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為什麼月曜日是星期一?七曜日的由來與「行星時」

htlee
・2017/10/26 ・4953字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 483 ・五年級

圖/Pixabay
  • 關於作者:李昫岱(天文學博士,歡迎來「屋頂上的天文學家」臉書部落格,一起航向宇宙,浩瀚無垠!)

人類很早就知道天上有7顆會發亮的天體:太陽、月亮、水星、金星、火星、木星和土星,這些天體和一般的星星不一樣,它們在天空中的位置會移動。

古代的天文學家透過觀察,認為宇宙是由一層一層的球殼組成的,地球位在球殼的中心,最外側的球殼是天球,所有的星星都鑲在天球上,而這七顆發亮的天體,各自有一個球殼,它們繞著地球運行,由外而內排列的順序是土星、木星、火星、太陽、金星、水星和月球。

這7顆日月行星是人類最熟悉的天體,後來它們就成了每天生活的一部分,它們各代表一個星期中的一天,星期的「星」指的就是這七個天體,它們合稱七曜。

七曜日的順序有邏輯嗎?

你可能知道日本將星期訂為日曜日(日)、月曜日(一)、火曜日(二)、水曜日(三)、木曜日(四)、金曜日(五)和土曜日(六),但是你知道為什麼是這樣的順序嗎?這個排列看起來似乎很混亂,其實是有邏輯的。

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用一個簡單的七角形(下圖),順時針方向在每一個頂點上標示七曜由外而內的排列(土、木、火、日、金、水、月),然後沿著紅色箭頭的方向就是曜日的順序!

順時針轉是地心說中七曜由外向內的排列,沿著箭頭方向則是七曜日的順序。圖/作者提供

不過真正要探究曜日的來源,就要先了解古代的行星時(Planetary hours)。

根據行星時的觀念,每天日出的時候,是一天24小時的開始,每一小時用一顆行星來代表,七曜依土、木、火、日、金、水、月的順序輪值。

下表中每一橫列代表一天,第一天中的第一個小時是土星,第二小時是木星,依序下去。輪替24小時後,第二天的第一小時是太陽,第三天的第一小時則是月亮,接下來幾天的第一小時就是火星、水星、木星和金星。每天第一個小時的行星也是當天的代表,這樣就會出現日、月、火、水、木、金、土的順序,這就是七曜日順序的由來。

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【可以點擊圖片看大圖喔!】 最上方的一列是一天中的24小時,每一橫列代表一天,行星時中的每一個小時由七曜之一輪值,不同顏色是用來區分不同的七曜週期,每天的第一小時的日月行星作為當天的代表,所以就會出現日、月、火、水、木、金、土的七曜日順序。圖/作者提供

七曜日不僅僅代表日月行星,它們還有自己的符號以及代表的希臘眾神。

另外古代有7種人類熟悉的金屬,它們是金、銀、汞、鐵、錫、銅和鉛,古代的人把這7種金屬和天上的日月行星相對應。接下來就對日月行星七曜做一一介紹。

太陽

星期日的英文字是Sunday,是由英文字Sun太陽這個字來的,也就是太陽日,日曜日代表日文的星期日。

太陽的符號是一個圓中間加一個點。圖/作者提供

☉這個符號你可能見過,它就像甲骨文的日,也就是太陽。它是一個圓和中間一個點組成,有人說中間的那個點代表太陽黑子,表示古時候的中國人就觀察到太陽表面的巨大黑點。

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不只是古代的中國人,現代的天文學家也用☉來代表太陽,M代表太陽的質量,而 L則代表太陽的光度,天文學家用這它們來作為量測恆星的單位,例如織女星的質量和光度分別是 2.1 M和 40 L,表示織女星的質量和光度是太陽的 2.1 倍和 40 倍。

阿波羅和黎明女神,Apollo and Aurora by Gerard de Lairesse at Metropolitan Museum of Art。圖/作者提供

希臘羅馬神話中的太陽神是阿波羅(Apollo),他代表著光明。

黎明時,他會駕駛著黃金馬車,從東方的海平面升起,往西方奔馳,展開一天的開始。不意外地,金黃色的黃金代表著太陽,就像阿波羅的馬車就是黃金打造的,而金這種元素的符號也就是

