前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇有关天文学的知识范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
天文学是一门古老的学问,中国自古设有司天监等专门职位负责观测天象的工作。随着西方近代科学的兴起,古老的占星学转变成以科学为基础的天文学,不仅结合各种类别的科学,如物理、化学、生物、地质等,并需要尖端科技的协助,才能搜寻百亿光年远的天体,并能正确地解释现象。
台湾天文学正式教育属于地球科学,一切天文相关知识全放在国中以及高中的地球科学课本。地球科学还包含了地质、大气科学和海洋科学,内容繁杂,而各科又属不同领域,在大学教育中,分属不同科系,例如中央大学的地球科学系、大气科学系,台湾大学海洋研究所等,虽然台湾师范大学设有地球科学系,以培育台湾高中地球科学教师为主要方向,但并非所有负责教授高中地球科学的老师都受过所有的专业训练,实有必要了解高中天文教育的成效,可作为师资训练的方向。更进一步可以了解非理工科系大学生的天文知识程度,作为日后推广公众天文知识程度的参考。
此外,也希望透过问卷调查,了解星座和2012世界末日流言的对于公众的影响程度,以及公众天文知识程度之间的关系,作为破除相关流言的努力方向。
2调查内容与方法
此次天文知识初步调查是在宜兰礁溪A大学进行,该校通识教育中心在100学年度第1学期的自然与科学学门开了一门《地球科学》课程,分就地球科学、海洋、大气、太空和天文五门自然科学邀请五位专业教师授课,学生主要来自非理工科系,包括历史学系20人、传播学系17人、佛教学系16人、文学系11人、外国语文学系7人、社会学系6人、经济学系4人、乐活生命文化学系3人、资讯应用学系2人、国际与两岸事务学系2人、管理系2人、心理学系2人、公共事务学系2人、学习与数位科技学系1人、哲学系1人。天文学从12月15日开始授课,连续四周,在第一堂上课前发问卷调查,实收54份。
问卷设计主要参考美国在1999年6月发表的天文学调查测试第二版(ADT 2.0, Hufnagel et al. 2002),ADT是以研究作基础的工具,藉以了解学生对特定几个天文概念的熟知程度。ADT2.0共设计了30题,前21题属于天文基本知识的测验,后9题有关受测对象的背景资料,主要目的是要收集受测对象的年龄、职业、性别等相关资讯。ADT 2.0的主要目的还包括检视对非理工大学生的天文教学成效,因此测验方式会在授课前后各举行一次,经过相互比较,作为授课的参考。
本论文所使用的问卷共22题,前10题属于天文基本知识题,后12题属于背景资料题。前10题当中有8题完全取自ADT 2.0,分别是第1、3、4、5、6、7、8和9题,当中第1和9题在题目和答案略做修改,但不影响测验目的。除了ADT 2.0 的8题测验符合现有高中课程内容,另加上二题测验月相和哈柏定律的了解。背景资料题除了ADT 2.0的8题外,另加上第19、20、21和22 题,想要知道受测对象对伪科学的态度、获取天文知识的途径,以及对推广天文普及教育的态度。伪科学是指一种自我宣称科学、自以为是科学或者实践起来像是科学,但不依循科学方法,缺乏证据或可信度,且无法有效验证,美国国家科学院两年一次的科学和工程指标(Science and Engineering Indicators)报告是以占星学作为伪科学的指标,在此次问卷中,除了用占星学常用的星座外,还选了2012末日预言的热门话题作为伪科学调查的题目。
相较于ADT 2.0的基本知识题,此次问卷题目较少,也较为简单。问卷调查只在天文通识课程授课前进行,并采匿名填写,以保证调查结果的真实性。当场共回收54份问卷,其中只有一份问卷只填写后12题背景资料题,知识题的部分全都放弃作答。
3调查结果
3.1 天文基础知识的总体程度
从答对题数来看,分数平均值为30.93%(全部答对为100%),标准偏差(standard deviation)为15.55%,标准误差(standard error)为2.12%,从答对题数的分布情形(图1),没有钟形分布,可以清楚看到不对称的分布,显示题目对学生来说,较为困难。
3.2 天文基础知识总体程度与性别的关系
在受测样本中,女性占了35名,男性佔了18名,一名表明拒绝作答,从男女人数比例也可以显示在一个非理工的大学环境,选此课程且来上课的女性占了大多数。从分数来看,男性的平均分数为38.9%,标准差为18.8%,女性的平均分数为26.9%,标准差为11.9%,男性分数略高于女性,但女性分数分布较为集中(图2),两性的分布都没有呈现钟形分布,显示题目的难易度对两性来说都偏困难。
3.3 天文基础知识总体程度与自信心的关系
在自信心的表现上,女性对自认答题正确与否的信心和分数没有明显关连,但男性对自己的答题信心与分数成正比(图3),男性对于自己的答案有信心的平均分数为70%,女性则只有32.5%。不论性别,没有一位受测者对自己的答案非常有信心。
3.4 天文基础知识总体程度与自认科学数学程度的关系
在问卷第16和17题分别调查受测者自认数学和科学的程度,从图4可以看出,自认科学程度好的学生,天文基础知识的分数也较高,随着自认程度越好,分数越高,但自认数学程度和分数没有太明显的关连,自认数学好的学生比非常差的分数(30%)略高了6.7%,并且没有自认数学非常好的学生。
3.5 天文基础知识总体程度与知识途径的关系
媒体环境在最近几十年有明显改变,现在的网路无所不在,甚至改变人们生活和学习的型态。非理工大学生在获得天文知识的途径中(图5),课本仍是主要的来源,佔了调查总人数的46%,网路最低,只有15%。但从分数的分布统计发现,选择网路的平均分数是36.7%,是课本(28%)的1.31倍,其次是电视,佔总人数的20%,分数则是32.7%,平面媒体则是19%,分数(27%)略低于课本。显见网路和电视是获得天文知识的主要且有效的途径。
3.6 天文基础知识总体程度与为科学的关系
此次调查与ADT 2.0最大不同的地方是两题与伪科学有关,分别是调查星座是否有科学根据(图6)和2012世界末日的最可能原因(图7)。大多数人都会相信星座,甚至认为星座是有科学根据,是经过统计所得到的结果,并且与天文学有关,但调查结果显示认为星座没有科学证据的分数较高(42.2%),次高分数是没有作答的学生(40%)。另外,不相信有2012世界末日的分数也是最高(36%)。
4结论与讨论
本论文想藉由国际上常用的天文学调查测试(ADT 2.0)了解台湾非理工科系大学生的天文知识程度。虽然调查对象只针对一所非理工为主的大学,且选修通识课程的一班学生,但与美国大学普查结果比较,在总体程度与美国大学生差异不大,相关初步调查结果仍有研究的价值。
此次受测有效样本只有54名,平均分数(30.93%)略低于美国全国大学生普查(Deming, 2002)的平均分数(32.4 %),美国大学生的标准偏差为15.35%,标准误差为0.21%(受测学生5346名),本问卷的结果则是标准偏差15.55%,标准误差2.12%(受测学生54名),除因受测人数造成标准误差较大外,显示双方平均分数差异不大。
