在中国文化科学人文分院“仰望星空”科普讲座中（点击此处回顾活动现场），主讲人吴国盛教授及评议人陈嘉映教授，为听众呈现了一场深邃而富有启发性的科学与人文思想交流。
因讲座时限，吴教授原备“从智人心灵的诞生到现代科学之母”之深入论述，未能于现场尽展其妙。今幸得将此部分精彩之论完整呈献，以飨广大读者。
清华大学科学史系主任、教授，中国文化书院导师，中国文化书院科学人文分院院长吴国盛
以下为讲座全部内容：很高兴为大家做《仰望星空》讲座，这里既有科学，又有人文。以此庆祝我们科学人文分院的成立，实为恰当。此次讲座中，拟探讨三大主题。
第一，人为什么要仰望星空？为什么历代有那么多哲人总是讲仰望星空的事情？例如黑格尔、温家宝等，都有仰望星空的名篇名作。
第二，将论述“科学起源于对星空的观察”。彭加勒有一句名言，星空向我们昭示秩序与规则。如果我们地球不是以这种方式运作的话，地球上的人便不会看到既规则又不规则的星空，科学的需求也许就不会如此迫切。
第三，疏远星空给现代人带来的悲剧。
对于星空的向往，现在好像只有孩子才向往，而大人对此渐渐失去了兴趣。这是我们这个文明退化的一种标志。
我们应当知道，仰望星空是智人特有的习惯，几乎地面上的其他生物都没有仰望星空的习惯。为何会这样？首先，哺乳动物的头部活动受限，例如猪的头部最多只能抬起20度，而人类却能轻松抬至90度。那些习惯于匍匐前进的动物，自然是想仰望星空而不可得。
人类的生理构造天生就适合仰望星空，但这仅仅是必要条件，而非充分条件。直立行走的能力，才是关键所在，它赋予了我们对上下空间的全新认识。
在现代科学与西方科学尚未普及的年代，许多人难以理解地球是个圆的，对他们而言，世界是平坦的，上下颠倒的行走方式，更是难以置信的奇谈。然而，这种对上下概念的绝对理解，与我们直立行走的人类息息相关。我们直立行走以后就形成了上下的绝对观念。到今天，我们还把高位者尊称为“上级领导”，“上”为好，为优，为贵，“下”就差一点，我们是下人，打下手的，下面的。这种上下观念的根源，正是我们直立行走的生理特征，它催生了一种伦理和心理结构，一种道德观念的形成。但这仅仅是故事的开始。
随着人类的进化，我们的祖先不仅学会了直立行走，而且大脑容量也显著增加。人类经历了两次重大的演变：第一次是从爬行到直立，第二次则是从小型脑到大型脑的飞跃。所以人有两个特点，一是直立行走，二是脑袋很大。脑袋很大的后果最为显著的便是对死亡的意识。我们活着，便意识到了死亡的存在。这种意识的觉醒，至今仍是一个谜。然而，生理学的一个解释是，大脑的发达让我们拥有了更多的思考能力，我们开始思考生命的意义，甚至思考死亡。这种对死亡的思考，引入了对神明的信仰。于是，人类的意义世界、神话传说、宗教信仰，以及一切与向死而生相关的哲学，都由此而生。而星空最早成了神的居所位置。人们尊崇高处，寻求庇佑，同时也向往着神明，因此神明自然被想象为存在于高高的天空之上。所以，仰望星空不仅是对未知的好奇，更是人类追求有意义人生的基本宿命。
因为我们理解人生意义的源泉是在天上，追溯至远古洞穴岩画的时代，现代艺术史家们发现，那些壁画中的野牛或许不是在草地上奔跑，而是在天空中飘荡。在那些洞穴的壁画中，古人的言语和手笔，实际上是对天空的再现。神明在天空中遨游，我们仰望星空，便是在寻找神的踪迹，神话的起源正是从这片璀璨的星空开始。
再说点儿实际的现象。天上那几个耀眼的星，第一是太阳，太阳本身就构成了我们这个地表上所有生命的节律和周期。太阳的运动可以分为两种：周日运动和周年运动。周日运动，即我们日复一日所见的太阳东升西落，这实际上是地球自转造成的视觉效果；而周年运动，又称黄道运动，是地球绕太阳公转，沿着黄道面一年一度循环的轨迹。
古人虽不完全理解这些天文现象背后的科学原理，但他们凭借观察，洞悉了太阳运动对季节变化的影响。地球的倾斜轴心和黄道面之间恒定的角度，使得太阳在不同季节与地面的交角发生变化。这种变化导致太阳照射地面的角度和强度不同，从而影响了地表接收到的太阳热量：夏日里阳光高悬，热量充沛；而到了冬天，阳光斜射，带来的温暖自然减少。正是太阳的这些运动，直接触发了地表上春华秋实、夏热冬寒的四季更迭。
