日即夏至日看到太阳从一块特定位置的石头处升起，这块石头 第 被称为“修道士的脚后跟”(Fiar's Heel)。 季节周期的长度一一个春分点与下一个春分点之间的间 隔一规定了基本的历法单位年，就如同以太阳的每日运动来 古 定义日一样。然而，年是比日更难以测量的单位，并且对于合用 代 的长时段历法的需要将一些持续不断的难题摆在了天文学家的 的 面前，16世纪期间，这些难题中最显著者在哥白尼革命中发挥 两 了直接的作用。古代最早的太阳历是每年360天，这是一个简 球 洁的约整数，正好与苏美尔人六十进制的数字系统相吻合。但 宇 宙 是四季的周期不止360天，所以这些早期太阳历的“元旦日”逐 渐地向前移，由冬到秋、由秋到夏、再由夏到春。这种日历从长 时期来看几乎没有用处，因为一些重要的季节性事件，如埃及尼 罗河的汛期，在接下来的年份中发生的日期越来越晚。为了保 持太阳历与季节同步，埃及人在原先的年份中增加了额外的五 天作为假日季节。 然而，四季的周期并不是一个整数日的时间。一年365天 还是太短了，40年后，埃及历法比实际的季节差去了10天。所 以，当朱利叶斯·凯撒在埃及天文学家的技术帮助下改革历法 时，将每年的长度定为3654天；3个365天的年后接一个366 天的。从公元前45年被引入直到哥白尼死后，这种历法，儒略 历，一直为整个欧洲所使用。但是，实际的一年四季要比365 4 天少11分14秒，以至于到了哥白尼生活的年代春分点从3月 21日退到3月11日。历法改革（见第四、五章）的需求，为天文 学自身的改革提供了一个重要的动机，而且这场带给了西方世 界现代历法的改革是在《天球运行论》发表后39年就开始了。 新的历法由教皇格里高利十三世于1582年在基督教欧洲广大 12 的地区强制推行。新历法规定每四个百年中有三个不置闰。 1600年和2000年是闰年，1700、1800、1900年在儒略历中是闰年 而在格里高利历中只有365天，而且2100年也是一个只有365 11
哥 天的普通年份。 以上讨论的所有的观察资料差不多就是中北纬度地区的天 白 文学家所观察到的太阳的情况。这一地区包括希腊、美索不达 米亚和北埃及，几乎所有的古代的观测都是在这一区域做出的。 尼 但是在这个区域之内，太阳行为的某些方面存在着可观的量上 的变化，而且在埃及最南部还有性质上的变化。有关这些变化 英 的知识在古代天文学理论的建构中也发挥了部分作用。观察者 向东或向西移动观察不到什么变化。但是向南方移动会发现日 晷指针的正午阴影变短并且太阳正午时在天空的高度会高于同 命 一天在北方时观测到的高度。同样地，虽然全天的时间长度保 持不变，但在中北纬度的南部地区，昼夜长度的差别要更小一 些。而且，在这个区域中，太阳在一年中不会沿地平线大幅度摇 摆于南北方之间。这些变动并不会改变上面结论中定性的描 述。但是，如果一个观察者在夏季移到了埃及的最南面，他会香 到日晷指针的正午阴影一天天变短直至最后完全消失，然后再 度出现并指向南方。在埃及的最南部，日晷指针阴影每年的行 为如图3所示。如果继续向更南或更北方行进，在观察太阳的 运动方面还会发现其他一些反常。但这些在古代并没有被观察 安至 年 春分 和 夏至 秋分 图3.热带北部不同季节中日晷指针阴影的每日运动。 ●12
13 到，我们先不讨论它们，等到我们考虑有可能甚至在未被观测 第 到之前就能预言这些现象的天文学理论的时候再说（第33页① 以后)。 古 恒 星 代 的 但星的运动比起太阳运动要简单和有规律得多。然而，它 两 们的规律性不是很容易被认识到的，因为对夜空系统的观测要 球 宇 求有能力挑选出特定的恒星以便它无论在天上的什么地方出现 宙 都可以做重复的研究。在现代世界，这种只有经过长期训练才 能获得的能力相当少见。现在很少有人花许多时间到户外去观 察夜空，而且，即使有人那样做，他们的视线也会不断地被高楼 和路灯所遮蔽。此外，在普通人的生活中观天不再起直接的作 用。但在古代，星星却是普通人生活环境的-一个直接的部分，并 且天体还提供计时器和日历的普遍功能。