月球

星期一是Monday,是從英文 Moon 月亮這個字來的,也就是月亮日,日文中的月曜日就是星期一。

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月亮的符號是眉月。圖/作者提供

☽是日月行星中,最容易讓人辨識的符號,不用解釋就知道是月亮。☽也代表眉月,眉月出現在日落後的傍晚,比日出前凌晨的殘月☾還讓人熟悉。

阿提蜜絲(Artemis)與黛安娜(Diana)分別代表希臘與羅馬神話中的月亮女神,神話故事中阿提蜜絲和阿波羅是一對龍鳳胎,他們是宙斯和勒托(Leto)的小孩。

神話中勒托是獨自一人生下他們,阿提蜜絲比阿波羅還早一天出生,勒托在生阿波羅時遇到難產,阿提密斯還幫忙接生阿波羅,阿提蜜絲體會媽媽生小孩的辛苦,所以決定終生不嫁。

黛安娜是月亮女神,也是狩獵女神,Diane the Huntress-School of Fontainebleau at Louvre。圖/作者提供

夜晚的月亮,雖然有眾星陪伴,但總是給人一種孤單的感覺。李白的詩中有「舉杯邀明月,對影成三人」,沒人作伴孤獨的詩人只能對著月亮和自己影子喝酒。

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哪一種金屬最能代表月亮呢?沒錯就是銀,銀色月亮提供古往今來騷人墨客無盡的靈感,而銀的符號就是☽!

火星♂

星期二是Tuesday,是從北歐神話中的戰神提爾Tyr來的,相當於羅馬神話中的瑪爾斯(Mars),星期二是火星日,日文中的火曜日就是星期二。

火星的符號是戰神的矛和盾。圖/作者提供

♂這個符號很常見,是代表雄性的符號,這個符號中的圓代表戰神的盾,而箭頭則是他的矛。天文上,火星的符號也是♂。

火星看起來是紅色的,它每2年多的時間會靠近地球一次,那個時候紅色的火星會特別明顯,為什麼火星是紅色的呢?因為火星的表面有許多的氧化鐵,也就是鐵鏽,紅色的鐵鏽讓火星看起來呈紅色。

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戰神阿瑞斯。圖/作者提供,攝於奇美博物館。

羅馬的戰神稱為瑪爾斯,相當於希臘的阿瑞斯(Ares)。阿瑞斯是宙斯和天后希拉的兒子,他喜歡戰爭,無役不與,但是卻不善於打仗,比較像是有勇無謀的莽夫。7種金屬中就以鐵最適合代表戰神,因為鐵最堅硬,適合用來製造武器,所以鐵這種金屬的符號也就是♂。

水星☿

星期三是 Wednesday,是從北歐神話中的最主要的神奧丁 Woden,星期三也是水星日,日文則是水曜日。

水星的符號是信使之神手上拿的雙蛇杖。圖/作者提供

☿代表水星,也就是信使之神,☿是信使之神的信物,稱為雙蛇杖或商神杖,因為信使之神也是商業之神,圓形上的兩個像角的代表雙蛇杖上的一對小翅膀,兩條蛇就簡化成一個圓。

墨丘利(Mercury)和荷米斯(Hermes)分別是羅馬和希臘神話中的信使,他飛快的速度,負責為眾神傳遞訊息。

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水星最靠近太陽,是行星中移動速度最快的,這和信使之神的形象相符。

手拿雙蛇杖的荷米斯,Mercury by Paul Pieter Rubens at Museo de Prado。圖/作者提供

哪一種金屬最適合代表水星?

其實從他的羅馬名字就看得出來,Mercury的另一個意思就是汞,也就是水銀。水銀在常溫下是流動的銀色液體,所以汞在英文上也稱為quicksilver,不意外地,汞的符號就是☿。

木星♃

星期四是Thursday,是用北歐神話的雷神索爾Thor名字命名的,星期四也就是木星日,日文則是木曜日。

木星的符號。圖/作者提供

♃這個符號很特別,有點像是阿拉伯數字的2,再加上一豎,或像阿拉伯數字的4。♃代表木星,有人說它是宙斯的老鷹,也有人說其中2的形狀,其實是Z,是宙斯Zeus名字的縮寫,中間的一豎代表宙斯的武器閃電,這個武器和雷神索爾相呼應。

木星是太陽系中最大、最重的行星,非常的有威嚴,它的衛星數量也最多,目前已知的衛星有69顆。木星的大氣也會出現閃電,它的威力最高可達到地球閃電的一千倍!可見宙斯閃電的威力!

