看看星辰，算算数学

华中21科学

看看星辰，算算数学

春秋楚国 天文数学领先世界

楚人对自然界保持高度好奇，不仅观察、研究种种表面现象，更要追究这些现象的背景（原因）-- 知识如果停留在神话、传说或书面记载当中，就跟人生没有关系了；经过探讨、思考、论证和咀嚼，才能了解其间的道理并且消化、吸收，成为自己的学问，应用在生活里。

古代科学工作者缺乏资源，研究范围只能针对最实用、最迫切需要的主题：

﹡食（农业、天文地理、水利）、衣（纺纱织布）、住（建筑、建筑构件、生活用具）、行（造桥铺路、车辆）、医学、战争攻防武器。

﹡如果行有余力，也会照顾「迫切性次要」的主题，例如为了田地丈量而研究数学、物理和化学。

这篇故事先介绍两项--天文学、数学。

天文学 为农业服务

农业是生存和富强的基础、最重要的学问！楚人知道上帝在打拍子，宇宙万物根据一定的节奏循环往复；天体运行的节奏影响地球的节奏，天体运行的变化影响地球环境。想决定撒种和收割的时刻，要先抬头看看月亮；想改善农作，除了研究水利之外，更要研究天文。

在先秦，楚国是天文学最发达的地区。虽然望远镜还没发明，只靠肉眼观察星象，但天文官员照样得到重量级的心得。从楚辞开始，楚人就展现出丰富的天文知识，例如《天问》提到黑子现象（太阳里的乌鸦）。

楚人只靠肉眼观察星象，就展现出丰富的天文知识

 

创始「盖天说」

古代科学研究固然针对实用性，但也经常超越实用的范畴，得到让现代人震惊的成果。楚人为古中国创始了「盖天说」天体观念，认为天圆地方。《天问》指出宇宙从一片浑沌发源，后来阴阳两种气形成天地；八根柱子支撑着圆盖形的天空。宋玉也指出：「方地为车，圆天为盖。」

楚人的盖天说，认为天圆地方

「盖天说」在汉代修正成「地法覆盘」，天盖笼罩大地，大地的形状像倒扣的盘子。这个修正版相当正确，类似汉朝张衡的「浑天说」：天像蛋壳，包裹着大地那颗蛋黄。

甘德观察星星

楚国天文学家甘德不是普通人，而是战国时代最重要的天文学家。他提出这些学说和图表：

这些排列简单陈述甘德星座表

 

﹡最早的「恒星表」（恒星）

甘德长期观察天象，把黄道附近的五百多颗恒星编成「恒星表」，为它们记录了位置以及跟北极的距离。

楚国甘德和魏国石申不约而同地测定了恒星记录；甘德撰写《天文星占》，石申撰写《天文》，后人合称《甘石星经》，应该是世界上最古老的版本。两个世纪后，希腊天文学家伊巴谷制作恒星表，成为欧洲的创举。

 ﹡提出「二十八宿学说」、「四象体系」（恒星地图）

古人为了系统地观测日月和五大行星，把附近的恒星分为「二十八星宿」（日月行星的宿舍、地盘、活动领域），构成一幅地图。在这个坐标图上，可以标明日月和五大行星的位置和运行轨迹。

甘德最早提出或修正「二十八宿体系」，把它平分成东西南北四区，称为青龙、白虎、朱雀、玄武四象限（四象）。这种精密图形必须长时间躺着观察并且记录，所以内容南北倒置了。

甘德最早提出二十八宿体系

中国和印度不约而同地领先全球，定义了「二十八星宿」，为天文学竖起一座分水岭。中印学说发表时间和部分内容重迭，为什么这样凑巧呢？某些专家认为原因是源头相同，而且或许曾经互相或单边传播，但无法判定创始方和传播方向。

湖北随州出土了一个漆箱，材料是整块的原木。箱盖刷上黑漆底色，用红彩画出「二十八宿图」。在核心（正中央）位置，一个巨大的篆体「斗」字，向四方夸张地伸出四个长臂，把环绕在周围的二十八宿分成四象（四区），青龙和白虎在两端标示方向。

湖北随州出土了一个漆箱，黑漆底色，用红彩画出「二十八宿图」。

楚人知道观测北斗星能「分阴阳，建四时，均五行，移节度，定诸纪」。根据北斗的方向，可以为隐没在地平线下的各星宿推测位置；根据斗柄在黄昏时分的指向，可以判别季节和时令。这步骤既实用又神奇：

﹡观察天象资料（北斗的方向...），能掌握天体运行的节奏（各星宿的位置）。

﹡再据以推断大地的节奏（季节、时令）。

﹡在正确的时间进行一个又一个农事步骤，这一年可以期待丰收了。

楚人观天象再推断大地的节奏，进行农事

﹡五大行星的运行规律（行星）

1. 公转周期：

甘德测出火星公转周期是1.9年，木星12年，这正是现代科学测定的结果。

2. 会合周期：

他观测金木水火土星的运行，掌握住运行规律，提出「行星会合周期」概念-- 某颗行星某一天在清晨的东方天空出现，下一回哪天又会在清晨的东方天空出现呢？这两次亮相的时间落差叫「会合周期」。