A大学共有四个学院,分别是人文学院、理工学院、社会科学暨管理学院和佛教学院,共24个学系,理工学院仅有4个学系,但全校男女学生比例接近。虽然测验当天有缺席的现象,但就出席学生做调查,女性人数近乎男性人数的1.9倍。单就分数来看,男性分数(38.9%)是女性(26.9%)的1.45倍,相较于美国普查结果(Derming, 2002),男性分数(38%)是女性(27%)的1.41倍,二者差异不大。对于两性对自我天文程度的了解,男性自认天文程度高的分数(70%)也比较高,女性则没有明显趋势(图3),此一男女之间的差异是否和个性有关,在本调查中无法得知,值得进一步研究。
在科学和数学程度的自我认知上,自认科学较好的学生,分数也相对较高,但在数学上没有类似的趋势(图4),一般认为数学程度应和科学程度有正相关的关系,可能受测学生普遍对数学没有信心。
从学习途径来看,课本仍是学习天文知识的主要来源,佔46%,其次分别为电视、平面媒体(报纸和杂志)、网路。根据美国国家科学院2010年科学和工程指标,相较于过去十多年,美国人民对当前科技新闻事件、科技讯息和特定科学议题的获取途径已有明显变化,在当前科技新闻事件的获得以电视为主要来源(佔45%),其次就是网路(24%),在科技讯息方面,电视(34%)与网路(35%)不相上下,对特定科学议题,网路(59%)将近是电视(15%)的六倍,平面媒体除了在当前科技新闻事件佔了16%,其他都只有数个百分点,未来网路绝对是最重要的获取途径。中国大陆也对北京一般民众的天文知识程度做出初步普查(丁一等人2010),结果显示书本、期刊、杂志是主要获取天文知识的途径(40.71%),透过网路的最低(17.7%)。但从我们调查的结果显示,网路虽然也是最低使用的途径,但却有较高的分数(36.3%),其次是电视(32.7%),此一结果或可作为选择提升天文知识较为有效传播媒介的参考。
最后,与其他普查报告不同的是有关伪科学的调查。在此次问卷中,额外增加2题与星座、2012世界末日有关,单就人数统计来看,不相信星座有科学根据的人占总人数的17%,远低于相信星座有或可能有科学根据的68.5%,而不相信2012世界末日的人则佔37%,是星座的2倍。可能原因是近来科学家与公众的直接沟通与相关正面报导有关,美国航太总署出面澄清,许多科普杂志专文反驳(如科学月刊、台北星空)。由于科学家提供相关证据,积极与公众说明解释,使得相信2012世界末日流言的人数少于相信星座有科学根据的人。若从美国科学和工程指标的调查结果,2010年有62%的成人不认为占星学是一门科学,若分别针对高中生、高中程度、大学程度和研究所以上程度,随着学历的增高,不认为占星学是科学的比例也逐渐增高,显示在美国,教育仍是破除伪科学的好方法。
若从本次调查的分数高低来看,认为星座没有科学根据,以及不相信世界末日的分数都高过其他人,显示在台湾,科学教育的落实可以有效破除伪科学,这对科学传播和推广是有正面鼓舞的作用。
参考文献:
[1] National Science Foundation (2012), Science and Engineering Indicators 2012,nsf.gov/statistics/seind12/.
[2] Hufnagel, B. (2002), Development of the Astronomy Diagnostic Test, Astronomy Education Review, 1(1), 47-51.
[3] Deming, G. L. (2002), Results from the Astronomy Diagnostic Test National Project, Astronomy Education Review, 1(1), 52-57.
[4] 丁一、杨志良、万昊宜(2010).公众天文知识水平初步报告. 自然科学与博物馆研究,第五卷,页63-70.
[5] 张廷、陈文屏、赵丰、曾耀寰、金升光、郑运鸿(2012). 2012末日将至谣言破解传说终结. 科学月刊,元月,页16-52.
[6] 黄明辉(2011). 破解2012末日预言. 台北星空,54,8-18.
美国航空航天局(NASA)
这是著名的美国航空航天局网站中面向教育者的部分(图1)。其中,按照不同年级以及非正规教育、高等教育等类别,为教育者提供了用于教学的活动方案、视频、图片资料以及相关资源链接和介绍等。此外,该网站还有面向学生的内容,按年级提供了丰富的视频、图片以及活动资料,可以帮助不同年龄段的孩子们了解有关航空航天以及气候变化等方面的知识。
语言:英语
适用年级:小学至高中,以及非正规教育
适用人群:教师
资源使用:在线使用或直接下载
欧洲空间局(European Space Agency)
这是欧洲空间局网站面向教育者的部分,由欧空局教育办公室制作,主要向教育者和学生提供四个方面的内容:动手做项目、教师支持资源、国际合作项目以及教育普及项目。“动手做”和“教师支持资源”部分提供了大量用于课堂以及课外学习航天知识、开展教学和动手实践活动的课件和活动方案。
语言:主要欧盟国家语言,包括英语
适用年级:小学至大学
适用人群:教师、学生
资源使用:在线使用或直接下载
此外,欧空局还有专门面向小学生的网站(,)。
有趣的空间(Amazing Space)
这个教育资源网站由美国空间望远镜科学研究所的正规教育团队制作。根据哈勃空间望远镜发回的各种信息资料,该团队开发出面向各个年级的、适合课堂的内容,帮助教师和学生了解和认识太空。
网站主要分为两个部分,面向全体公众的和面向教育和开发人员的。面向教育和开发人员的内容包括教学工具(Teaching tools)、天文学基本知识(Astronomybasics)以及为访问者自行开发教育项目而提供的相关资料(E/PO resource)。“教学工具”可以按主题或资源类型进行搜索。教师可以利用“教学工具”中提供的活动方案和资源来组织学生开展认识太空的活动。
语言:英语
适用年级:幼儿园至高中
适用人群:教师、学生及公众
资源使用:在线使用或直接下载
斯坦福太阳中心(Stanford Solar Center)
这个网站致力于向公众和教育者提供有关太阳的各种知识。由NASA资助,作为斯坦福大学太阳观测项目(Stanford Solar ObservatoriesGroup)的公众宣传和教育团队,该中心在网站中向教师提供了分年级的课堂活动方案,帮助学生学习有关太阳的各种知识。网站还为学生提供了丰富的有关太阳的视频、图片以及小游戏等内容。
语言:英语
适用年级:小学至高中
适用人群:教师、学生及公众
资源使用:在线使用或直接下载
科普活动资源服务平台
这是由中国科协青少年科技中心(中国科协科普活动中心)制作的用于科普活动资源共享的网站。该网站提供了大量的挂图、活动资源包等内容,以支持科普工作者和教育工作者开展相应的科普和教育工作,其中包含有关航空航天的内容,如天文活动资源包。资源包提供了面向学生和老师的天文活动辅导手册、天文活动图片资料以及由学生实施的简单天文实验。教师可以使用资源包里的背景材料进行知识扩展,使学生更全面地了解天文学的相关知识,引发学生对天文学的兴趣;使用资源包提供的实验设计,丰富课堂教学内容,改善教学形式,让学生自己动手去体验天文学的乐趣。
