把天空當時鐘:農業發展如何造就全世界最正統的天文學?——《全球科技大歷史》

  • 作者:吳軍

早期文明的科技發展無一不圍繞著生存進行,而農業生產又是生存最重要的前提,因而農業成了科技的推動力。古代的天文學最初的發展就受益於此,農業發達地區,相應的天文學也隨之發展。

為什麼每四年就多一天?從太陽和天狼星相對位置而得

西元前 7000 多年,閃米人和當地的原住民就在尼羅河下游開始耕種。經過上千年的辛勤耕耘,他們把尼羅河畔的處女地開墾成良田,又經過上千年,那裡最古老的王國才建立起來。

尼羅河水每年會在固定的時間氾濫,等洪水退去之後,古埃及人便在洪水浸泡過的肥沃土地上耕種。為了準確預測洪水到來和退去的時間,當時的古埃及人開創了早期的天文學,制定了早期的曆法,根據天狼星和太陽的相對位置來判斷一年中的時間和節氣。

古埃及人的曆法中沒有閏年,他們的地球年每年是 365 天,比今天真正的地球年短了近 1/4 天。因此,如果按照地球年的時間耕種,過不了幾年節氣就不對了。而太陽系由於遠離天狼星,彼此的位置幾乎固定不變,因此,地球在太陽軌道上每年轉回到同一個位置時,所看到的遠處的天狼星位置是相同的。

當太陽和天狼星一起升起的時候,則是古埃及一個大年(恆星年)的開始,然後古埃及人每年根據天狼星的位置決定農時。圖/dom1706 @pixabay

古埃及人就用這種方法校正每年的農時。當太陽和天狼星一起升起的時候,則是古埃及一個大年(恆星年)的開始,然後古埃及人每年根據天狼星的位置決定農時。古埃及的大年(也稱為天狼星週期)非常長,因為要再過 1460 個天文上的地球年(等同於 365×4+1=1461 個古埃及地球年),太陽和天狼星相對的位置才恢復原位。

1461 正好是地球上四年的天數,也就是說,古埃及人在 1460 個地球公轉週期中(儒略年)加入了一整年,等同於每四年中加入一天產生一個閏年。以天狼星和太陽同時做參照系,古埃及人可以準確地預測洪水在每年不同時間能到達的邊界。就這樣,出於農業生產的需要,古埃及發展起了天文學。

整個宇宙宛如一口大鐘:決定種植與收穫時程

在人類另一個早期的文明中心:美索不達米亞,天文學發展的動力同樣來自農業。從蘇美人到後來的古巴比倫人(約西元前 1894~前 1595 統治美索不達米亞地區),天文學家經過了近兩千年的觀測和總結,掌握了太陽、月亮、各星座的位置和每一年中具體的時間之間的對應關係,並把它們的位置作為一個精確測量時間的「大鐘」,再透過大鐘所指示的時間,指導種植和收穫莊稼。古巴比倫人保存的大量星座位置、日曆和農耕的書面記錄,使得我們能夠瞭解當時天文學發展的全貌。

天文學家掌握了太陽、月亮、各星座的位置和每一年中具體的時間之間的對應關係,並把它們的位置作為一個精確測量時間的「大鐘」,再透過大鐘所指示指導種植和收穫莊稼。圖/valentinsimon0 @pixabay

另外,我們今天所說的星座,最早是由蘇美人發明和使用的。到了後來的古巴比倫人統治時期,他們創造出黃道十二宮,標誌著太陽、月亮和行星在天空中移動的十二個星座。我們常說的星座的名稱,比如獅子座、金牛座、天蠍座、雙子座、摩羯座、射手座等,均來自美索不達米亞。至於為什麼要將天空分為十二個星座而不是其他數量,原因也很簡單,因為地球的公轉,古巴比倫人每個月看到的星空會有 1/12 和原來的不同。

夜空中最亮的星——天狼星是掌管尼羅河的神

由於天空星辰的位置與地面上氣候變化及其他一些自然現象(比如河水的漲落、海水的潮汐)相關,故而在人類文明的早期,天文學、占星術和迷信之間的邊界並不清晰。由於天狼星的位置和尼羅河氾濫的邊界相一致,因此,古埃及人認為天狼星是掌管尼羅河的神祇,於是為它建造神殿祭祀。

在美索不達米亞,國王和僧侶們把星象和人間發生的事情(比如災禍)聯繫起來,認為上天會對人間的事情進行預言和警示,這種認識和中國古代的統治者有相通之處。既然星象能夠用來解釋人間的事情,並依此決定政治和宗教,美索不達米亞的歷代王朝便投入了大量精力研究天文學。

由於天狼星的位置和尼羅河氾濫的邊界相一致,因此,古埃及人認為天狼星是掌管尼羅河的神祇,於是為它建造神殿祭祀。圖/piyumi76 @pixabay

全世界天文學的正朔:美索不達米亞的古代天文學

美索不達米亞地區的古代天文學是今天全世界天文學的正朔。古希臘的天文學是在美索不達米亞天文學的基礎上建立起來的,當時古希臘的學者經常飄洋過海到美索不達米亞去學習數學和天文學。今天關於十二星座的神話起源,在整個西方世界,從美索不達米亞到古希臘,再到後來的古羅馬,幾乎是相同的。從文明的時間來看,也可以確定它們是從美索不達米亞向西傳到了古希臘島嶼。

美索不達米亞的天文學在古巴比倫人統治時期發展到一個高峰。他們發明了太陰曆,觀測到了行星運動和恆星的不同,並且發明了一種計算金星圍繞太陽運動週期的方法。當然,古巴比倫人把這個週期的長度定為 587 天,而實際值為 584 天。這細微的差別並不是因為古巴比倫人算得不準,而是他們試圖使這些天文週期與月亮的相位重合。古巴比倫人和後來的亞述人都能根據過去所發生的月食時間預測未來的月食時間。

古巴比倫人在天文學上的另一大貢獻是發明了天文學中座標系統的雛形。他們把天空按照兩個維度劃分成很多區間。後來,源於古巴比倫人把圓周劃分成 360 度,古希臘人便在此基礎上發展出了緯度和經度。

——本文摘自《全球科技大歷史》,2019 年 9 月,漫遊者文化出版。

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