日環食6月21日即將登場:日食與災變的古今談,一同見證天地人間的「常」與「變」

今年全球疫情蔓延,甚至被稱為二次大戰以來人類最大的危機。所幸臺灣防疫有成,本月大規模解禁,6 月 21 日民眾可以輕鬆地出外觀賞日環食。在這樣的光景下,日食可以帶給我們什麼呢?它只是稍縱即逝的美景嗎?我們先來談談日食與災難的歷史。

日食在歷史上經常與災難關聯,就先來看個令人玩味的故事。

在南宋滅亡前夕,發生了一次日食,《宋史‧天文志》如此記載:

「德祐元年六月庚子朔,日食,既,星見,雞鶩皆歸。明年,宋亡。」

這段話記錄了 1275 年 6 月 25 日的日全食,所謂「既」意思是「盡」,即指全食。在日全食期間,不但天色暗下而看見星星,動物也出現歸巢的行為。

每次日全食的「全食帶」很窄,地球上只有極少數地方可以看見全食。1275 年那次日食,全食帶正好通過南宋國都臨安(今杭州),且全食階段長達近六分鐘。

要是我們了解時代背景,就會知道這次日食必定令人慌張。那年三月,元軍已經攻陷建康(今南京),江南各城相繼陷落,臨安局勢非常危急。

1275 年 6 月 25 日,日全食的範圍。擷取自全食互動地圖

在那危急存亡之秋,朝臣藉言日食大作文章。王爚上奏:「日食不盡僅一分,白晝晦冥者數刻。陰盛陽微,災異未有大於此者。」接著又說,大臣應該 「理陰陽」、「鎮諸侯」,現在卻「生民塗炭而未能拯」,於是請求辭官。可以看出,日食是臣子批評朝政的好時機。

隔年,元軍終究攻下臨安,擄走宋恭帝。《宋史‧天文志》並沒有明講其中關聯,但是在日食紀錄後面寫下「明年,宋亡」,留給讀者自行解讀。

從文明之初,被視為災難的日食

人類對於日食的天然畏懼,也許與其他動物沒有太大差別。在文明之初,日食就與災難聯結在一起,並且與政治難分難捨。

最著名的例子是《詩經》這段話:「十月之交,朔日辛卯。日有食之,亦孔之醜。」又說:「日月告凶,不用其行。四國無政,不用其良。彼月而食,則維其常。此日而食,于何不臧?」日食是不祥之事,且人們將日食與政治相提並論。

西元前 535 年 3 月 18 日發生日食,《左傳》記載了一段對話,晉平公問士文伯誰會承受日食之災,又問他《詩經》那幾句話的意思。士文伯說,「不善政」才會遭受日月之災,因此告誡晉平公為政「不可不慎」。意思是說,日食是否引發災難,是取決於人事。

《春秋》經文有 37 次日食紀錄,其中 33 次經現代天文學的檢驗都屬實,相當可靠。這些紀錄多半是簡單地寫下「日有食之」,而不明白詮釋其象徵意涵。不過一般認為,《春秋》之所以會將日食記下,是把它當作「異常」的事情來看待。

《左傳》也記載了面對日食這種異象的「救護」禮儀。日食發生的時候,天子「不舉盛饌,伐鼓于社」,而諸侯則要「用幣于社,伐鼓于朝」。所謂「伐鼓」就是擊鼓的意思,歷朝歷代延續「救日伐鼓」的禮儀。直到清末,各地官員仍要擊鼓、燒香祭拜,並且在日食的初虧、食甚、復圓三個時刻分別行禮。

不再突如其來:日食預報的重大突破

看到這裡,我們很容易把「迷信」、「不科學」的標籤貼在古人身上。然而,古時候關於日食災異的認識,恐怕沒這麼簡單。

事實上,中國古代很早就發現日食有規律,並發展出預報日食的能力。至少到了東漢的《乾象曆》,已經可以初步預測日食。到了西元 6 世紀,北齊天文學家張子信更在日食預測上取得重大突破。

張子信為了躲避葛榮起義的戰事,隱居海島中,鑽研天文。他大量分析預測與實際觀測的日月食時間,發現二者的差值與季節、節氣密切相關,稱之為「入氣差」。據此,他發現了太陽視運動的不均勻性,也就是太陽在一年四季運行速度不同,「日行春分後則遲,秋分後則速」。

