作者:當代·關增建 ┋ 閱讀:4851
在科學史上，天文學的發展，歷來波瀾起伏，曲折復雜，扣人心弦。在西方，人們熟知的是哥白尼日心說與托勒密地心說曠日持久的爭論，正是這場爭論，推動了天文學的發展以及天文學領域哥白尼革命的發生，最終促成了近代科學的建立。殊不知，在東方的中國，在對宇宙結構的認識上，也存在著類似的曠世之爭，這就是中國天文學史上著名的渾蓋之爭。
對宇宙結構的認識，是中國古代天文學的重要內容之一。中國人很早就形成了自己對宇宙形狀的認識，一開始，人們主張“天圓地方”，認為天是圓形平蓋，在人的頭頂上方懸置，地是方的，靜止不動。但這種認識並沒有形成系統的學說，因為它本身存在著比較明顯的漏洞。正因為如此，當曾子的學生單居離向他詢問是否果真“天圓地方”時，曾子一針見血地指出：“如誠天圓而地方，則是四角之不掩也。”（《大戴禮記 · 曾子天圓》)曾子並不否認“天圓地方”說的存在，但他認為那說的不是天地具體形狀，而是天地所遵循的規律。他引述孔子之語，把“天圓地方”說成是“天道曰圓，地道曰方”，即天所遵循的規律在性質上屬於“圓”，轉動不休；地遵循的規律在性質上則屬於“方”，安謐靜止。孔子師徒的說法，固然可以彌補“天圓地方”說在形式上的缺陷，但這種修補卻也使該說喪失了作為一種宇宙結構學說而存在的資格，因為它所談論的已經不再是天地的具體形狀了。
替代“天圓地方”說的是宣夜說。宣夜說產生的時間已經不可考，現在人們所知道的宣夜說，是漢代負責圖書管理的高級官員郗萌根據其老師一代一代的講述而記載下來的，《晉書 · 天文誌》對此有具體描述：
宣夜之書亡，惟漢秘書郎郗萌記先師相傳雲：“天了無質，仰而瞻之，高遠無極，眼瞀精絕，故蒼蒼然也。譬之旁望遠道之黃山而皆青，俯察千仞之深谷而窈黑，夫青非真色，而黑非有體也。日月眾星，自然浮生虛空之中，其行其止皆須氣焉。是以七曜或逝或住，或順或逆，伏見無常，進退不同，由乎無所根系，故各異也。故辰極常居其所，而北鬥不與眾星西沒也。”
文中提到的“辰極”，指的是北極星；“七曜”，指的是日月和金木水火土五大行星。五星在天空的運行，看上去很不規範，它們在恒星背景上有順行，有逆行，有時候看得見，有時候看不見，速度前後也不一致。宣夜說認為這是由於這些天體是自由飄浮在虛空中的，它們彼此沒有聯系，沒有相互作用，因此彼此的運動相互獨立，沒有共同的規律可循。天看上去有一定的形體和質地，那是由於它太高了，太廣闊了，導致人們在看的時候產生了錯覺。天的本質是虛空，所有的天體都自由懸浮在這個虛空之中。
宣夜說主張的是一種無限空間的宇宙圖景，認為日月星辰自由飄浮在虛空之中。這與古希臘人的水晶天說完全不同。希臘人認為天是某種特殊材料形成的固體天球，日月星辰分布在不同的球層上。在歐洲歷史上，這種固體天球觀念根深蒂固，直到16世紀，在第谷出色的天文觀測工作的沖擊下，人們才逐漸放棄了這種觀念。與西方的水晶天說相比，宣夜說的描述似乎更接近宇宙的實際正因為如此，熟知西方天文學發展史的科學史家如李約瑟等在了解了宣夜說的具體內容後，對之給予了很高的評價。
