12月1日這一天，在日期上本沒有什麼特殊，它除了是邁入12月的第一天，它還是廣受喜愛的“藍胖子”哆啦A夢之父藤子·F·不二雄的誕辰紀念日。

圖片出自《哆啦A夢：大雄的宇宙開拓史》。

這位漫畫家将哆啦A夢設定為來自22世紀的機器貓，在他的想象中，那時的地球将是個技術發達、世界和平的文明世界。人類不僅已經學會與地球和諧共處，更與無限廣袤的宇宙産生廣泛的聯系。任何一個普通人都可以駕駛簡便的宇宙飛船遨遊太空，與外星人交朋友。

哆啦A夢世界中的宇宙，很有可能是所有科幻作品中對地球最友善的宇宙。除了外星球某些專橫的首腦或是暴躁的機器人偶爾會禍害自己的星球外，地球極少遭到外星人攻擊。相反，在一集動畫中，一名火星宇航員抱着友善的目的駕駛飛碟探訪地球，卻發現地球文明不僅空氣惡濁，噪音刺耳，地球人更是一群暴力成性的生物，恃強淩弱，以大欺小，而遭到欺淩的弱小——像野比大雄，回到家後又對着電視裡播放的外星大戰場面揮拳叫好。屏幕上外星飛碟被紛紛擊毀的畫面把這位火星來客吓得不輕，他認定和地球人做鄰居太過危險，于是在返回火星後召集全體居民決議集體離開火星，移民别的星球。

圖片出自《哆啦A夢：大雄的月球探險記》。

但總體上說，宇宙是個充滿無限可能的奇幻所在，對好奇心旺盛的小朋友來說，這一點頗具吸引力。以至于長大成人遭受社會的錘擊之後，仰望星空時，心中仍能升起一種莫名的欣慰感。就像《黑超特警》裡的威爾·史密斯飾演的警察傑伊，仰望星空時忽然靈光乍現，發現外星人就生活在我們中間一樣——宇宙很大，但也因此充滿生命的無限可能，因此，人類并不孤獨。

成人世界研究宇宙的科學家們也從科學上認可外星人存在的可能性。20世紀60年代，康奈爾大學一位名叫弗蘭克·德雷克的學者想出了一個計算宇宙中存在高級生命可能性的方程式。根據這個方程式，把宇宙中某個部分的恒星數量除以可能擁有行星系的恒星數量，再除以理論上能夠存在生命的行星系數量，再除以已經出現生命并且生命提高到了有智力狀态的行星系數量；如此一通除下去，最終即使是最保守的估計，僅在銀河系中，存在高等文明的外星球的數量也有幾百萬。

這個結論頗具吸引力，至少可以解釋為什麼總有外星人喜歡光臨地球的某片農田，把農民伯伯辛辛苦苦耕種的玉米成片放倒，弄成幾個奇怪的圈圈再打道回府了。考慮到科學家測算出宇宙中任何兩個文明社會間的平均距離至少在200光年，外星人喜歡這樣做的原因就更加匪夷所思。他們以光速或是超光速在浩瀚的宇宙空間中航行數十年甚至上百年時光，隻為在地球的上空模糊地出現一下，驚吓某個無辜的路人，然後在農田裡弄幾個怪圈，這種文明形态的思維方式确實對地球人來說難以理解。

不過，從另外一個角度來看，外星人看地球感覺或許也一樣。畢竟，最近的外星文明距離地球也足有200光年，這意味着如果有哪個外星人閑着無聊，用光學天文望遠鏡對準地球的某個方位——比如北京的故宮博物院，他看到的會是200年前的場景，也就是沐浴在乾隆盛世餘輝下的皇宮禦苑，他會看到皇帝臨朝聽政，臣僚跪拜如儀，後宮嫔妃在打發等待皇帝垂幸的無聊時光——就跟我太太吃晚飯時打開電視機看到的差不多。你可以想象在旁邊陪看的我是什麼感受。

