在古觀象臺上
引子
大家看我這本小說寫北京法源寺，今天下午我要去法源寺去看看，從來沒有去過這個地方，為什么沒有去過能把這個小說寫得神龍活現(xiàn)，這就是文學家嘛，就干這個的。
——李敖 北京大學 2005
小學時有篇課文就叫《在古觀象臺上》，可惜如今殘存在腦子里的，除了題目，什么也沒有。這本不奇怪，如果一個人可以保留并無礙輸出自小學以來所學知識之主干框架與大部分細節(jié)，他的博學程度就已經(jīng)可以稱得上是一部“活詞典”（或者“活wiki”）了。真正奇怪的是，像“古觀象臺”這樣一個于我沒有什么內(nèi)容的“符號”（也就是在經(jīng)驗域中沒有任何指謂）竟然可以在記憶中頑強地盤踞這么多年，以至于“登臺”成了一種強烈的心理暗示。
到今年6月中旬以前，計上京三次，行蹤游蕩于四九城的西北與東北方向，去了國家天文臺，去了北京天文館，唯獨落下了東南角的古觀象臺。今年初，《天文觀測完全手冊》也付梓刊行，我在書中專辟“公共天文臺資源”一節(jié)，煞有介事地聊了聊古觀象臺的滄?！^“空談”，此之謂也。于是乎，此次上京決計一了夙愿，老陸（游）不是說嘛，“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”——否則長此以往，對不起觀眾，更對不起自己......
敬協(xié)天行無所逸，順敷星好敕時幾
觀象臺西側(cè)為紫微殿?！白衔ⅰ闭撸睒O之帝星（今天的北極星為勾陳一，即小熊座α）也，處紫微垣（人間之紫禁城）之中央，乃眾星之主。
殿中懸乾隆手書對聯(lián)與橫批（注意斷句！）：
上聯(lián)：敬協(xié)天 行所無逸
下聯(lián)：順敷星 好敕時幾
橫批：觀象授時
上聯(lián)合于“觀象”，下聯(lián)合于“授時”，總結(jié)了中國傳統(tǒng)天文的精神——“剛?cè)嵯酀?天文（紋）也；文明以至,人文也.觀乎天文,以察時變；觀乎人文,以 化成天下”（《周易·.賁卦》）。如果一定要做個比較，不是astronomy，似乎更接近古希臘的cosmology,即“和諧而有序的存在”cosmos。
臺下與殿前計有先賢塑像六尊：
上（從左至右）：（東漢）張衡 （南齊）祖沖之 （唐）一行（張遂）
下（從左至右）：（北宋）沈括 （元）郭守敬 （明）徐光啟
這些在文獻中閃耀的名字匯聚在這里，可以形成一種“氣場”，大概只有巴黎的先賢祠（le Panthéon）可以比擬。
唯一令我不解的是：對于作為明朝內(nèi)閣大學士的徐光啟而言，為何官帽選用的是“公服”幞頭（類似宋代官帽樣式，只是明代樣式的帽翅更短一些?？膳c沈括對比），卻不用更常見且更具有辨識度的“常服”烏紗帽？？？
赤道式日晷（原件藏于故宮）與地平式日晷，從地平式日晷上可以讀出兄弟我拍照的時間：
輔助授時的星晷（左）與月晷（右）：
“張衡——郭守敬系統(tǒng)”與“第谷——南懷仁系統(tǒng)”
觀象臺的精華在于天文儀器。不同時期天文儀器的創(chuàng)制是基于不同的宇宙模型。從基礎(chǔ)主義（foundationalism）或還原論（Reductionism）視角的理論上看，這些宇宙模型從不同的基本物理圖像（作為公理化假設(shè)）出發(fā)根據(jù)一定的計算推演程式構(gòu)造出擬合觀測現(xiàn)象的唯象理論（phenomenology）——脫離預設(shè)觀念體系的實驗觀測是不存在的。換而言之，這些天文儀器的創(chuàng)制原理與運行機制無法脫離創(chuàng)制者所持宇宙模型的理論體系——用個更哲學的詞匯——“宇宙觀”（view of the cosmos）.
臺上臺下走一遭，兄弟我私自揣度先賢，根據(jù)不同的基本物理圖像把觀象臺的主要天文儀器大致分為兩個系列：
（1）基于落下閎“渾天說”的“張衡——郭守敬系統(tǒng)”
（2）基于亞里士多德——托勒密地心說與阿里斯塔克——哥白尼日心說之折衷體系的“第谷——南懷仁系統(tǒng)”
“渾天說”與“折衷體系”所扮演的角色也許可以用熱力學史上的“熱質(zhì)”（caloric）來類比吧......