但是，從另一個視角來看，宣夜說的重要性就相形見絀了。從對科學發展的作用來說，該學說隻是一種初級的宇宙理論，它沒有與數學結合，不能用以編制歷法，不能預測日月星辰的運行，一句話，不能給人們提供有用的信息，這決定了它在天文學界必然要處於被邊緣化的狀態。更重要的是，它在本質上是反理性的，因為它認為天體的運動彼此獨立，互不相關，無規律可循。這種主張，杜絕了人們探尋自然規律的可能性，所以，它不利於科學發展，是一種沒有前途的學說。正因為如此，到了東漢末年，已經沒有人再關註它了。東漢著名學者蔡邕在總結當時天文學界的狀況時，一針見血地指出了宣夜說的處境：“宣夜之學，絕無師法。”（《晉書 · 天文誌》)宣夜說被天文學家們所拋棄，是歷史的必然。
中國古代第一個堪稱科學理論的宇宙結構學說是蓋天說。與宣夜說相比，蓋天說有其經典流布於世，那就是《周髀算經》。此外，《晉書》《隋書》的《天文誌》也對蓋天說的核心內容有所記載。下面是《晉書 · 天文誌》的有關記載：
其言天似蓋笠，地法覆槃，天地各中高外下。北極之下為天地之中，其地最高，而滂沲四隤，三光隱映，以為晝夜。天中高於外衡冬至日之所在六萬裏，北極下地高於外衡下地亦六萬裏，外衡高於北極下地二萬裏。天地隆高相從，日去地恒八萬裏。日麗天而平轉，分冬夏之間日所行道為七衡六間。每衡周徑裏數，各依算術，用句股重差推晷影極遊，以為遠近之數，皆得於表股者也。
蓋天說主張天地是兩個中央凸起的平行平面，天在上，地在下，天離地的距離是8萬裏，日月星辰圍繞著北極依附在天殼上運動。太陽依附在天殼上運行的軌道可分為七衡六間，每衡每間的距離，都可以用立竿測影的方法，運用勾股定理和其他數學方法推算出來。天地之間的距離，也是用這種方法推算出來的。
蓋天說突破了人們日常觀測中形成的天是個半球的生活經驗，提出了平天平地說，並且找到了適合這種模型的數學方法，那就是在立竿測影基礎上用勾股定理和相似三角形對應邊成比例的性質，測算各種天文數據。該說能夠解釋人們日常生活中見到的各種天象，能夠預測日月星辰的運行，還能夠編制歷法，滿足社會需求。該說構思的七衡六間，可以用來準確地預報二十四節氣，具有很強的應用價值。由此，該說能夠為人們提供有價值的信息，它對日月星辰運行的預測、對二十四節氣的預報，能夠接受觀測實踐的檢驗，因此，它是富有科學意義的宇宙結構理論，盡管它對宇宙結構本身的描述是錯誤的。
蓋天說在漢武帝時期遇到了渾天說的有力挑戰。事情起源於歷法編制。當時太史令司馬遷向漢武帝上書，建議修訂一部新的歷法，叫作《太初歷》。漢武帝采納了他的建議，命令他組織學者，制訂《太初歷》。司馬遷組織的修歷隊伍工作了一段時間後，參加者之間觀點上出現了分歧，來自四川的民間天文學家落下閎提出了一種新的主張：天是個圓球，天包著地，天大而地小。這種主張，後來被人們稱為渾天說。渾天說與司馬遷等信奉的蓋天說本質上完全不同，蓋天說主張天在上，地在下，天地等大；而渾天說主張天在外，地在內，天大地小。雙方主張的宇宙結構不同，所采用的測量儀器和測量方法也不同，這就導致了在修歷過程中的爭論。雙方爭論得非常激烈，以至於到了不能在一起工作的程度。對此漢武帝采用的解決辦法是讓他們分別制訂自己心儀的歷法，然後拿出來接受檢驗，誰的歷法更符合實際，就用誰的歷法。最後的結果是渾天說者鄧平等人制訂的歷法與實際天象符合得最好，於是就采納了鄧平的歷法。這就是中國歷史上著名的《太初歷》的由來。
《太初歷》的制訂問題畫上了句號，但由修訂《太初歷》所引發的渾蓋之爭卻拉開了帷幕。在此後的一千多年的時間裏，究竟是渾天說正確，還是蓋天說合理，天文學界的爭論一直不絕如縷，總的趨勢是信奉渾天說的人越來越多，渾天說逐漸成為天文學界對宇宙結構認識的主流。
