎天文以及與航海、測量等有關的實用天文知識，這也是早期各類學校中天文教育的共同特點。據文獻記載，同文館內還建有配合教學用的觀星台。天文教習駱三畏（S.M.Russell）曾與學生合譯教科書《星學發軔》。從1878至1898年，每年由洋教習算輯，學生翻譯一本《中西合曆》。②上海廣方言館也講授自然科學，開設有天文科。由當時江南天算名家賈步緯（1829—1902）和一位英國人擔任天文教習，內設天文館，有觀測儀器。每年編輯一本航海年曆即《航海通書》。賈步緯曾與傅蘭雅合譯《恆星赤道經緯表》1冊。此外，諸如上海的格致書院這類學堂也講授天文知識。 在清末民初的天文教育中，實用天文教育比較突出，在一些工業技術學堂和軍事學堂中，凡與航海或測量有關的學科都教授實用天文學。早期聘請外國教習講授，以後逐漸由中國人接替。例如1866年開辦的福建船政學堂和1880年設立的天津水師學堂的駕駛班，稍後創辦的唐山路礦學堂、天津北洋大學堂、太原山西大學堂等學校的土木工程科等都教授實用天文。清末京師測繪學堂和民初的陸地測量學校是培養測繪人才的教育機構，其三角科以實用天文為主課。京師陸地測量學校高等科有些畢業生，如曹謨、劉述文等人後來成為中國近代天文大地測量工作的骨幹。①近代中國大學的天文教育與其他學科相比，發展相對遲緩。雖然早在1903年，清廷頒布的《奏定學堂章程》中就已規定格致科大學分算學門、星學門、物理學門、化學門、動植物學門、地質學門6門，1913年民國政府教育部公布的大學規程中，也規定大學理科要設星學門，但實際上，由於缺乏師資和必要的近代天文觀測設備，直至一十年代末，全國還沒有一所大學開設有單獨的天文系，只有一所教會學校——濟南的齊魯大學於1917年設立了天文與數學合併的天算系。北京大學、北京高等師範學校、南京高等師範學校等只是在數學系或數理部、物化部內開設有天文課。 齊魯大學是1917年由美國傳教士狄考文於1864年在山東創辦的登州文會館與青州、濟南的一些教會學校合併而成的。天文教育在文會館時期已初具規模。文會館實為一個不分院系的書院，實行通才教育，所有學生兼學文、②康有為：《諸天講》1930年。 ①朱有瓛主編：《中國近代學制史料》第一輯上冊，華東師範大學出版社1983年版，第32—167頁。理、天文諸科。學制9年，前3年為備齋，後6年為正齋。據1891年所印課程表，與天文學有關的課程，第三年有「測繪學」，第六年有「天文揭要」。該校以中文授課，教科書自編。天文教科書有美國教習赫士（W·M·Hayes）編譯的《天文揭要》和《天文初階》兩本。文會館已具備當時首屈一指的天文觀測設備，建有觀星台，台內裝置有狄考文1879年休假回美時勸募到的一架口徑25厘米的反射望遠鏡。齊魯大學成立後開始分系。天算系最初只有兩位教員，系主任王錫恩（1871—1932）1893年畢業於登州文會館，後獲齊魯大學理科碩士學位，是法國天文學會會員，編有《實用天文學》、《普通天文學》兩本教科書，當是中國天文界的老前輩。另一名教員也是登州文會館畢業生。齊大天文台除原有的那架口徑25厘米的反射望遠鏡外，又添置一架16厘米折射望遠鏡。①總的來說天文學已在中國近代教育中占有一席之地。不過當時天文教育的範圍非常有限，學生也極少。 ①陳展云：《中國近代天文事跡》，中國科學院雲南天文台1985年版，第58—59頁。 第三節　天文機構的變遷 鴉片戰爭後，我國天文機構的變遷帶有濃厚的半封建半殖民地社會的烙印。從十九世紀七十年代起，西方列強開始在中國設立近代天文台。 1872年法國耶穌會在上海徐家匯建立天文台，1884年設立航海服務部，1900年在余山建立天文台，1908年又設立陸家浜地磁台，三台一體總稱徐家匯天文台。最初建台是為擴大法國對華侵略服務的，除開展授時工作外，還為各國航海和商業活動提供氣象服務。但它也是法國科學院在中國從事區域性觀測和研究的一個科研機構。當時，佘山天文台安裝了亞洲首屈一指的口徑40厘米雙筒折射望遠鏡和中星儀等儀器，開展了星圖、星雲、雙星、新星和太陽的觀測與研究工作，出版有《佘山天文年刊》和《天文年曆》等刊物。①1898年，即德國在強占我膠州灣的第二年，在青島設立了氣象天測所，隸屬於德國海軍港務測量部。其最初的主要工作是收集我國華北沿海一帶的氣象資料，後來逐漸擴充為具備氣象、天文、地磁和地震等設備的觀測研究機構，1911年定名為「皇家青島觀象台」。