但不妨問自己一個問題：“我們有多長時間沒有仰望星空了？”低頭才是我們生活的絕大多數狀态：我們低頭吃飯、低頭工作，低頭在電腦前敲字趕稿，低頭刷手機。一天中唯一仰頭的時候幾乎隻有躺在床上，隻有空蕩蕩的天花闆和準備合上的眼皮，隔絕了仰望星空的視線。如果抱着以己度人的心态，以地球人度外星人，那麼外星人或許也沒空格外觀照地球。不如說：

“當你仰望星空時，星星沒空看你。”

縱然如此，如果在某個夜晚，你遭受社會“暴捶”，傷痕累累地走在孤獨寂靜的路上，不妨擦擦淚水朦胧的眼睛，擡起頭仰望星空。在那浩瀚的星空中，或許會有一顆閃着藍光的星星劃過——那或許就是哆啦A夢和他的小夥伴駕駛着宇宙飛船，開始了他們的宇宙大冒險。

本文正文部分出自《新京報·書評周刊》11月26日專題《缤紛與冷酷 宇宙探索簡史》的B08。

已推送文章：

從水瓶到摩羯，誰背後還沒有個故事了？

尋找宇宙為我們留下的線索

吞噬一切的黑洞，能夠被人類利用嗎？

撰文 | 李夏恩

01

“宇宙因何存在，為何存在”，

這是個終極問題嗎？

有一種理論聲稱，若是誰真的搞清宇宙為何存在、因何存在，宇宙就會立刻消失，取而代之的則是更怪異、更難以說明的東西。另有理論聲稱，此事已經發生過了。

——道格拉斯·亞當斯，《宇宙盡頭的餐館》

人類在地球上保持着許多“唯一”的紀錄，其中的一項“唯一”，便是人類是唯一會擡頭仰望星空并想搞清楚星星為什麼在夜空中發光還掉不下來的生物。當然，人類仰望星空的時候思考的問題遠不止于此，日複一夜地擡頭仰望除了導緻頸椎病發作頭暈目眩外，也會發現月亮與星星的出沒升降，一如晝夜輪替一般，有規律可循。于是，憑借着觀察的經驗，人類又成了唯一能通過觀察日月星辰的運行發現并自以為掌握其中規律的生物。

紀錄片《宇宙時空之旅》（2014）畫面。

這一點，在人類這種自私生物身上有着特殊的價值——他會考慮頭頂熠熠生輝的數以萬計的光點如此有規律的運作，跟地上的自己有些什麼特殊的關系。盡管從普遍聯系的角度來看，這種關系必然存在，但絕大多數情況是，那些閃爍的星星并不關心地球上的人類對它們究竟有怎樣一廂情願的想法——畢竟它們發出的光亮抵達地球時，可能已經過去了幾百甚至上千年。

但在人類的觀念中，這些穿越浩瀚宇宙空間抵達自己瞳孔中的星光，必然與自己關系匪淺。時間越是久遠，對這一點就越笃信不疑。17世紀的中國學者顧炎武，在《日知錄》中曾經寫道：

“三代以上，人人皆知天文。‘七月流火’，農夫之辭也；‘三星在戶’，婦人之語也；‘月離于畢’，戍卒之作也；‘龍尾伏辰’，兒童之謠也。”

“七月流火”“三星在戶”“月離于畢”“龍尾伏辰”，這些先秦《詩經》中對星象的描述，被認為出自當時農夫、婦女、戍卒、兒童之口，盡管這些文绉绉的辭句，是否真的是當時大字不識的平頭百姓随口吟誦的詩篇很值得懷疑，但總得有懂的人把這些話塞進他們嘴裡。因此，在中國古人眼中，星象與人事相關，倒是毋庸置疑的事實。西方世界亦複如是，就在詩經誕生的時代，古希臘哲人赫西俄德在《田功農時》中也如此寫道：

