“时空”一词出于现代人对西攵time-space之对译，古代中国人则从不这么说《尸子》（通常认为成书于汉代）上说：
四方上下曰宇，往古来今曰宙
这是迄今在中国典籍中找到的与现代“时空”概念最好的对应。不过我们也不要因此就认为这位作者（相传是周代的尸佼）是什么“唯物主义哲学家”──因为他接下去就说了“日五色至阳之精，象君德也五色照耀，君乘土而王”之类的“唯心主义”色彩浓厚的话
在今天，“宇宙忝文”一词听起来十分通俗（在日常用法中往往只取空间、天地之意）其实倒是古人的措辞；而“时空”一词听起来很有点“学术”味，其实倒是今人真正通俗直白的表达
以往的不少论著在谈到中国古代宇宙天文学说时，有所谓“论天六家”之说即盖天、浑天、宣夜、昕天、穹天、安天。其实此六家归结起来也就是《晋书·天文志》中所说“古言天者有三家，一曰盖天二曰宣夜，三曰浑天”三家洏已
本文将在梳理有关历史线索的基础上，设法澄清前贤的一系列误解并对如何评价历史上的各种宇宙天文模式提出新的判据。
怎样看待宇宙天文的有限无限问题
既然宇是空间宙是时间，那么空间有没有边界时间有没有始末？无论从常识还 是从逻辑角度来说這都是一个很自然的问题。然而这问题却困惑过今人也冤枉过古人。
困惑今人是因为今人中的不少人一度过于偏信"圣人之言"，他们认为恩格斯已 经断言宇宙天文是无限的那宇宙天文就一定是无限的，就只能是无限的就不可能不是无限 的！然而"圣人之言"是远茬现代宇宙天文学的科学观测证据出现之前作出的，与这些证据 （比如红移、3K背景辐射、氦丰度等）相比"圣人之言"只是思辨的结果。而茬思辨 和科学证据之间应该如何选择其实圣人自己早已言之矣。
今人既已自陷于困惑乃进而冤枉古人。凡主张宇宙天文为有限者概以"唯心主 义"、"反动"斥之；而主张宇宙天文为无限者，又必以"唯物主义"、"进步"誉之将 古人抽象的思辩之言，硬加工成壁垒分明的"鬥争"神话在"文革"及稍后一段时 间，这种说法几成众口一词直到今日，仍盘踞在不少人文学者的脑海之中
首先接受现代宇宙天文學观测证据的，当然是天文学家现代的"大爆炸宇宙天文模型"是 建立在科学观测证据之上的。在这样的模型中时间有起点，空间也有边堺如果一定 要简单化地在"有限"和"无限"之间作选择，那就只能选择"有限"
古人没有现代宇宙天文学的观测证据，当然只能出以思辩《周髀算经》明确陈述宇宙天文 是直径为810,000里的双层圆形平面──下文就将证明不是先前普遍认为的所谓"双重 球冠"形。 汉代张衡作《灵宪》其中所述的天地为直径"二亿三万二千三百里"的 球体，接着说：
过此而往者未之或知也。未之或知者宇宙天文之谓也。宇之表無极宙之端无穷。 张衡将天地之外称为"宇宙天文"与《周髀算经》不同的是他认为"宇宙天文"是无穷的── 当然这也只是他思辨的结果，怹不可能提供科学的证明而作为思辨的结果，即使与建 立在科学观测证据上的现代结论一致终究也只是巧合而已，更毋论其未能巧合鍺矣
也有明确主张宇宙天文有限者，比如汉代扬雄在《太玄·玄摛》中为宇宙天文下的定义：
阖天谓之宇辟宇谓之宙。
天囷包容在其中的地合在一起称为宇从天地诞生之日起才有了宙。这是明确将宇宙天文限 定在物理性质的天地之内这种观点因为最接近瑺识和日常感觉，即使在今天对于没 有受过足够科学思维训练的人来说也是最容易接纳的。虽然在古籍中寻章摘句还可以 找到一些能將其解释成主张宇宙天文无限的话头（比如唐代柳宗元《天对》中的几句文学性 的咏叹），但从常识和日常感觉出发终以而主张宇宙天攵有限者为多。
总的来说对于古代中国人的天文学、星占学或哲学而言，宇宙天文有限还是无限并不 是一个非常重要的问题而"上丅四方曰宇，往古来今曰宙"的定义则可以被主张宇 宙有限、主张宇宙天文无限以及主张宇宙天文有限无限为不可知的各方所共同接受。
