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轻松读懂古文明演化 (6)新石器时代与天文历法 精选

已有 4380 次阅读 2023-9-10 17:50 |系统分类:科普集锦

“文明的底层逻辑是天文”,我对这个论述身表赞同。

文明起源发展并扎根在天地间,自然规律对小尺度的人本身与大尺度的文明体系都起到重要的调节作用。

文明与生命生生不息。周期性运动是可见宇宙内最本质的特征。在相对短(比如几千年尺度以下)的时间尺度内,天幕上镶嵌的恒星系统变化缓慢,可以视作一个完美的静态参考系。它的整体结构相对稳定,在千年尺度上,可以被人们当做天空的参考系。

对于地球上的人类来说,地球及地球以外星体的运动视觉是相对的。真实情况是地球围绕太阳转,月球围绕地球转,太阳系又携带其大小兄弟围绕着银河系核心在运转,但是对于地球上的观察者来说,星空上的天体都围绕着我们在运动。

我们仰望星空,把天空看成一个幕布,这相当于把外边三维的宇宙全都投影到一个二维的幕布上。天体相对运动就显得非常复杂奇妙,如果没有长时间的积累和理解,我们很难去还原真实的三维信息。

对于古人来说,在确定科学原理的时代前,也无需去分辨真实的宇宙结构和三维时空演化信息。视角上恒星的这些二维运动规律足够来指导文明发展,是典型的实用主义。

我们先简述几个基本原理,会对古人观察天象,制定历法打下坚实的科学基础。

1)地球围绕太阳运转的效果

只要太阳一出现,黎明的漫天繁星就失去踪影。只要太阳一落山,繁星又会点点闪烁,在此点缀夜空。这些星星(包括银河)不可能突然消失与出现,只是被太阳的关辉所掩盖。在地球围绕太阳运转时,我们把地球当做箭尾,太阳当做箭头。二者的连线向远处延伸,就是被太阳的光辉直接所掩盖的背景宇宙。当地球公转到不同位置时,其结果就是有不同的宇宙信息被太阳遮掩。在地球上看,好像太阳在天上围绕一周(黄道)做周期运动,在不同的的季节,太阳会运转到不同的位置(星宿或者黄道十二宫),这些位置就是太阳的休息场所,宿和宫表达的都是这个意思。

于是我们晚上看到的星空会随着时节不同地变换,同时地球上的气候系统也会发生周期性的变化,二者于是就这样巧妙地联系在一起,用特定星象来知识不同的季节也就顺理成章。在地区的不同维度,大家看到的星象效果并不相同,于是,大家所采用的特性星体或者星象会有所不同。

2)不同文明测得的宇宙基本周期是一致的

因为宇宙背景相对稳定,天上所有的星象其实都在整体变化,无论我们精确地测量哪个恒星(比如天狼星)或者组星(昴宿星团、或者北斗七星)或者银河,最后都会得出同样一个地球公转周期年—365.25天。

3)不同时间尺度上天体运行规律不一样

天体实际的运行轨道在天幕上的投影非常负责,是不同时间尺度运动规律叠加的结果。对于地球自转而言,每天的天体都会从东向西运转。只不过白天太阳太过耀眼,除了太阳月亮偶尔能在白天看到,其他的星体(包括银河)无法被视觉捕捉。

为了消除每日地球自转的视觉影响,我们可以每天晚上定时定点进行观测。比如观测月亮的运行轨迹,此时,就会发现,每日月亮的月相和天空位置明显不同。初一,一轮新月(月牙)在西边天空出现,很快又会没入西边天际。随后,随着日子推进,月亮逐渐变大,且位置逐渐向东边运行。到了正月十五的黄昏时分,月亮已经运行到了东边的天空,又大又圆。月亮运行轨迹暗示着它围绕地球运转的方向是从西向东,刚好与地球自转造成的运行轨迹相反。

在月之上的运动是年计运动,地球围绕太阳公转一年。当我们用恒心观察南方的天空一年,就会发现恒星(包括星座)逐渐向西方运移。大火星在夏季来到南中天,之后秋季来临,逐渐向西移动。七月流火,暗示秋季来劲,天气变凉。如果我们观察北极天空,星体在一年中,也是从东向西,围绕北极星旋转一周。斗柄也因此在不同时间指向不同的方向,被古人用来授时。

在这个尺度之上,还存在更长的运动周期。比如地球的进动周期,造成岁差现象。地球自转轴与黄道面有夹角,当地球公转时,会造成季节的周期变化。同时,自转轴像陀螺那样摇头晃脑地摆动,运行一个周期是26500年,相当地缓慢。所以,只要观测时间足够长,我们就会发现由于进动,天上的星空在千年尺度上缓慢向东移动。古人所用的传统授时系统,会在千年尺度上慢慢失去其精确度。

