孫小淳教授，中國科學院人文學院常務副院長，國際科學史學院院士，主要研究中國天文學史，著有英文專著《The Chinese Sky During the Han 》（中國漢代星空），發(fā)表60多篇論文?，F(xiàn)任中國科學技術史學會理事長、國際哲學與人文科學理事會（CIPSH）執(zhí)委、國際天文學聯(lián)合會（IAU）天文學史專業(yè)委員會主席等職。
科學史是科學教育的重要組成部分。在科學史研究中，我特別喜歡“文明的融合”這個概念。曾記得今年年初在蘇丹首都喀土穆參會時，我特意去看了尼羅河，藍尼羅河和白尼羅河，兩條河匯聚在一起，流向埃及，滋養(yǎng)出偉大的古埃及文明。這一景象給我的直觀感受就是，文明的交匯可以培育出新的文明。
我認為近代科學的出現(xiàn)不是歷史的機緣巧合，而是歐亞大陸各文明數(shù)千年融合之結(jié)果。東西方的文明，都為科學文明的興起做出了貢獻，這是一個全球性的現(xiàn)象。
“絲綢之路”，是重要的人類歷史文化遺產(chǎn)，也是文明交流的象征，它為我們認識“文明的融合”提供了一個具體的視角。我們從中能夠了解到，古代不同文明的科學、文化和宗教等知識都對現(xiàn)代科學文明的發(fā)展做出過貢獻。研究人類文明的歷史就會發(fā)現(xiàn)，歷史上各個文明之間的聯(lián)系，要比我們想象的密切和豐富得多。
我今天想跟大家談的是，科學作為怎樣的一種力量，起到了連接古代絲綢之路上不同文明的作用。
我舉兩個例子來進行說明。一個例子就是13—15世紀中國和伊斯蘭國家之間的“天文絲綢之路”，另一個是17—18世紀的“海上絲綢之路”。
在我看來，“天文絲綢之路”上有兩個標志性的城市，一個是中國的登封，另一個是烏茲別克斯坦的撒馬爾罕。兩個地方都有中世紀大型的天文臺，登封有13世紀元朝建立的登封觀象臺，撒馬爾罕有15世紀初鐵木耳王朝建立的烏魯伯格天文臺。兩個天文臺都有非常具有代表性的中世紀大型天文儀器，代表了當時最先進的天文觀測技術（見圖1和圖2）。
圖1 建于13世紀的登封觀象臺
圖2 建于15世紀初的烏魯伯格天文臺
在蒙古帝國統(tǒng)治時期，中國和阿拉伯世界聯(lián)系更加緊密了。有非常明確的證據(jù)表明，中國和伊斯蘭世界存在著天文學知識的交流，一些新的概念、新的方法和新的天文儀器被介紹到了中國。
關于伊斯蘭世界天文學知識向中國的傳播，首先是天文歷法上“里差”概念的引入。里差是因兩地地理經(jīng)度不同造成的時間差，里差改正就是根據(jù)里差對所觀測的天文現(xiàn)象所發(fā)生的時間進行校正。
里差改正由一位叫耶律楚材的元朝天文學家引入到他所制定的一部歷法《西征庚午元歷》中。耶律楚材在觀測月食時發(fā)現(xiàn)兩地時間之間存在一個差值，他把由于東西地理之差造成的時間改正叫做“里差”。今天我們知道，里差實際上就是由于兩地經(jīng)度不同而造成的地方時的差值。比如北京與倫敦的地理經(jīng)度差約120度，所以兩地的地方時就相差8個小時。
耶律楚材定的里差系數(shù)比實際值要小，也就是說他對兩地距離的估算，比實際距離要大，約為實際距離的1.42倍。這樣的誤差是如何發(fā)生的呢？他采用的里程數(shù)據(jù)的來源是什么呢？這些問題現(xiàn)在很難有確切的回答，但是我們可以猜測，耶律楚材有可能用了古希臘天文與地理學家托勒密（公元85—165年）傳統(tǒng)的地理經(jīng)度數(shù)據(jù)。