現在我們知道,夏季太陽接近遠日點,視運動較慢;冬季太陽接近近日點,視運動較快。張子信就指出這件事,計算太陽位置不能只用平均值,必須加入「入氣差」的修正,才能準確得到太陽真實位置,進而推算日食。初唐的劉焯編寫《皇極曆》,運用張子信發現的原理,發展出推算日食的公式,奠定重要的理論基礎。

是否發生日食,需引進「食限」的概念。《隋書》說明張子信的理論:「合朔月在日道里則日食,若在日道外,雖交不虧。」日食必定發生在「朔」,也就是日、月在同一經度上。不過黃道(太陽視運動軌道)、白道(月球視運動軌道)不在同一個平面上,有 5 度左右的交角,因此只有當「朔」發生在黃白道交點附近時,才可能出現日食。如下圖,日、月兩圓相切時進入「食限」,才會發生日食。

於是,日食預測需仰賴太陽位置的精準推算,而張子信、劉焯的理論取得重大突破。

黃白道交點「食限」。圖/歐柏昇

已經可預測,中國古代政治仍持續視日食為災異?

日食既然能被預報,那麼還會被視為災變嗎?我們容易設想,人們逐漸清楚日食的規律之後,日食應該與人事、政治漸漸脫鉤。事實卻是相反,隨著日食預報越來越準確,朝廷反而有更多時間可以準備「救日儀式」,儀式越來越細緻。

讓人不禁疑惑,如果日食是「常態」,為何中國古代反而發展出如此的救日儀式呢?

陳侃理研究中國古代的日食觀念,指出了「天行有常」與「休咎之變」的辯證關係。日食預報的發展,並沒有終止「天人感應」觀念。他進一步說明,所謂「科學知識」與「傳統性知識」其實是可以共存的。

我們舉幾個例子,來說明日食成為可預報的「常態」之後,如何以「休咎之變」的姿態繼續呈現。在日食可預報之後,許多人確實開始質疑「人事會影響日食」的觀念,例如北魏孝文帝就不相信其中有所關聯。

而後出現了一種觀點,是將日食災異看作「神道設教」。例如唐代經學家孔穎達認為日食是常態,與人事根本無關,但是他仍然主張將日食作為災異,這是因為聖人為了教化人們,「假托日食以為戒」,特別是警戒君主。

北宋名臣富弼也極力主張維持天象災異,他認為:「人君所畏惟天,若不畏天,何事不可為者!此必姦人欲進邪說,以搖上心,使輔拂諫爭之臣,無所施其力。是治亂之機,不可以不速救。」意思是說,在帝王之上、能夠讓帝王害怕的只有「天」而已,如果去除天變,帝王恐怕沒人制約。

即使天象與人無關,需要藉此機會讓帝王修省。北宋的皇帝遇到日食,還要先「避正殿,減常膳」十幾天。不論是否相信人事影響天象,日食作為「天」的力量展示,是約束帝王的力量。這不僅是一種「手段」而已,天人合一的觀念還深深作用著,要求帝王敬天而愛民。再想漢文帝曾發布〈日食詔〉,因為日食而檢討自己、宣布選舉「賢良方正」的新制度,若非帝王對天有所敬畏,這些政治改革從何而來呢?

若要帝王在日食十幾天前就開始修省,沒有夠準確的日食預報是做不到的。帝王對於災異的謹慎態度,則促使天文官準確預報日食。我們乍看之下「迷信」的儀式,竟然是以「科學」的進步為基礎,而且又反過來促成「科學」的進步。由此可見,天象與人事之間不單是「有無影響」而已,而牽涉到科學與社會更深刻的交織。在另一個時空下,「科學知識」可有我們今天意想不到的「應用」,而這些應用層面或許是促成人們進一步探究自然的原因。而且,其中不只是「迷信」而已,展示著人對天的敬畏、自然規律與人的關係。

情況到了清末,則又不同。清末輿論開始批評救日儀式,認為那是「官樣文章」、「愚民之術」,早該廢除。官員也知道救日儀式不會真的救到誰,儀式變得像是兒戲,為人笑柄。人們批評王朝的陳舊制度,因而主張讓日食與人事脫鉤。其實,這些主張本身就具有深刻的政治涵義。天象並不從此與人事失去連結,它將有新的、現代的意義。

戰亂中的日食:科學使命與黎明的隱喻

到了民國時期,現代天文學的機構建立,日食觀測的意義大不相同,成為科學發展的重要工作。那日食又與一般民眾有何相關呢?日食的「災難」色彩,又如何轉變呢?