语言:中文
适用年级:小学、初中
美国哈勃太空望远镜科学研究所著名天体物理学家马里奥•里维奥(MarioLivio,1945-)撰写的科普名著《IsGodaMathematician?》中提出一个疑问,并指出这个疑问曾令那些最富有创新精神的先贤们苦苦思索了几个世纪:数学无处不在,无所不能。这些正会让人们联想到神的特征[1]。数学似乎不仅是描述和解释整个宇宙最有效的工具,而且可以用来解释最复杂的人类活动。
1数学何以有效
古希腊时期,数学作为一种神秘主义信仰而存在。直到中世纪基督教时期,数学逐渐促使人们从盲目的信仰转向理性。随着数学理性的发展和希腊学术的复兴,一批具有理性主义的学者们提出宇宙的设计主要是数学设计,上帝成了数学家,研究自然界的数学设计成为最神圣的事业。随着文艺复兴后科学理论、科学公式的定量化、演绎的、具有严密逻辑结构的方式为人们所把握,人们终于抛弃了世俗的上帝,开始走向无神论和泛神论。对因果关系的信仰,宇宙统一理论的理想,世界合理性和可理解性的信念,成为支配科学家工作的基础。数学的确定性、一致性和对因果关系的把握,已经深深融入西方文化的深层结构,成为人们的一种观念,对近代西方文化产生了重要的影响。
16-18世纪的西方数学家,对于在宇宙体系构建上为什么数学奏效这个问题的回答是直截了当的。深受大自然是根据数学设计的这一古希腊信念的影响,并同样受上帝根据数学设计了世界这一中世纪信条的影响,他们将数学看成通过自然界的真理之路。通过将上帝看成专注、至高的数学家,就有可能将对于大自然的数学规律的探求看成宗教追求。伽利略、笛卡尔、牛顿等一大批科学家们坚信世界的和谐是上帝的数学安排。上帝将严格的数学秩序给予了世界,而我们只能费劲千辛万苦才能理解[2]。一直到爱因斯坦所信仰的“同深挚的感情结合在一起的、对经验世界中所显示出来的高超的理性的坚定信仰”的斯宾诺莎式的上帝概念[3],自然神论———泛神论才成为爱因斯坦以及之后很多西方科学家的科学信仰和感情的基础。非欧几何诞生后,虽然很长一段时间内人们对数学的真理地位丧失了信心,对非欧几何提出了众多质疑,它能描述我们居住的物质世界吗?但当它在爱因斯坦的相对论中得到回答时,数学这种神奇的有效性又使众多数学家陷入思考,有些人开始认为数学是原本存在的,我们只是进行不断的发现而已,有些人坚持认为数学只是我们的一种创造,现实世界并不存在,然而数学何以这么有效呢?爱因斯坦也惊叹:“数学,这个独立于人类经验存在的人类思维产物,怎么会如此完美地与物理现实中的物质相一致”[1]?爱因斯坦在《我眼中的世界》(1934年)一文中进一步指出:“迄今为止,我们的经验已经使我们有理由相信,自然界是可以想象得到的最简单的数学观念的实际体现。我坚信,我们能够用纯粹数学的构造来发现概念以及把这些概念联系起来的定律,这些概念和定律是理解自然现象的钥匙。经验可以提供合适的数学观念,但是数学概念无论如何都不能从经验中推导出来。当然,经验始终是检验数学结构的实用性的唯一标准,但是这种创造的原理都存在于数学之中。因此,在肯定的意义上,我当然地认为,像古人所梦想的纯粹思维能够把握实在”[4]。
非欧几何在相对论理论上的成功,使人们对数学的观念逐渐地发生转变。对非欧几何的确认,实际上就已经意味着从古希腊以来的、以数学为代表的“绝对真理观”的终结。但不管怎么说,尽管数学失去了其在真理堡垒中的绝对位置,但它与物理世界很相契。无可回避的而且仍有无可估量的重要性的事实就是,数学是探究、发现和描述物理现象的最佳方法。在古希腊、中世纪、文艺复兴时期及其后,数学都是有力的知识工具,即便是被赋予神学意义的时候仍认为上帝是按照数学规律设计这个世界的。
正如我们在近现代物理学的某些分支中见到的,数学是我们关于物理世界的知识之精髓。尽管数学结构本身并不是物理世界的实在,但它们是我们所拥有的唯一通向实在之门的钥匙。“非欧几何学的创立非但没有毁掉数学的价值及对于其结果的信心,反而———非常吊诡地———增加了其实用性,因为数学家能够自由地探索全新的概念,发现其中有些可应用。事实上,自1830年以来,数学在组织和控制大自然中的作用以几乎不可相信的速度扩展了。此外,自牛顿时代以来,数学家描述和预言自然的过程的准确性大大增加了。[2]”黑洞理论是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下,作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。的确,这经常是反对黑洞的主要论据:你怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢[5]?尽管数学因为非欧几何的出现失去了绝对真理的地位,以及哥德尔定理导致的数学家们对数学基础论争的失败,让人们对数学的有效性产生了怀疑。但是,正如数学史家M•克莱因所说的:“也许人类的数学仅仅是一个可行的方案,也许自然本身更为复杂或者并没有什么固有设计。但是,数学仍不失为一种探索,是掌握自然的一种方法。在那些数学行之有效的领域,它是我们的全部资本;如果它不是现实本身,它就是我们所能达到的与现实最接近的东西。……就知识的确定性而言,数学是一种理想,我们为这一理想而奋斗,尽管我们也许永远不会达到。确定性也许只不过是我们在不断捕捉的一个幻影,它是如此无止境地难于捉摸。然而,理想具有力量和价值,公正、民主和上是理想。的确,也有在上帝的幌子下被谋杀的人,审判不公的案件也臭名远扬,但是,这些理想是千百年来文化的重要产物。数学也是一样,尽管它也仅是一种理想。也许细想这一理想将会使我们更加清楚地认识到在任一领域,我们该选择什么方向才能获取真理”[4]。
爱因斯坦相信人类的数学只有一少部分由实在主导。他在《相对论的意义》(1945年)中说道:“观念的世界看来不能用逻辑的方法从经验中推导出来,而从某种意义上说是人类心智的创造,没有这种创造就没有科学。尽管如此,这个观念的世界程度很小地独立于我们的经验的本性,正如衣服程度很小地独立于我们身体的形状一样”[2]。对于数学为什么有效,那些较早世纪与宗教有关的信念在现代被抛弃了。不过现在我们再回过头来看著名物理学家詹姆斯•金斯提出的“宇宙似乎是由一位理论数学家设计的”这一问题,他认为“基本的事实就是这样:科学现在给大自然所描绘的图像(看来只有这些图像能够与观察到的事实一致)是数学化的图像……大自然似乎精通纯数学的规则……不管怎么说这一点几乎是无可争辩的:大自然和我们的有意识的数学心智根据同样的规律来运作。”著名数学家齐民友先生有力地回答了这一问题,数学作为人类文化的一个重要部分,既然是科学,它首先关心的当然还是我们生活于其中的宇宙。数学的探索意义究竟何在?就在于它对认识宇宙的本性上有重大贡献。我们不赞成狭隘的近视的看法,认为一切数学研究都必须有某种具体的目的,或者用现行的说法叫做“有应用前景”。其实所谓的“前”可以有完全不同的理解,“眼前”固然是“前”,“前瞻若千年”也是前,区别在于人类社会在文化和物质上的发展程度。发展向上的社会,具有更高的文化、科学和物质生产水平,同样也就会更认真地考虑各门科学的前景。但是,从根本上说,如果数学的研究不能在“认识宇宙”上开花结果,数学研究还有多少价值呢!“认识人类自己”其实也还是为了提高人的认识能力,去认识大自然和人类社会,否则数学也就成为一种宗教式的内省了。在这里我们没有用“改造自然”的说法,因为人与自然究竟应该是什么关系,是不是简单地按人类的需要来“改造”自然是一个很大的问题,当代科学的发展使我们懂得了人必须与大自然“和睦相处”。认识宇宙,也认识人类自己其实也还是为了找到正确的相处关系。我们一再强调过数学作为人类文化的一个重要特点,就是极端抽象的、甚至有时被误解为“毫无意义”、“脱离实际”……的数学研究,可以根本改变人对大自然和人类自己的看法,甚至可以改变人类社会的面貌。人们很难回避一个结论:数学是人类全部技术的最重要的基础[6]。#p#分页标题#e#