朱庇特(Jupiter)是羅馬神話中的眾神之神,一般人比較熟悉的反而是希臘神話中的宙斯(Zeus),宙斯非常的風流,木星已命名的衛星中,大多都是以宙斯愛人的名字命名。

宙斯左手拿著雷電,右手拿著權杖,旁邊是他的老鷹。圖/作者提供,攝於奇美博物館。

錫這種金屬相當特別,除了顏色閃閃發亮外,當錫棒被彎折時,會發出喀喀的聲音,想像力豐富的古人就把錫和宙斯的雷電聯想在一起,所以錫就代表木星,而它的符號就是♃。

金星♀

星期五是Friday,是從北歐神話奧丁的妻子弗麗嘉Frigg名字來的,弗麗嘉是愛和美的女神,星期五是金星日,也是日文的金曜日。

金星的符號是美神維納斯的鏡子。

♀這個符號代表雌性,代表美神手上拿的鏡子。

♀和♂常常成對出現,不過美神和戰神並不是夫妻,他們常常背著另一半,偷偷地在一起。金星的符號是♀,是天空中第三亮的天體,僅次於太陽和月亮。

金星是距離地球最近的行星,它厚厚的大氣層中有硫酸雲,硫酸雲的反射率很高,就像是鏡子一樣會反射大量的太陽光,所以金星看起來會特別明亮。

維納斯(Venus)和阿芙蘿黛蒂(Aphrodite)指的都是同一位神,也就是愛神,只是前者是羅馬名,後者是希臘名。

阿芙蘿黛蒂相傳是從海中的泡沫中誕生,出生後就驚為天人,她成了眾神追求的對象,宙斯當然不落人後,不過被阿芙蘿黛蒂拒絕了,宙斯在惱羞成怒的情況下,把阿芙蘿黛蒂嫁給自己的兒子火神,於是造成不幸福的阿芙蘿黛蒂常常出軌。

照鏡子的維納斯,Venus with a Mirror by Titian at National Gallery of Art。圖/作者提供

阿芙蘿黛蒂的符號是手上的鏡子,古代鏡子是用銅做的,也就是銅鏡,所以銅的符號就是♀。

土星♄

星期六是Saturday,是從英文Saturn土星這個字來的,星期六是土星日,也是日文的土曜日。

土星的符號是把鐮刀。圖/作者提供

♄代表農業神手上拿的鐮刀,羅馬和希臘的農業神分別是撒頓(Saturn)和克洛諾斯(Cronus)。天文上,♄代表土星,土星是七曜中移動最緩慢的,大約30年才會在天球上移動一圈。

克洛諾斯用鐮刀打敗了父親烏拉諾斯(Uranus),取得統治世界的權力,於是鐮刀就成了克洛諾斯的象徵。當克洛諾斯取得權力時,就被他的父親詛咒,將來也會被自己的小孩擊敗,所以克洛諾斯把每個生下來的孩子都吞下肚子。宙斯的母親不忍小孩一個一個被克洛諾斯吃掉,所以用一塊包著布的石頭代替宙斯被克洛諾斯吞下。宙斯長大後,用計將克洛諾斯肚子裡的兄姐救出,最後打敗克洛諾斯,獲得世界的統治權。

克洛諾斯拿著鐮刀,正在吞食自己的兒子,Saturn devouring a Son by Paul Pieter Rubens at Museo de Prado。圖/作者提供

鉛是密度很高的金屬,因為像鉛一樣的沈重,所以土星在七曜中移動的最慢,鉛的顏色也最暗沈,就像農業神腳踩的土壤一樣,所以鉛的符號也就是♄。

太陽跟我們的日常作息密不可分,月亮則在夜晚守候著我們,水星和金星是比地球還靠近太陽的兩顆行星,火星很可能是人類移民的目標,而木星和土星則是太陽系裡最大的兩顆行星。曜日月行星並不是遙遠的天體,它們和我們每天的生活連結在一起,找個天氣好的夜晚,看看這些和我們息息相關的天體吧!