同時又增添天文測時和授時工作，為在附近海域活動的德國軍艦服務。該台擁有16厘米蓋氏赤道儀、4厘米子午儀和地平經緯儀等天文儀器。1914年第一次世界大戰爆發，青島台落入日軍之手，改名「青島測候所」，沿襲德人所做的氣象、地磁、地震工作，而停止天文工作。該台直至1924年才歸還中國。①1900年，八國聯軍攻占北京，清欽天監觀象台上的我國天文古儀遭到德、法兩軍的瘋狂掠奪。德軍劫走天體儀、紀限儀、璣衡撫辰儀、地平經儀和渾儀；法國掠得地平經緯儀、黃道經緯儀、赤道經緯儀、象限儀和簡儀。法國劫走的儀器存放在法國駐華使館，後迫於世界輿論壓力，於1902年歸還中國；德軍掠走的儀器則被運往德國，陳列于波茨坦德皇離宮中，直到1921年才根據《凡爾塞和約》運回我國。早已沒落的清朝的天文機構欽天監，經過這場浩劫也就名存實亡了。 辛亥革命推翻了清皇朝的封建統治。1912年民國政府教育部接收清朝的欽天監，撤銷了這一機構，以欽天監外署泡子河觀象台為台址，建立了一個新的機構，定名「中央觀象台」。原計劃按當時歐洲一些觀象台的組織模式，在台內設立歷數、氣象、天文、磁力（即地磁）四科，但因人力經費不足，成立之初只設歷數一科，以應付趕編曆書的任務。第二年增設氣象科，到1921年才又成立天文科和磁力科。其天文儀器除明清遺留下來的古代儀器外，主要添購了等高儀、六分儀、計時鐘和小型望遠鏡等。中央觀象台在一十年代的主要天文業務就是編制曆書。教育部薦任高魯（1889—1947）、常福元（1874—1939）為技正，高兼台長，常兼歷數科科長，還委任歷數科技士5人，任用辦事員數人。台長高魯畢業於福建船政學堂，後留學比利時，獲布魯塞爾大學博士學位，深通數理，通曉實用天文，1911年從比利時回國後一直致力於開創中國近代天文事業。常福元畢業於天津水師學堂，曾在編譯圖書局任職，是高魯的得力助手。中央觀象台每年編制一本民用曆書向各省頒發。 ①朱有瓛、高時良主編：《中國近代學制史料》第四輯，華東師範大學出版社1993年版，第455—489頁。①閻林山、馬宗良：《徐家匯天文台的建立與發展（1872—1950）》，《中國科技史料》第5卷（1984）第2期，第65頁。 高、常二人革故鼎新，對編歷工作作了重大改革。從1913年起毅然放棄過去按清代《曆象考成後編》計算的舊法，改用近代天文方法，即按紐康（S.Newcomb）的太陽表和漢森（P.A.Hanson）的月亮表來進行編算。不過由於直接推算工作量過大，人手不夠，實際上是用外國提前出版的天文年曆按說明書換算而成。新曆書依照公曆按月排比。以北京地方平時為標準，列入朔望時刻和二十四節氣，刊載「星期」和「日中平時」，並在曆書中刊載天文常識圖說。此外還編算出版民國四年至八年的5冊《觀象歲書》，類似天文年曆，包括行星曆表。其編算方法，有的直接抄錄外國原書，有的則是按外國原書說明書換算而成。中央觀象台的另一功績是發起組織中國天文學會，於1915年以學會的名義，在台內刊行《觀象叢報》，宣傳天文知識，以擴大天文學的社會影響。該刊還進行國際交換，寄贈單位遍及五大洲，曾收到近百種交換而來的國外刊物。②在民國初年，我國南方還出現了我國歷史上唯一的一座民辦天文台——南通軍山天文台。該台建於1916年，是近代著名民族實業家張謇為發展當地的農業、水利和航運事業而創辦的。業務包括天文、氣象兩部分。台內僅有4名業務人員。主持業務的劉渭清畢業於張謇所辦的通州師範測繪科，曾到法國主辦的徐家匯天文台學習近代實用天文和氣象。軍山台委託徐家匯天文台向國外訂購了雙筒望遠鏡、經緯儀、天體儀、無線電受信機等天文儀器，開展了守時報時、經緯度測定、日月食推算預報、行星位置和運動預報、極光和黃道光觀測、太陽黑子觀測等天文工作，並對黑子的成因及其對地球的影響作過探討，還曾於1918年舉辦測候訓練班，培養實用天文和氣象人才，開展天文普及宣傳。①中央觀象台在歷算天文領域完成了從傳統向近代的轉變，而軍山天文台則開始進行以探索自然為目的現代意義上的天文觀測和研究。這表明中國在本世紀一十年代已有近代天文事業的萌芽。 ②邵元疆、孫壽勝：《青島觀象台的八十六年》，《中國科技史料》第5卷（1984）第4期，第90頁。①陳展云：《中國近代天文事跡》，中國科學院雲南天文台1985年版，第26—32頁、第83—90頁。