2中国古代的宇宙观念
在西方文化中,按照数学模式来解释世界、构造天文理论,从其初始的一种宗教式崇拜,后来演化成上帝用数学设计世界。蕴含于其中的数学理性,最终把西方天文学导入了现代科学的数学理论框架之中。相反,中国古代天文学空有辛勤准确的观测记载,而始终未能形成一种明确可遵循的理论体系。例如,哈雷彗星在中国古代天文史上有30多次之多的记载,但中国的天文学家却从来没有人想到去构造它的运行轨道,结果这个发现被18世纪英国的天文学家哈雷获取。因为哈雷发现每隔76年出现一次的记载,恰是彗星绕太阳运行的轨道的周期。这个史实足以表明,在经验和知识充分积累之后,如果没有深层的理性构造就必然导致科学停滞不前甚至倒退[7]。中国古代先贤很早就对宇宙问题有过思考,《淮南子•原道训》注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。《庄子•天运》中记载:“天其运乎?地其处乎?日月其争于所乎?孰主张是?孰维纲是?孰居无事推而行是?意者其有机缄而不得已乎?意者其运转而不能自止邪?云者为雨乎?雨者为云乎?孰隆施是?孰居无事乐而劝是?风起北方,一西一东,有上仿徨。孰嘘吸是?孰居无事而披拂是?敢问何故?”华夏民族作为一个古老的农耕民族,对天文学非常依赖,很早就注意观测和记录各种天象。在殷墟甲骨卜辞中已有了日食、月食的记载。有关流星、彗星、太阳黑子等异常天象,中国古代也都有记录。春秋战国时期,由齐国人甘德和魏国人石申所著的《甘石星经》已有115颗恒星的坐标位置。可以说在天文学史上,中国人的经验知识以及观测记载堪为世界第一。著名的科学史学者李约瑟先生在把中国古代的天文学与其它民族的天文学成果相比较时认为:“中国人在阿拉伯以前,是全世界最坚毅、最精确的天文观测者。有很长一段时间(约在公元前5世纪到公元10世纪),几乎只有中国的记事可供利用。现代天文学在许多场合(例如对彗星,特别是对哈雷彗星重复出现的记载)都曾求助于中国的天象记事,并得到了良好的结果”[8]。
中国很早就创立了干支记法和二十八宿的独特测天方法。战国时代已有五星记载(金木水火土),在汉代时测得更为精密。中国古人把整个天空分成四宫,就像将一个苹果切成四大块那样,而每一部分都有一种象征性的古代动物代表,苍龙为东方和春,朱雀为南方和夏,白虎为西方和秋,玄武为北方和冬。而紧围着天帝极星的北拱极区,按照类似于五行的象征性关系又被认为是独立的中央黄宫。而这种五行观念贯穿在整个中国的自然哲学之中。从远古以来,中国的赤道(与黄道相对)被分成28份,即每宫七宿,每宿由一特殊的星座标定,从其中某一特定的定标星(距星)起算,因而每一宿所占的赤道范围又有很大差别。中国古代信守“天人合一”的理念,历代帝王治国安民,无不求端于天,传说自三皇五帝开始就有历法。三统历、四分历、乾象历等所测得五星的度数以及会合周期的精确度已经相当高。根据天文学家陈遵妫先生统计,中国自古以来历代的历法共有104部之多[9],经历了准备时期、古历时期、中法时期、中西合法时期和公历时期五个发展阶段。其中准备时期以《夏小正》历法为主,古历时期从春秋到汉武帝期间主要是《颛顼历》,中法时期从汉武帝开始的《太初历》和直到明朝的《大经历》,中西合法时期是以明徐光启主持的《崇祯历书》和清朝《时宪历》、《癸卯元历》为代表,公历时期是后从1912年开始实施的公历,也即格里高里历[10]。
3基于中西文化史的思考
中国最初在天文理论构思方面(盖天说、浑天说)也不逊于西方天文鼻祖托勒密。而且从实际上说,托托勒密构造的“地心说”,并不具有比“浑天说”更多的经验支持。有人曾把托勒密的地心说与同时代汉朝天文学家张衡的天文理论作过比较,发现两者具有极大的相似性,依据张衡的假说所绘制的天文图与托勒密的地心说天文图几乎没有什么两样[11]。遗憾的是张衡并没有明确提出像托勒密那样的地心说理论模型。李约瑟曾评价说:“把中国的星表和伊巴谷、托勒密的星表对照来看,是非常有意思的。后者不仅年代较晚,所载的恒星也少三分之一,……周、汉之间中国人在方位天文学方面的工作应在科学史上占有远为重要的地位,这是毫无疑问的。现代世界通用的天球坐标系基本上是中国式的,而不是希腊式的,这一点似乎也值得强调”[8]。从中西方数学文化史比较的意义上看,以托勒密为代表的古希腊天文理论模式是以数学崇拜为基点建立起来的,而中国古代天文理论的构思却是建立在《周易》衍生出来的阴阳五行解释系统之上的。作为一种理论的构思,作为一种理性的追求,中国与古希腊天文理论在数学理性上的差异,决定了它们未来的发展前途。哥白尼的日心说虽然早在17世纪30年代就被写入《崇祯历书》,但后来还是被否定,在中国人的观念中唯有地静说才是公认的观点。
天文学是离不开数学的,确定日月星辰的位置,观察记载它们的运动,寻找季节变化的规律都必须以数学的计算为手段。中国古代的天文学在这种应用的层次上当然也是依凭数学的,尤其是在历法计算方面,唐代的僧一行运用的插值方法与西方相比非常高超。但是,当涉及整个天文学理论模式构造,情况就不一样了。中国古代天文学的盖天说、浑天说、宣夜说,实际都是把观测经验和计算数据容纳在一个按《周易》思维方式构造出的模式之中。有的学者评述时说:“查阴阳五行与天文历法,有的部分是巧合,有的部分是勉强牵强”[12]。其实巧合也好牵强也好,这些理论构造在其当时是有其合理性的,致命的危机潜伏在它未来发展的可能性上面。刘徽在注释《九章算术》序中说:“昔在包牺氏始画八卦,以通神明之德,以类万物之情,作九九之术,以合六爻之变。”显然,刘徽是在《周易》解释宇宙万物的指导下来建立“九九之术”的。显然,作为一种理性,中国古代数学在它构成第一本数学著作时,就成为《易经》的“婢女”,而不是像《易经》那样获得在中国文化中解释宇宙万物的地位。齐民友先生曾指出数学理性精神、数学探索精神“其实只是西方文化中所表现的人类精神生活的一个侧面。把认识宇宙也认识人类自己作为永恒的主题这只是西方文化的特征;把进行这种理性的探索看成人类最崇高的感情,也只是对西方人而言的。中国人生活在天人合一的至高无上的和谐中,精神生活早已得到满足,哪说得上要什么思想解放呢”[6]?中国以阴阳五行、《周易》八卦为表象形式,形成中国整体相关、整体互补的辩证思维方式。并在以农耕生存、家庭和血缘关系为主体的,以伦理道德为主要发展方向的价值取向中[13],形成了中华民族文化特定的理性精神,而这种理性精神中不像西方那样以数学理性为主导。#p#分页标题#e#