古人对这一切是非常清楚的，太阳引导了地表上生命的节律，当然也引导了人间的生活节律，所以春夏秋冬，以及和它相关的农业生产、畜牧业以及海洋活动等，都与太阳的运行息息相关。因此，自古以来，天文历法的编纂首先关注的便是太阳的运行规律。
在索尔兹伯里平原上有一座巨石阵。关于它的用途，学界至今仍有诸多争论，但普遍认为它是一座祭神的圣地。此外，不少学者还认为它曾是一座古天文台。巨石阵中某些巧妙设计的空隙，在特定时间，如春分时节，能够迎入直射的阳光，仿佛是大自然在宣告季节的转换。太阳在地表的运行轨迹中，春分、秋分、夏至和冬至这四个天文节点尤为显著。即便是普通的牧羊人，也能通过观察日出的位置变化，感知到这些重要的时间节点。随着季节的更迭，太阳升起的位置在天空中东移西挪：夏至时太阳达到一年中的最北端，而冬至则运行至最南端。春分和秋分则位于这两个极点之间，标志着昼夜的均等。所以顾炎武说“三代以上，人人皆知天文”是真的，在当时，对天文的了解是生存的必要技能。人们通过观察天文现象来安排农事、航海和其他生活活动。现代人之所以无需懂天文，是因为可以由人工设备来完成，使得我们对天文的依赖和了解有所减少。
月相是最好指示时间的，月亮的阴晴圆缺直接指示了时间，无论是半月、满月，还是新月、上弦月或下弦月，我们的阴历便是依据这些月相来编排，将月亮的循环与日子的流转紧密相连。所以古老的立法无非就是将日、月、年的周期巧妙搭配，所谓的立法就是协调日、月、年的长度，由于他们三者之间都不是整数关系，所以立法就成了一个人类为之殚精竭力，始终也搞不定的事情，需要人类不断地逼近、修正，来达到更精准的天文历法。
再说星，星作为三光之一，之所以首先吸引人们的注意，是因为它们被赋予了神的形象，在上古时期，无论是哪个民族都有神话色彩，而星座，则是将这些星星巧妙地连接起来，形成具有特定形状的图案，它们同样承载着丰富的神话传说。原始天文学的诞生，源于对天空的神圣崇拜。在古人眼中，天空是诸神的居所，所以星空蕴含了极为丰富的神话和宗教的意义。观天以及把天上的信息转译成人间所需要的信息，这是自古以来的一个刚需。这并非可有可无的，你在人间能做皇帝，人家能服你，你就得说你自己是天上派你来的，君权受命于天，君权天授，身为天子你理当通天，你理当懂得天上的含义，这就是中国天文为什么发达的一个原因。
中国的天文学，并非我们今天所理解的那样，专注于客观规律的研究。对于古代中国人而言，天文学的核心不在于规律的探索，而在于理解天意，把握天时。这正是中国天文学之所以发达的根本原因。它不仅对皇帝至关重要，对普通百姓同样重要。因为无论是耕种、建筑还是其他活动，人们都需要依据天时、地利、人和，来决定最佳的行动时机，其中“天时”是最为关键的，即上天所指示的恰当时机。然而，古代中国的天文学被皇权所垄断，普通百姓并不被允许自行研究天文。甚至连计时和占星的活动，都受到严格的限制。例如，在故宫中可见的日晷，是皇家权威的象征。如果普通百姓私自设立日晷，可能会遭到皇室的严厉惩罚。这种状况一直持续到民国时期，随着皇权的终结，人们才得以自由地研究和使用日晷。
尽管如此，皇家对天文学的垄断也有其积极的一面。它确保了天文学研究的连续性，使得中国古代从未有一天缺乏对天文的观测和记录。皇帝们有足够的资源来资助天文学家这种由上而下的支持，推动了天文学的发展。
缺点是什么呢？由于天文学的研究仅限于皇家和少数学者之手，它容易形成“近亲繁殖”的局面，缺乏新鲜血液和多元视角的注入。在民间，普通百姓被禁止自行观测和研究天文现象，这限制了天文学的普及和发展。因此，当天文学领域出现才华横溢的人才时，他们的贡献可能非常突出；但在其他时候，由于整体水平的局限，天文学的发展可能不尽如人意。明朝末年的情况就是一个典型例子，当时中国的天文学水平相对落后，外来的传教士就有机可乘，对中国的天文学产生了一定的影响。
传统天文学的功能可以概括为三个方面：观天、命名和占卜。
