現(xiàn)存最早的科學(xué)星圖，來自敦煌藏經(jīng)洞！

1907年3月，一位來自英國的中年人在結(jié)束了對新疆羅布泊的考察和探險后來到敦煌，他就是著名的考古學(xué)家、探險家奧雷爾·斯坦因（Marc Aurel Stein，1862-1943年）。斯坦因從沿途的商人口中得到了關(guān)于敦煌莫高窟的消息，不久前一個叫王圓箓[lù]的道士在此發(fā)現(xiàn)了一處藏經(jīng)洞，里面藏有大量的佛經(jīng)和卷軸。斯坦因迫不及待地來到莫高窟，希望目睹這些罕見的文獻(xiàn)，但這位王道士當(dāng)時并不在莫高窟。

在等待王道士歸來后，斯坦因提出了參觀一下藏經(jīng)洞的想法，但王道士對此非常警惕，并用磚塊封住了藏經(jīng)洞的入口。斯坦因只好假裝要考察石窟、拍攝壁畫和塑像，為了消除王道士的顧慮和戒心，他甚至提出要捐建一尊佛像。在不斷獲取王道士的好感后，斯坦因在助手蔣孝琬軟硬兼施的說服下，終于得以進(jìn)入藏經(jīng)洞一睹這些珍貴的資料。

斯坦因與敦煌藏經(jīng)洞

藏經(jīng)洞中的豐富資料遠(yuǎn)超過斯坦因的想象，斯坦因很清楚，這里的好幾萬件文書，畫卷和刺繡等文物，他即便看上幾年也看不完，只能盡快地挑出其中有價值的部分，以便設(shè)法運出中國。最終，斯坦因僅僅用了4個馬蹄銀（大約200兩白銀）就從王道士那換取了24箱寫本和5箱絹畫、刺繡等藝術(shù)品，這些內(nèi)容大概包括有完整的文書3000卷，其它單頁和殘篇約6000多篇，繪畫達(dá)500幅之多。在經(jīng)過18個月的長途運輸后，這批文物大部分在1909年運抵倫敦，收藏于大英博物館內(nèi)（1972年隨著大英圖書館的建立， 這些敦煌文獻(xiàn)開始由大英博物館轉(zhuǎn)為大英圖書館收藏）。

在斯坦因帶回的卷軸中，有一幅完整的星圖，后人將其稱為“敦煌星圖”。很快這幅敦煌星圖，就在大英博物館進(jìn)行了展覽。據(jù)說，一位少年曾在大英博物館癡迷的看著這幅精美的星圖，他對里面繪制的東方星空充滿了憧憬，這就是后來著名的科技史學(xué)家李約瑟博士（Joseph Needham，1900-1995年）?？赡芾罴s瑟自己都沒有想到，幾十年后他這位生物化學(xué)家居然和中國結(jié)下了不解之緣，成為了中國科技史研究的泰斗。少年時代所見的那幅星圖，一直深深的印在李約瑟的腦海里，后來他在自己的著作中高度評價了這幅星圖，稱它為“世界上現(xiàn)存最早的科學(xué)星圖”。李約瑟還認(rèn)為這幅星圖的大約年代為公元940年，星圖采用了類似墨卡托投影的技術(shù)（不過目前也有學(xué)者對李約瑟的判斷表示質(zhì)疑）。

李約瑟博士

完整的敦煌星圖

敦煌星圖中的前三幅“橫圖”

（分別對應(yīng)十二月，一月和二月）

敦煌星圖屬于一長卷軸的一部分，該長卷長3. 9米，寬0. 244米，采用純桑皮纖維做成，其中星圖部分約長2. 1米。星圖由十三幅圖和五十行文字組成，共計1339顆星，257個星官（此前席澤宗院士認(rèn)為是1359顆星），其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同時期及此后相當(dāng)一段時間內(nèi)的歐洲星圖和星表。每月星圖后面的文字，寫著農(nóng)歷月份和主要的星宿位置，月份之后，還有根據(jù)圖中星宿指出了太陽的所在位置以及旦昏時刻的中天星官。星圖中所有的星都是采用紅、黃、黑三種顏色標(biāo)記，這遵循了中國古代石申、甘德、巫咸三家星官的傳統(tǒng)。