本文編修自作者部落格《屋頂上的天文學家

  • 編按:大家都記住七曜日了嗎?這樣以後突然被問到「月曜日是星期幾?」就不會答不出來了吧!
source:月曜日のたわわ @ニコニコ
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屋頂上的天文學家-李昫岱,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作。著有《噢!原來如此 有趣的天文學》、《天文很有事》,翻譯多本國家地理書籍和特刊。 目前在國立中正大學教授「漫遊宇宙101個天體」和「星空探索」兩門通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻譯和傳授這本無字天書,期望透過淺顯易懂的方式介紹天文的美好!

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量子力學可以幫你判斷物體溫度?從古典物理過渡到近代的一大推手——黑體輻射
PanSci_96
・2024/03/24 ・3634字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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1894 年,美國物理學家邁克生(Albert Abraham Michelson)作為芝加哥大學物理系的創立者,在為學校的瑞爾森物理實驗室(Ryerson Physical Laboratory)落成典禮致詞時,表示:「雖然無法斷言說,未來的物理學不會比過去那些驚奇更令人驚嘆,但似乎大部分的重要基本原則都已經被穩固地建立了。」

以我們現在的後見之明,這段話聽起來固然錯得離譜,但在當時,從 17、18 到 19 世紀,在伽利略、牛頓、馬克士威等前輩的的貢獻之下,物理學已經達成了非凡的成就。

我們現在稱為古典的物理學,對於整個世界的描述幾乎是面面俱到了,事實上沒有人預料到 20 世紀將出現徹底顛覆世界物理學認知的重要理論,量子力學。

而這最一開始竟只是出自於一件不起眼的研究,關於物體發出的光。

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萬物皆輻射

在此我們要先理解一個觀念:所有物體無時無刻不在發出電磁波輻射,包括了你、我、你正使用的螢幕,以及我們生活中的所有物品。

至於為什麼會這樣子呢?其中一個主要原因是,物體都是由原子、分子組成,所以內部充滿了帶電粒子,例如電子。這些帶電粒子隨著溫度,時時刻刻不停地擾動著,在過程中,就會以電磁波的形式放出能量。

除了上述原因之外,物體發出的電磁波輻射,還可能有其他來源,我們就暫時省略不提。無論如何,從小到大我們都學過的,熱的傳遞方式分成傳導、對流、輻射三種,其中的輻射,就是我們現在在談的,物體以電磁波形式發出的能量。

那麼,這些輻射能量有什麼樣的特徵呢?為了搞清楚這件事,我們必須先找個適當的範本來研究。

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理想上最好的選擇是,這個範本必須能夠吸收所有外在環境照射在上面的光線,只會發出因自身溫度而產生的電磁輻射。這樣子的話,我們去測量它發出的電磁波,就不會受到反射的電磁波干擾,而能確保電磁波是來自它自己本身。

這樣子的理想物體,稱為黑體;畢竟,黑色物體之所以是黑的,就是因為它能夠吸收外在環境光線,且不太會反射。而在我們日常生活中,最接近理想的黑體,就是一點也不黑、還超亮的太陽!這是因為我們很大程度可以肯定,太陽發出來的光,幾乎都是源於它自身,而非反射自外在環境的光線。

或者我們把一個空腔打洞後,從洞口發出的電磁波,也會近似於黑體輻射,因為所有入射洞口的光都會進入空腔,而不被反射。煉鐵用的鼓風爐,就類似這樣子的結構。

到目前為止,一切聽起來都只是物理學上一個平凡的研究題目。奇怪的是,在對電磁學已經擁有完整瞭解的 19 世紀後半到 20 世紀初,科學家儘管已經藉由實驗得到了觀測數據,但要用以往的物理理論正確推導出黑體的電磁波輻射,卻遇到困難。正是由此開始,古典物理學出現了破口。

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黑體輻射

由黑體發出的輻射,以現在理論所知,長得像這個樣子。縱軸代表黑體輻射出來的能量功率,橫軸代表黑體輻射出來的電磁波波長。

在理想狀況下,黑體輻射只跟黑體的溫度有關,而跟黑體的形狀和材質無關。

以溫度分別處在絕對溫標 3000K、4000K 和 5000K 的黑體輻射為例,我們可以看到,隨著黑體的溫度越高,輻射出來的能量功率也越大;同時,輻射功率最高的波段,也朝短波長、高頻率的方向靠近。

為了解釋這個曲線,物理學家們開始運用「當時」畢生所學來找出函數方程式,分成了兩派:

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一派是 1896 年,由德國物理學家維因(Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien),由熱力學出發推導出的黑體輻射公式,另一派,在 1900 與 1905 年,英國物理學家瑞立(John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh)和金斯(James Jeans),則是藉由電磁學概念,也推導出了他們的黑體輻射公式,稱為瑞立-金斯定律。

你看,若是同時擺上這兩個推導公式,會發現他們都各自對了一半?