首先是观天，无论是在中国还是西方，古人都认识到了天极的存在。整个天球宛如一个巨大的球体在空中旋转，而天极就如同这个球体中心的静止点，象征着宇宙的枢纽。在古代的观念中，人间以皇帝为中心，天界则以天极为中心，中心地位尊贵无比。由此，衍生出了天旋与天极、恒星与星座、行星与黄道等一系列天文学概念，这些在东西方文化中都有所体现。
但是命名就不同了，命名就意味着选取不同的坐标系。例如，西方有黄道十二宫的概念，这一体系源自两河流域。而中国则发展出了赤道二十八宿的体系。今天，我们所使用的星座体系，传承自西方，特别是希腊罗马文化，这一体系在文艺复兴后得到了进一步的发展和完善，包括对南半球星座的补充，形成了现今国际上公认的88个星座。
继观天与命名之后，占卜成为古代天文学的另一重要功能。通过观测天体的运行与相互位置，占卜者试图解读天象对人间事务的影响，预测吉凶变化。例如，古代所谓的“荧惑守心”现象，火星因其闪烁不定的特性，被古人称为“荧惑”，火星在心宿位置停滞，被认为是大凶，皇帝或国家可能遭遇灾难。除此之外，还有诸如彗星袭月，幻日、血月、日食、月食、阴阳天、五星连珠等天文现象，都被视为具有特定预示的天象。中国古代的星空被划分为二十八宿，每个星宿都与特定的吉凶祸福相联系。这些星宿不仅用于导航和时间的计量，还被用于占卜和预测。而西方的黄道十二宫则构成了西方占星术的基础，影响着人们对个人命运的解读。
生而为人，我们注定要仰望星空，这仿佛是智人种的宿命。直立行走赋予了我们超越地平线的视野，而大脑的发达让我们意识到生命的有限与死亡的终结。这种对生命终极问题的深刻认知，激发了我们对神的信仰。于是，仰望星空，成了我们对神性的追求，对生命意义的探寻，自然而然地成了我们行为的一部分。
科学为什么来源于星空？有天文不见得就有科学，中国古代的天文我认为不是科学，是礼学。为什么不是科学？因为它的目标不是发现自然规律，而是指导人间行为，维护政治、伦理和社会秩序。“观乎天文，以察时变”“天垂象，见吉凶，圣人象之”，这是中国天文学的基本目标，就是通过观天来指导人间的行为或者巩固人间秩序。所以，我经常说中国古代的天文学，实质上是一种天文博物学，政治占星学和日常伦理学，一言以蔽之，它就是礼学，古代的钦天监都是礼部管辖。
举例来说，在唐代，有一次天文学家预报了日全食的发生，这在古代被视为对皇帝的警示，提示其德行或治理上的问题。天文学家预报的目的是让皇帝举行仪式，检讨自己，并表达改正的决心，以期获得上天的宽恕。然而，有一次预报的日全食并未发生，按照今天的思维，这可能意味着预测失败。但当时的人们并不这样看，他们可能会认为是因为皇帝的德行感动了天，天临时改变了主意，不发生日食了。这一事件反映了古人对天文预报的看法，并不如现代人所想象的那样追求精确，而是更多地体现了对天意的解读和尊重。
唐代有一个著名的天文学家一行和尚说，如果日食等天文现象无法通过常规方法预测，那么历法的精密度就无从谈起；但如果日食等现象总能被准确预测，那么天象就失去了作为政治和道德教化工具的价值。
“使日蚀皆不可以常数求，则无以稽历数之疏密；若皆可以常数求，则无以知政教之休咎”（一行《太衍历议》）
所以有人问，中国古代究竟相不相信天文有规律的？或许相信，或许不相信。一行的这种观点，反映了中国古代对天文规律认知的复杂性。一方面，中国古代的天文学家们确实在探索天文现象的规律，并尝试通过历法来预测日食等事件，以证明历法的准确性和指导农业生产。另一方面，他们又认为天文现象不能完全被人类所掌握，以保留天象在道德和政治教化中的作用。
中国古代天文的目标根本不是像我们想象的那样，一定要去追究天道背后特别稳定的规律，这与现代科学天文学的目标有所区别。
中国古代的天文学，其追求并不在于挖掘宇宙背后那些恒定不变的法则，这与现代科学天文学的目标有所区别。现代科学天文学的基石，是相信宇宙遵循着一定的规律，而这些规律是可以被发现和理解的。这种信念，正是科学思维方式的起点。
我经常提到，科学诞生需要两个关键的前提。首先，我们必须相信万物都有其固有的本性和规律，即“天行有常”。这一点至关重要。古希腊人发现了“自然”这一概念，即认为自然界拥有其内在的逻辑和秩序。这一概念的提出，是科学思维形成的基础。而在中国传统文化中，天人相感、天人相通的观念，并不强调对这种恒定规律的追求，这在一定程度上显示了中国文化中自然概念的缺失。