“當獵戶座和天狼星走進中天，牧夫座黎明時出現在玫瑰色的天庭時，佩耳塞斯啊，你要采摘葡萄，并把它們拉回家；在陽光下曬十天十夜，再捂蓋五天，第六天把快樂的狄俄尼索斯的這些禮品（即葡萄酒）裝進器皿。”

在星象與人事關系密切這一點上，東西方古代文明的人類可謂一拍即合。因此，為了能更好、更深入（也可能更離譜）地發現兩者之間的聯系，古代世界的人類就創造出衆多用以觀星的儀器。不僅用它來觀察星星，更用以思考那個可能會讓宇宙被更怪異、更難以說明的東西取代的終極問題：

宇宙為何存在，因何存在。

02

宇宙是個蓋子，還是個雞子？2000年前的宇宙模型

如果把地球曆史上探索宇宙的聰明人大排行，那麼張衡應該可以名列前茅。這位生活在公元二世紀的學者，不僅制造了中國曆史上最出名的渾天儀，更開動自己睿智的大腦，回答了宇宙為何存在、因何存在這個問題——盡管他的答案與标準答案肯定有着巨大的出入。

在他的著作《靈憲》中，他解釋說，在宇宙萬物誕生之前，乃是一種“幽清玄靜，寂漠冥默，不可為象，厥中惟虛，厥外惟無”，名曰“溟涬”的狀态。宇宙初始階段，則是“萌而未兆，并氣同色，混沌不分”的“庬鴻”狀态。最後，“元氣剖判，剛柔始分，清濁異位。天成于外，地定于内”，這個階段的狀态，被稱為“太元”。由此“在天成象，在地成形”，人類由此誕生。其中，“人之精者”也就是那些被稱為“聖人”的家夥，仰觀天文，俯察地理，作為綱紀，以經天緯地。

電影《張衡》（1983）劇照。

張衡自然不便自诩為聖人——畢竟那時孔子的“聖人”地位還未完全确定，可堪聖人之名的唯有五帝三皇以及當朝的最高統治者——但張衡在《靈憲》中所描述的宇宙起源萬物生成的過程，卻毫無疑問是效法聖人口吻之作。他更細細叙述了天地的度量日月星辰的運行規律，對今人來說，最值得關注的應屬他明确指出月亮與星星的光亮來自于反射的陽光。“月光生于日之所照，魄生于日之所蔽，當日則光盈，就日則光盡也。衆星被耀，因水轉光。當日之沖，光常不合者，蔽于他也，是謂暗虛。在星星微，月過則食。日之薄地，其明也。”他甚至還指出，星星在白天依然存在，隻是因為陽光太強，猶如白晝中的火把，所以無法顯示出它的光亮。

在沒有望遠鏡的時代，張衡與他的同行是如何僅憑肉眼觀測就發現這些原理的，始終是個謎。而他所制造的渾天儀，則是他按照心中所思創造的宇宙模型。

在張衡的時代，宇宙觀主要分為兩種理論：渾天說與蓋天說。蓋天說起源最早，理論也發生了兩次變化，從最早的“天圓如張蓋，地方如棋局”到戰國時代的“天似蓋笠，地法覆槃”，大地從棋局到倒扣的盤子，弧度越來越大，一直大到認為天穹與地拱的曲率基本一緻。弧度之所以一再增加，其原因就是地平說越來越難以解釋理論與天文觀察之間出現的差異。于是，渾天說應運而生。在渾天說的理論中，大地不再糾結于弧度的大小，其外被球體的渾天包圍。盡管在今人看來，中土的渾天說與西方的地心說别無二緻，都是古人錯謬的宇宙觀，但在當時，從天蓋地到天包地，就已邁出了質變的一步。

