我国关于天文的书籍,最早的是甘德所写的《天文星占》八卷和石申所写的《天文》八卷,成书约在公元前370年到前270年之间,比希腊著名天文学家伊巴谷的活动年代约早两个世纪。可惜这两部书早已失传,现在的版本，关于恒星的叙述也仅有中官和东、北两官,还没有唐代的《开元占经》(成书于公元729年)中所引用的多。
如今,令人庆幸的是:1973年年底在长沙马王堆三号汉墓中出土的帛书中有“五星占”约六千字,其占文很可能是甘氏或石氏天文书的一部分,估计是甘氏的可能性更大,这要留待以后考证。特别值得指出的是,其中列有从秦始皇元年(公元前246年)到汉文帝三年(公元前177年)凡七十年间木星、土星和金星的位置。
从马王堆三号墓的安葬日期为汉文帝“十二年二月乙巳朔戊辰”,即公元前168年颛顼历二月二十四日,和其中的天象纪录到汉文帝三年为止,可以断定帛书的写成年代约在公元前170年左右,这比《淮南子·天文训》约早三十年,比《史记·天官书》约早九十年,但其中的这些数据却远较后二者精确,因此,这是现存最早的一部天文书,在天文史的研究上具有特别重要的价值。以下就它的内容作一简单介绍,供大家讨论。
水、金、火、木、土这五大行星,在早期还有另一组更为通用的名称,即:辰星(此星在帛书中尚有一个为其他书所没有用过的名称:小白)、太白、荧惑、岁星、填星(或镇星)。“南方火,其神上为荧惑”;“中央土,其神上为填星,填州”,“北方水,其神上为辰星,主正四时。”
五大行星,由于它们很亮,而且位置在星空的背景上不断变化,一定很早就被人们发现了。但是在先秦的文献中提到的却不多。《尚书·舜典》中“在璿玑玉衡,以齐七政”的“七政”二字可以被理解为日、月和五星七个天体。《诗·小雅·大东》中的“东有启明,西有长庚”和《诗·郑风·女曰鸡鸣》中的“明星有烂”是关于金星的最早记载。到了战国时期,关于五星的知识大概就已很丰富了,五个名词的出现就说明了对它的认识程度。《隋书·天文志》说:“古历五星并顺行。
行星在天空星座的背景上自西往东走,叫“顺行”;反之,叫逆行。顺行时间多,逆行时间少。顺行由快而慢而留(不动)而逆行;逆行亦由快而慢而留而复顺行。本来行星都是自西往东走的,而且也不会停留不动,所以发生留、逆现象,完全是因为我们的地球不处在太阳系的中心,而是和其他行星一道沿着近乎圆形的轨道绕着太阳转的。行星在自己的轨道上绕太阳转一圈所需要的时间,叫做“恒星周期”,地球是一年,土星是29.46年。离太阳愈远的行星,其恆星周期愈长,所以恆星周期代表日心运动。但是我们不是住在太阳上来看行星的运动的,而是从运动中的地球上来看其他行星的,因而就发生了太阳、地球和行星这三者之间的关系问题。
我们把行星(P)、地球(E)和太阳(S)之间的夹角PES叫“距角”,即从地球上来看时,行星和太阳之间的角距离,这个距离可以由太阳和行星的黄经差来表示。黄经即从春分点起,沿黄道大圆所量度的角度。显然,对于处在地球轨道以外的外行星(火、木、土等)来说,距角可以从00到180°;但对于内行星(金、水)则不能超过一最大值。这一最大值随行星轨道的直径而异,金星为48°,水星为28°。内行星处在这个最远位置时,在太阳之东叫东大距,在西叫西大距,此时最便于观测。中国古时叫三十度为一“辰”,因为水星离太阳的视距离不能超过一辰,所以把水星叫做辰星。
帛书中说:“辰星主正四时,[春]分效[娄],夏至效[鬼](或井),[秋分]效亢,冬至效牵牛。”这话是合乎科学的。效应有见的意思,二十八宿中的娄、井、亢、牛四宿为当时春分、夏至、秋分和冬至时太阳所在的方位,也是水星所在的位置。反过来,观水星之所在,也可以定二分、二至的时节。帛书中这一段话和《开元占经》中所引甘氏的话完全相同,而《史记·天官书》中与此有关的话则全同石氏。此外,帛书中还有许多的占文,全同甘氏,这里我们不拟一一列举。《〈史记〉正义》引《七录》云,谓甘公为楚人。长沙古为楚国属地,因此说,帛书中的占文可能属甘氏系统。
当距角∠PES=○°,即行星、太阳和地球处在一条直线上,并且行星和太阳又在同一方向时,叫“合”。行星从合到合所需的时间,叫做“会合周期”。对于内行星来说,尚有上合和下合之分,会合周期从上合或下合算起都行。上合时行星离地球最远,显得小一点,但是光亮的半面朝着地球,下合时情况正相反。合的前后,行星与太阳同时出没,无法看到,故合只能由推算求得,帛书中还没有记载这方面的知识,它只能用晨出作为会合周期的起点,到后汉四分历(公元85年)才出现了合的概念。