其次，即便我们相信存在这种“常”，还必须相信它是可以被人所理解和掌握的。这便是古希腊的“Cosmos”概念所表达的。虽然“Cosmos”一词常被翻译为宇宙，但这并不完全准确。Cosmos实际上是相对于“Chaos”（混沌）而言的，它代表着秩序、和谐和比例。古希腊人将“Ccosmos”与“Physis”（自然本性）的概念结合起来，形成了科学思维的另一大支柱。
反过来看，在地球上的众多文明中，很多最初都相信天神的喜怒无常，认为天意是不可预测且至高无上的，因此人们面对的世界似乎并没有一成不变的客观规律。在这样的观念下，人们认为世界缺乏稳定的规则，这种思想在一定程度上影响了对自然规律的探索和认识。
对于中国古代的宇宙观而言，人们普遍认为天道遥远而深邃，人类的力量难以触及其真谛。因此，中国古代的哲学中有一种怀疑论的倾向，认为对于宇宙的规律，人们或许能够理解一些皮毛，但不应该过于执着或确信自己的认知。这种思想体现在诸如“大道无形”、“道可道，非常道”等哲学命题中，强调了对绝对真理的探求应持有一种谨慎和开放的态度。所以“自然”的发现这是一个非常重要的事情，张岱年先生在1937年就提过：
“前人多解自然为一名词，谓道取法于自然，此大误。……所谓自然，皆系自己如尔之意，非一专名，此处当亦同，不得视为一名词。其意谓道更无所取法，道之法是自己如此。”（《中国哲学大纲》1937）
当时中国有很多人误解，以为中国古代就有“自然”的概念，“自然”是一个来自日本的现代汉语词汇，它不是个古代汉语的概念，是日本人用来翻译“Nature”的。尽管像老子这些人多次使用“自然”这两个字，当他说“道法自然”的时候，并不是指一个名为“自然”的实体或概念，而是强调万物遵循其内在的、自发的规律和本性。这里的“自”指的是自己，“然”则是一个语气助词。
“自然”的发现，确实是希腊科学思维方式形成的一个重要标志。在古希腊，最早的一批科学家也被称为自然哲学家。公元前6世纪的米利都学派奠定了自然哲学的基础，而亚里士多德则是这一体系的集大成者。他们首先构建了一套关于事物本质的概念体系，认为自然是指那些拥有自身本性和秩序的事物。希腊的自然哲学认为，自然界拥有一种固有的秩序和规律，即“自然秩序”。这种思想与“Cosmos”概念相辅相成，“Cosmos”还有很多意思，包括整体的、球状的、有心的，还意味着秩序、和谐、比例和完美等等。这些观念成为希腊天文学的前提，与仅仅收集数据的观测不同，希腊天文学试图建立一个科学的宇宙学体系，并将宇宙学作为天文学的基础。这一点非常有意思，在世界其他民族里面，宇宙学和天文学都是分裂。例如，在中国古代，天文学虽然发达，但宇宙学却相对贫乏，长期存在盖天、浑天和宣夜等不同的宇宙体系。天文学的发展，并没有帮助我们选择宇宙学。
在埃及和巴比伦，尽管天文学发达，天天观星，数据积攒得越来越多，但也没有影响到他们的宇宙学。比如古埃及人的天牛体系，天上一个天牛撑着，天上有天河，太阳神每天就划着船从天河上过去，那第二天再出来，这就是宇宙论。古埃及天文学再发达也没有来改变他们的宇宙论，而现在希腊人发明了天文学跟宇宙论相互绑定的这种知识传统，通过天文学反过来可以改变宇宙论。我们看到西方宇宙观的变迁就跟科学绑在一起了，科学的每一次革命性的变化都会影响西方世界观的变化。所以哥白尼“日心说”替代“地心说”之后，教会就很慌，因为这就意味着他要创造新的世界观。那现在也是一样的，随着科学的发展，我们的世界观也在不断变迁，世界观的变迁本身是科学带来的。但是我们现在又遇到很多困境，因为现在科学的世界观很荒谬。比如说，量子力学的世界观就很奇怪，但是你又没办法，它就是对的，每次的实验都是符合的，可量子世界很奇怪，甚至奇怪到排中率失效，我们“要么生，要么死”，但量子力学的世界观确实“既可以生，也可以死”，比如“薛定谔的猫”。但这就是科学的世界观，你觉得这太难以置信了。量子力学甚至可以告诉你现在可以改变过去，比如双缝干涉实验，你现在对那个光子做个动作，结果它会改变进来的路径，就是说现在可以改变过去，这太奇怪了，但是没办法。所以，科学的世界观起源于古希腊的自然哲学，它基于观察、实验和理性思考。正是这种对自然界的深入探索和理解，推动了科学的发展，并不断塑造和刷新我们的世界观。