張衡雖然被認為是渾天說在漢代的集大成者，但他身處之時，正是渾天說與蓋天說相行共存的時代，當時最重要的數理著作《周髀算經》即以蓋天說為基礎，即便是張衡，也不得不從中取法加以研習。因此，他在《靈憲》中對天地結構的描述含糊其辭，“天成于外，地定于内”“天圓以動”這是渾天說的理論，但他又寫道“地平以靜”“懸天之景，薄地之儀，皆移千裡而差一寸”，這又是蓋天說的理論。

禦制玑衡撫辰儀，出自《皇朝禮器圖式》卷三，為渾天儀的改進版。

但在題名張衡所撰的《渾天儀圖注》中，張衡卻又似乎是個徹底的渾天說派，他寫道“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于内，天大而地小……天轉如車毂之運也，周旋無端，其形渾渾，故曰渾天也”。然而這段記述，出自晉代葛洪的引文，考慮到這位著名道士僞托名人造作僞書的前科不少，所以《渾天儀圖注》是否真為張衡所撰，不得不令人疑窦叢生。

然而，渾天說與蓋天說之間最大的區别，不在于地的形狀，而在于天的運行。蓋天說認為日月星辰是在大地上空圍繞一個中心旋轉；而渾天說則認為天球包裹着大地，日月星辰附在天球之上運轉，天體是會随着天球到大地的下面或是背面去的。至于大地是平的還是圓的，至少在張衡的時代，并不是争論的焦點。

渾天儀，顧名思義，是按照渾天說所構建的宇宙模型。今天，我們見到的渾天儀，是許多圓環套在一起，組成一個中空的球體，模仿天球，雕刻着細密的紋飾，其外觀形式，隻要去南京紫金山天文台參觀就可以看到。盡管這台制造于明代的渾天儀，在理論上是張衡原版渾天儀的徒子徒孫，但兩者之間卻存在着不小的差異。明代的渾天儀需要用人力運轉，但張衡制造的渾天儀卻以水力推動運轉。而最大的不同點是，如今我們認識的渾天儀是觀測天象的儀器，而張衡制造的渾天儀卻更像是一個模仿宇宙運行的玄妙機器。《晉書》如此記載張衡的渾天儀：

“張衡又制渾象，具内外規，南北極，黃赤道。列二十四氣，二十八宿，中外星官及日月五緯，以漏水轉之于殿上室内。星中、出、沒與天相應。”

由于張衡渾天儀的圖紙和記錄皆已失傳，所謂的《渾天儀圖注》又來源不明，所以這台宇宙儀器究竟是以何種原理進行運作，就像張衡如何得知星星和月亮的光亮是反射的陽光一樣，同樣也是個謎題。

欽定天體儀，出自《皇朝禮器圖式》卷三。

我們隻知道張衡制造的渾天儀并非中國的第一架渾天儀，《晉書》中提到“古舊渾象以二分為一度，凡周七尺三寸半分也。張衡更制，以四分為一度，凡周一丈四尺六寸一分”。可見張衡的渾天儀是在更古老的原型基礎上進行改造的成果。最古老的渾天儀可能隻有兩個圓環：固定與赤道平行的赤道環和可以繞着極軸旋轉的赤極環（也被稱為“四遊環”），兩者上都刻有周天度數。但張衡的渾天儀上，除了赤道與赤極外，還有黃道、“二十四氣，二十八宿，中外星官及日月五緯”，林林總總繁複的圖文，要想全部體現出來，需要一個巨大的天球——張衡的渾天儀難道是一個帶好幾個圓環的巨大天球嗎？

金嵌珍珠天球儀，乾隆年間，故宮博物院藏。

後世曆代學者一直想仿造張衡能自行運轉的渾天儀，但最終的結果卻隻是在一個又一個不能自行運轉的儀器上增補改造。北魏的斛蘭在底座上添置了十字水趺，用以校正儀器的水準。唐代的李淳風将張衡渾天儀外的地平、子午和赤道三圈固定在一起，合稱“六合儀”，将裡面可以旋轉觀測的四遊環和上面窺看星象的窺管，合為“四遊儀”。在這兩層之間，加上了黃道環、白道環（“白道”即月球運行的軌道）和赤道環，合為“三辰儀”。這最終成為了如今我們所見到的渾天儀的範本。南京紫金山天文台的渾天儀，雖然是張衡渾天儀的徒子徒孫，但卻是李淳風改進渾天儀的“嫡傳哲嗣”。