最有意思的是 1941 年 9 月 21 日的日全食。那時正值中國對日抗戰期間,日食仍然備受矚目。當時的中央研究院天文所已經從南京撤到昆明,仍然組成觀測隊,前往西北觀測日食。率隊的是時任天文所所長張鈺哲,他形容此行是一趟「長征」,沿路頻繁遇上日軍空襲,路途險阻,費盡千辛萬苦終於抵達甘肅臨洮。蔣介石也特批軍機飛至臨洮,如遇天候不佳,可飛至雲層上方做日食觀測。值得一提的是,李國鼎先生也是這次觀測隊的一員。

為何戰亂之中還要堅持觀測日食?張鈺哲說明,太陽是一切地球生命之母,日食是研究太陽的良好時機,有重要的科學價值。特別是戰爭期間,外國科學家無法前來觀測,於是他們有重要使命,要將這次日食的科學紀錄留下來。

這次日食的「科學」工作,不僅是學者的事。報章雜誌紛紛教導民眾如何觀測日食,將天文科學的知識推廣給民眾。學者和報刊也都關注,這次日食發生時民間是否能「破除迷信」。好比《申報》在日食隔天的報導中,標題指出「積習難移,仍有鳴鑼擊鼓之聲」,不過內文仍肯定所見情況「亦足證明科學之已漸普遍」。

1941年9月21日《申報》介紹日食的原理與觀察方法。

1941年9月22日《申報》報導重慶觀測日食的情況。

此外,戰亂中還重新建構另一種日食與人心的關聯。《益世報》指出:「一般長者咸謂日全食為抗戰接近勝利之預示,良以明朝嘉靖二十二年之日全食,曾為名將戚繼光戰滅倭寇建立殊功之徵兆云。」人們將 1941 年的日食與明代的日食連結起來,視為抗戰接近勝利的徵兆。

這或許還可說是民間的迷信不曾消失。再來看天文學家的論調──學者並不主張迷信,卻仍然將日食與抗戰連結起來。

張鈺哲〈抗日四年後之日食〉一文,引用敘拉古突破迦太基人的故事,說明日食激勵士氣的史實,並引作抗戰「勝利即在目前的證明」。此外,張鈺哲還寫了一篇〈天文與日食〉,談到戰亂當中觀測日食、研究天文的意義:「由研究天文知道地球之外還有無數的星球,還有無窮大的空間,自然也要發生同群的熱愛,而不至於互相殘殺,而能夠彼此相安,共信互助,向著和平的道上走去,這一點是研究天文更偉大的意義。」

在二次大戰的亂世之中,人們自然將日食與時局聯想。日食與人事的關聯,不再是傳統上約束帝王的災異,而是一方面作為科學使命,另一方面作為黎明的隱喻或精神啟發。

1941年日食觀測西北隊合影。圖/中研院李國鼎先生紀念網站

1941 年的日食那天,語言學家林柷敔雖然不懂天文,但是也拿了個臉盆,裝水摻墨汁,觀察太陽的倒影。他在《宇宙風》雜誌發表了一篇〈日蝕記〉,除了談日食與抗戰的關係,也談到自己見證日食的旨趣:

大宇宙中一個自然變化,對於這樣一個小我,倒底有什麼關係?我不是學者,記錄日蝕又何益?我燃了一支烟,對自己說:『下一次的日蝕我將在那裏?也許就是被後代觀察者足尖所踐的泥土吧!趁我沒有變成泥土前記它一筆吧!』我心安,又欷歎。烟繞繞上升,我的心境跟著它上升,漸漸愉快起來了:在我生命終結的時候,在我呼吸停頓的時候,我將逢到最後的審判者,他將問我:『你在世上見過什麼東西?』我無疑地會笑著回答:『我看過了四世紀來的那次日蝕!』

一期一會的臺灣日環食!錯過再等 195 年

在自己的家園遇上日全食或日環食,是極其罕見而幸運的事。在亂世中見證日食,則彷彿渺小的生命與天地同在。

日全食、日環食在地球上幾乎年年都有,然而每次的全食帶、環食帶都很窄,所以特定地點要見到相當困難。我們大可以買機票飛出國,年年都可看日食,然而要體驗日食與鄉土的緊密結合,恐怕機會難得。今年 6 月 21 日,臺灣獲得難得的「天機」,可以見到日環食,我們多麼幸運。下次在臺灣要看到日環食,要等到 2215 年。如果 2012 年錯過臺灣北部的日環食,那這次真是「一期一會」了!