綜合史料，北京古觀象臺原址的前身可以追溯到金元時期（而國家天文機構(gòu)的傳統(tǒng)可以上溯更早）。公元1127年，靖康之變，金兵攻破北宋都城汴京（開封），在大肆掠奪財富的同時將北宋司天監(jiān)的天文儀器（蘇頌、沈括及前代學者的成果）遷運到中都（北京）。由于開封與北京的地理緯度差異，這些被掠奪的天文儀器喪失了足夠的觀測精度，幾乎喪失了觀測功能，淪為擺設(shè)。公元1279年，元世祖忽必烈下詔在大都（北京）城內(nèi)東南角營建太史院和司天臺，作為國家最高天文機構(gòu)。郭守敬先后擔任同知太史院事（即副長官，太史令由王恂擔任）、太史令，主持大小事務(wù)。
我們今天看到的古觀象臺始建于明正統(tǒng)七年（公元1442年），大致與“星學之王”第谷先后創(chuàng)立的汶島天文臺（建于1576年）和布拉格天文臺（建于1599年，次年第谷與開普勒相遇）處于同一時代，是明清兩代國家最高天文機構(gòu)。今天觀象臺陳列的天文儀器主要是執(zhí)掌明清兩代欽天監(jiān)的中國官員（以徐光啟、李天經(jīng)為代表）和耶穌會傳教士（以利瑪竇、湯若望和南懷仁為代表）創(chuàng)制的清制儀器和明制儀器的復制品。
其中明制儀器渾天儀、簡儀、復原的玲瓏儀等屬于“張衡——郭守敬系統(tǒng)”。其基本物理圖像來自于落下閎的“渾天說”，據(jù)唐代瞿曇悉達的《開元占經(jīng)·卷一》引述——
“張衡《渾儀注》曰： 渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于內(nèi)。天大而 地小，天表里有水。天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮。周天三百六十五 度四分度之一；又中分之則一百八十二度八分之五覆地上，一百八十二度八分之五繞地下。 故二十八宿，半見半隱，其兩端謂之南北極。北極，乃天之中也。在正北，出地上三十六度， 然則北極上規(guī)，徑七十二度，常見不隱。南極，天之中也。在南，入地三十六度，南極下規(guī) 七十二度，常伏不見。兩極相去一百八十二度半強。天轉(zhuǎn)如車轂之運也，周旋無端，其形渾 渾，故曰渾天也。赤道橫帶，天之腹；去南北二極，各九十一度十九分度之五。 橫帶者， 東西圍天之中要也。然則北極小規(guī)去赤道五十五度半，南極小規(guī)亦去赤道五十五度半，并出 地、入地之數(shù)，是故各九十一度半強也。 ”
......
渾天儀系渾儀與渾象（渾天象，即天球儀）的合稱。前者是觀測儀器，由“渾天說”提出者西漢落下閎首創(chuàng)，東漢張衡、唐李淳風等沿襲改進，以同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)實測目標天體的天球坐標；后者是演示儀器，類似于今天天文館的天象儀（比如北京天文館的蔡司天象儀）或天球儀（天體儀），根據(jù)已測天體坐標布列星辰于球面以模擬天球上的天象（比平面的星圖更直觀一些），主要起天文官員業(yè)務(wù)培訓與“科普”功能——當然“科普”的對象一般僅限于帝國的最高統(tǒng)治者（歷代民間私習天文屬妄測天機、覬覦神器性質(zhì)，乃重罪）。
簡儀是郭守敬（可能吸收了阿拉伯天文學成就）對傳統(tǒng)渾儀的簡化改進版。傳統(tǒng)渾儀用于確定坐標的同心環(huán)較多，在使用過程中容易產(chǎn)生較大的中心差，增加了校準的難度。另一方面，過多的同心環(huán)在操作中容易遮蔽天體，形成大量觀測盲區(qū)。北宋沈括和元郭守敬相繼用計算地位取代實測圓環(huán)（白道環(huán)與黃道環(huán)）最終拆分傳統(tǒng)渾儀，將赤道坐標的測量和地平坐標的測量分立為兩個部分，以改進傳統(tǒng)渾儀的不足。
左：明制渾儀（復制品） 右：明制簡儀（復制品）
今天古觀象臺陳列的明制渾儀與簡儀系復制品（還有一件1：3復制品），原件抗日戰(zhàn)爭前夕遷往南京，現(xiàn)藏于南京紫金山天文臺。而臺上陳列的渾象系清制天體儀，也稱清制渾象。
郭守敬創(chuàng)制的玲瓏儀沒有留下實物且史料記載不多，故就其形制功用多有爭議，大致可以分為兩種：
其一，認為玲瓏儀系渾象或假天儀，都屬于演示儀器。不同之處在于，渾象的參考系在天球外，而假天儀（類似現(xiàn)代天象廳）的參考系在天球內(nèi)，也就是人在球體內(nèi)觀察。
其二，認為玲瓏儀是一種改進的渾儀（比如北師大的杜昇云教授），具有實時觀測功能，可能采用了中空網(wǎng)格的球形構(gòu)造。這些網(wǎng)格起到天球坐標系的作用，便于球內(nèi)的觀測者定位天體。
根據(jù)流傳下來的元太史院校書郎楊恒的《玲瓏儀銘》記載：“十萬余目，經(jīng)緯均布”、“人由中窺，目即而喻”，連同東漢班固《弈旨》中“局必方正，象地則也；道必正直，神明德也；棋有白黑，陰陽分也；駢羅列布，效天文也”佐證，兄弟我目前傾向于第二種觀點。
復原的玲瓏儀似乎采用的是第一種觀點
小時候讀的《十萬個為什么》就介紹過一種通過平面網(wǎng)格坐標系描跡觀測天體視運動的方法，高中物理實驗探究平拋運動用的也是類似方法，只不過相對于觀測者，前者運動“極慢”，后者運動“極快”——合起來很容易令人聯(lián)想到古希臘芝諾或先秦名家的“飛矢不動”，作為運動連續(xù)性表征的軌跡觀念，作為一種根深蒂固的一廂情愿，或許經(jīng)不起馬赫式的詰問......