渾蓋之爭涉及與有關宇宙結構問題的方方面面。西漢末年，著名學者揚雄先是相信蓋天說，後來在與另一位學者桓譚的爭論中，被桓譚所說服，轉而信奉渾天說。他經過細致思考，發現了蓋天說的諸多破綻，撰寫了著名的《難蓋天八事》一文，從觀測依據到數理結構等八個方面，逐一對蓋天說作了批駁。比如，他提出，按蓋天說的說法，天至高，地至卑，太陽依附在天殼上運動，也是高高在上的，人之所以看到太陽從地平線下升起，是由於太陽太高了，導致人產生了視覺錯誤的緣故。但是，即使人眼會因觀察對象的距離遠而產生視覺錯亂，水平面和光線的傳播是客觀的，它們是不會出錯的，那麽就在高山頂上取一個水平面，以之判斷日的出沒。實驗證明太陽確實是從水平面之下升起的，光線也是從下向上傳播的，這與蓋天說的推論完全相反，證明蓋天說是錯誤的。這是揚雄從觀測依據的角度對蓋天說所作的批駁。整體來說，他從八個方面對蓋天說所作的批駁，有理有據，是蓋天說無法辯解的。
但是渾天說也有自己的軟肋。渾天說主張天在外，表裏有水；地在內，漂浮水上。這一主張成為蓋天說批駁的重點，東漢著名學者王充就曾一針見血地指出：
舊說，天轉從地下過。今掘地一丈輒有水，天何得從水中行乎？甚不然也。（《隋書 · 天文誌》)
王充的責難是頗有說服力的，因為按當時的人的理解，太陽是依附在天球上的，天從水中出入，就意味著太陽這個大火球也要從水中出入，這是不可思議的。面對王充的責難，渾天說者的態度是，隻要有充足的證據證明太陽是從地平線下升起，又落到地平線下面，它即使出入於水中又有何妨？晉朝的葛洪就針對王充的責難，提出了判斷渾天說是否成立的判據：
又日之入西方，視之稍稍去，初尚有半，如橫破鏡之狀，須臾淪沒矣。若如王生之言，日轉北去者，其北都沒之頃，宜先如豎破鏡之狀，不應如橫破鏡也。（《隋書 · 天文誌》)
葛洪以太陽落入地平線時呈現出“橫破鏡”的狀態這一事實作為依據，指出這種現象與蓋天說的推論相反，證明蓋天說是錯誤的。他提出的判據是有說服力的。從觀測的角度，隻能承認渾天說是較為正確的。至於太陽從水中出沒的問題，南北朝時期的渾天家何承天給出了自己的解釋：
是故百川發源，皆自山出，由高趣下，歸註於海。日為陽精，光曜炎熾，一夜入水，所經焦竭。百川歸註，足以相補，故旱不為減，浸不為益。（《隋書 · 天文誌》)
何承天的構思很有意思，他的辯解，表現了渾天說者為修補自己理論上的漏洞所作的努力。但這種努力，並未起到太大的作用，這是因為渾天說有一個根本的缺陷——它沒有地球觀念，沒有意識到海洋也是大地的一部分。
渾蓋雙方的激烈爭辯，引起了人們的關註。在這場爭論的影響下，更多的人投入到了對宇宙結構問題的研究之中，提出了更多的宇宙結構學說。例如晉朝的虞喜就提出了《安天論》，虞聳提出了《穹天論》，東吳的姚信則提出了《昕天論》，一時間，諸說蜂起，人們辯論不休，隋朝的劉焯對之有形象描述：
蓋及宣夜，三說並驅；平、昕、安、穹，四天騰沸。（《隋書 · 天文誌》)
通過劉焯的描述，我們不難想象古人討論宇宙結構問題的熱鬧程度。
甚至一直到了12世紀的南宋，大學者朱熹仍然在關註著渾天說和蓋天說究竟誰是正確的這一問題。他的態度很明確：
有能說蓋天者，欲令作一蓋天儀，不知可否。或雲似傘樣。如此，則四旁須有漏風處，故不若渾天之可為儀也。（《朱子語類》卷第二)