关键词:儒家文化古代科技古代科学家
关于中国古代是否有科学的问题,学术界至今仍有不同意见。不少学者根据卷帙浩繁的古代文献,用历史事实证明中国古代有科学,甚至认为,中国古代曾有过居于世界领先地位的科学技术。正如英国著名的中国科技史家李约瑟所言,古代的中国人在科学技术的许多重要方面“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面,和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱,并在公元三世纪到十三世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”,中国的科学发现和技术发明曾经“远远超过同时代的欧洲,特别是在十五世纪之前更是如此”[]。然而,也有一些学者则根据中国古代没有近代意义的“科学”,近代科学没有在中国产生,以证明中国古代没有科学。笔者持中国古代有科学的观点,并认为,中国古代的科技具有明显的儒学化特征,不同于近代意义的“科学”。这一看法对于理解中国古代科技曾有过辉煌但又没有能够实现向近代科学的转型,或许会有一定的帮助。
一.儒学化的中国古代科学家
从科技与社会相互关系的角度看,科学技术总是在一定的文化背景中孕育并得以发展的,因而必然会受到一定的文化的影响。儒家文化是中国传统文化的主流,儒家文化对于中国古代科技的发展不可能不具有重要的影响。这种影响首先表现为儒家文化对于古代科学家的影响,表现为大多数科学家都不同程度地与儒学有着密切的关系。
关于中国古代科学家,目前,国内有两部较为重要的传记著作,其一,由杜石然先生主编的《中国古代科学家传记》,[]共选入中国古代科学家235位,另有明清时期介绍西方科技的外国人14位,该书收录的古代科学家较全;其二,由卢嘉锡先生任总主编的《中国科学技术史》中有金秋鹏先生任主编的《中国科学技术史•人物卷》,[]该书精选了春秋战国时期至清末的著名科学家77位(除汉代数学家张苍和清初地理学家刘献庭之外,大都包括在《中国古代科学家传记》之中),该书收录的古代科学家较精。以下就以杜石然先生所主编的《中国古代科学家传记》为依据,参照金秋鹏先生所主编的《中国科学技术史•人物卷》,分析古代科学家与儒学之间的关系。
根据笔者分析,在《中国古代科学家传记》中所收录的科学家,大都与儒学有着程度不同的关系。依据这些科学家与儒学的关系的密切程度,可分为以下两个层次:
其一,在儒学发展史上具有较重要地位或撰有儒学研究著作的科学家。这类科学家有:汉代的张衡、崔寔,魏晋南北朝时期的陆玑、虞喜、何承天、祖冲之,隋朝的刘焯,宋代的沈括、黄裳,明代的罗洪先、宋应星、张履祥,清代的朱彝尊、戴震、阮元、汪莱、李锐,等等。其中汉代的天文学家张衡著《周官训诂》;东晋时期的天文学家虞喜“释《毛诗略》,注《孝经》”[];南北朝时期的天文学家何承天对《礼论》进行整理,“删减合并,以类相从,凡为三百卷”[],数学家、天文学家祖冲之“著《易》、《老》、《庄》义,释《论语》、《孝经》”[];隋朝时期的天文学家刘焯著《五经述义》;宋代的科学家沈括撰《孟子解》,天文学家、地理学家黄裳撰《王府春秋讲义》;明清之际的科学家宋应星撰《谈天》、《论气》;清代的数学家汪莱撰有《十三经注疏正误》、《说文声类》等经学著作,数学家李锐协助阮元校勘《周易》、《谷梁》和《孟子》,并撰有《周易虞氏略例》、《召诰日名考》等等。
其二,明显受儒学影响、具有儒家理念或运用儒家经典中的知识进行科学研究的科学家。这类科学家较多,比如(按年代顺序),班固、刘洪、张仲景、皇甫谧、裴秀、刘徽、郦道元、贾思勰、王孝通、贾耽、杜佑、李吉甫、陆龟蒙、韩鄂、苏颂、唐慎微、刘完素、郑樵、张从正、李杲、宋慈、李冶、秦九韶、杨辉、郭守敬、朱世杰、王祯、朱震亨、鲁明善、戴思恭、马一龙、李时珍、徐春甫、程大位、朱载堉、陈实功、徐光启、张景岳、邢云路、方以智、王锡阐、梅文鼎、杨屾、徐大椿、陈修园,等等。
这些科学家与儒学都有着密切的关系。需要指出的是,以上所罗列的这些科学家几乎囊括了古代科技体系中数学、天文学、地理学、医学和农学五大学科的最著名的科学家,是科学史上各个时期最具代表的科学家。而且在事实上,除了以上科学家之外,还会有其他许多科学家与儒学有着直接的关系,比如,大多数官吏科学家必然要受到儒家思想的影响;一些道教、佛教科学家,在他们的成长过程中,在他们的科学研究中,也会与儒家思想有着这样或那样的关系。
古代科学家与儒学的这种关系,与儒家文化是中国传统文化的主流有关。在这样的文化背景下,古代中国人自小都学习过儒家经典。儒家经典是古代文化的载体,学习文化知识,不能不学习儒家经典;同时,儒家经典是培养理想人格的教科书,要成为有道德的人,也不能不学习儒家经典。而且,儒家经典是古代科举考试的重要内容,要进入仕途,也必须学习儒家经典。古代的绝大多数科学家当然也不例外。而且在社会交往中,古代科学家大都免不了与儒士交往。从家庭成员到老师,以至朋友同事,总会有儒家学者,或者有儒家背景的文人学士。宋朝时期的法医学家宋慈,先是师从朱熹弟子吴雉,又经常向朱熹弟子杨方、黄干、李方子、蔡渊、蔡沈等学习。入太学时,他的文章得到著名理学家真德秀的赏识,并拜师受学。清代科学家梅文鼎,他的父亲就是饱读儒家经典的书生;后来,他又与著名经学家朱彝尊、阎若璩、万斯同以及清初儒家李光地、著名儒家黄宗羲之子黄百家等等有过密切的交往;他的许多思想,包括一些科学思想的形成都或多或少地与他所交往过的儒家学者有关。又比如,清代的数学家李锐,曾师从于著名经学家钱大昕,在数学研究上与经学家焦循多有交往,与焦循、汪莱一起被称为“谈天三友”[]。
中国古代科学家在成长的过程中、在社会交往以及学术交往中,大都处于儒家文化的氛围之中,儒家文化是他们心灵、思想、学识、情感的不可分割的重要组成部分,从而使得中国古代科学家带有明显的儒学化特征。他们大都具有儒家的价值观念和道德品质,具备深厚的儒家文化知识,对儒家经典有着浓厚的学术情趣,以至于在他们的科学研究中,或是包含着对儒学的研究,或是运用了儒家经典的知识,或是蕴涵着儒家的情怀。
二.儒学化的古代科学研究
在儒家文化为主流的中国传统文化背景下,不仅科学家的价值观念、人格素质、知识学问要受到儒家文化的影响,而且在科学研究中,科学家的科研动机、基础知识乃至科研方法,都在很大程度上受到儒学的影响。
(1)儒家的价值观影响科学研究的动机
古代科学家研究科技的动机大致有三:其一,出于国计民生的需要;其二,出于“仁”、“孝”之德;其三,出于经学的目的。