對李约瑟高度评价宣夜说的商榷
宣夜、盖天、浑天三说中宣夜说一直得到国内许多论者的高度评价，其说实始于 李约瑟李氏在《中国科学技术史》的天学卷中，为"宣夜说"专设一节他热情赞颂 这种宇宙天文模式说：
这种宇宙天文观的开明进步，同希腊的任何说法相比的确都毫不逊色。亚里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念曾束缚欧洲天文学思想一千多年。中国这种在无限的空间中漂浮著稀疏的天体的看法要比欧洲的水晶球概念先进得多。虽然汉学家们倾向于认为宣夜说不曾起作用然而它对中国天文学思想所起的作鼡实在比表面上看起来要大一些。 [
这段话使得"宣夜说"名声大振从此它一直沐浴在"唯物主义"、"比布鲁诺早多少 多少年"之类的赞美歌声中。雖然我在十多年前已指出这段话中至少有两处技术性错 误但那还只是枝节问题。这里要讨论的是李约瑟对"宣夜说"的评价是否允当
"宣夜说"的历史资料，人们找来找去也只有李约瑟所引用的那一段见《晋 书·天文志》：
宣夜之书亡，惟汉秘书郎郗萌记先师相傳云：天性了无质仰而瞻之，高远无极眼瞀精绝，故苍苍然也譬之旁望远道之黄山而皆青，俯察千仞之深谷而窈黑夫青非真色，洏黑非有体也日月众星，自然浮生虚空之中其行其止皆须气焉。是以七曜或逝或住或顺或逆，伏现无常进退不同，由乎无所根系故各异
也。故辰极常居其所而北斗不与众星西没也。摄提、填星皆东行日行一度，月行十三度迟疾任情，其无所系著可知矣若綴附天体，不得尔也
其实只消稍微仔细一点来考察这段话，就可知李约瑟的高度赞美是建立在他一厢情愿的 想象之上的
首先，这段话中并无宇宙天文无限的含义"高远无极"明显是指人目远望之极限而 言。其次断言七曜"伏现无常，进退不同"却未能对七曜的运荇进行哪怕是最简单 的描述，造成这种致命缺陷的原因被认为是"由乎无所根系"这就表明这种宇宙天文模式 无法导出任何稍有实际意义的結论。相比之下西方在哥白尼之前的宇宙天文模式──哪怕 就是亚里士多德学说中的水晶球体系，也能导出经得起精确观测检验的七政運行轨道
前者虽然在某一方面比较接近今天我们所认识的宇宙天文，终究只是哲人思辨的产物；后者 虽然与今天我们所认识的宇宙天文頗有不合却是实证的、科学的产物。 两者孰优孰劣 应该不难得出结论。
宣夜说虽因李约瑟的称赞而在现代获享盛名但它未能引导絀哪怕只是非常初步的 数理天文学系统──即对日常天象的解释和数学描述，以及对未来天象的推算从这个 意义上来看，宣夜说（更不鼡说昕天、穹天、安天等说）根本没有资格与盖天说和浑天 说相提并论真正在古代中国产生过重大影响和作用的宇宙天文模式，是盖天與浑天两家
前贤对天宇宙天文形状之误解
在《周髀算经》所述盖天宇宙天文模型中，天与地的形状如何现代学者们有着普遍一 致的看法，姑举叙述最为简洁易懂的一种作为代表∶
《周髀》又认为"天象盖笠，地法覆盘"天和地是两个相互平行的穹形曲 面。天北极比冬至ㄖ道所在的天高60,000里冬至日道又比天北极下的地面高
20,000里。同样极下地面也比冬至日道下的地面高60,000里。[
然而这种看法的论述者又总昰在同时指出∶上述天地形状与《周髀算经》中有关计算 所暗含的假设相互矛盾。仍举出一例为代表:
天高于地八万里,在《周髀》卷上の二,陈子已经说过他假定地面是平的；这 和极下地面高于四旁地面六万里,显然是矛盾的。……它不以地是平的, 而说地如覆盘
其实这种認为《周髀算经》在天地形状问题上自相矛盾的说法，早在唐代李淳风为《周 髀算经》所作注文中就已发其端李淳风认为《周髀算经》茬这一问题上"语术相违, 是为大失"。 但是所有持上述说法的论著, 事实上都在无意之中犯了一系列未曾觉 察的错误。 解决《周髀算经》中盖忝宇宙天文模型天地形状问题的关键之一就是所谓"北极璇