維因近似 Wien approximation 只在高頻率的波段才精確。而瑞立-金斯定律只對低頻率波段比較精確,更預測輻射的強度會隨著電磁波頻率的提升而趨近無限大,等等,無限大?――這顯然不合理,因為現實中的黑體並不會放出無限大的能量。

顯然這兩個解釋都不夠精確。

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就這樣,在 1894 年邁克生才說,物理學可能沒有更令人驚嘆的東西了,結果沒幾年,古典物理學築起的輝煌成就,被黑體輻射遮掩了部分光芒,而且沒人知道,這是怎麼一回事。

普朗克的黑體輻射公式

就在古典物理學面臨進退維谷局面的時候,那個男人出現了——德國物理學家普朗克(Max Planck)。

1878年學生時代的普朗克。圖/wikimedia

普朗克於 1900 年就推導出了他的黑體輻射公式,比上述瑞立和金斯最終在 1905 年提出的結果要更早,史稱普朗克定律(Planck’s law)。普朗克假想,在黑體中,存在許多帶電且不斷振盪、稱為「振子」的虛擬單元,並假設它們的能量只能是某個基本單位能量的整數倍。

這個基本單位能量寫成 E=hν,和電磁輻射的頻率 ν 成正比,比例常數 h 則稱為普朗克常數。換言之,黑體輻射出來的能量,以hν為基本單位、是一個個可數的「量」加起來的,也就是能量被「量子化」了。

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根據以上假設,再加上不同能量的「振子」像是遵循熱力學中的粒子分佈,普朗克成功推導出吻合黑體輻射實驗觀測的公式。

普朗克的方程式,同時包含了維因近似和瑞立-金斯定律的優點,不管在低頻率還是高頻率的波段,都非常精確。如果我們比較在地球大氣層頂端觀測到的太陽輻射光譜,可以發現觀測數據和普朗克的公式吻合得非常好。

其實有趣的是普朗克根本不認為這是物理現象,他認為,他假設的能量量子化,只是數學上用來推導的手段,而沒有察覺他在物理上的深遠涵意。但無論如何,普朗克成功解決了黑體輻射的難題,並得到符合觀測的方程式。直到現在,我們依然使用著普朗克的方程式來描述黑體輻射。不只如此,在現實生活中,有許多的應用,都由此而來。

正因為不同溫度的物體,會發出不同特徵的電磁波,反過來想,藉由測量物體發出的電磁波,我們就能得知該物體的溫度。在疫情期間,我們可以看到某些場合會放置螢幕,上面呈現類似這樣子的畫面。

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事實上,這些儀器測量的,是特定波長的紅外線。紅外線屬於不可見光,也是室溫物體所發出的電磁輻射中,功率最大的波段。只要分析我們身體發出的紅外線,就能在一定程度上判斷我們的體溫。當然,一來我們都不是完美的黑體,二來環境因素也可能產生干擾,所以還是會有些許誤差。

藉由黑體輻射的研究,我們還可以將黑體的溫度與發出的可見光顏色標準化。

在畫面中,有彩虹背景的部分,代表可見光的範圍,當黑體的溫度越高,發出的電磁輻射,在可見光部分越偏冷色系。當我們在購買燈泡的時候,會在包裝上看到色溫標示,就是由此而來。所以,如果你想要溫暖一點的光線,就要購買色溫較低,約兩、三千 K 左右的燈泡。

結語

事實上,在黑體輻射研究最蓬勃發展的 19 世紀後半,正值第二次工業革命,當時鋼鐵的鍛冶技術出現許多重大進步。

德國鐵血宰相俾斯麥曾經說,當代的重大問題要用鐵和血來解決。

就傳統而言,煉鋼要靠工匠用肉眼,從鋼鐵的顏色來判斷溫度,但若能更精確地判斷溫度,無疑會有很大幫助。

德國作為鋼鐵業發達國家,在黑體輻射的研究上,曾做出許多貢獻,這一方面固然可能是學術的求知慾使然,但另一方面,也可以說跟社會的需求與脈動是完全吻合的。
總而言之,普朗克藉由引進能量量子化的概念,成功用數學式描述了黑體輻射;這件事成為後來量子力學發展的起點。儘管普朗克本人沒有察覺能量量子化背後的深意,但有另一位勇者在數年後繼承了普朗克的想法,並做出意味深長的詮釋,那就是下一個故事的主角――愛因斯坦的事了。