古代科学家研究科学的动机首先出于国计民生的需要。北魏时期的农学家贾思勰在其所著的《齐民要术》中对此有很好的论述。该书的“序”在阐述作者研究农学的目的时说:“盖神农为耒耜,以利天下。尧命四子,敬授民时。舜命后稷,食为政首。禹制土地,万国作乂。殷周之盛。《诗》、《书》所述,要在安民,富而教之。”[]他还举了许多例子:“耿寿昌之常平仓,桑弘羊之均输法,益国利民,不朽之术也”;“任延、王景,乃令铸作田器,教之垦辟,岁岁开广,百姓充给”;“皇甫隆乃教作耧、犁,所省庸力过半,得谷加五”;“《书》曰:稼穑之艰难。《孝经》曰:用天之道,因地之利,谨身节用,以养父母。《论语》曰:百姓不足,君孰与足”。这些论述无非是要说明他撰著《齐民要术》的目的在于“益国利民”,为的是国计民生。元朝时期农学家的王祯在所著《农书》的“自序”中说:“农,天下之大本也。一夫不耕,或授之饥;一女不织,或授之寒。古先圣哲,敬民事也,首重农,其教民耕织、种植、畜养,至纤至悉。”他撰著《农书》的目的也在于国计民生。中国古代科技之所以在数学、天文学、地理学、医学和农学这些学科较为发达,概由于当时这些学科与国计民生密切相关。数学以解决实际问题为基本框架和内容,其中所涉及的问题大都与国计民生有关;天文学讲“敬授民时”,地理学讲治国安邦,医学讲治病救人,也都与国计民生相关联。
古代科学家研究科学的另一个动机是出于“仁”、“孝”之德。东汉时期医学家张仲景研究医学,旨在“上以疗君亲之疾,下以救贫贱之厄,中以保身长全,以养其生”,在于“爱人知物”、“爱躬知己”[]。魏晋时期医学家皇甫谧在所著《针灸甲乙经》的“序”中说:“若不精通于医道,虽有忠孝之心、仁慈之性,君父危困,赤子涂地,无以济之,此固圣贤所以精思极论尽其理也。”可见,他研究医学的动机在于落实“忠孝之心、仁慈之性”。唐朝时期的医学家孙思邈也在所著《备急千金要方》“本序”中指出:“君亲有疾不能疗之者,非忠孝也。”金代医学家张从正更是明确把自己的医学著作定名为《儒门事亲》,以表明他研究医学的动机在于“事亲”。事实上,科学研究的动机出于国计民生的需要与出于“仁”、“孝”之德,这二者是一致的,关注国计民生是“仁”、“孝”之德的进一步推广;所以,那些出于国计民生的需要的科学研究,同样也是出于“仁”、“孝”之德。
除此之外,古代科学家研究科学还有一个动机,这就是经学的动机。古代数学家大都把自己的数学研究与《周易》、《周礼》的“九数”以及儒家的“六艺”联系在一起。魏晋时期数学家刘徽在所撰《九章算术注》“序”中说:“昔在包牺氏始画八卦,以通神明之德,以类万物之情,作九九之数,以合六爻之变”,“周公制礼而有九数,九数之流,则《九章》是矣”;《孙子算经》认为数学是“六艺之纲纪”,能够“穷道德之理,究性命之情”;唐朝时期的数学家王孝通在《上缉古算经表》中说:“臣闻九畴载叙,纪法著于彝伦;六艺成功,数术参于造化”;这一切都是为了说明他们研究数学是对儒家经学的继承和发挥。宋朝时期的数学家秦九韶在《数书九章》的“序”中认为,数学“大则可以通神明、顺性命,小则可以经世务、类万物”,元朝时期的数学家朱世杰在《四元玉鉴》“卷首”中认为,数学“以明理为务,必达乘除升降进退之理,乃尽性穷神之学”,这里讲“通神明、顺性命”以及“明理”,无非是要说明数学与理学在根本上是一致的,而他们的数学研究的动机也正在于此。事实上,宋代以后的科学家较多地把科学研究与求“自然之理”联系在一起,所谓“数理”、“历理”、“物理”、“医理”之类;在他们看来,当时所谓的“自然之理”是包含在儒家“大道”中的“小道”,正如朱熹所言,“小道亦是道理”[],所以,研究科学也是为了阐发儒家的道理。
从根本上说,古代科学家研究科学的以上三种动机都是围绕着儒家的价值观而展开的。出于国计民生的需要,就是为了落实儒家的民本思想;出于“仁”、“孝”之德,就是实践儒家的仁爱理念;出于经学的目的,就是要发挥儒家之道。因此,古代科学家的研究科学的动机最终都源自儒家的价值观。
(2)儒家经典成为科学研究的知识基础
科学研究需要有相当的知识基础和专业基础,而在儒家文化占主流的背景下,大多数科学家的基础知识甚至一些专业基础知识最初都是从儒家经典中获得的。儒家经典中包含了丰富的科技知识。就古代数学、天文学、地理学、医药学和农学五大学科而言,《周易》等著作中包含有某些数学知识,《诗经》、《尚书•尧典》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》以及《春秋》等著作中包含有某些天文学的知识,《尚书•禹贡》、《周礼•夏官司马•职方》等著作中包含有某些地理学知识,《周易》、《礼记•月令》等著作中包含了与医学有关的知识,《诗经》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》等著作中包含有农学知识。应当说,儒家经典中具备了古代科学家从事科学研究所需要的基础知识以及一些专业基础知识。因此,儒家经典中的科技知识,实际上成为许多科学家的知识背景,成为他们的知识结构中非常重要的组成部分。
古代许多科学家的科学研究正是在儒家经典中所获得的科学知识的基础上,经过自己的进一步研究、发挥和提高,从而在科学上做出了贡献。从一些科学家的科学研究过程以及他们所撰著的科学著作中,可以发现,他们的科学研究与儒家经典中的知识密切相关,在一定程度上是对儒家经典中某些知识的发挥和提高。
古代数学家必定要讲《周易》。魏晋时期的著名数学家刘徽在为《九章算术》作注时说:“徽幼习《九章》,长再详览,观阴阳之割裂,总算术之根源。探赜之暇,遂悟其意。是以敢竭顽鲁,采其所见,为之作注。”[]也就是说,他是通过《周易》的阴阳之说“总算术之根源”,从而明白《九章算术》之意,并为《九章算术》作注。宋元时期的数学家讲河图洛书、八卦九畴。宋代著名的数学家秦九韶对《周易》揲蓍之法中的数学问题进行研究,从而引伸出一次同余组的解法,即“大衍求一术”,被认为达到了当时世界数学的最高水平;又有数学家杨辉对“洛书”的三阶纵横图进行研究,直至对十阶纵横图的研究;还有元代著名数学家朱世杰撰《四元玉鉴》,运用《周易》概念论述了多元高次方程组的求解问题,被美国科学史家乔治•萨顿称为“中国数学著作中最重要的一部,同时也是中世纪最杰出的数学著作之一”[]。
古代天文学家必定要以《尚书•尧典》为依据,同时结合《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》、《诗经》、《春秋》“经传”等儒家经典中有关天象的纪录和天文知识,进行研究,同时,古代天文学家在编制历法时也经常运用《周易》中的概念。李约瑟说:“天文和历法一直是‘正统’的儒家之学。”[]充分揭示了中国古代天文学与儒学的关系。由于古代的天文历法研究需要涉及大量的儒家经典,所以,在历史上,大多数天文历法家都是饱读儒家经典的儒者,从汉唐时期的张衡、虞喜、何承天、祖冲之、刘焯到宋元时期的苏颂、沈括、黄裳、郭守敬,这些著名的天文历法家都曾经读过大量的儒家经典,他们所撰著的天文历法方面的著作采纳了儒家经典中大量的天文学知识。
古代的地理学则不可能不讲《尚书•禹贡》、《周礼•夏官司马•职方》。东汉的班固所撰《汉书•地理志》辑录了《尚书•禹贡》的全文和《周礼•夏官司马•职方》的内容;魏晋时期的地图学家裴秀所制《禹贡地域图》主要是根据《尚书•禹贡》。此后的地理学家郦道元、贾耽、杜佑、李吉甫都无不通晓《尚书•禹贡》,并以此作为地理学研究的基本材料。