今天去那裡的參觀者，大可以想象在浩瀚的星空下，古代的司天監官員，費力地轉動着那幾個巨大的圓環，透過窺管觀測浩瀚的星空。盡管這場景足夠令人肅然起敬，但是否有不那麼累手臂和脖子的方法仰望星空？

03

做個小宇宙，裝在口袋裡

浩瀚的星空下，有許多奇巧的事情，其中一件便是公元二世紀時，東西方世界分别誕生了兩名偉大的天文學家，在中國是張衡，而在西方，則是托勒密。

這兩位同行的生命周期，有長達四十九年的時間完全重合，但他們卻從未聽說過彼此的名姓——當然，這或許也是宇宙中無數巧合之一。但這兩位如果能坐在一起互相交流的話，他們一定會發現彼此間有許多話題可聊。張衡所推崇的天球包地的“渾天說”，在托勒密那裡，則是“地心說”。他和張衡都同意宇宙是個巨大的天球，大地被天球包圍。托勒密比張衡更願意明确地指出，他們腳下的大地是個球體。而張衡則願意向托勒密分享他的一個理論：宇宙并不是一個有限的球體，而是無限廣袤的空間，“宇之表無極，宙之端無窮”。

或許就在張衡制造渾天儀時，托勒密也在設計他的觀星小儀器：“星盤”。

星盤是個極為精巧的儀器，無論是大小還是外觀，都像一塊雕工精緻的懷表。盡管它并沒有齒輪、發條與簧片，卻同樣可以計算時間，甚至比懷表還要精準，因為它是通過對太陽和恒星的觀測，計算太陽時和恒星時。今天的一些自己動手的科普手工書上，會教孩子用硬紙片、鉛筆和吸管制造星盤。因為它的構造确實非常簡單，分為兩層。下面的盤面被稱為“地帶”，雕刻了表示天球經緯度的線，上面是一個镂空的金屬盤，被稱為“星圖網格”，用以指示恒星的位置。

黃銅制希伯來星盤，公元1350年前後，大英博物館藏。

将“星圖網格”放在“地帶”上時，“星圖網格”上标出的恒星就可以在天空中找到。而這個星盤也就成了一張北天星圖。如果讓“星圖網格”繞着中心代表北天極的軸轉動，就會形成恒星在天空旋轉的效果，這樣觀察者就可以知道在任何時間和季節可以看到哪些恒星。通過星盤上恒星的方位與星空中恒星的位置，便可以判斷精準的恒星時與太陽時，配合以像指針一樣的“照準儀”，還可以通過标在星盤邊緣的刻度，讀出恒星在地平線以上的高度。

星盤之所以能夠被制作出來，端賴托勒密的兩本數學著作《天球測繪》與《平面球體測繪》，這兩本書分别論述了正射投影和極射投影的數學方法。前者利用三個互相垂着的正射投平面解決了天體的定位問題，而後者所介紹的将球形投影成平面圖形的方法，正是制作星盤的數學依據。用數學專業理論解釋托勒密的方法，對普通讀者來說可能比較難于理解。

公元八世紀将托勒密《天文學大成》引進阿拉伯世界的學者本·侯奈因倒是提供了一個通俗易懂的版本，隻是如同牛頓被蘋果砸中發現萬有引力的傳說一樣，太過戲劇性：據說有天托勒密一邊騎馬一邊随手擺弄着他最喜愛的天球儀，結果很不小心地将天球儀掉在了地上，他的馬也很不小心地一腳踩了上去。待馬蹄子擡起，托勒密發現他的天球儀已經從球體變成了一個平面——這就是地球上第一個星盤。這讓人不得不懷疑托勒密胯下的那匹馬是“歌者文明”派來地球監控文明發展程度的間諜。