更特別的是,這次日環食剛好發生在夏至,而且環食帶在臺灣通過北回歸線。夏至當天正午,太陽直射嘉義一帶的北回歸線,下午同樣地點則發生日環食,這相當罕見。

擷取自2020年6月21日日環食互動地圖,點擊地圖畫面可以查看各地日食發生詳細的時間。

人間無常,天行有常

日食的意義隨著時代而變化,但是當每天照亮我們的太陽,罕見地被遮擋,總能使人反思天地人間的「常」與「變」,而其中「科學」的觀念也與人事、時局複雜地交織。

再回來想想,今年臺灣疫情趨緩後的日食,意義同樣非比尋常。筆者常舉辦天文活動,凡事都可以延期,但是日食等天象是不能延期的,在疫情緊張期間實在令人擔憂。所幸疫情暫時緩和,觀賞日環食的活動足以照常舉行。在一波三折之後,我們清楚感受到,即使人間混亂,日食依然會按照規律準時發生。

我們看到天地之間具有無人能擋的規律,即使人間遭逢亂世、人心失落,天地仍然運行不悖,照常發生日食。即使你對日食原理了解還有限,這總是一次非比尋常的見證。你將在因緣際會之下,見證宇宙運行的偉大展演。它所展示的不必然是「正義戰勝邪惡」這類道德勸說,卻在混亂變動的時代裡,給人「常」的想像與信念。「天行有常,不為堯存,不為桀亡」,即使人間似乎失序,宇宙並非無序,太陽依舊升起!

期待 6 月 21 日下午,我們一同見證日環食奇景。

2019 年 12 月 26 日臺北所見的日偏食(攝影/歐柏昇)

參考資料

  • 不知撰人,楊伯峻注,《春秋左傳注》。北京:中華書局,1990。
  • 魏徵等撰,《隋書》。北京:中華書局,1973。
  • 脫脫等撰,《宋史》。北京:中華書局,1977。
  • 〈久雨初霽之陪都 昨晨日食奇景〉,《益世報》,1941年9月22日,第2版。
  • 〈日蝕的觀察和實驗〉,《申報》,1941年9月21日,第13版。
  • 〈重慶觀測日蝕記〉,《申報》,1941年9月22日,第2版。
  • 林柷敔,〈日蝕記〉,《宇宙風(乙刊)》第56期,1941年,上海,頁32-34。
  • 張鈺哲,〈天文與日食〉,《科學教學季刊》第2卷第1期,1942年,成都,頁1-3。
  • 張鈺哲,〈抗戰四年後之日食〉,《大公報》,1941年3月23日,第3版。
  • 江曉原、吳燕,《紫金山天文台史》。保定:河北大學出版社,2004。
  • 李林,〈「救日」與救國——1901年辛丑日食的政治史及文化史意蘊〉,《清史論叢》2017年第1期,北京,頁255-272。
  • 陳久金,《中國古代天文學家》。北京:中國科學技術出版社,2008。
  • 陳侃理,〈天行有常與休咎之變──中國古代關於日食災異的學術、禮儀與制度〉,《中央研究院歷史語言研究所集刊》第83本,2012年9月,臺北,頁389-443。
  • 龍涌霖,《天變何可畏——從十月看儒家災異文化的發展》。廣州:中山大學碩士論文,2016。
  • 關增建,〈日食觀念與傳統禮制〉,《自然辯證法通訊》1995年第2期,北京,頁47-55。

關於作者

歐柏昇

台大物理與歷史系雙主修畢業,台大物理碩士。現為台大物理系、中研院天文所博士生,全國大學天文社聯盟理事長。盼望從天文與人文之間追尋更清澈的世界觀,在浩瀚宇宙中思考文明,讓科學走向人群。

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