北极星也因此会随着时间推移,逐渐更换。北斗七星的位置在一万年前,距离北极星还很远,北极区显得空空荡荡。因此,北极星空在新石器早期的时候,并不适合当做古人的授时系统。

4)太阳随着四季变化也会在南北方向移动

太阳在一年之中,随着地球公转位置的不同,在地球上的直射维度不一样。当达到赤道时,是春分和秋分。当达到最北边时,是夏至。当达到最南边时,是冬至。通过系统地观察太阳四季日出点,我们会发现这一规律。在早晨的同一时间,太阳的高度也不一样。把一年的运动轨迹画出来,就是一个8字型,像蜜蜂跳的8字舞。

5)金星独特的运行方式

金星(启明星、长庚星)总是在日出前和日落后短暂出现。伴随着太阳,但是又不能和太阳同时出现,非常具有某种人生哲理。同时,我们会观察到金星有着复杂的运行轨迹。这些现象,早期的古人不能理解。现在我们知道,金星距离太阳最近,因此才和太阳一起运动。而木星等距离太阳和地球较远的行星,则在黄道面上大范围运动。

6)参考系的选择

五千年以前的古人没有精确的天文观测工具,选择参观测考系就变得十分重要。对于授时系统,最早的需求精度不会很高,随着时间的推移,所需精度越来越高,特定的星体观察就变得重要。

在北方,四季分明,物候观察就足以感知四季轮回。这一点和动物类似,比如候鸟迁徙。人之所以伟大,在于其观察和总结能力,并能用语言传递这些复杂信息。而动物界大部分只能把这些能力逐渐写入基因,成为本能,效率低下。在一万年左右,那是,北极星空还没有合适的观测系统,北斗星和北极星还没就位。此时,银河是一个非常独特的存在,对授时非常有帮助。在某些特定的日子,银河横在天际,或者从东西方拔地而起,非常震撼。这种天象也是具有年周期性的。

银河授时系统精度不高。地平线则是一个非常实用的系统。以地平线为参考,我们在特定气候点发现地平线附近的特殊天体,比如大火星、天狼星等等,就变得非常方便。二者也很容易被在一起。至于科学性则没有,大部分完全是巧合。地平线系统则暗示着与太阳密切相关。确切地说可以分为携日升和携日落两种方案。

当北极星和北斗星进入北极系统后,则成为很好的观测系。北极星在北半球终年可观测,是一个最佳的参考点。

以上林林总总列举了一些天文知识。我们现今观测的天空与万年前大体相当,但是区分度也很大。具体而言体现在,由于进动造成的北极星河北斗星体系的变化,恒星整体向东移动。恒星也会发生可观测的位移。天空中会暂时出现谋陷超新星爆发的独特现象等。如果时间尺度再大,到千万和亿年。天上的银河系统也会发生显著变化,因为我们的太阳系已经处于银河的不同方位,天空上的投影也就发生变化。

 

新石器文明的发展,天象与气候确实在同时协调发展,并塑造了人类文明最基础内涵。天象以及被人们赋予的具象成为文化的最主流符号。

当银河从东西方树立起,像上延伸就逐渐到达北方天空。银河的悬臂在夜空上的投影就像树的枝杈,银河主体就是树干。所以,大树天树,是对银河的形象描述。银河两边的牛郎织女星自然就可以被想象为两颗大果子。银河边上的行星,可以组成鞋子和大蛇等形象。这在玛雅文化的雕刻中栩栩如生。

玛雅文明与东亚早期文明同源,只不过全新世到来,海平面上升,把白令海峡淹没后,二者的交流才中断。玛雅文明和三星堆文明都保留了这种较早的宇宙观。但是,在中原地区,文明较快,随着北斗系统以及后来的大火星观测体系逐渐占主导,银河体系就被淹没了。

在中原地区,天树的概念也并没有完全消失。天圆地方,聪明的古人开启了科学思维模式。在远处的交接处,这两种形状如何契合在一起?联想起天树,这可以被完美地解决凉亭模式。天地之间有四根大树坐落在四角支撑,中间也可以有一颗大树作为主轴。

古人的凉亭建立在山水间,与自然非常和谐,让人宁静。因为这种造型确实与实际情况相符。

当北极星和北斗七星就位后,该区域就成了完美的授时区。北极星像勺子,也像一只鸟。这只鸟围绕着北极星旋转,并伴随着太阳不停地东升西落。我们可以形象地把这两种现象连在一起。这只神鸟负责运送太阳。鸟与太阳的形象逐渐联系在一起。