比起渾天儀這樣的龐然大物，星盤小巧、便攜，使用方法簡單，尤其是在海上風浪颠簸會導緻機械鐘失靈，星盤卻能很好地發揮效果——畢竟星星、月亮和太陽總會出現在頭頂。

04

在這裡，地球和太陽誰圍着誰轉，完全不重要

如此巧妙又便攜的觀星儀器，自然不會僅由西洋一家獨享。然而，中國卻在開始時與星盤失之交臂。根據《元史·天文志》記載，1267年，不花剌人紮馬剌丁曾向元廷進獻天文儀器“兀速都兒剌不定”，此即阿拉伯語“Usturlab（Astrolable）”的音譯，即為星盤。史書上如此描述它的形制：

“晝夜時刻之器，其制以銅，如鏡圓而可挂，面刻十二辰位，晝夜時刻，上加銅條，綴其中，可以圓轉。銅條兩端各屈其首，為二竅對望，晝則視日影，夜則窺星辰，以定時刻，以測休咎。”

然而它僅僅在史書上出現一瞬，便湮沒無聞了，直到17世紀來華的耶稣會士利瑪窦，才将星盤再次帶入中國。1607年，李之藻根據利瑪窦口授，将天文學家克拉維茨在羅馬學院的講義《星盤》（Astrolabivm）編譯成書，題名《渾蓋通憲圖說》，介紹星盤的原理和制作、使用方法。之所以起“渾蓋通憲”這個書名，是因為李之藻認為星盤恰到好處地融合了中國渾天說與蓋天說兩家之長：“其制約渾為之，刻畫重圜，上天下地，周羅星曜，背绾瞡筩。貌則蓋天，而其度仍從渾出。”

《渾象圖》，出自李之藻《渾蓋通憲圖說》。

無論是對四百年前的李之藻，還是對一千八百年前的張衡，無論是相信渾天說，還是相信蓋天說，都不會對自己的生活産生任何威脅。因此，李之藻才會欣喜地将來自基于托勒密地心說理論的星盤方法論著引入中土，“會通一二，以尊中曆，而他如分次度，以西法本自超簡，不妨異同，則亦于舊貫無改焉。語質無文，要便初學，俾一覽天地之大意，或深究而資曆象之至理”。

但就在他對西洋舶來的星盤啧啧稱贊之時，決然不會想到，在他編譯《渾蓋通憲圖說》的七年前，羅馬鮮花廣場，一位叫布魯諾的哲學家被當衆活活燒死，而他的罪名正是批判地心說，宣揚日心說。

就像張衡不知道托勒密的名字一樣，李之藻也不知道布魯諾的名字。盡管他編譯此書的目的是期望星盤可以推廣應用到中國的航海和天文事業之中。此書的命運卻随着三十七年後明王朝的覆滅而發生改變。

清廷統治者沿襲了前朝禁止民間私習天文的禁令，但自己卻喜好上了這種來自西洋的奇技淫巧——在故宮博物院裡至今依然保存着三個簡平儀，即星盤，其擁有者都是康熙皇帝。可想而知，除了他和他的子孫之外，再沒有人見過這些來自西洋的觀星儀器。而那座巨大的渾天儀，則在天文台上靜默屹立，在數百年如一的日升月降中，夜複一夜守望着亘古如斯的星空。

瓷青紙簡平星盤儀，康熙年間宮廷禦制，故宮博物院藏

它和頭頂的星星，都不關心彼此的存在。人類才是唯一會通過星盤和渾天儀觀察星星并思考自己存在意義的生物。

作者｜李夏恩；

編輯｜西西；

校對｜劉軍。