希腊的科学世界观在天文学中表现得尤为明显，它首先确立了宇宙的形状为完美的几何球体。这种观念与中国古代对宇宙形状的描述不同，希腊人对于宇宙的球形理解是清晰而明确的。为什么希腊人就敢于把这个宇宙说得那么清清楚楚的？部分原因是他们的神祇具有可见的、完美的形体。希腊文化中对人体美和形态美的高度赞赏，希腊神话中的神祇通常被描绘为具有完美形体的男性和女性，这种对人体形态的崇拜也影响了他们对宇宙形态的理解。希腊的神与人的区别在于神的不朽和形体的完美。这种对人体美的追求和崇拜反映在了奥运会等文化活动中，奥运会的圣火和裸体竞赛是对神性的模仿和致敬。所以有形有极的宇宙是希腊思想的一个非常重要的特征。而且希腊人偏爱球体，偏爱圆形，不仅是一种美学上的选择，也是对宇宙形状的理解。这有很多道理，比方说，球形被认为是包容度最大的形状，给定一个表面积，一个立体使得它的体积最大，那答案就是球。球体只有一个面，它最有包容度，那当然特别适合当宇宙，宇宙是唯一的，宇宙是最具有包容性的，所以球就是希腊人认为的宇宙的形状。而且所有的球具有高度的相似性，没有什么形体比球和球之间更相似。所以特别适合柏拉图所说的“神创世界”，神创世界的这个动机是神“流溢”，神太完美了，他流溢出来的东西。那怎么溢法呢？就是复制越来越多像神一样的东西，那当然就是神的形状，如果有形状的话，就是球的形体，球体是最适合的。所以我们看到，在希腊处处见到那个球的几何，比方说圆形剧场、神庙、Agora（希腊城邦的广场）。
球体具有最大的包容性，最适合作为宇宙的形状（亚里士多德）
球体只有一个表面，是“一”，最适合成为唯一宇宙的形状（巴门尼德）
所有的球都高度相似，这是最适合神创世界的形状（柏拉图）
我们看到希腊的天文学一开始就有一个球体宇宙学作为框架和基础，希腊的宇宙学典型的就是天球套地球。我们知道，希腊民族是人类历史上唯一一个知道地球是球体的民族。传教士利玛窦这帮人在明代末期来中国之后，他们惊奇地发现这么一个伟大而古老的民族怎么不知道地球是球体呢？在利玛窦他们来之前，我们不知道，而其他的民族都不相信地球是球体，而且这个地球是球体是没法得到经验的验证。直到20世纪中叶，随着高空热气球携带相机升空，人类才首次以照片证实了地球真的是个球。然而，早在2500年前，希腊人就已凭借理性思维，推断出了地球的球体形态，这无疑是理性思考的伟大成就，是他们通过逻辑推理而非直接经验得出的结论。我们中国人相信天圆地方，铜钱也是这么造的。而且把地球想成是一个方形，也比较合理，但是说它是个球呢，我们就比较难理解。当然，航海民族比较更加容易知道这个大地表面是弯曲的，所以希腊人相信地球是个球的有好多原因，一个是航海的直观感受，当船消失的时候，最早消失的是船板，最后消失的是桅杆，还有月食的时候，地球的阴影是一个弧形等等这些问题。
总之，在希腊古典时期，希腊天文学确定了天球套地球的这两球宇宙模式，构成了希腊天文学的一个基本框架。刚才我们讲过的那些东西都被镶嵌在这个两球模式里，包括二分点、二至点，因为黄道和赤道的交点处就是分点，它们两端就是两至点（夏至点和冬至点），都被几何化了。古人通过感官经验所知道的天上的所有那些东西，包括星座，包括二分二至点，黄道都已经被希腊人几何化了。
希腊的天文学如果到此为止，好像也没做什么事儿，有一个两球模型而已。希腊天文真正的开端是什么呢？是行星方位。