朱熹是從天文觀測儀器的制作角度反對蓋天說的。他的話表明，從公元前2世紀渾蓋之爭登上歷史舞臺，一直到公元12世紀，學者們仍然在討論渾天說和蓋天說的孰是孰非。中國古人對天體結構問題的關註程度，由此可見一斑。
縱觀中國古代的這場曠世學術之爭，我們發現，古人在這場爭論中，秉持著一個重要原則：判斷一個學說是否正確，關鍵在於其是否符合實際情況，而不是看其是否遵循某種先驗的哲學觀念。比如，古人一直認為天地是由陰陽二氣生成的，從這個觀念出發，如果承認這一前提，就得承認蓋天說是正確的，因為陽氣輕清，陰氣重濁，輕清者上浮為天，重濁者下凝為地，這樣所推出的，必然是蓋天說所主張的宇宙結構模式。但古人在爭論中，並不以陰陽學說作為判斷依據，他們所關註的，是究竟哪種學說更符合觀測結果。對此，南北朝時期著名科學家祖晅的一段話可作代表：
自古論天者多矣，而群氏糾紛，至相非毀。竊覽同異，稽之典經，仰觀辰極，傍矚四維，睹日月之升降，察五星之見伏，校之以儀象，覆之以晷漏，則渾天之理，信而有征。（《隋書 · 天文誌》)
祖曜比較了渾蓋雙方的差異，在查閱典籍記載的基礎上，通過實地天文觀測，並使用儀器進行校驗，發現渾天說更符合實際，這才得出了渾天說可信這一結論。渾蓋之爭過程中表現出來的重視實際校驗的這種做法，是中國古代天文學的一個優秀傳統。這一傳統與希臘天文學的某些特點有明顯的不同。
除了不以先驗的哲學信念為依據判斷是非之外，渾蓋之爭在其他方面的表現也完全符合學術發展規律。政治和宗教等非學術因素沒有介入到這場爭論之中。南北朝時，南朝的梁武帝偏愛蓋天說，曾集合群臣，公開宣講蓋天說。對於他的主張，天文學家中不以為然者大有人在，但梁武帝並未采用暴力手段迫害那些不相信蓋天說者。佛教傳入中國後，佛教主張的宇宙結構模式，與渾天說亦不一致，但中國歷史上從未有過以佛教學說為依據，強行要求人們放棄自己所信奉的宇宙結構學說的事例。宗教因素沒有成為裁決渾蓋是非的依據，也沒有人因為信奉某種宇宙理論而受到政治或宗教上的迫害。這些，無疑都是渾蓋之爭中值得肯定的地方。
持續了一千三四百年之久的渾蓋之爭，是中國天文學史上的一件大事，它貫串於這個時期中國天文學的發展過程之中，促成了與之相關的眾多重要科學問題的解決，促成了中國古代天文學諸多重要成就的獲得。例如，被後人奉為中國古代歷法的圭臬的《太初歷》，是渾蓋之爭的直接產物；又如，在中國歷史上赫赫有名的“小兒辯日”問題，在渾蓋之爭過程中得到了合理的解答；再如，在中國數學史上著名的“勾股定理”以及相關的測高望遠之術，是在渾蓋之爭中為發展天文測算方法而形成的；更如，唐代僧行組織的天文大地測量，是為了解決渾蓋之爭的一個重要命題而得以實施的；還如，中國天文儀器的發展，亦與渾蓋之爭息息相關；……類似例子，不勝枚舉，這表明渾蓋之爭在中國歷史上有著延續時間長、參與人員多、涉及面廣、討論內容豐富、後續影響大等特點，它表現了中國古人對宇宙問題的關註程度，體現了中國古人對待科學問題的態度。這種規模和深度的爭論即使在世界文明史上亦不多見。我們完全有理由說，渾蓋之爭，作為中國歷史上最引人註目的學術論爭之一，將永載中華文明發展的史冊。
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