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從戰國時代到漢朝,宇宙論的先進與式微
劉律辰
・2023/03/22 ・3536字 ・閱讀時間約 7 分鐘

中國是四大古文明之一,有著一段輝煌的天文觀測史,帶來精密的曆法、博大的哲學與玄妙的星象文化。其中,戰國至漢代為中國宇宙論發展最為迅猛的時期,部份觀念甚能先進於中、近古的西洋。當我們回首這些朝代的興衰遞嬗,不僅補苴思想史與科學史的罅漏,更能以此反思漢代以後國人精神世界何以飽和、枯竭。

中國古代主要的宇宙論有三家:「蓋天」、「宣夜」與「渾天」。以現代觀點而言,宣夜描述宇宙本質,渾天解釋繁星運行,蓋天與渾天可參照西方地心說(天動說)。

蓋天說 穹頂下的大地

蓋天說」是中國最早的宇宙模型,認為「方屬地,圓屬天,天圓地方」註 1,即「天圓地方」、穹廬狀的天覆蓋方形的地

到了戰國時代,蓋天說開始受到質疑,如《大戴禮記》中就記載,曾子曾提到:

天之所生上首,地之所生下首,上首謂之圓,下首謂之方,如誠天圓而地方,則是四角之不揜也。註 2

意思是「圓天」與「方地」的形狀無法契合。

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到了戰國晚期,蓋天說被修正為「天似蓋笠,地法覆槃」註 3,即天與地為平行的拱面;另種說法是天與地是平行的平面,由八根「天柱」支撐。傳說中的水神共工,就是在與顓頊爭奪王位失敗以後怒撞了天柱之一的不周山,導致「天」傾斜,也就有了「女媧補天」的故事。

然而,無論「地」是什麼形狀,星體將永遠處在人類能看見的範圍,並不符合天體東升西落的觀測結果,「漢賦四大家」之一的揚雄寫的《難蓋天八事》就否定了蓋天的說法。儘管到了西晉時期,仍有虞聳的「穹天說」來繼承蓋天理論,但在愈發廣大而精確的觀測數據面前,蓋天說已是落日餘暉。

蓋天說的代表作《周髀算經》。圖/wiki

宣夜說 由「氣」推動的無邊宇宙

「宣夜說」,則認為宇宙無邊無際,而「氣」推動宇宙的運行。這樣的想法受道家宋鈃、尹文的影響,即「氣」為萬物本源。《莊子.逍遙遊》中寫道:

天之蒼蒼其正色邪?其遠而無所至極邪?

其中便隱含宣夜的概念。

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如今的我們認為宇宙雖非無限大,卻沒有邊界與固定形狀,這點與宣夜說相同,儘管這樣的理論在觀測實用上不如蓋天說與渾天說。

宣夜說對於天體生成的理論,也與今日意外巧合。《列子.天篇》就提到:

日月星宿亦積氣中之有光耀者。

而在現今的天文學概念中,恆星確實是由氣體聚集、壓縮而成。

現今的天文學認為,宇宙中充斥著塵埃和氣體。圖/envato

神秘的宣夜說在戰國以後逐漸失傳,到了東漢時只剩郄萌一家。還有西晉楊泉《物理論》寫道:

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發而升,精華上浮,宛轉隨流,名之曰「天河」,一曰「雲漢」,眾星出焉。

也繼承宣夜說。至於「氣」與宇宙論的建構工作,就由渾天說繼續發展。

渾天說 最接近真實宇宙面貌的一刻

「渾天說」主張宇宙是個完整的「球體」,而非蓋天說的「半球體」,而地球處於這個球體之中,這個說法較接近現代的天文學理論。同樣受道家的影響,渾天說的宇宙組成裡,「」與「」是重要的概念。