当距角∠PES=180°,即行星、地球和太阳在一直线,但行星和太阳处在相反的方向时,叫“冲”。此时太阳从西方落下以后,行星立即从东方升起,整夜可见。这种情况只有外行星有,内行星永远不会有,故帛书中说金星“是星不敢经天。”外行星处在冲的位置上时,离地球最近,也最亮,因而也最便于观测。
就内行星来说,上合以后行星出现在太阳的东边,表现为夕始见。此时在天空中顺行,越来离太阳越远,过了东大距以后不久,表现为逆行,过下合以后再逆行一段,又表现为顺行,过西大距以至上合,周而复始。其在星空背景上所走的轨迹呈柳叶状。宋代的沈括对这一现象描写得最好。他在《梦溪笔谈》卷八里曾说:“予尝考古今历法五星行度,……其迹如循柳叶,两末锐,中间往还之道,相去甚远。”帛书中虽然没有这样深刻的认识,但它已把快、慢和顺、逆区别出来了。
和内行星不同,外行星在合以后,不是出现在太阳的东边,而是在西边,表现为晨始见。因为外行星的速度比太阳的小,虽然它仍是顺行,但被太阳拉得越来越远,结果是它在星空所走的轨迹,呈“之”字形(有时也呈柳叶形),其先后次序是:合→西方照→留→冲→留→东方照→合。方照即距角∠PES=90°。西方照时,行星于日出前出现在正南方天空;东方照时,行星于日落后见于南中天。外行星的逆行发生在冲的前后,两次留之间。
在有了上述关于行星运动的基本知识以后,我们再进一步来讨论马王堆帛书中关于金星的记载。在五个行星中,帛书对金星用的篇幅最多,而且把它的次序提前。在《史记·天官书》和《淮南子·天文训》中都是:东→南→中→西→北;而这里则是:东→西→南→中→北。
在占文中有一段话说:“以正月与营室晨出东方,二百二十四日晨入东方;行百二十日;夕出西方二百二十四日,入西方;伏十六日九十六分;晨出东方。”从“晨出东方”到“晨入东方”,即是从下合以后金星在太阳的西边出现,到上合以前金星重新落在太阳光中的一段距离和时间;反之,从“夕出西方”到“入西方”则是从上合后经东大距到下合之前能看见的一段时间和距离。
帛书把行星在上合附近看不见一段的时间叫“行”,按即浸,有淹没的意思(《史记·赵世家》有“引汾灌其城,城不浸者三版”),在这里即是说上合时金星淹没在太阳光之中;与此同时,却把下合附近一段看不见的时间叫“伏”,即是说潜伏在太阳之下。这个区别很有意义,因为现在我们知道,金星在上合时和下合时亮度是不一样的。当时可能已经注意到了金星的亮度变化,这在世界天文学史上是一件了不起的事情。
无论是上合或下合,金星都是在离开太阳十五度(即距角∠PES>15°)以后才能看到。运行的度数相等,为什么行需要120天,而伏行只16天多,相差如此大?这也可得到回答。例如,金星的东大距和西大距都是相等的,均为48°,但由东大距经下合到西大距的一段弧长,要比由西大距经上合到东大距的一段弧长短得多,故伏行日数比行日数少得多。
把四个阶段的日数加起来,就是金星的会合周期:224+120+224+1696/240=584.4日,这比今测值583.92日只大0.48日,而在它之后的《淮南子》和《史记》却还停留在635日和626日,直到《汉书·律历志》才进一步提高到584.13日。
这里需要顺便说一下日和度的奇零部分的记法。当时没有小数概念,小数部分都是用分数表示的,分母往往取得很大。例如,《汉书·律历志》中关于行星会合周期的奇零部分的分母都在七位数字以上而且各行星的分母不同,很不方便。这里则一律用240分制,这是现今60进位制的四倍,很是方便。帛书在讲木星的时候曾说到“日行二十分,十二日而行一度”,即一度等于二百四十分。
帛书中不但纪录了精密的金星会合周期,而且注意到金星的五个会合周期恰巧等于八年。它说:“五出,为日八岁,而复与营室晨出东方。”1965年科学出版社翻译出版的法国弗拉马利翁的通俗天文名著《大众天文学》第二册里曾说:“八年的周期已经算是相当准确的了,事实上金星的五个会合周期是八年(每年365.25日)减去2天10小时”,他并且用这个周期预报了二十世纪后半期金星作为晨星和昏星最易观测的时间,以及从1956年到2012年金星下合时可以看见光亮细环的时间(见该书第307—308页)。
但是谁也没有想到,中国在两千多年以前,就利用这个周期列出了七十年的金星动态表。中国是天文学发达最早的国家之一,在公元前就有文字的星象、气象的记载,马王堆帛书的出土再一次得到了证明。