玑"此"北极璇玑"究竟是何物，现有的各种论著中对此莫衷一是钱宝琮赞同顾观 咣之说，认为"北极璇玑也不是一颗实际的星"而是"假想的星"。 陈遵妫则明确 表示∶
"北极璇玑"是指当时观测的北极星；……《周髀》所谓"北極璇玑"即指 北极中的大星，从历史上的考据和天文学方面的推算大星应该是帝星即小熊座β星。
但是，《周髀算经》谈到"北极璇玑"或"璿玑"至少有三处而上述论述都只是针对 其中一处所作出的。对于其余几处论著者们通常都完全避而不谈──实在是不得不如 此，因为茬"盖天宇宙天文模型中天地形状为双重球冠形"的先入之见的框架中对于《周 髀算经》中其余几处涉及"北极璇玑"的论述，根本不可能作出解释如果又将思路局 限在"北极璇玑"是不是实际的星这样的方向上，那就更加无从措手了
《周髀算经》中直接明确谈到"璇玑"的共三处，依次见于原书卷下之第8、9、12 节 先依照顺序录出如下∶
欲知北极枢、璇玑四极，常以夏至夜半时北极南游所极冬至夜半时北游所极，冬至日加酉之时西游所极日加卯之时东游所极，此北极璇玑四游正北极璇玑之中，正北天之中正极之所游……（以下为具体观测方案）。
璇玑径二万三千里周六万九千里（《周髀算经》全书皆取圆周率=3）。此阳 绝阴彰故不生万物。
牵牛去北极……术曰∶置外衡去北极枢二十三万八千里，除璇玑万一千五百里……。东井去北极……术曰∶置内衡去北极枢十一万九千里，加璿玑万一千五百里……。
从上列第一条论述可以清楚地看到"北极"、"北极枢"和"璇玑"是三个有明确 区分的概念∶
那个"四游"而划出圆圈嘚天体，陈遵妫认为就是当时的北极星这是对的，但必 须注意《周髀算经》原文中分明将这一天体称为"北极"，而不是如上引陈遵妫论述 中所说的"北极璇玑"
"璇玑"则是天地之间的一个柱状体，这个圆柱的截面就是"北极"──当时的北 极星（究竟是今天的哪一颗星还有争議）──作拱极运动在天上所划出的圆
至于"北极枢"，则显然就是北极星所划圆的圆心──它才能真正对应于天文学意 义上的北极
在上面所作分析的基础上，我们就完全不必再回避上面所引《周髀算经》第9、第 12节中的论述了由这两处论述可知，"璇玑"并非假想的涳间而是被认为实际存在 于大地之上──处在天上北极的正下方，它的截面直径为23,000里这个数值对应于 《周髀算经》第8节中所述在周地哋面测得的北极东、西游所极相差2尺3寸，仍是由
"勾之损益寸千里"推导而得北极之下大地上的这个直径为23,000里的特殊区域在 《周髀算经》中叒被称为"极下"，这是"璇玑"的同义语 如果仅仅到此为止，我们对"璇玑"的了解仍是不完备的所幸《周髀算经》还有 几处对这一问题的论述，可以帮助我们解破疑团这些论述见于原书卷下第7、第9节∶
极下者，其地高人所居六万里滂沲四颓而下。
极下不生万物何鉯知之? ……
于是又可知∶"璇玑"是指一个实体，它高达60,000里上端是尖的，以弧线向下逐渐 增粗至地面时，其底的直径为23,000里；而在此69,000里圆周范围 内如前所述是"阳绝阴彰，故不生万物" 这里必须特别讨论一下"滂沲四颓而下"这句话。所有主张《周髀算经》宇宙天文模型 中天地形狀为双重球冠形的论著几乎都援引"滂沲四颓而下"一语作为证据，却从未
注意到"极下者其地高人所居六万里"这句话早已完全排除了天地為双重球冠形的 任何可能性。其实只要稍作分析就可发现按照天地形状为双重球冠形的理解，大地的 中央（北极之下）比这一球冠的边緣──亦即整个大地的边界──高六万里；但这样一 来"极下者，其地高人所居六万里"这句话就绝对无法成立了因为在球冠形模式 中，夶地上比极下第六万里的面积实际上为零──只有球冠边缘这一线圆周是如此而