在农学方面,《周易》的“三才之道”是古代农学研究的思想基础。而且,以《礼记•月令》为基本框架的月令式农书是古代重要的农书类型,先是有东汉的崔寔撰《四民月令》,又有唐朝韩鄂撰《四时纂要》,后来还有元朝的鲁明善撰《农桑衣食撮要》,等等。即使是其它类型的农书,其中也包含了大量从《诗经》、《尚书》、《周礼》、《礼记•月令》、《尔雅》等儒家经典中引述而来的农学知识。
当然,作为科学家,他们的知识并不只是从儒家经典中所获得的那一部分科学知识,他们还拥有从前人的科技著作以及其它著作中获取的知识,更重要的,还有他们的经验知识以及他们通过科学研究所获得的知识。但无论如何,在他们的知识结构中,从儒家经典中所获得的知识是他们进行科学研究最基础的同时也是最重要的知识。
(3)儒家的经学方法成为重要的科学研究方法
在儒家文化的背景下,科学家在研究科学时,不仅研究动机与儒家思想有关,所运用的知识中包含着从儒家经典中所获得的知识,而且在研究方法上也与儒学的经学方法相一致。
中国古代科学家的科学研究往往是以读书为起点,然后用经验知识验证前人的理论和观点,并作适当的发挥、诠释和概括。与这样的研究程序相关,科学研究首先要求广泛地读书,博览群书,其中也必然包括儒家经典,这就是“博学以文”。在此基础上,科学家还要用亲身的实践对前人的知识进行验证,尤其是地理学家、医药学家、农学家更是如此,这就要求“实事求是”。因此,古代科学著作有不少都是对以往科技知识的整理和总结。
古代的科学研究由于与儒家的经学研究有许多相似之处,都是围绕着前人的著作而展开的,所以一直有尊崇经典的传统。古代科学家首先必须尊崇儒家经典,尤其是包含科技知识的那些儒家经典,《诗经》、《尚书•尧典》、《尚书•禹贡》、《大戴礼记•夏小正》、《礼记•月令》、《周礼》、《周易》以及《春秋》“经传”等都是古代科学家所必须尊崇的经典。此外,科学中的各个学科也都有各自的经典:数学上有“算经十书”,包括《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《五曹算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》、《五经算术》、《缀术》、《缉古算经》;天文学上有《周髀算经》、《甘石星经》等;地理学上有《山海经》、《水经》等;医学上有《黄帝内经》、《神农本草经》、《难经》、《脉经》、《针灸甲乙经》等;农学上有《氾胜之书》、《齐民要术》、《耒耜经》等等。这些经典是各学科的科学家所必须尊崇的。
由于尊崇经典,所以科学研究只是在经典所涉及的范围内展开,只是在对经典的诠释过程中有所发挥。先有《九章算术》,后有《九章算术注》;先有《水经》,后有《水经注》;先有《神农本草经》,后有《神农本草经集注》,诸如此类。这与儒学的经学方法是一致的。尤其是,明清之际,西方科学传到中国,当时中国的科学家大都持“西学中源”的观点,并且采取引中国古代经典解释西方科学的方法进行研究。这一科学研究方式依然是承袭了儒学的经学方法。[]
三.儒家文化对古代科技特征的影响
由于古代科学家的科研动机、知识基础以及研究方法在很大程度上受到儒家文化的影响,因而中国古代科技所具有的实用性、经验性和继承性的特征,事实上也与儒家文化有着密切的关系。
在儒家文化的影响下,古代科学家进行科学研究的重要动机之一在于满足国计民生的需要,所以,大多数具有儒家价值理念的科学家在研究科技时,所注重的主要是科技的实际功用,这就决定了中国古代科技的实用特征,富有务实精神。虽然也曾有一些科学家对纯科学的问题进行过研究,但在总体上看,古代科技的实用性特征是相当明显的,是主要的。在论及中国古代数学史上最重要的经典著作《九章算术》与儒家文化的关系时,中国数学史家钱宝琮先生说:“《九章算术》的编纂者似乎认为:所有具体问题得到解答已尽‘算术’的能事,不讨论抽象的数学理论无害为‘算术’;掌握数学知识的人应该满足于能够解答生活实践中提出的应用问题,数学的理论虽属可知,但很难全部搞清楚,学者应该有适可而止的态度。这种重视感性认识而忽视理性认识的见解,虽不能证明它渊源于荀卿,但与荀卿思想十分类似。”[]如果对于中国古代数学发展具有重要影响的《九章算术》,其实用性的特征是受到儒家文化的影响,那么,整个古代数学的发展与儒家文化的密切联系,也就不言而喻的了。除此之外,中国古代的天文学、地理学、医学和农学的实用特征在很大程度上也与儒家文化的务实精神有着直接的关系。
与实用性特征相联系,古代科学家较为强调感觉经验,注重经验性的描述,因而使古代科技带有明显的经验性。在科学理论上,则主要是运用某些现成的、普遍适用的儒家理论以及诸如“气”、“阴阳”、“五行”、“八卦”、“理”之类的概念,经过思维的加工和变换,对自然现象加以抽象的、思辩的解释,只注重定性分析,而不注重定量分析。其结果是,科学研究仅仅停留在经验的层面上。比如,唐朝时期的天文学家僧一行,他在天文仪器制造、天文观测等诸方面多有贡献,他所编制的“大衍历”是当时最好的历法。然而,他在解释他的“大衍历”时则说:“《易》:天数五,地数五,五位相得而各有合,所以成变化而行鬼神也。天数始于一,地数始于二,合二始以位刚柔。天数终于九,地数终于十,合二终以纪闰余。天数中于五,地数中于六,合二中以通律历。……故爻数通乎六十,策数行乎二百四十。是以大衍为天地之枢,如环之无端,盖律历之大纪也。”[]再比如,宋代科学家沈括在解释黄河中下游陕县以西黄土高原成因时,他说:“今关、陕以西,水行地中,不减百余尺,其泥岁东流,皆为大陆之土,此理必然。”[]他还说:“五运六气,冬寒夏暑,旸雨电雹,鬼灵厌蛊,甘苦寒温之节,后先胜复之用,此天理也。”[]由于停留在经验性的描述和思辩性的解释上,科学在理论上相对较为薄弱。
由于古代科学家的科学研究较多地受到儒家经学方法的影响,因此对科学家来说,不仅儒家思想是不可违背的,而且,各门学科的“经典”也是不可违背的。这种崇尚经典的学风使得后来的科学家在科学研究中更多的是对前人著作中的科学知识和科学理论的继承、沿袭或注疏、诠释,并在此基础上有所补充、改进。因此,古代的科学著作大都少不了引经据典,广泛吸取前人的多方面、多学科的知识,因而表现出明显的继承性。即使有所创新和发展,也主要是在既定的框架内做出适当的改变和发挥。
中国古代科技的实用性、经验性和继承性的特征实际上正是在科技的层面上对儒家思想的延伸和展开。由于要实践儒家之道,所以古代科技重视实用,重视经验,在实用科技方面较有优势,而在科学理论上则相对薄弱;同时,又是由于要尊崇儒家之道,所以古代科学家总是把自己的研究与儒家学说、儒家经典联系在一起,重视知识的积累,表现出明显的继承性。由此可见,中国古代科技的特征与儒家思想密切相关,儒家文化对于中国古代科技特征的形成具有重要的影响。
综上所述,在以儒家文化为主流的中国传统文化背景下,中国古代科技的发展在很大程度上受到儒家文化的影响,甚至在某种意义上可以说,中国古代的科学家大都是儒学化的科学家,中国古代的科学研究大都是儒学化的研究,中国古代科技大体上带有明显的儒学特征,中国古代的科学是儒学化的科学。
参考文献:
[1][英]李约瑟.中国科学技术史(第一卷)总论[M].北京:科学出版社.1975.3.