在古代天文学中，天上的星辰被分为两大类：一类是相对静止不动的恒星，另一类则是在天空中穿行的星体，即我们所说的行星。在中国就叫七政——“日月五星，谓之七政”，五星就是金、木、水、火、土，加上日、月，就是七政。七政在天上是动的，希腊人管这七个星叫Planet，希腊文的意思是“徘徊者、漫游者”，我们译成行星，其实是没有传达出希腊Planet的本来意思，这个词的意思是有点贬义，意思是说你作为天体，应该做匀速圆周运动，但是这七个星的运动是很古怪的，它不做匀速圆周。事实上太阳和月亮的运动速度都不是均匀的，在冬天和夏天，太阳在黄道上的运动速度是不一样的。月亮也是不均匀，甚至更糟糕，时大时小，而希腊人相信的天上是完美的世界，只能做一种匀速圆周运动，可日月本身就很不规律，而五星更糟糕，不仅速度不均匀，甚至方向还经常逆转，走着走着不动了，刚才讲的“荧惑守心”就是如此，大家都听说过“水逆”，水逆就是水星逆行，火星也逆行，这些逆行就使得希腊人认为行星是一个麻烦，是一个问题。按道理行星不应该乱走，可是现在看起来它是乱走的，这个问题要解决，于是柏拉图学派提出要拯救现象。什么叫拯救现象？就是要把这七个星的运动说成是“不乱”的，它看起来很乱，你得说它不乱，你得想办法把它说成“不乱”，这就是拯救现象。整个希腊天文学就是拯救七个星的天文学，所以古希腊人把日月也叫行星。日月也是乱的，只要乱的都叫行星，所以中文翻译成行星就没有切中要害。而且今天我们说行星，就只能指金、木、水、火、土，日、月都不算，但希腊人这个行星的意思就是乱走的星体，所以日月也算这个范围内。
让天上七个星的不规则运动说成是规则运动，这是希腊天文学的一个目标。希腊天文学就是行星方位天文学。那么要通过什么办法来说成不乱的？方法非常简单。
柏拉图学派有一个人叫欧多克斯（Eudoxus, c.395-390BC-c.342-337BC），他最早提出通过叠加的方式来模拟不规则运动，也就是说让一个行星同时参与好几个不同的匀速圆周运动，这样一来就叠加出“乱”了，它参加的仍然是天体特有的匀速圆周运动。
所有的星都有逆行问题。例如，火星在2009年10月20日的位置开始向东移动，但在12月22日左右开始逆行，直到2010年3月7日再次顺行。这种逆行现象在所有五个可见行星中都有发生。
希腊天文学最重要的就是行星方位天文学，其他东西不用研究，因为希腊人认为天上没有变化。所以我们看到科学起源于什么？科学起于两件事情，第一个，你相信世界上是有客观规律，有个稳定的规则。第二个，表面看来不怎么规则，但是你又相信它有规则，那就需要科学，如果表面看来也很规则，那就不需要科学。科学起源于这两个预设，这两个预设就体现在天文学上。所以，希腊的天文学是我们能够知道的科学的第一个样板，它的目标是拯救现象，它的方法是用球面叠加的方法来拯救。
我们看看欧多克斯的同心球模型，通过让行星同时参与多个匀速圆周运动，成功地模拟了行星的逆行现象。然而，这一模型存在明显的局限性，特别是在解释行星亮度变化方面。在中国古代天文学中，天体亮度的变化并不被视为一个需要特别解释的问题，而在希腊天文学中，天体的亮度被认为是恒定不变的。在希腊人的观念里，天界是完美无瑕的，天体的亮度变化应当有一个合理的解释。因此，当观测到行星亮度发生变化时，他们认为这并非行星本身发光强度的变化，而是由于行星与地球之间的距离变化所致。
为了解决这一问题，天文学家们发展出了更为复杂的“本轮+均轮”模型。在这个模型中，行星的运动被描述为本轮（小圆周运动）和均轮（大圆周运动）的组合。本轮的中心在均轮上做匀速运动，而均轮的中心又绕地球（或偏心圆的中心）做圆周运动。这种复合运动不仅能够解释行星的逆行现象，还能够模拟因距离变化导致的亮度变化。
到了托勒密时期，他看的天象越来越多，反常和不规则也越来越多，所以他就想到了更多的办法来“拯救现象”。
第一，让地球不再位于宇宙的中心，而是稍微偏离中心点，这叫偏心圆。第二，他除了使用了“本轮+均轮”的模型，还引入了偏心匀速点（equant point）的概念，这是一个理想的参照点，使得行星在本轮上的运动相对于这个点是匀速的，而不是相对于圆心。这样的设计使得模型能够更精确地模拟行星的逆行和其他复杂运动。托勒密体系有个好处，它可以反复调整，只要你发现新的反常，可以不断地调整模型中的参数，如距离、速度和轮子的大小，甚至增加更多的轮子来适应新的观测结果。这种体系的建立，不仅在当时是一个巨大的科学成就，也因其强大的解释和预测能力，成为古代世界的一个科学标杆。它可以把不断的那个新的数据都可以集成起来，在一个体系里面进行。传教士们到中国的时候带来就是托勒密体系，来了以后很快就比我们强很多，所以导致徐光启他们就决定学习西方天文学。