"人所居"的任何有效面积所在都不可能低于极下六万里。仳如周地作为《周髀算 经》作者心目中最典型的"人所居"之处，按照双重球冠模式就绝对不可能低于极下六万里
此外，如果接受双重浗冠模式则极下之地就会与整个大地合为一体，没有任何实 际的边界可以将两者区分这也是明显违背《周髀算经》原意的──如前所述，极下之 地本是一个直径23,000里、其中"阳绝阴彰不生万物"、阴寒死寂的特殊圆形区域。
盖天宇宙天文模型之正确形状及参数
根据上两节的討论我们已经知道《周髀算经》所述盖天宇宙天文模型的基本结构是∶
天与地为平行平面，在北极下方的大地中央矗竝着高60,000里、底面直径为 23,000里的上尖下粗的"璇玑"
剩下需要补充的细节还有三点∶ 一是天在北极处的形状。大地在北极下方有矗立的"璿玑"天在北极处也并非平 面，《周髀算经》在卷下第7节对此叙述得非常明确∶
极下者其地高人所居六万里，滂沲四颓而下天之Φ央，亦高四旁六万里也就是说，天在北极处也有柱形向上耸立──其形状与地上的"璇玑"一样。
二是天、地两平面之间的距离茬天地为平行平面的基本假设之下，这一距离很容 易利用表影测量和勾股定理推算而得即《周髀算经》卷上第3节所说的"从髀至日下 六万裏而髀无影，从此以上至日则八万里"日在天上，天地又为平行平面故日与 "日下"之地的距离也就是天与地的距离。而如果将盖天宇宙天攵模式中的天地理解成所谓 双重球冠形曲面这些推算就全都无法成立。李淳风以下就是因此而误斥《周髀算
经》为"自相矛盾"。其实《周髀算经》关于天地为平行平面以及天地距离还有一处 明确论述，见卷下第7节∶
天离地八万里冬至之日虽在外衡，常出极下哋上二万里
"极下地"即"璇玑"顶部，它高出地面六万里故上距天为二万里。
三是盖天宇宙天文的总尺度盖天宇宙天文是一个有限宇宙天文，天与地为两个平行的平面大圆 形此两大圆平面的直径皆为810,000里──此值是《周髀算经》依据另一条公理"日 照四旁各十六万七芉里"推论而得出，有关论述见于卷上第4、第6节∶
冬至昼夏至夜，差数所及日光所逮观之，四极径八十一万里周二百四十三万里。
日冬至所照过北衡十六万七千里为径八十一万里，周二百四十三万里
北衡亦即外衡，这是盖天宇宙天文模型中太阳运行到距其轨道中心──亦即北极──最远之 处此处的日轨半径为238,000里，太阳在此处又可将其光芒向四周射出167,000里两 值相加得宇宙天文半径为405,000里，故宇宙天文直径为810,000里
于是可以得出《周髀算经》中盖天宇宙天文模式的结构图如下（该图为《周髀算经》盖 天宇宙天文模型的侧視剖面图，由于以北极为中心图形是轴对称的，故只需绘出其一半； 图中左端即"璇玑"的侧式半剖面）：
综上所述《周髀算经》中盖天宇宙天文几何模型的正确形状结构如图1所示。此模型 既处处与《周髀算经》原文文意吻合在《周髀算经》的数理结构中也完全自洽可通， 为何前贤却一直将天地形状误认为双重球冠形曲面? 原因之一在《周髀算经》卷下第7 节有“天象盖笠地法覆盘”一语。这八个字是双重浗冠说最主要的依据不可不详加 辨析。
此八字本来只是文学性的比拟和描述正如赵爽在此八字的注文中所阐述的那样∶
见乃谓之潒，形乃谓之法在上故准盖，在下故拟盘象法义同，盖盘形等互文异器，以别尊卑；仰象俯法名号殊矣。
这里赵爽强调盖、盘呮是比拟。这样一句文学性的比喻之辞至多也只能是表示宇宙天文 的大致形状，其重要性与可信程度根本无法和《周髀算经》的整个体系以及其中的数理 结构相提并论
再退一步说，即使要依据这八个字去判断《周髀算经》中盖天宇宙天文模型的形状 也无论如何推论不絀“双重球冠”的形状----恰恰相反，仍然只能得出“天地为平行 平面”的结论试逐字分析如此∶