在这种情况下，一眼 14就可辨别出星星的能力相对就比较普通了。在有记载的历史开 始之前很久，那些专门持续地观测夜空的人们已经在心里把星 辰分为星座，即可以作为一个固定的图案被看到和辨识的一组 邻近的星星。要从繁杂的星空中找出某一颗星星，观察者首先 要找到那颗星所在的为人所熟知的星座图案，然后再从此图案 中找到那颗星。 现代天文学家所使用的许多星座是以古代神话中的人物来 命名的。一些可以追溯到巴比伦的泥板文书，少数远至公元前 3000年。尽管现代天文学已经修改了它们的定义，但主要的星 座还是属于我们可追溯的最古老的遗产。不过，这些组成星座 的群星第一次是怎样被选出的现在还不能确定。儿乎没有人可 以从大熊星座（图4）中看出一只熊来；其他的星座在视觉方面 也有同样的问题；所以这些星星第一次被组织起来也许是出于 ①此处页码均指原书页码即本书旁码。一译者注 13
哥 白 尼 命 ★ 图4.北天的大熊星座。注意我们熟知的北斗七垦的斗柄构城了熊的尾巴。图 中熊的右耳的正上方的那颗显著的亮星就是北极星，它几乎与北斗七星的碗形 部分中的最后两颗星成一直线。 方便，命名则是随意的。但如果是这样，那它们就是被非常奇怪 地组织起来的。古代星座具有非常不规则的边界，它们在天空 中占据着尺度大小极其不同的区域。显然，它们不是方便的选 择，这也是现代天文学家之所以改变它们的边界的原因之一、 也许古代的牧羊人或航海者，一个小时接一个小时地注视着天 空，从繁星中“真地”看到了他熟知的神话人物，正如有时我们会 在云或树的轮廓里看到一些面孔一样。现代格式塔心理学的实 验证明了，从明显随机的组群中发现熟知图案是一种普遍的需 要，正是这种需要奠定了著名的“墨渍图”实验或罗夏实验①的 ①罗夏实验义称罗夏墨溃测验(Rohrschach Inkblot Test),是瑞士精神病医生赫 尔曼·罗夏(Hermann Rohrechach,1884一I922)发明的一种人格测验方法：先向被试者 出示标准化的由墨渍偶然形戒的图版，再让被试者说出由此联想到的东西，然后据 此分析被试者人格的种种特征。一译者注 ●14
基础。如果我们能更多地知道它们的历史起源，星座也许会对 第 最早描画出它们的原始社会的心理特征提供有用信息。 认识星座就像熟悉一幅地图一样，并且有着相同的目的：星 座使我们在星空中邀游时更容易找到路。知道了星座，一个人可 古 以很容易地找到据报处在天鹅座(Cyus)的彗星；但如果他只知 代 道彗星“在天上”，那他几乎肯定会错过它。然而，由星座所提供 的 的并不是一张普通的地图，因为星座总是在运动的。由于他们总 两 球 是一起运动，就能保持往它们的图案和相对位置，所以运动并没 宇 15有破坏它们的合用性。一个位于天鹅座的恒星总是位于天鹅座， 由 而天鹅座总是与大熊星座保持相同的距离。①但无论天鹅座还是 大熊星座都不会在天空同一位置驻留很长时间。它们看起来就 像是粘在转动着的留声机唱片上的地图上的城市。 恒星固定的相对位置和运动如图5所示，图中显示了同一 夜晚的三个时刻北天中北斗七星（大熊星座的一部分）的位置和 方位。在每次观察中北斗七星的图案都是相同的。北斗星与北 极星的关系也是如此，后者总是在北斗星碗状的儆开一侧29° 远的位置，并与碗形的最后的两颗星处于一条直线上。其他的 示意图也会显示天空中其他恒星之间类似的稳定几何关系。 ! 图5还展示了桓星运动的另一个重要特征。当星座和组 成它们的恒星在空中一起旋转时，北极星非常接近保持静止。 事实上，仔细地观察会发现，北极星并不是每晚都那么静止，但 天空中有另外的一点与北极星相距不到1°，它才真正地具备图 5中属于那个恒星的[不同的]特性。这一点就是大家知道的北 天极。观察者在北纬地区的某一给定位置总能发现它夜夜时时 地处于他的地平面正北方之上的同一固定位置。一根指向极点 的直棒在恒星运动时会持续地指着极点。然而，天极点的运动 ①这里的“距离“是“角距离”，它是指观察者的眼睛到两个天体所形成的两条直 线间的夹角。这两个天体的距离由此被测壁。这是天文学家能够直接测量的惟一距 离，它不借助任何基干宇山结构理论的计算。 15