今天觀象臺上陳列的八臺清制儀器可歸為“第谷——南懷仁系統(tǒng)”。其中測定黃道坐標的黃道經(jīng)緯儀、測定赤道坐標的赤道經(jīng)緯儀、測定天體地平坐標的地平經(jīng)儀和地平緯儀（象限儀）、測定兩個天體間角距離的紀限儀和演示天象的天體儀（清制渾象）計六臺儀器系康熙八年到十二年（1669~1673）由執(zhí)掌欽天監(jiān)的耶穌會傳教士南懷仁監(jiān)制督造。
合并地平經(jīng)儀與象限儀功能的地平經(jīng)緯儀由耶穌會傳教士紀里安督造，時間在康熙五十二年至康熙五十四年.
觀象臺上最后一件重器——體現(xiàn)中西結(jié)合的璣橫撫辰儀（清制渾儀）制造于乾隆九年到乾隆十九年（1744~1754）。
上（從左至右）：赤道經(jīng)緯儀、紀限儀、地平經(jīng)緯儀、地平經(jīng)儀
下（從左至右）：黃道經(jīng)緯儀、天體儀、象限儀、璣橫撫辰儀
“第谷——南懷仁系統(tǒng)”的基本物理圖像來自于第谷的折衷體系。這個體系是調(diào)和亞里士多德——托勒密地心說與阿里斯塔克——哥白尼日心說的產(chǎn)物，它既保證托勒密體系中地球作為宇宙中心的地位，又充分吸收哥白尼體系的合理因素，將其余行星的支配權(quán)留給了太陽，構(gòu)造了行星繞太陽作勻速圓周運動而日月軌道仍以地球為中心的物理圖像。
第谷體系示意圖
明末萬歷至崇禎朝，由于明初頒行的《大統(tǒng)歷》（基本沿襲元朝郭守敬的《授時歷》）不敷使用，徐光啟、李之藻、李天經(jīng)引入“西法”（歐洲天文學）先后主持修訂《崇禎歷書》，聘請耶穌會傳教士龍華民、羅雅谷、鄧玉函、湯若望等人參與譯介同時期歐洲天文學成果，第谷體系與哥白尼體系引入中國。
由于哥白尼體系在實測精確性上的劣勢（還有兩個致命缺陷：觀測不到恒星的周年視差和更深層次的地球自轉(zhuǎn)所帶來的慣性難題），《崇禎歷書》采用的基本物理圖像是相對保守的第谷體系。這對于后來南懷仁所主導的“第谷——南懷仁系統(tǒng)”來說是個不能忽略的背景。
真正釋放哥白尼體系威力的關(guān)鍵人物是第谷的繼承人開普勒，他用行星運動三定律構(gòu)造的基本圖像和唯象理論取代了托勒密、哥白尼與第谷一以貫之的本輪均輪。哥白尼——開普勒新體系相較于托勒密和第谷體系在實測精確性和理論簡潔性才獲得了足夠的優(yōu)勢。
在“西學東漸”的大幕下，東西方的融合看似把中國人和歐洲人又放在了同一起跑線上。然而當中國學者還在消化闡發(fā)第谷體系的時候，歐洲的引擎已經(jīng)悄悄地啟動了......
1609年，伽利略發(fā)明天文望遠鏡——第谷裸眼觀測的煌煌功業(yè)最終化為舊時代的傳奇。
1687年，牛頓發(fā)表《自然哲學的數(shù)學原理》——唯象理論之間的比拼可以消停了，玩家升格到“上帝視角”，下面要問的是Why？
......
外一則·念天地之悠悠，神馬都是浮云
在古觀象臺上，可謂登高——所謂“高”者，拔地不過十余米。在鋼筋水泥的叢林中，尤顯局促逼仄。然而在數(shù)百年的時間尺度上，這里又確實是離“天”最近的地方。
登高必賦，卻一時詞窮，好在鄉(xiāng)賢老陳（子昂）可以來救場：
前不見古人
后不見來者
念天地之悠悠
.....
趕緊把悲憤的老陳從一千多年前那場無厘頭的戰(zhàn)爭中提溜出來，他其實就想說：
在更廣闊的時間尺度上——這叫“宙”
在更廣闊的空間尺度上——這叫“宇”
幽州臺和觀象臺的時空間隔很渺小
歐洲和中國的時空間隔很渺小
你我很渺小
開了牛頓的“上帝視角”
神馬都是浮云
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