中國古代在氣象學(xué)上的成就
作者簡(jiǎn)介:竺可楨(1890-1974),字藕舫,浙江省紹興縣東關(guān)鎮人(現浙江省紹興市上虞區)。中國科學(xué)院院士,中共黨員,中國近代氣象學(xué)家、地理學(xué)家、教育家。中國近代地理學(xué)和氣象學(xué)的奠基者。
氣象學(xué)是人類(lèi)在生產(chǎn)斗爭中最迫切、最需要、最基本的一種知識。人們若不能把握寒暑陰晴的規律,無(wú)論衣食住行都會(huì )發(fā)生問(wèn)題的。遠在3000年以前,殷墟甲骨文中,許多卜辭,都為要知道陰晴雨雪而留傳下來(lái)。積了多年的經(jīng)驗,到周代前半期,我們的祖先已經(jīng)搜集了許多氣象學(xué)的經(jīng)驗,播為詩(shī)歌,使婦孺統可以傳誦。如《詩(shī)經(jīng)》里“相彼雨雪,先集繼霰”,就是說(shuō)冬天下雪以前,必要先飛雪珠。又如“朝于西,崇朝其雨”,意思是說(shuō)早晨太陽(yáng)東升時(shí)西方看見(jiàn)有虹,不久就要下雨了。到了春秋、戰國時(shí)期,鐵漸漸普遍應用,生產(chǎn)技術(shù)和交通工具大有改進(jìn),我們天文學(xué)和氣象學(xué)的知識也大大提高。如二十四節氣的確定,分至啟閉、定期風(fēng)云的記錄,桃李開(kāi)花、候鳥(niǎo)來(lái)往的觀(guān)察,都在這個(gè)時(shí)期開(kāi)始了?!秴问洗呵铩?、《夏小正》、《禮記·月令》是秦、漢時(shí)代的作品,但仍不失為世界上最早講物候的幾本書(shū)。從西漢以來(lái)我們氣候知識逐漸地累積,逐漸地增多,這廣大宏富的經(jīng)驗留傳下來(lái),在民間成為天氣歌詞,如“朝霞不出門(mén),暮霞行千里”這類(lèi)謠諺。到了文人手中,便引入詩(shī)章,像蘇東坡“三時(shí)已斷黃梅雨,萬(wàn)里初來(lái)舶棹風(fēng)”這類(lèi)詩(shī)句。中國各地方天氣謠諺統是從了解自然現象得來(lái),其數目的眾多是世界無(wú)雙的。過(guò)去朱炳海先生已搜集各地方天氣歌謠,成為專(zhuān)書(shū),但他所搜集的還不過(guò)一部分而已。一般地來(lái)說(shuō),從西漢以來(lái),我們的氣象知識從三方面發(fā)展著(zhù):(1)觀(guān)測范圍的推廣和深入。(2)氣象儀器的創(chuàng )造和應用。(3)天氣中各項現象的理論解釋。在這三方面,我們祖先統有了偉大成就,直到明初,即公元15世紀時(shí)代,我們在氣象學(xué)的認識,許多地方都是超越西洋各國的。
(1)在《史記·天官書(shū)》中,氣象和天文是混為一談的。從西漢以后,關(guān)于特殊的氣候,如大旱、大水、大寒、霜、雪、冰、雹等記載不但繼續增加,而且記錄的地域范圍也不斷擴大,這類(lèi)記錄詳略很不一致。在各時(shí)代,凡是首都所在地的區域,總特別被重視,如東漢時(shí)代的河南,唐朝的關(guān)中,南宋時(shí)代的兩浙,氣候記載特別詳盡。要從這類(lèi)記錄中來(lái)斷定東漢到明、清1800年氣候變遷是有好多問(wèn)題的。但若加以適當的處理和選擇,仍可作為很有價(jià)值的資料。如南宋時(shí)代首都在杭州,從高宗紹興元年(1131)到理宗景定五年(1264)的133年間,有40次杭州晚春下雪的記載。從這記載和近來(lái)杭州春間終雪,即是春天最后一次降雪日期相比,我們可以推斷在南宋時(shí)代春天的降雪期,要比近來(lái)延遲兩個(gè)星期,卻和上海的終雪期相接近。這就是說(shuō),在12、13世紀的時(shí)候,杭州的春天要比現在冷到攝氏表1度之多。在我們的史書(shū)上和各地方方志上,古代氣候記錄的豐富是世界各國所不能比擬的。到明、清二朝,天氣的記錄更要詳細些。北平故宮文獻館里,原藏有北京、江寧、蘇州、杭州等地的晴雨錄,其中最悠久的是北京的記錄,從雍正二年(1724)起到光緒二十九年(1903)凡180年之久,每次下雨雪統記載有日月時(shí)辰,可惜沒(méi)有尺寸。