甘德天天望着东方的天空，这眺望是不平凡的眺望。他指出金星、木星和水星的「会合周期」分别是587.25日（实际上是583.9日）、400日（实际上是398.9日）和136日（实际上是115.9日）。

行星根据「会合周期」（规律）运行，在规律当中又有不规律，产生「逆行」、「消失踪影」这些变数。

3. 逆行：

行星运行，大致上是顺着同一个方向，但也有例外。甘德发现火星、金星的跑道方向是「顺行、逆行再顺行」，形成已字形（在现代称为乙或Z字形）的轨迹；他甚至估算出金星在一个「会合周期」当中的顺行和逆行天数。

4. 消失：

甘德也估算出金星、木星和水星在一个「会合周期」里消失踪影的天数。没有人知道这些行星究竟挪移到哪里去了；「消失天数」并不恒定，可能出现小幅度的波动。

古中国的概要性（粗略）叙述，为后世的「行星位置计算法」奠定基础。

﹡发现木卫星（卫星）

甘德对木星的观察实在是仔细啊，发展成古代的木星权威，他特别针对木星撰写了《岁星经》。在某些清朗的夜晚，肉眼能看见木星的动态。（这样的眼力没有用来观察美女的动态，让人很感动。）

他在长年工作之后，发现「木卫三」（木星第三号卫星）「小赤星」。将近两千年之后，意大利伽利略和德国麦依耳透过望远镜发现「木卫三」。

甘德发现木星第三号卫星，两千年后，欧洲才用望远镜发现。

﹡彗星图（彗星）

《天文星占》画出29幅彗星，每颗彗星有独特的长相，彗尾有长有短，有宽有窄，有弯有直；某些彗星头是圆圈，某些是圆点，某些是大圆圈包裹着小圆圈或圆点。讲到详尽的慧星图，这幅应该是世界上最古老的。

甘德用肉眼就发现29颗彗星

 

欧美人能看懂希腊文，却不懂古代中文，因此对古希腊罗马的传说、记载倾向于接受，对古中国的倾向于不接受。古中国的科技和文化为全世界奠基，中文典籍记载了这些成就，但欧美人坚持伊巴谷、伽利略等人才是天文学的先锋。

炎黄子孙搁置了自己的宝藏，又怎能期待外国人了解它呢？我们对欧美的漠视不需要担心，重点是我们要动手去挖掘宝藏，就能再现古中国的开放和富强。

《算数书》

数学问题集《算数书》在战国晚期完成，刻在两百多片竹简上，成为古中国的数学基本教材，一直沿用到西汉。它区分为《计算方法》（基本计算法）、《数学应用》（应用题）两个区块，内容包括《增减》（加减）、《相乘》（乘）、《分乘》（除）、《合分》（比例）等等。

古中国《算数书》是已知中国最古老的数学专书，跟古埃及纸草书、巴比伦数学泥版、古希腊数学文献、古印度《圣坛建筑法典》合称为「世界五大古文明的数学经典」。

在《算数书》问世三个世纪之后，《九章算术》收录了《算数书》，在东汉初年出版，它同样注重计算和应用。

看看楚制砝码，就知道数学在华中的发达程度了。整套砝码用数列标示重量，例如某一套砝码有十枚，数列是1、2、3×2、3×2、3×2、3×2、3×2、3×2、3×2、3×2，可以为楚制一铢到两斤的商品秤重。

数字记号

楚国用「算筹」（细竹棒，长度12公分）当成个位数的数字记号，代表「从1到9的数字」，用空位代表「0」。

楚国用细竹棒当成个位数的数字记号

至于几位数的数字记号（计数方式），把几个「个位数记号」纵横交错就行了：个位用纵式，十位用横式，百位用纵式，千位用横式，以此类推。这些数字记号也在楚国金币上出现。

医学

楚人重视医药常识，编写了《五十二病方》这些医学专著。楚人精通中草药知识，辛夷、花椒、杜衡、佩兰之类是药方的常见内容。华中气候温暖而潮湿，容易滋生细菌、蚊虫，这些「妖孽」都畏惧香草。楚人佩带香囊，也在枕头里塞进一些香草，又用陶熏炉焚烧香料，藉以消毒空气。

楚人用香囊消毒空气

化学

他们了解一部份化学药物的性能。某一口内棺灌进大约十万毫升的棺液，含有硫化汞等化学成分，尸体历久不腐。皮肤、肌肉这些软组织在出土时仍然具有弹性，牙齿也齐全而牢固。

楚人用硫化汞灌进棺木保存尸骨

日常用品

竹筷、木床、套裤（只有裤腿没有裤档，在冬天套在贴身长裤外面）和五指分开的手套，应该都是在楚地发明的。开放而自强不息，楚人用科学来造福自己、富国强兵。