這個概念最早可見於戰國楚地竹書《太一生水》與《恆先》註 4、註 5,同期的魏人石申與齊人甘德也依渾天之說,設計出最早估算天象的「渾儀」。

漢武帝的年號「太初」顯然受到渾天說的影響,也正是於此前後,渾天說逐漸取代了蓋天說的地位。此後,仍有不少關於「氣」的零星論述,如西漢末年的《易緯》、東漢王充的《論衡》、《白虎通》。

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東漢科學家、「漢賦四大家」的張衡集渾天說之大成。他設計了以水為動力、並加入地平圈和子午線的「渾天儀」,其著作《渾天儀》與《靈憲》分別繼承了「水」與「氣」的學說。可惜《渾天儀》如今已失傳,只能從人的《渾天儀注》中略窺一二。

此外,《晉書.天文志》中寫到:

宣夜絕無師承,周髀多所違失,惟渾天得近其情。

而唐代的方炯也寫了《渾天論》來駁斥蓋天和宣夜的理論。由於哲學理論與文人的支持,渾天說力壓其他兩者,逐漸成為中國宇宙觀的主流。

天球儀(又名渾天儀、渾象),用以表現恆星和星座位置,並能演示天體的周日運動。圖/wiki

雖然未有數學化的觀念,但中國宇宙論卻如此接近事實。然而,為何在漢代以後就再也沒有巨大斬獲、進而造就西方那般的天文革命呢?

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農民曆的出現與天文觀測的式微

明代的顧炎武在《日知錄》中提到:

三代以上,人人皆知天文。「七月流火」,農夫之辭也;「三星在戶」,婦人之語也;「月離於畢」,戍卒之作也;「龍尾伏辰」,兒童之謠也。

此處的「三代」指的應該就是堯、舜、禹,其中不難見到:由於農耕需求,上古時代的天文學經驗迅速積累,如被認為可能是堯都平陽的山西陶寺遺址,就有著中國最古老的觀象臺(約建於西元前 2100 年)。

《尚書.堯典》也說道:

(堯)乃命羲和,欽若昊天,歷象日月星辰,敬授人時。

日中,星鳥,以殷仲春。

日永,星火,以正仲夏。

宵中,星虛,以殷仲秋。

日短,星昴,以正仲冬。

這些都可以看出,上古的四季是由「星宿」來定義;大火星(心宿二)也十分重要,用以判斷入秋的時間,《史記》就記載了堯曾封商人始祖契於商丘,任「火正」,負責觀測、祭祀大火星。

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由此可知,古代人由於生產勞動的需要,人們「時間」和「季節」的掌控非常重要,因此必須研究天文和曆法。然而,自從夏后氏制定《夏小正》開始,農民曆的出現,大大減少了觀星的必要。

此外,受到文化變遷的影響,漢代以後的天文學更開始攙入「讖緯之學註 6」,「宜」、「忌」觀念深植人心,造成西周的人文精神與東周的理性精神逐漸喪失。雖然漢代天文學仍有極高成就,但究其根本,仍是奠基於戰國天文哲學的實際觀測結果,宇宙論體系的成長已相對趨緩。

然而,這是中國宇宙學或天文觀測沒落的主因嗎?

知識份子的胸懷

事實上,王充的《論衡.譏日篇》批判了當時的迷信氛圍,就是理性精神未被「讖緯」的飛沙走石淹沒的中流砥柱。一種學說,或者一種學術風氣的興衰下,最重要的還是知識分子的胸懷,縱使國家學術風氣有了些許問題,只要那些文人持續發聲,那麼企圖尋求真知的風尚就能成為銅山鐵壁,所有挑戰相形之下悉如熒光單薄,被穆穆的清風飄颻殆盡。

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不幸的是,隨著朝代的遞嬗,「儒學」逐漸成為讀書人的唯一;唐代科舉猶有「明算」科,元、明以後的四書五經則已佔據了一切,清代更把僅存的儒學凍結為僵化的「樸學」。於是,讀書人的視野預漸狹隘,那片遙遠的星河漸行漸遠,把滋養科學革命的后土,拱手讓給了西洋。

註解

  1. 出自《周髀算經》卷上之五。
  2. 出自《大戴禮記》《曾子天圓》之一
  3. 出自《晉書》《志第一 天文上》之八。
  4. 張佑任(2021),郭店楚簡〈太一生水〉之宇宙論。《哲學論集》,53(p33 – 53)。
  5. 丁四新(2018),楚竹书《恒先》的三重宇宙生成论与气论思想。《中国哲学》,2018 年 01 期。
  6. 讖緯之學:一種政治預言。「讖」是假藉上天的預言來達到政治目的,通常會加上圖作配合,稱為「圖讖」。 「緯」則是假藉孔子的言論所偽造出來的典籍,是真正記載孔子言論的「經」相對,所以也稱為「緯書」。 「讖緯」是一種用來凸顯帝王政權合理化的工具,盛行於西漢末年。