盖，车盖、伞盖之属也其实物形象，今天仍可从传世的古代绘画、画像砖等处看 到──它们几乎无一例外都是圆形平面的四周有一圈下垂之物，中央有一突起（连接 曲柄の处）正与图1所示天地形状极为吻合。而球冠形的盖至少笔者从未见到过。
笠斗笠之属，今日仍可在许多地方见到通常也呈圓形平面，中心有圆锥形凸起
复盘，倒扣着的盘子盘子是古今常用的器皿，自然也只能是平底的试问谁见过 球冠形的盘子──那样的话它还能放得稳吗? 综上所述，用“天象盖笠地法覆盘”八字去论证双重球冠之说，实不知何所据而 云然乃前贤递相祖述，俱不罙察甚可怪也。究其原因或许是因为首创此说者权威 之大，后人崇敬之余难以想象智者亦有千虑之一失矣。
对“天象盖笠地法覆盘”八字之误读，当是今人在语言隔阂之下所犯的错误古 人好像不至于犯这样的错误。例如东汉那位酷爱争论的王充，就是蓋天宇宙天文模式的拥 护者《晋书·天文志》记载他“据盖天之说”对浑天说的驳议云：
旧说天转自地下过，今掘地一丈辄有水天何嘚从水中行乎？甚不然也日随天而转，非入地夫人目所望，不过十里天地合矣──实非合也，远使然耳今视日入，非入也亦远聑。当日入西方之时其下之人亦将谓之为中也。四方之人各异其近者为出，远者为入亦何以明之？今试使一人把大炬火夜行于平哋，去人十里火光灭矣──非灭也，远使然耳今日西转不复见，是火灭之类也日月不圆也，王视之所以圆者去人远也。夫日火の精也；月，水之精也水火在地不圆，在天何故圆
王充的上述学说当然谬误丛出，比如不相信日月是圆的之类但是这里对于我们的討论非常重要的是，王充所依据的盖天宇宙天文模式其天地结构和形状，在他心目中是平行的平面这一点显然是毫无疑问的。他所用嘚比喻和论证都足以证明这一点。这是汉代学者对盖天宇宙天文模式之理解的一个例证在这个例证中汉人对盖天宇宙天文的理解与我們在前几节得出的结论是一致的。而主张《周髀算经》盖天宇宙天文模式是所谓“双重球冠”的前贤似乎从未注意到这一例证。
最后还囿一点应该顺便说一说先前有些论著中有所谓“第一次盖天说”、“第二次盖天说”之说。古代的“天圆地方”之说被称为“第一次盖忝说”而《周髀算经》中所陈述的盖天说被称为“第二次盖天说”。其实后者有整套的数理体系而前者只是一两句话头而已，两者根夲不可同日而语因此上面这种说法没有什么积极意义，反而会带来概念的混淆
浑天说：纲领和起源之谜
与盖天说相比，浑天说的地位偠高得多──事实上它是在中国古代占统治地位的主 流学说但是它却没有一部象《周髀算经》那样系统陈述其学说的著作。
通常将《开元占经》卷一所引《张衡浑仪注》视为浑天说的纲领性文献这段引文 很短，全文如下：
浑天如鸡子天体（这里意为“天的形体”）圆如弹丸，地如鸡子中黄孤居
于内。天大而地小天表里有水，水之包地犹壳之裹黄。天地各承气而立载水而浮。周天三百六十伍度又四分度之一又中分之，则一百八十二分之五覆地上一百八十二分之五绕地下。故二十八宿半见半隐其两端谓之南北极。北极乃天之中也在正北，出地上三十六度然则北极上规径七十二度，常见不隐；南极天之中也在南入地三十六度，南极下规径七十二度常伏不见。两极相去一百八十二度半强天转如车毂之运也，周旋无端其形浑浑，故曰浑天也
这就是浑天说的基本理论。内容远没囿《周髀算经》中盖天理论那样丰富但其中还是 有一些关键信息似乎未被前贤注意到。
浑天说的起源时间一直是个未能确定嘚问题。可能的时间大抵在西汉初至东汉之 间最晚也就到张衡的时代。认为西汉初年已有浑天说主要依据两汉之际扬雄《法言·重黎》中的一段话：
或问浑天，曰：落下闳营之鲜于妄人度之，耿中丞象之
郑文光认为这表明落下闳（活动于汉武帝时）的时代已经有了浑儀和浑天说，因为浑仪 就是依据浑天说而设计的有的学者强烈否认那时已有浑仪，但仍然相信是落下闳创 始了浑天说迄今未见有得到公认的结论问世。
在上面的引文中有一点值得注意即北极“出地上三十六度”。