简单总结一下：科学的天文学，它的目标是精确解释和预测行星的位置。西方天文学起源于古希腊，它专注于行星的研究，而忽视了其他天文现象，例如太阳黑子。古代西方学者并不承认太阳黑子的存在，因此他们的文献中没有关于太阳黑子的记载。同样，西方古代文献中也没有关于新星和超新星的记录，因为他们不相信天空中会突然出现新的星星。相比之下，中国古代的天文学则记录了这些现象。还有比如彗星的记载，西方也觉得彗星没必要记载，因为彗星是来自月相。所以你看那西方的气象学叫meteorology，它的词根是流星，为什么气象学的词根居然是流星？就是因为希腊人相信流星属于大气现象，它不是天上的，天上没有变化。所以西方的天文学缺少很多部分，缺少关于天际变化现象的记录，而这一点我们中国人都补充上了，我们中国人把哈雷彗星的现象一字不落全部都记录下来，而西方没有。
我们看到希腊数理天文学成了后世科学的典范。仰望星空，仰望出了一个科学范式。这是希腊人的伟大贡献。彭加勒说，星空告诉我们规则，也告诉我不规则。如果天空只剩下规则的话是不需要科学。天空有规则，但是又一眼看不过来，才需要科学。今天的科学就是这样，我们要在林林总总的变化现象背后，发现一个不变化的规则，那就完成了统帅这个领域的科学的使命。
现代人肯定就不怎么看天了，跟古代的放羊娃比，那时候我们根本不看天，为什么不看天？首先是三个原因。
第一，诸神退隐。我们之所以仰望星空是出自我们信神的本能，相信神圣的东西。实时地仰望星空就是让心中充满神圣的感觉，现在没有神了，我根本就没必要敬畏天，这是很大的原因。
第二，机械钟表的出现，使观天成为不必要。古人看天是识时的，要知道时间和方位，通过看星空辨识自己所在的地点，辨识方位和时间，为自己的生活来寻找参照系，现在我们每人戴的手表就是把天空挪下来了，我们不需要再看天。
第三，光污染使我们看不到天。城市里严重的光污染使你根本没有可能看天，加上又不是必要的，当然我们就不看天了，仰望星空就成为一件极为奢侈的事情。现在全世界只有很少的地方适合看天，新西兰的特卡波湖边非常适合看天。现在人要想看看星空就非常奢侈，而古人都是随便，那是上天给我们的恩赐。
那么，人什么时候不信神的，当然和科学世界观有关系。18世纪启蒙运动杀死了上帝。1798年，西蒙·拉普拉斯向拿破仑赠送了一本他的《天体力学》，拿破仑翻了翻这本书，问里面为什么没有上帝呀？在牛顿时代，上帝还是不可缺少的一个动力。牛顿把上帝搁进去，不是像我们今天想象的为了政治正确，上帝是里面的刚需。因为牛顿并不相信他的牛顿定律就足够了描述世界。而到了拉普拉斯，他发现用牛顿定律就够了，就足以来解释我们的太阳系，足以来解释太阳系的稳定性，因此他说上帝已经成为不必要了，所以他跟拿破仑说陛下我不需要这个东西。这当然是双关语，也可以说是科学告别宗教，一个独立于宗教之外的宣言。这是非常重要的一个事情。
18世纪以后，科学的世界观越来越成为主导地位的世界观，它压倒了宗教的世界观。人们开始相信牛顿所描绘的宇宙图景：一个空旷、冰冷、无意义的宇宙，其中的物质仅在万有引力的作用下运动。在这样的世界观下，星空不再被视为神圣，而是被视为物质运动的结果。这是我们这个无神时代的必然后果——诸神逃遁，星空不再神圣。
尽管星空不再被视为神圣，现代人对星空的兴趣并未完全消失。许多人出于个人爱好而关心星空，他们对宇宙的奥秘和美丽充满了好奇和向往。然而，也有些人对星空的关心似乎没有明确的理由，他们可能被星空的神秘和深邃所吸引，但又难以言明这种牵挂的根源。
其次，就是机械钟表的发明，机械钟表的发明是现代最伟大的发明。机械钟的发明本身开辟了时间计量的时代，开辟了一个标准化作业的时代，它为工业文明本身打个样，第一批钟表是在修道院里，修道院当然有刻板的生活方式，它也预示了未来工厂刻板的生活方式，预言了学校里面刻板的生活方式，当然预言了所有人的刻板的生活方式。