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致我們青澀的初戀——踏入晴道、也英的火星世界
Mia_96
・2022/12/26 ・1800字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「也英,你還好嗎?但願你沒有感冒,今年的火星看起來特別亮,是本世紀火星距離地球最近的時候,當我看到明亮的星星時,就覺得你彷彿在我身旁。」晴道在少年時寫給也英的信中這麼說道。

接近人生半百,當晴道再次與也英相遇後,這麼恰好的,火星再次接近地球,劇中晴道與也英於札幌天文台享受著天文景象,究竟在望遠鏡中,他們看到的景象為何會產生?

晴道與也英的人生彷彿都與天文現象班暗示性的相像,也都與天文現象彼此相關。圖/IMDb

揭開接近地球的火星之時——火星衝

太陽系中的八大行星皆繞著恆星太陽公轉,但因各行星距離太陽的遠近不同,造成公轉軌道路徑長度差異,而行星的公轉軌道與速度進一步影響著其公轉週期。八大行星中每一顆行星的公轉週期皆不一樣,也因此,造成每天行星與恆星、行星與行星間的相對位置也都有所差異。

「衝」在天文現象中意指行星(地球軌道外)與太陽、地球,連成一直線的現象。當衝發生時,代表此顆行星整夜可見,且在天空中的亮度極亮!但正如同上文所述,因每顆行星之公轉週期有所差異,所以並非每一年都會發生衝。例如劇中晴道與也英所觀測的「火星衝」,週期約為 780 天,大約每經過 2 年 49 天便會發生一次。 

衝(opposition)為太陽、地球與外行星連線之位置,若太陽、內行星與地球連線時則會稱為合(conjunction)。圖/Wikipedia

長大後的晴道、也英所觀測的火星衝發生在 2018 年,亮度極亮的火星配上恰好的觀測時間,便是觀測火星的最佳時間點!

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火星公轉太陽一圈約需 687 個地球日,代表在火星上度過的一年接近於地球的兩年(代表如果在火星上等待下一次跨年的時間會更長!)圖/Pixabay

而在 2022 年 12 月初時,也發生了一次火星衝!這次火星的視星等亮度達到 -1.9 等,預測將會是未來十年內最亮的火星衝,但如果錯過這次也沒有關係,在 2033 年時會發生亮度更亮的火星衝,目前預估視星等亮度可以達到 -2.5 等呢!(星等值越小越亮!)

因火星公轉太陽軌道並非正圓形,故每一次的火星衝亮度也皆會稍有不同。圖/臺北市立天文科學教育館

滿載希望的希望號

除卻火星衝外,日本 1998 所發射的希望號探測器(のぞみ)也是年少的也英殷切期待的天文任務。當時日本為促使國民對於火星產生興趣與探索,舉辦於希望號中搭載姓名的活動,也英的名字也跟著希望號一起進行宇宙探索。

希望號原本的目標與任務是觀察火星上大氣層,與火星受太陽風作用的影響。但在 1998 年發射後,希望號的推進器出現故障,不只大量消耗燃料,還造成希望號進入火星軌道的時間延長,後又於 2002 年受到太陽劇烈活動的影響電力系統受到破壞。最終,希望號於 2003 年 12 月失聯,未能順利完成火星的探測任務。

希望號未能順利完成任務,彷彿暗示著也英的人生也同樣遇到瓶頸與挫折。圖/IMDb

未完待續的火星之旅

火星因其醒目的紅色外觀一直為人們所關注與追尋的星球(西方更將其取名為 Mars,即為羅馬神話中的戰神),且因火星具有與地球相似的環境條件,科學家一直將火星作為移居星球的選項之一,也設想過將火星「地球化」,使其更加適合人類居住。

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但人們是否有改變火星的權利,又或者我們對於火星是否有足夠的了解,或許等到未來更多次嘗試的火星任務後才能知曉答案,正像是晴道說的:「要想知道是不是命中註定,你必須全心投入進去。」

參考資料