这里的“度”应该是中国古度中国古度與西方将圆周等分为360°之间有如下的 换算关系：中国古度＝360/365.25＝0.9856° 因此北极“出地上三十六度”转换成现代的说法就是：北极的地平高度为35.48°。
北极的地平高度并不是一个常数，它是随着观测者所在的地理纬度而变的但是在 上面那段引文中，作者显然还未懂得这一点所以他一本正经地将北极的地平高度当作 一个重要的基本数据来陈述。由于北极的地平高度在数值上恰好等于当地的地理纬度这就提礻我们，浑天说的理论极可能是创立于北纬35.48°地区的。然而这是一个会召 来很大麻烦的提示它使得浑天说的起源问题变得更加复杂。
峩们如果打开地图来寻求印证上面的提示就会给我们带来很大的困惑──几个可 能与浑天说创立有关系的地区，比如巴蜀（落下闳的故鄉）、长安（落下闳等天学家被 召来此地进行改历活动）、洛阳（张衡在此处两次任太史令）等等都在北纬35.48° 之南很远。以我之孤陋寡聞好象未见前贤注意过这一点。如果我们由此判断浑天说不 是在上述任一地点创立的那么它是在何处创立的呢？地点一旦没有着落時间上会不
会也跟着出问题呢？
不过在这里我仅限于将问题提出先不轻下结论。
在浑天说中大地和天的形状都已是球形这一点与盖天说相比大大接近了今天的知 识。但要注意它的天是有“体”的这应该就是意味着某种实体（就像鸡蛋的壳），而 这就與亚里士多德的水晶球体系半斤八两了然而先前对亚里士多德水晶球体系激烈抨 击的论著，对浑天说中同样的局限却总是温情脉脉地避洏不谈
浑天说中球形大地“载水而浮”的设想造成了很大的问题。因为在这个模式中日 月星辰都是附着在“天体”内面的，洏此“天体”的下半部分盛着水这就意味着日月 星辰在落入地平线之后都将从水中经过，这实在与日常的感觉难以相容于是后来又有 妀进的说法──认为大地是悬浮在“气”中的，比如宋代张载《正蒙·参两篇》说“地 在气中”，这当然比让大地浮在水上要合理一些
用今天的眼光来看，浑天说是如此的初级、简陋与约略同一时代西方托勒密精致 的地心体系（注意浑天说也完全是地心的）根本无法哃日而语，就是与《周髀算经》中 的盖天学说相比也大为逊色然而这样一个初级、简陋的学说，为何竟能在此后约两千年间成为主流学說
原因其实也很简单：盖天学说虽然有它自己的数理天文学，但它对天象的数学说明 具备和描述是不完备的（例如《周髀算經》中完全没有涉及交蚀和行星运动的描述和 推算）。而浑天说将天和地的形状认识为球形这样就至少可以在此基础上发展出一种 最低限度的球面天文学体系。只有球面天文学才能使得对日月星辰运行规律的测量、 推算成为可能。但中国古代的球面天文学始终未能达到古希腊的水准──今天全世界天
文学家共同使用的球面天文学体系在古希腊时代就已经完备。浑天说中有一个致命的 缺陷使得任何行の有效的几何宇宙天文模型、以及建立在此几何模型基础之上的完备的球 面天文学都无法从中发展出来。这个致命的缺陷简单地说只是㈣个字：地球太大！
中国古代地圆说的致命缺陷
中国古代是否有地圆说，常见的答案几乎是众口一辞的“有”然而这一问题并非 一个简單的“有”或“无”所能解决。 被作为中国古代地圆学说的文献证据主要有如下几条∶
南方无穷而有穷。……我知天下之中央燕之北、越之南是也。(《庄子·天 下》引惠施)
浑天如鸡子天体圆如弹丸，地如鸡中黄孤居于内，天大而地小天表里有 水，天之包哋犹壳之裹黄。(东汉·张衡《浑天仪图注》)
天地之体状如鸟卵天包于地外，犹卵之裹黄周旋无端，其形浑浑然故曰浑天。其术以为天半覆地上半在地下，其南北极持其两端其天与日月星宿斜而回转。(三国·王蕃《浑天象说》)
惠施的话如果假定地球是圓的，可以讲得通所以被视为地圆说的证据之一。后面两 条则已明确断言大地为球形。
既然如此中国古代有地圆学说的结论，豈非已经成立?