有了北极点,就很难容易地发展天球体系,就会有黄道和天赤道等等概念。所有的天象围绕着北天极旋转。北天极就变成了宇宙的中心点,统治四方。黄道十二宫和二十四星宿等形象的定义,方便定位和交流。

玉璜的形状就是黄道的形状,玉璧的形象就是太阳和月亮等的形状。玉琮则是天圆地方的宇宙模型。这些代表着天道,自然也就被祭祀者所选用。

观察自然,这需要专门的人,耗费专门的心力。与天沟通者具有崇高的地位,并被后人记忆。比如,夸父追日,嫦娥奔月,等等,很可能就代表着古人对常年观察日月规律人的讴歌。女娲补天,应该与北极体系出现有关。这些古老的神话一定有来处,而不是在某一年代,某个好事者故意杜撰的睡前故事。

在玛雅文化中,还出现的双头蛇,估计也是黄道上运行的日月组合。

古埃及文明与东亚文明不同。尼罗河三角洲虽然处于和东亚类似的纬度。但是这里受到尼罗河河水泛滥的影响。尼罗河的源头则在赤道区,所以,纠其本质,尼罗河的天象与赤道区的气候相联系,自然与东亚地区的体系不同。从实用主义出发,赤道区先于北纬地区出现雨季。所以,恰好当尼罗河水泛滥时,天狼星从东边天际升起。但是,在同一时刻,这个天象对东亚地区的居民而言,没有多大气候指示意义。

到了商周时期,大火星成为了历法的主流,因为它此时的运动轨迹恰好和该阶段中原地区的气候吻合,可以精准地授时,服务于农业。大火星指示季节气候,又可以同时指导人们用火。“火正”这以官职就显得非常重要。但是随着岁差的影响,在随后的年代中,大火星逐渐偏向东方,也就是需要更多时间才能从东边升起,此时,早已经过了节气,无法再授时,自然这个大火历以及火正这一职务逐渐退出历史舞台。

银河系右测有一个天蝎座。我国古人的想象力更宏伟,拓展了天蝎座的形象,继续向西延伸,形成了一条青龙的形象。与之对应,西边的星宿组成了白虎的形象。在几千年前,我们要把青龙和白虎往西挪。于是,青龙昂首于空,为白虎则俯卧地表。当春季来临时,青龙从东方慢慢升起,在年计尺度,逐渐向西方运移。在一两个季度上看,把时间拨快,就发现这条青龙从东方跃出。二月二,龙抬头。我们还定义了大角星等等,宇宙观非常庞大。

现今再观测青龙白虎,青龙的位置偏东方,偏低。而白虎的位置则必之前地位提高了很多。

至此,我们古人的宇宙观依然成型。北极为中心,左青龙,右白虎。

这个体系进行授时,其精度仍然不够。随着观测仪器的发展,观测更多的行星,把星星的影响和文明发展联系起来,就形成了我们的天人合一的思想理念。天道是最大的道,掌握天道,为天道而行,是文明运行的底层动力和意义。

天道的周期变化与地球的气候变化吻合交织在一起,气候对于农耕文明来说,是万水之源。古人对于掌握“命运”的天象如此痴迷,研究如此之身,超出了我们的想象。他们可以为每一个明亮的行星起名字,各自都有各自的意义。很多名字都有其特殊时期的含义,比如,左枢和右枢,就是很古老的名字。

金木水火土,五颗行星。五行八卦,阴阳互转,背后都有很深刻的科学原理和数学算法。

最近最让人惊奇的是量子物理学家可视化了两个量子纠缠的图像,那就是一幅八卦图。八卦图的出现是人们观测天象得出的结果。当用圭表来测影子变化时,把不同时节的影子投影到圆上,就是八卦图。阴阳相互转换,是伟大的科学思想。当阳气充足时,会压制阴气。但是这个世界不可能被阳气单独霸占。于是,当阳气再提升时,阴气就从阳气中逐渐产生,形成新的平衡体系。

这种思想,前无古人,后无来者。当代西方文明,至今也无法理解这种思想,所采用的博弈论,非此即彼,一家独大的思路,不符合天道。

笔者是一个严肃的海洋科学家。我并不认为上述量子纠缠图和八卦图是一种巧合。这种相互转换的物理模型小到量子,大到宇宙,都成立。

对宇宙的理解,就是对我们自己的理解。否则,我们从哪里来,到哪里去,永远都是一想起就让人烦恼的难题。

 




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