托勒密《地理學》的地理經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，是后世西方繪制世界地圖和制造地球儀的標準數(shù)據(jù)，這一傳統(tǒng)一直延續(xù)到16世紀。從托勒密傳統(tǒng)的世界地圖（如15世紀德國約翰（Johnnes of Armsheim）繪制的世界地圖，見圖3）上，我們可以看到Bactra（接近撒馬爾罕）與開封（接近登封）的經(jīng)度差為65度，但兩地實際經(jīng)度差為47度，即兩地的距離被夸大為實際距離的1.38倍（65/47）。這與上面的1.42倍相差不大，因此推測耶律楚材很可能采用了托勒密的地理經(jīng)度數(shù)據(jù)來確定“里差”的大小。
圖3 15世紀德國約翰（Johnnes of Armsheim）根據(jù)托勒密《地理學》數(shù)據(jù)繪制的世界地圖
其次我要講講一位來自西域的天文學家扎馬魯丁，元世祖至元四年（1267年），扎馬魯丁向忽必烈進獻了7件天文儀器，這些儀器都是阿拉伯天文儀器（見圖4和圖5）。
圖4 托勒密“雙股儀”示意圖
圖5 阿拉伯星盤
扎馬魯丁還制定了一部專為中國穆斯林使用的天文歷法《萬年歷》。1271年，元朝大都建立回回司天監(jiān)，即穆斯林天文臺，與漢兒司天監(jiān)并列，扎馬魯丁成為回回司天監(jiān)的監(jiān)正。他在《元秘書監(jiān)志》里面提到了100多條關于伊斯蘭世界、波斯世界的數(shù)學、天文、地理及天文儀器，其中包括歐幾里得的《幾何原本》和托勒密的《至大論》等著作，可見當時有很多西方天文學知識傳到了中國。
東西方天文學知識的傳播并不是單向的。接下來我還要探討一下天文學知識從東方傳到西方的可能性。這種傳播往往很難有直接的證據(jù)，但是如果我們分析東西方的天文測量數(shù)據(jù)，就有可能找到一些間接證據(jù)。
我想通過中西兩個星表的比較來說明這一問題。一個是中國的“郭守敬星表”，另一是西方的“烏魯伯格星表”。中國星表與西方星表有很大的不同。兩者坐標系不同，采用的天文觀測儀器就不同。中國采用渾儀，西方采用的是黃道天文儀器。在實際測繪中，黃道儀器要比赤道儀器難以操作。
我2014年訪問撒馬爾罕烏魯伯格天文臺，當時腦子閃出的問題是，現(xiàn)在的烏魯伯格星表中的黃道坐標，真的是用黃道儀器測量的嗎？有沒有可能是先用赤道儀器測量赤道坐標，然后把它們換成黃道坐標，以符合西方星表的傳統(tǒng)？這個問題促使我對烏魯伯格星表進行了一些分析，看看從星表數(shù)據(jù)中能否發(fā)現(xiàn)赤道儀器測量的印記。
我用數(shù)學上的傅里葉分析法分析了郭守敬星表，發(fā)現(xiàn)星表的觀測年代是在1380年前后，并不是郭守敬所在的元初，而是在明朝初年，郭守敬原來測定的數(shù)據(jù)顯然是失傳了。郭守敬星表的測量非常準確，誤差只有2個角分左右。我又對烏魯伯格星表數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，烏魯伯格星表數(shù)據(jù)確實含有用赤道天文儀器觀測的系統(tǒng)誤差，儀器的樞軸方向偏離了北極3個角分，而星表的觀測年代在1444年左右。由此我們可以推測，烏魯伯格星表的觀測，很可能是受到中國赤道式天文觀測技術的影響。
從這兩個星表的比較可知，中世紀東西方天文學交流，不僅存在從西向東的知識傳播，而且存在從東向西的知識傳播。
我給大家講的第二個例子是關于17—18世紀的“海上絲綢之路”。這一時期西方發(fā)生了科學革命，大量西方科學知識通過歐洲傳教士傳到中國，歷史學家稱之為“西學東漸”。但是，有一種相當普遍的看法，認為中國在這一時期主要是被動地接受西方的科學知識。我認為這個看法是相當片面的，而且深受“歐洲中心論”的影響。
其實科學革命本身就是文明融合的結(jié)果，是一個全球化的過程。在這個過程當中，當然主要是西方先進科學知識向東方的傳播，但明清時期的中國，并不是完全被動地接受西方科學知識，而是在接收了西方知識以后，也有主動的發(fā)明創(chuàng)造。在中國進行的很多科學活動，實際上是和歐洲的科學進展息息相關的，是世界近代科學的一部分。下面我以地球經(jīng)度測量問題為例加以說明。