修士们需要定时定点做事情，所以就发明了机械钟表。机械钟表又迎合了基督教世界对普遍时间的这种需求，因此在基督教世界很快就传播，先挂到钟楼，挂到教堂的高处，然后进入千家万户，最后进入每个人的手上。钟表由大钟然后变成座钟，变成怀表，变成腕表，一步一步地把我们这个生活时间格式化。今天，我们离了钟表是完全不知道怎么办，我们要吃饭往往不是因为饿了，而是因为时间到了；我们要睡觉也不是因为困了，也是因为时间到了，我们到哪儿去干点什么事儿，都不是因为你有这种需求，而都是因为时间的控制。
斯宾格勒说：“浩荡的钟声在欧洲的城乡各个角落回响，标识了基督教世界一个统一的时间尺度时代的到来。”钟表的出现改变了全体人民的生活方式。海事钟的出现使得地球表面的坐标系得以重新划定，精度的测量得以确立。钟表确立了划分了地球表面的经纬度，也划定了势力范围。
随着怀表、腕表等便携式钟表的普及，人们不再需要依赖天空来确定时间，天空就开始跟我们疏远。
第三就是光污染。1879年爱迪生发明电灯，照亮了新泽西州洛帕克的主要街道，那年的圣诞节就把灯都点亮了。然后，这个电灯就立即满世界传递，上海是1882年点亮，1906年北京也点亮，我的家乡是1976年。到了2016年，三分之一的人类（发达国家大多数）看不到银河了。光污染使得人类开始和星空隔绝了，好多天文台都废掉了，100年的光污染使得天文台通通失效，慢慢变成了一个个博物馆，现在要想看天，那是很难的。最近终于在青海冷湖找到一个地方，可能是我们中国最好的光学望远镜观测的地方。
那么光污染的后果有没有？听起来好像不知道有什么后果？其实是有后果的。光污染扰乱生物节律，现代人类的很多神经系统的问题都和光污染有关，扰乱生物节律，扰乱人体内部的生物钟，电灯光使我们晚上亮如白昼，黑夜可以颠倒，不夜城使得现代人类都或多或少遭遇这些毛病，什么失眠、焦虑、抑郁、癌症，糖尿病等，都和这个光污染有关系。
而且更糟糕的是，星空不再给我们带来非常原初的激励作用。惊奇感的丧失，创造力下降，思维的迟钝，都和我们疏远星空有关系。有证据表明，由于常年接触电灯光照射的人更少乐观，幸福感下降等等。所以，重返星空，重新来理解星空，是我们现代很大的一个话题。因为在一个上帝被杀死的时代，一个诸神逃遁的时代，人类的心灵如何安放？在一个我们生活的人工环境中，我们自然的身体肯定是不适应的，因为节奏太快了嘛，这种不适应怎么调节？所以现在有很多动作，比方说什么一分钟关灯，还有人为制造一些暗夜，但是在发达国家可能还有人在玩这个东西，我们中国可能还没有这个情况。就是说制造暗夜，返回星空是现代人遭遇了一个非常重要的话题，一个很紧迫的话题。所以，但愿大家都有机会再次仰望星空！
首都师范大学燕京人文讲席教授，中国文化书院导师、中国文化书院科学人文分院学术委员会主任陈嘉映
今天的讲座非常精彩，尽管时间有限，但通过三个主要部分深刻探讨了星空与人类文化、心理和神灵的联系，以及它与科学的关系。讲座首先指出，星空不仅是人类情感和精神生活的一部分，也是希腊数理天文学的基础，这一学科为后世科学的发展奠定了模式。
讲座讨论了科学的发展，特别是从古希腊到16、17世纪近代科学的演变。它强调了西方求知精神和智力活动对科学原型的贡献，同时也指出了近代科学带来的问题，包括对社会的影响以及对我们想象力和智力活动的潜在压抑。
讲座为我们提出了重要的问题，提示我们思考科学与人文之间的关系。科学不仅代表了人类理性发展的高度，也反映了我们对科学基本设想和精神的探索。然而，科学的发展同时也给人文领域带来了压力，有时甚至压制或扭曲了我们的感觉。吴国盛教授提到的Physis概念，即“自然”，非常集中地体现了这一点。Physis在古希腊哲学中具有深刻的含义，既指“自然而然”的状态，也涉及自然科学的概念。柯林武德在《自然的观念》一书中探讨了Physis如何从古希腊经过拉丁文nātūra的转变，最终形成了近代的“自然世界”概念。然而，这个“自然世界”在很大程度上已经偏离了古希腊对Physis的理解。
培根的观点经常被引用来说明这一点：要了解自然，我们必须通过实验来“拷问”自然，迫使自然进入我们设定的轨道。但这种方法可能使我们得到的并不是事物最自然的状态，而是在人为条件下的表现。
在讲座最后，吴国盛教授及陈嘉映教授还与观众进行了互动，回答了他们关于天文、物理以及科学哲学的问题。
发布时间：2024-07-08 16:30:23