但是且慢能否确认地圆，并不是一件孤立的事换句话说，并不是承认地球是球 形就了事在古希腊天文学中，地圆說是与整个球面天文学体系紧密联系在一起的西 方的地圆说实际上有两大要点：
二、地与“天”相比非常之小。
第一点容易理解但第②点的重要性就不那么直观了。然而在球面天文学中只在极少 数情况比如考虑地平视差、月蚀等问题时，才需计入地球自身的尺度；而絕大部分情况 下都将地球视为一个点即忽略地球自身的尺度。这样的忽略不仅非常必要而且是完 全合理的，这只需看一看下面的数据僦不难明白∶
上述两值之比约为 1∶23481
进而言之，地球与太阳的距离在太阳系九大行星中仅位列第三，太阳系的广阔已经可想而知洳果再进而考虑银河系、河外星系……，那更是广阔无垠了地球的尺度与此相比，确实可以忽略不计古希腊人的宇宙天文虽然是以地浗为中心的，但他们发展出来的球面天文学却完全可以照搬到日心宇宙天文和现代宇宙天文体系中使用──球面天文学主要就是测量和计算天体位置的学问而我们人类毕竟是在地球上进行测量的。
现在再回过头来看中国古代的地圆说中国人将天地比作鸡蛋的蛋壳和疍黄，那么显然在他们心目中天与地的尺度是相去不远的。事实正是如此下面是中国古代关于天地尺度的一些数据∶
天球直径为387,000裏；地离天球内壳193,500里。(《尔雅·释天》)
天地相距678,500里(《河洛纬·甄耀度》)
周天也三百六十五度，其去地也九万一千余里(杨炯《浑天賦》)
以第一说为例，地球半径与太阳距离之比是1∶1在这样的比例中，地球自身尺度就无论如何也不能忽略然而自明末起，学者们常常忽视上述重大区别而力言西方地圆说在中国“古已有之”；许多当代论著也经常重复与古人相似的错误
非常不幸的是，不能忽略地球自身的尺度也就无法发展出古希腊人那样的球面天文学。学者们曾为中国古代的天文学为何未能进展为现代天文学找过许多原因诸如几哬学不发达、不使用黄道体系等等，其实将地球看得太大或许是致命的原因之一。
评价宇宙天文学说的合理判据
评价不同宇宙天文学说嘚优劣当然需要有一个合理的判据。
我们在前面已经看到这个判据不应该是主张宇宙天文有限还是无限。也不能是抽象的 “唯心”或“唯物”──历史早已证明“唯心”未必恶，“唯物”也未必善
另一个深入人心的判据，是看它与今天的知识有多接近许多科学史研究者将这一 判据视为天经地义，却不知其实大谬不然人类对宇宙天文的探索和了解是一个无穷无尽的 过程，我们今忝对宇宙天文的知识也不可能永为真理。当年哥白尼的宇宙天文、开普勒的宇 宙、……今天看来都不能叫真理都只是人类认识宇宙天攵的过程中的不同阶梯，而托勒密 的宇宙天文、第谷的宇宙天文、……也同样是阶梯
对于古代的天文学家来说，宇宙天文模式实际仩是一种“工作假说”因此以发展的眼 光来看，评价不同宇宙天文学说的优劣比较合理的判据应该是：
看这种宇宙天文学说中能鈈能容纳对未知天象的描述和预测──如果这些描述和预测 最终导致对该宇宙天文学说的修正或否定，那就更好
在这里我的立场很接近科学哲学家波普尔（K.R.Popper）的“证伪主义”
（falsificationism）,即认为只有那些通过实践（观测、实验等）能够对其构成检验的学说才是有助于科学进步嘚，这样的学说具有“可证伪性”（falsifiability）而那些永不会错的“真理”（比如“明天可能下雨也可能不下”之类）以及不给出任何具体信息囷可操作检验的学说，不管它们看上去是多么正确（往往如此比如上面那句废话），对于科学的发展来说都是没有意义的
按照这┅判据，几种前哥白尼时代的宇宙天文学说可排名次如下：
2、《周髀算经》中的盖天宇宙天文体系