星圖前面十二幅圖對應(yīng)十二個月，且每幅圖的左邊配有相應(yīng)月令的文字，最后一幅是北極天區(qū)的星圖，但沒有說明文字。前面的十二幅圖是從十二月份開始的，星空對應(yīng)二十八宿中的虛宿和危宿。也就是說，星圖按照每月太陽位置的所在，將赤道附近的星分十二段，每段天區(qū)東西距離約30°，在每一小幅星圖中畫出赤緯約正負(fù)40°范圍內(nèi)的星狀圖形以及名稱，星星用各色圓點表示，點與點之間使用黑色的連線表示星官圖形。坐標(biāo)方向則為上北右西，所以該星圖的赤經(jīng)（或黃經(jīng)）自右向左遞增。圖中沒有標(biāo)記赤緯、黃道和銀河，也沒有繪出坐標(biāo)網(wǎng)格。從太陽的每月位置所在來看，這沿用了《禮記· 月令》中的描述，如“正月日會營室, 昏參中, 旦尾中?！币簿褪钦f，正月的時候太陽位于星官營室附近，黃昏時中天對應(yīng)的星是參宿，日出時中天對應(yīng)的星是尾宿。

十二個月的星圖使用直角座標(biāo)投影，將全天的星繪制成所謂的“橫圖”（和通常的地圖投影類似），這種方法的優(yōu)勢是赤道附近的星與實際情況較為吻合，但南北兩極的變形極為嚴(yán)重（如同地圖南北兩極投影嚴(yán)重變形一樣）。為了準(zhǔn)確的繪制北極天區(qū)（南極天區(qū)在中國無法觀測，所以敦煌星圖沒有繪出南極天區(qū)部分），敦煌星圖采用了所謂的“蓋圖”方式，即將北極紫微垣附近的區(qū)域以北極為中心，通過圓形平面投影，投影在一個圓形平面上?？梢哉f，敦煌星圖是目前已知最早的一幅分別采用“橫圖”和“蓋圖”來處理赤道附近和北極附近天區(qū)的古代星圖。

敦煌星圖中的“蓋圖”，即北極天區(qū)圖

（北極天區(qū)繪制得非常清晰, 中間有四個紅色黑邊圓點，分別為小熊座γ星,小熊座β星,小熊座5和小熊座4，另有一個淺色紅點，這顆星可能就是北極星。整個北極天區(qū)繪有144顆星，大致對應(yīng)中國古代星圖中紫微垣。）

近年來，法國原子能委員會物理天文學(xué)家馬克·博奈·比多（Jean-Marc Bonnet-Bidaud）認(rèn)為，敦煌星圖很可能是一件臨摹品，但總體上它所描繪星的位置非常準(zhǔn)確，誤差最大也只有幾度。所以此星圖不是單靠想象，進(jìn)行的簡單粗糙繪制，而是依據(jù)著嚴(yán)密的幾何規(guī)則。十二月星圖所運用的投影法和等距投影、麥卡托投影一致，北極天區(qū)星圖則運用了方位等距投影和立體投影。整個星圖令人嘖嘖[zé]稱奇的精確性，顯示了中國古人精準(zhǔn)的天文觀測。不過，雖然科學(xué)性不差，但這幅圖很可能卻是用于星占用途。

根據(jù)和星圖抄寫在同一卷軸上的云氣圖和占文部分的內(nèi)容，因記載有“臣淳風(fēng)言”，有學(xué)者認(rèn)為，其作者可能就是唐代天文學(xué)家李淳風(fēng)（602-670年）。此外，根據(jù)其中的避諱原則（中國古代在某位皇帝統(tǒng)治期間，皇帝名字中的字不允許被使用，這就是所謂的避諱），圖卷中避諱“民”字, 可以推斷出該圖繪制于唐太宗李世民統(tǒng)治（626-649年）之后，但并不避諱“旦”字，說明在唐睿宗李旦即位（710年）之前。這些線索表明，星圖的繪制年代應(yīng)該是在唐代初期，或者是年代較晚的人重新抄錄了這份唐代初期的星圖。

作者： 李亮 （中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員）