(2)在氣象儀器方面,雨量器和風(fēng)信器統是中國人的發(fā)明,算年代要比西洋早得多。《后漢書(shū)·張衡傳》“陽(yáng)嘉元年(132)張衡造候風(fēng)地動(dòng)儀”,后漢書(shū)單說(shuō)地動(dòng)儀的結構,沒(méi)有一字提及候風(fēng)儀是如何樣子的。因此有人疑心候風(fēng)地動(dòng)儀是一個(gè)儀器,其實(shí)不然。《三輔黃圖》是后漢或魏晉人所著(zhù)的,書(shū)中說(shuō):“長(cháng)安宮南有靈臺,高十五仞,上有天儀,張衡所制。又有相風(fēng)銅烏,過(guò)風(fēng)乃動(dòng)。”是明明相風(fēng)銅烏系另一儀器。其制法漢書(shū)雖不詳,但據《觀(guān)象玩占》書(shū)里說(shuō):“凡候風(fēng)必于高平遠暢之地。立五丈竿。于竿首作盤(pán),上作三足烏,兩足連上外立,一足系下內轉,風(fēng)來(lái)則轉,回首向之,烏口銜花,花施則占之。”可知張衡的候風(fēng)銅烏,和西洋屋頂上的候風(fēng)雞相類(lèi)。西洋的候風(fēng)雞,到12世紀時(shí)始見(jiàn)于記載,要比張衡候風(fēng)銅烏的記載遲到1000年。雨量器也是在中國最早應用的宋秦九韶著(zhù)《數書(shū)九章》,其中有一算題,乃關(guān)于算雨量器之容積。到明永樂(lè )末年(1424),令全國各州縣報告雨量多少。當時(shí)各縣統頒發(fā)了雨量器,一直發(fā)到朝鮮,朝鮮的文選備考中,有一節講明朝雨量器的制度,計長(cháng)1尺5寸,圓徑7寸。到清康熙、乾隆年間,陸續頒發(fā)雨量器到國內各縣和朝鮮。日本人和田雄治先后在大邱、仁川等地,發(fā)現乾隆庚寅年(1770)所頒發(fā)給朝鮮的雨量器。高1尺,廣8寸,并有標尺,以量雨之多少,均黃銅制。這是我們所知道的世界現存最早的雨量器,西洋到17世紀才用雨量器。
(3)天氣歌謠當是氣象學(xué)上一種感性認識。天氣現象要得到合理的解釋?zhuān)仨殢母行噪A段發(fā)展到理性階段。如毛主席《實(shí)踐論》所講的:“必須經(jīng)過(guò)思考作用,將豐富的感覺(jué)材料加以去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的改造制作功夫,造成概念及理論的系統”,這在古代的氣象知識上尤其重要。因為在中國古代的封建社會(huì )里,皇帝的地位是代天行道的,所以一有水旱災荒,皇帝便想用祈禱或是旁的作為來(lái)改動(dòng)天時(shí)。東漢王充第一個(gè)指出這種唯心論的不可靠。他的《論衡·明雩篇》里,舉了許多例子。他的結論是:“人不能以行感天,天亦不隨行而應人。”雷、電、冰、雹是空中最可恐怖的一種現象,許多人以為空中的雷神或龍王在作怪。王充《論衡》里龍虛、雷虛兩篇,完全把這類(lèi)迷信說(shuō)穿了,而且他把雷的起因亦說(shuō)得合乎近代的理論。他說(shuō):“雷者太陽(yáng)之激氣也,何以明之,正月陽(yáng)動(dòng),故正月始雷。五月陽(yáng)盛,故五月雷迅。秋冬陽(yáng)里,故秋冬雷潛。”王充算是一位唯物主義者,他這種革命主張,應該對于中國科學(xué)上建立一種發(fā)酵作用,和西洋15世紀時(shí)代哥白尼的推翻太陽(yáng)環(huán)繞地球學(xué)說(shuō)一樣??上姆请y孔孟的議論,不但見(jiàn)忌于封建帝王,而且得罪了當時(shí)的士大夫。所以他的學(xué)說(shuō)一直沒(méi)有被人重視。到了宋朝,氣象學(xué)上的理論稍稍受到注意。北宋沈括,是很留心天氣預告的人。據《夢(mèng)溪筆談》里所講,他的預告天氣很精確,受到宋神宗的重視。他出外旅行五更即起,四望星月皎潔,天無(wú)片云,才啟程前進(jìn)。到中午以前,即便住下。如此辦法很少遇到風(fēng)暴。到如今四川、貴州各村鎮的小客棧門(mén)前紙燈上家家寫(xiě)有“未晚先投宿,雞鳴早看天”的對聯(lián),猶是沈括的遺風(fēng)。沈括解釋虹說(shuō):“虹,雨中日影也,日照雨,即有之。”可惜他那時(shí)不知道有折光反射之理。比沈括稍后,南宋朱熹很留心云雨生成的道理。《朱子語(yǔ)錄》說(shuō):“氣蒸而為雨,如飯甑蓋之,其氣蒸郁而淋漓。氣蒸而為霧,如飯甑不蓋,其氣散而不收。”這是很淺近的譬喻。一經(jīng)說(shuō)破,便覺(jué)淺近易知。正如地球繞日,現在婦孺皆知,但以古代那個(gè)時(shí)候的知識水準,要創(chuàng )立起來(lái)這種解釋?zhuān)遣蝗菀椎摹?/p>
從明初以后我國知識分子受了八股文的劫難和束縛,對于氣象學(xué)理論上就再沒(méi)有什么貢獻。西洋卻在明朝末年,因為伽利略和他的弟子發(fā)明了氣溫表與氣壓表,再加其他物理學(xué)上的重要發(fā)現,氣象學(xué)慢慢建立成為自然科學(xué)。
——摘自竺可楨 《大家小書(shū):天道與人文》
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