[2]杜石然.中国古代科学家传记[M].北京:科学出版社.1992.
[3]金秋鹏.中国科学技术史•人物卷[M].北京:科学出版社.1998.
[4]晋书•虞喜传[A].中华书局本.
[5]宋书•何承天传[A].中华书局本.
[6]南史•祖冲之传[A].中华书局本.
[7][清]阮元.畴人传•李锐[A].北京:商务印书馆.1955.
[8][北魏]贾思勰.齐民要术•序[A].文渊阁四库全书本.
[9][唐]孙思邈.备急千金要方•本序[A].文渊阁四库全书本.
[10][宋]黎靖德.朱子语类[Z].北京:中华书局.1986.卷49.
[11][晋]刘徽.九章算术注•序[A].文渊阁四库全书本.
[12]杜石然.朱世杰研究[A].宋元数学史论文集[C].北京:科学出版社.1966.
[13]李约瑟.中国科学技术史(第四卷)天学[M].北京:科学出版社.1975.2.
[14]乐爱国.从儒家文化的角度看西学中源说的形成[J].自然辩证法研究,2002(10).
[15]钱宝琮.九章算术及其刘徽注与哲学思想的关系[A].钱宝琮科学史论文选集[C].北京:科学出版社.1983.
[16]新唐书•历志三上[A].中华书局本.
16岁的天文台“台长”
摩尔1923年3月4日出生于英国。由于青少年时期得了心脏病,他的健康状况不佳,所以需由家庭教师到家里给他授课。在6岁的时候,他接触到了介绍宇宙的书籍,从此对天文学产生了狂热的兴趣。由于他从很小开始就学习了大量的天文学知识,11岁的时候他加入了英国天文协会。14岁的时候,展露出才华的摩尔就被邀请,独自管理家乡的一个小型天文台,如果这个天文台有台长的职位,那就属于摩尔了。
16岁那年,发生了两件对他影响很大的事情。一件是眼科医生发现他的右眼视力明显弱于左眼,不得已,他的右眼戴上了单片眼镜,这是当时对这种视力不良的常见矫正方法,此后单片眼镜就成为他的标志物,伴随了他的一生。当时正值第二次世界大战爆发,摩尔谎报了自己的年龄,参军入伍,成为一名飞行员。在加拿大接受飞行训练期间,他去纽约见到了大科学家爱因斯坦。当战争结束的时候,他已经是一名飞行中尉。但在1943年,他的未婚妻死于德国对伦敦的轰炸。此后他决定终生不娶,并因此痛恨德国。
中学老师的业余爱好
战争结束后,爱好天文学的摩尔本来有机会得到剑桥大学的助学金,进入大学学习。然而他竟然拒绝了资助,理由是希望“站在我自己的两只脚上”,性格独立的他打算自力更生地发展自己的兴趣和学问。
1952年,他在中学教书之余,写出了他的第一本书《月球指南》,此后有多部天文著作问世。由于精通法文,他还翻译过法文书籍。此外,他还写过科幻小说和喜剧。
摩尔最热衷的当然还是天文学研究。在自己的家中,他架设了一架12.5英寸的反射望远镜。他对月球的背面有独特的兴趣。我们知道,由于月球被地球的引力“锁定”了,公转周期和自转周期相同,于是只能以一面对着地球。一般来说,从地球上观察月球只能看到正面,背面是看不到的。但是由于月球自转轴和公转轨道面的法线有个几度的交角,因此,有时月球边缘会露出背面的一小片区域,这样从地球上可以观察到月球表面的59%,另外41%是无法看到的。
在宇宙飞船还没探月的年代,这是观察月球背面部分区域的唯一方法,摩尔对月球背面进行了长期的观察,并发现了月球背面的“东方海”,一个著名的环形坑,直径近1000千米。不过后来查阅文献后他发现,德国的一位天文学家更早发现了这个区域,于是他大度地认为,发现“东方海”的荣誉应该属于他人,而不是自己。此外,摩尔描述了月球表面出现的短暂闪光区,这就是所谓的“月球瞬变”现象,亮度变化一般只有几分钟。这个现象直到最近科学界才揭开了谜底,“月球瞬变”是由于月球释放放射性气体造成的。
50年《仰望星空》
虽然在学术圈干的不错,但真正让摩尔名声鹊起的是他的节目主持人生涯。
在20世纪50年代,有关飞碟的报道接二连三地出现,摩尔出现在电视节目中,与那些UFO的支持者们论战,他并不认为那些稀奇古怪的现象是外星人来了。
此后不久,他就开始了自己的电视主持人生涯,在英国BBC电视台主持天文节目《仰望星空》,从1957年开始,这档节目几乎从未间断。除了2004年他因为吃了坏鹅蛋导致食物中毒,临时让人代替主持。2011年,摩尔的《仰望星空》节目播出700集。由于他的主持人生涯长达50年,因此被入选吉尼斯世界纪录。
这档节目几乎伴随着人类太空探索的历程一路前行,从早期美苏太空争霸到阿波罗计划,再到航天飞机时代,摩尔用自己专业性和通俗性的主持,使《仰望星空》节目成为BBC的招牌节目之一,摩尔也成为向大众宣传天文知识的英国第一高人。他的名声如此之大,以至于在冷战时代,他竟然能够冲破“铁幕”,被苏联邀请,与第一个飞出大气层的人尤里·加加林会谈,也曾受邀目睹苏联“月球3号”探测器的探测结果,他是第一个看到苏联这方面机密的欧美人。
他的节目很受欢迎,许多人给他写信提问,他总是来信必复,不论是一些基本的天文常识问题,还是一些他讨厌的问题。他最讨厌的两个问题是“为什么要浪费钱去做太空研究”和“天文学与占星术有区别吗”,他认为这样问是对科学的无知和侮辱,但他仍然会回答这样的问题。
与绿色和平组织反目
爱憎分明的摩尔对科学、人类、地球充满了热爱之情,所以他投身环境保护事业也就不奇怪了。早在1972年,著名环保组织绿色和平第一次活动,乘一艘破渔船破坏美军在阿留申群岛的核基地时,摩尔就在这艘船上。可以说,他是绿色和平组织的早期创立者之一。
然而在1985年,有人向美国波士顿政府递交提案,要求禁止政府购买聚氯乙烯产品,因为这种材料燃烧后会产生致癌的二恶英。令人震惊的是,摩尔站在了为聚氯乙烯辩护的位置上,他认为当时二恶英在空气中的浓度远低于健康标准的上限,根本不必担心少量二恶英的排放。那些试图操纵政府反对工业企业的人,不仅使用了错误的科学数据,而且还用环保的名义来骗取公众信任,达到自己的政治和经济目的。
这就是摩尔的原则,即使是环保的名义,也必须首先尊重科学,不能骗人。此后,他退出了绿色和平组织,因为他认为该组织“不够科学”。他开始支持核电的发展和转基因的推广,因为他认为,这正是为了保护我们的星球。
“考虑到有60亿人(注:今天已经70亿人)需要吃饭,我们不能对自然‘顺其自然’,我们别无他法。既然如此,为什么不能把工作做得更漂亮、更高效?”摩尔这样认为。