明朝萬歷三十年（1602年），意大利傳教士利瑪竇（Matteo Ricci，1552—1610）向明神宗進獻的世界地圖以《坤輿萬國全圖》為名出版，從此中國人初步了解到了世界地圖的全貌，同時也了解了地球概念及相應地理經(jīng)緯度概念。
對于中國來說，地理經(jīng)度的測量有兩重目的。第一是為了制定天文歷法。天文歷法在中國是最高統(tǒng)治合法性的重要標志，所以必須做得非常精確。要做出非常精確的歷法，就需要地理經(jīng)度、地理緯度等信息。
明朝末年，原來使用的歷法《大統(tǒng)歷》已經(jīng)行用了300年，出現(xiàn)了很大偏差。崇禎年間，徐光啟就提出要對歷法進行改革。徐光啟主張采用“西法”，為了證明“西法”的優(yōu)越，他利用“西法”預測了5次月食，不僅給出月食在北京的情況，而且還給出在其他14個省會的情況，這是前所未有的。徐光啟主張的“西法”在歷法競爭中取得優(yōu)勢，地理經(jīng)度測量顯然起了很大的作用，它幫助徐光啟證明了“西法”的優(yōu)越性，確定采用西方天文學系統(tǒng)進行歷法改革，所謂“溶彼方之材質(zhì)，入大統(tǒng)之型?！?。中國天文學從此走上中西融合的進程。
地理經(jīng)度測量的第二個目的就是地圖的制作。地圖的制作對于國家治理來說是非常重要的，是國家政治的要務。清朝康熙年間康熙皇帝親自領導了大規(guī)模的天文大地測量。1718年，地圖冊繪制完成，這就是著名的《皇輿全覽圖》（見圖6）。當時為開展這項工作，康熙聘用了很多耶穌會士，其中大部分來自法國，大多與法國科學院保持著密切的聯(lián)系。因此可以說，康熙時期，中國與法國之間有過很多科學交流活動。例如巴黎天文臺的天文學家，就通過在華傳教士獲得來自中國的天文、地理數(shù)據(jù)和信息。當時的歐洲科學家，都非常期待能夠拿到來自于中國的數(shù)據(jù)，因為這對于他們開展的科學研究項目是很有價值的。
圖6 《皇輿全覽圖》中的海南島地圖
當時在中國進行的測量，從南方的海南島到北方的黑龍江，南北地域非常廣闊，這在歐洲是不可能做到的。所以傳教士在測繪結(jié)束以后，在把測量數(shù)據(jù)報告給康熙皇帝的同時，也把數(shù)據(jù)發(fā)回歐洲。這些數(shù)據(jù)很快就出現(xiàn)在1735年法國傳教士杜赫德編撰的《中國帝國圖志》中，在歐洲廣為流傳，成為制作世界地圖的最新數(shù)據(jù)。中國康熙朝的天文大地測量，實際成為歐洲近代科學活動中的一部分。
康熙時期為繪制《皇輿全覽圖》所做的大規(guī)模天文大地測量，充分說明那個時候的中國并不是完全被動地接收來自西方的科學知識，而是非常主動地開展相關的科學活動。中國可以說是西方科學近代化進程的參與者。這也從一個側(cè)面說明，近代科學的發(fā)展是全球化的一個過程，是東西文明交流融合的過程。
上述中世紀和近代早期中國與西方分別在“天文絲綢之路”和“海上絲綢之路”的科學交流表明，自古以來，科學就在文明的交流中扮演著重要的角色，同時科學也在這種文明的互動獲得新生。這提示我們以一種全球的視角來看待歷史上的科學與文明。“絲綢之路”為我們提供了這樣的新視角，這種新視角對于我們開展“文明的融合”的科學教育也是十分有益的。
歷史的點點場景連接起來，可以構(gòu)成一個全球科學史的圖景。研究這些場景非常有意義。古代世界相互連接的程度比我們想象的要豐富得多。這一歷史遺產(chǎn)應該得到傳承。因為，不管怎么說，我們是探索科學真理的同一個人類。
本文原載于《中國科技教育》2017年第7期“專題”欄目，演講人孫小淳，根據(jù)錄音整理，有刪減。
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