春秋战国时期,中华民族数千年文明的积累,在这段特殊的历史时期爆发,涌现出一大批震古烁今的豪杰,比如老子、孔子、墨子、尸子、文子、孟子、石申、甘德等等,其中石申是战国大科学家,尽管鲜为人知,但他在天文学上的成就却享誉世界,如今名字还登上了月球,与我们熟知的祖冲之、张衡、郭守敬、万户并列。

地球第一大科学家是谁(战国大科学家世界星表之父)(1)

很多书籍对古希腊赞不绝口,称赞他们是“仰望星空的民族”,但事实上中国更是“仰望星空的民族”。由于农业耕种的需要,中国很早就非常注重观象授时,如今考古也充分证实了这一点。

河南巩义距今5300年的双槐树遗址中,考古发现九个陶罐摆出来的“北斗九星图”,与如今“北斗七星”说法不太相同,学者分析可能其中两颗属于超星星爆发,被古人观测到了。山西临汾距今4000余年的陶寺遗址中,考古发现世界上最古老的观象台(下图,复原图),学者分析可能是帝尧时期的产物。商朝时期,学者根据甲骨文的记载,分析认为商朝采用“干支纪日法”,即将天干地支互相结合纪年、纪月、纪日,商朝大月30天、小月29天,甚至还有一年13个月(闰月)的记载,都说明了商朝天文学的发达程度。

与西方考古和文献难以互相印证不同,中国很多考古发现都能与史书互相印证,先秦史书上就有“北斗九星”之说,就印证了双槐树遗址的发现,又有帝尧首开制作历法的记载,而帝尧大约距今4000余年,与陶氏遗址在时间上非常一致。

地球第一大科学家是谁(战国大科学家世界星表之父)(2)

经过夏商二代的发展,西周天文学进一步发展,当时已经发明了用土圭测日影来确定冬至(一年中正午日影最长的日子)和夏至(一年中正午日影最短的日子)等重要节气的方法,掌握了推算日月全朔的方法,并能够定出朔日(农历每月初一),还有中国第一次明确记载了日期的一次日食,之前更早的出现在甲骨文上,但没有记载具体日期。《小雅· 十月之交》记载:“十月之交·朔月辛卯,日有食之……彼月而食,则维其常,此日而食,于何不臧?”

在长达数千年积累的基础上,春秋末至战国时期,中国人确定了回归年长为365.25日,以石申为代表的一批天文学家将西周的太阴历与太阳历合二为一,创立了具有里程碑意义的科学历法——四分历,比西方整体早了大约500年。所谓四分历名称,是回归年长度的小数,正好把一日四分,所以古称“四分历”。当时,春秋战国各诸侯国分别使用的黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历,即人们所统称的古六历,其实都是四分历。

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战国时期,各种学说蜂拥而现,百花齐放百家争鸣,继春秋晚期之后出现了更多的大师,在天文学方面以魏人石申、齐人甘德、楚人唐昧、赵人尹皋成就最大,而其中又以石申为最。

石申是战国中期魏国人,又名石申父、石申夫或石申甫,具体生平不详,大约在公元前4世纪,但他的著作《浑天图》与《天文》八卷流传了数百年,西汉以后《天文》被尊为《石氏星经》。可惜的是,后来《天文》这本书失传了,后人拾遗补阙,把它与战国齐人甘德的《星占》八卷汇编,合称《甘石星经》。虽然石申著作大部分失传,但通过残留的部分,以及古代文献对他著作的摘录,依然可以看到石申在世界天文学史上举足轻重的重要地位。

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首先,四分历是当时世界上最先进的历法,而石申在四分历创立过程中起到了非常重要的作用。《史记·天官书》说:“故甘、石历五星(水星、金星、火星、木星、土星)法,唯独荧惑反逆行。”《开元占经》中记载了石申对金星出没动态(包括行在内)的推算方法,甚至已经涉及火星、金星逆行的计算。魏国颁行的四分历,使用每年365 1/4日,每月29 499/940日,十九年闰七个月,七十六年季节一循环的法则。实际上每年应是365.2423日,四分历每年比实际只大0.0077日,这在当时是世界上最精确的历法,所以说四分历是一项具有世界意义的大事。当然,每年大0.0077日,100年就大了0.77日(约18小时四分),日积月累历法误差就会越来越大,所以古代过几百年就要修改历法的原因就在于此。

值得一提的是,天文学需要大量数学知识,数学不及格的文明,注定不会有什么亮眼的天文学。早在2300年前,中国人就制定出每年只误差0.0077日的历法,可见当时整体数学成就之高,是不会输于古希腊的。当然,古希腊在之后100年,也非常精准地算出每年365.25日,数据竟与中国的一样。

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其次,石申第二项世界级的贡献,就是测定并精密记录下的黄道附近恒星位置,及其与北极的距离,这是世界上最古的恒星表,其中包括我们熟知的二十八宿。经过长期观测,详细考核,石申测出恒星138座,共810颗,其中流传至今的石申确定的恒星坐标位置只有121颗,其余部分已经失传。

所谓星表,就是把测量出的若干恒星的坐标等加以汇编而成,看似没什么太大的意义,实际却是古代天体测量工作的基础。因为测量日月星辰的位置和运动,都要用到其中二十八宿距度(本宿距星和下宿距星之间的赤经差叫距度)的数据,而这是中国天文历法中一项重要的基本数据。说到底,对天上星辰掌握的越多,测量的越精准,然后通过它们就越能精准地分析太阳与月亮变化,由此历法也就愈发精确。由于石申绘制了世界上最古老的星表,因此他也可谓是“世界星表之父”。

据说,古希腊天文学家依巴谷,大约在公元前2世纪编制过星表,在他之前还有阿里斯提尔和提莫恰里斯也编制过星表,但都不早于公元前3世纪,都在石申之后。

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由于石申在天文学方面的开创性工作,以及对后世深远的影响,如今为了纪念这位大科学家,世人让他的名字登上了月球背面的环形山,具体位于月球背面西北隅,离北极不远,象征着他仰望星空、追寻北极附近恒星的成就。月球背面的环形山名称,都是使用已故世界级科学家的姓名命名,其中有五个中国人,其他四个分别是祖冲之、张衡、郭守敬、万户(明朝人,世界航天梦想第一人)。

参考资料:《史记》、《开元占经》等

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