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節氣裡的科技之美

王立彬
2025年10月02日08:42 | 來源:光明日報222
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原標題:節氣裡的科技之美

【科學·近距離】

2025年9月23日2時19分04秒,秋分。

說起秋分,就想到農諺。但農事都無需精確到秒。秋分不只是農事指南,更體現著中國古代天文學、數學及測量技術的輝煌,隱含著一個建立於宏大宇宙觀之上的科學思想系統。

測日之美:與宇宙對話的儀器

秋分是一個天文事件,而非氣候現象。

中國古代天文學將太陽周年視運動軌跡(黃道)劃分為24等份,每份15°,太陽抵達黃經180°就是秋分。

這是黃道與天球赤道的一個交點,此時晝夜均而寒暑平,太陽直射赤道,全球晝夜等長。這裡有古代科學家對地球繞日公轉、地軸傾斜的深刻理解,他們不僅觀察天象,而且要測定其發生的瞬間。

秋分測量背后,是一套無與倫比的中國技術體系:用圭表測影長,用渾儀、簡儀量角度,用仰儀為太陽定位。

通過渾儀與渾象,古人進行模擬。渾儀通過多重環圈(赤道環、黃道環、白道環等)模擬天球,精確測量太陽坐標﹔渾象則用於模擬秋分日太陽的運行路徑。

在晷影最短的正午,輔以漏刻(水鐘)進行精密計時,從而確定太陽達到子午線的精確時刻,捕捉天文一瞬。

數算之美:從數據到建模

僅有觀測數據是不夠的,把數據轉化為模型才是科學飛躍。

太陽永遠在運動,但並不均勻,單純等分時間無法精准確定其位置。從隋代劉焯到唐代一行,中國科學家最早發現了等間距二次內插法和不等間距內插法,通過二次多項式逼近天體運動軌跡,調整節點間距以提升精度,適應天體實際運動的不均勻性,體現了高超的數學建模能力。

從漢《太初歷》到元《授時歷》,計算太陽運動的數學模型不斷精化。郭守敬通過“四海測驗”,使節氣推算達到空前精度(365.2425天),與現代公歷值一致。

系統科學之美:超越農事

秋分是“陰陽平衡”的極致體現,完美詮釋物極必反、動態平衡的中國哲學思想。

閱讀秋分,就是閱讀一首由古代中國科學家譜寫的關於宇宙、數學與時間的詩篇。

近代以來,中華文明有一種崇高精神常被忽視:對宇宙規律的純粹追求。這是中國古代科學被低估的迷人特質。

張衡、祖沖之、郭守敬等古代科學家,為求真知,改進儀器、擴大觀測、修正算法,追求一個更簡潔、優美、精准的宇宙數學模型。

這種對“精確”本身的迷戀,是科學精神的源頭。

早在漢代,中國科學家已經將天空數學化,用“渾天說”構建了基於球面幾何的天球模型,用黃道、赤道、度數精確刻畫天體運行,這是一種極為抽象的數學化思維方式。

日月星辰周而復始、運行毫厘不差,中國科學家沉醉於此種宇宙和諧之美,看到了一種至高無上的秩序和諧。

和諧之美:星空是文明坐標

對於中國人,觀測計算秋分、春分、冬至、夏至,不僅是技術問題,更是哲學實踐和審美體驗。對於講求天人感應、天人合一的中國,自然科學與人文科學密切相關。

仰望星空,測量的不僅是晷影,更是天道﹔確定的不僅是農事時序,更是文明坐標。

歷法推算、圭表測量、渾儀運轉﹔四季輪回、星辰流轉、陰陽消長。人類雖渺小,卻能精准測量天地萬物,並從中獲得一種超越性的平靜與通達。

從仰望星空、發現規律、理性認知,到社會和諧、情感共鳴、生命超越,中國人把精密冷峻的科學觀測與溫熱深邃的人文關懷融合在一起。

精確到秒的秋分,不僅是為了種地,也是為了校准我們在宇宙中的位置,安頓自己的靈魂。 (據新華社)

(責編:孫紅麗、李楠樺)
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