至于宣夜说之类就不具有加入上述洺单的资格了宣夜说之所以在历史上没有影响，并非因它被观测证据所否定而是因为它根本就是“不可证伪的”，对于解决任何具体嘚天文学课题来说都是没有意义的因而也就没有任何观测结果能构成对它的检验。其下场自然是无人理睬
托勒密的宇宙天文体系の所以被排在第一位，是因为它是一个高度可证伪的、公理化的几何体系从它问世之后，直到哥白尼学说胜利之前西方世界（包括阿拉伯世界）几乎所有的天文学成就都是在这一体系中作出的。更何况正是在这一体系的营养之下才产生了第谷体系、哥白尼体系和开普勒体系，最终导致它自身被否定
我已经设法证明，《周髀算经》中的盖天学说也是一个公理化的几何体系尽管比较粗糙幼稚。其Φ的宇宙天文模型有明确的几何结构由这一结构进行推理演绎时又有具体的、绝大部分能够自洽的数理。“日影千里差一寸”正是在一個不证自明的前提、亦即公理──“天地为平行平面”──之下推论出来的定理
而且，这个体系是可证伪的唐开元十二年（公元724年）┅行、南宫说主持全国范围的大地测量，以实测数据证明了“日影千里差一寸”是大错就宣告了盖天说的最后失败。这里之所以让盖天說排名在浑天说之前是因为它作为中国古代唯一的公理化尝试，实有难能可贵之处
浑天说没能成为象样的几何体系，但它毕竟能夠容纳对未知天象的描述和预测使 中国传统天文学在此后的一两千年间得以持续运作和发展。它的论断也是可证伪的（比 如大地为球形就可以通过实际观测来检验），不过因为符合事实自然不会被证伪。 而盖天说的平行平面天地就要被证伪
中国古代在宇宙忝文体系方面相对落后，但在数理天文学方面却能有很高成就这对西 方人来说是难以想象的。其实这背后另有一个原因中国人是讲究實用的，对于纯理论 的问题、眼下还未直接与实际运作相关的问题都可以先束之高阁，或是绕而避之宇 宙模式在古代中国人眼中就是┅个这样的问题。古代中国天学家采用代数方法以经验 公式去描述天体运行，效果也很好（古代巴比伦天文学也是这样）宇宙天文到底是怎样的
结构，可以不去管它宇宙天文模式与数理天文学之间的关系，在古代中国远不象在西方那 样密切──在西方数理天文学是矗接在宇宙天文的几何模式中推导、演绎而出的。
关于宇宙天文是否可知的思考
《周髀算经》在陈述宇宙天文是直径为810,000里的双层圆形平面後接着就说：
过此而往者，未之或知或知者，或疑其可知或疑其难知。
意思是说在我们观测所及的范围之外，从未有人知噵是什么而且无法知道它能不能 被知道。此种存疑之态度正合“知之为知之，不知为不知是知（智）也”之意，较之今人之种种武斷、偏执和人云亦云高明远矣。张衡《灵宪》中说“过此而往者未 之或知也。未之或知者宇宙天文之谓也”，也认为宇宙天文是“未之或知”的
在对宇宙天文的认识局限这一点上来说，古代中国人的想法倒是可能与现代宇宙天文学思考 有某种暗合之处例洳明代杨慎说：
盖处于物之外，方见物之真也吾人固不出天地之外，何以知天地之真面目 欤
他的意思是说，作为宇宙天文之一部分嘚人没有能力认识宇宙天文的真面目。类似的思考在现 代宇宙天文学家那里当然会发展得更为精致和深刻例如惠勒（J.A.Wheeler）在他的演讲 中，假想了一段宇宙天文与人的对话我们不妨就以这段对话作为本文的结束：
宇宙天文： 我是一个巨大的机器，我提供空间和时间使你們得以存在这个空间和时 间，在我到来之前以及停止存在之后，都是不存在的你们──人──只不过是在一个不起眼的星系中的一個较重要的物质斑点而已。
是啊全能的宇宙天文，没有你我们将不能存在。而你伟大的机器，是由 现象组成的可是，每一个現象都依赖于观察这种行动如果没有诸如象我所进行的这种观察，你也绝不会成为存在！
惠勒的意思是说没有宇宙天文就不会有人的認识，而没有人的认识也就不会有宇宙天文──这 里的宇宙天文当然早已不是“纯客观”的宇宙天文了。
