從喬叟的書(shū)和教皇的手藝說(shuō)起

說(shuō)到喬叟（Geoffrey Chaucer），許多人當(dāng)然會(huì)想到他的《坎特伯雷故事》（Canterbury Tales），所以他在世界文學(xué)史上牢牢占有一席之地。但是喬叟在星占學(xué)上也大有造詣，許多人就不知道了。盡管在《坎特伯雷故事》中他忍不住技癢，也透露過(guò)一些蛛絲馬跡，比如在“武士的故事”、“律師的故事”、“巴斯婦的故事”中都有談?wù)撔钦紝W(xué)的段落，在故事開(kāi)頭介紹人物時(shí)，對(duì)醫(yī)生的介紹中也有“他看好了時(shí)辰，在吉星高照的當(dāng)兒為病人診治，原來(lái)他的星象學(xué)是很有根底的”這樣的話頭。

喬叟可是正兒八經(jīng)寫(xiě)過(guò)星占學(xué)著作的，他留下了《論星盤(pán)》（Treatise on the Astrolabe）一書(shū)。相傳此書(shū)是他為兒子所作。他在書(shū)中像所有的星占學(xué)家一樣，表示堅(jiān)信行星確實(shí)能夠影響人生的境遇。

喬叟書(shū)中所論的星盤(pán)，是一種奇妙的東西。這種東西在現(xiàn)今歐洲的博物館中不時(shí)可見(jiàn)，有時(shí)被當(dāng)作“科學(xué)儀器”，有時(shí)也會(huì)被當(dāng)作藝術(shù)品或工藝品——事實(shí)上星盤(pán)確實(shí)同時(shí)具有這兩種屬性。星盤(pán)在中世紀(jì)歐洲和伊斯蘭世界都大行其道，留下了許多著名作品，其中有些還相當(dāng)珍貴。

比如在星盤(pán)制造史上，有一個(gè)重要人物是吉爾伯特（Gerbert），他是公元10世紀(jì)馳名歐洲的學(xué)者，博覽群書(shū)，而且在西班牙呆過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間，因而熟悉伊斯蘭文化——當(dāng)時(shí)西班牙是基督教世界與伊斯蘭世界交融的重鎮(zhèn)。有趣的是此人還做過(guò)一任羅馬教皇，即西爾維斯特二世（Sylvester II，公元999～1003年在位）。這位博學(xué)的教皇對(duì)天文學(xué)、星占學(xué)、數(shù)學(xué)有著濃厚的興趣，而且以擅長(zhǎng)制作星盤(pán)和其他天文儀器馳譽(yù)當(dāng)時(shí)?，F(xiàn)今保存在佛羅倫薩博物館中的一具星盤(pán)，相傳就是他親手制作或使用過(guò)的。由于星盤(pán)使用時(shí)與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥扔兄苯雨P(guān)系，而這具星盤(pán)恰好被設(shè)定為羅馬的地理緯度，這被認(rèn)為是該星盤(pán)出于教皇西爾維斯特二世之手的證據(jù)之一。

中世紀(jì)的高科技和藝術(shù)品

星盤(pán)通常用黃銅制成，主體是一個(gè)圓形盤(pán)面和幾個(gè)同心的圓環(huán)，還有一根可以繞著這一圓心在盤(pán)面上任意旋轉(zhuǎn)的測(cè)量標(biāo)桿（稱(chēng)為“alidade”）。圓盤(pán)中心對(duì)應(yīng)的是天球北極，圍繞著北極，有三個(gè)同心圓，分別代表北回歸線、天球赤道和南回歸線。在這樣的坐標(biāo)系統(tǒng)中，南回歸線以南的天空，以及南天的群星，都無(wú)法在星盤(pán)上得到反映。不過(guò)考慮到幾乎所有的古代文明都在北半球，所以對(duì)古人來(lái)說(shuō)，在星盤(pán)上忽略南天星空是完全合理的。

作為星盤(pán)主題的圓盤(pán)，通常由兩層組成。下層盤(pán)面上刻著幾個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)：包括天球黃道、天球赤道以及天球上的回歸線，還有地平緯度和地平經(jīng)度。使用者可以由此測(cè)量天體的位置。上層則是一個(gè)大部分鏤空了的圓盤(pán)，稱(chēng)為“網(wǎng)環(huán)”（rete，這個(gè)拉丁文詞匯來(lái)源于阿拉伯語(yǔ)“蛛網(wǎng)”），可以繞著代表北天極的圓心在下層圓盤(pán)上旋轉(zhuǎn)。“網(wǎng)環(huán)”之所以大部分要鏤空，是為了讓下層盤(pán)面上的坐標(biāo)系統(tǒng)顯示出來(lái)——如果古代就有今天的透明塑料或有機(jī)玻璃，古人想必就不用那么麻煩去制作“網(wǎng)環(huán)”了。

這里還有一個(gè)麻煩：在盤(pán)面的地平坐標(biāo)網(wǎng)中，北天極的位置是隨著當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥榷兓摹Ｒ簿褪钦f(shuō)，任何一具星盤(pán)，都只能在某個(gè)固定的地理緯度上使用。這一點(diǎn)倒是和中國(guó)古代的赤道式渾儀必須安放在固定的地理緯度上使用異曲同工。不過(guò)中國(guó)古代的渾儀是大型儀器，固定使用地點(diǎn)當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題；而星盤(pán)原本是具有濃厚便攜色彩的小型儀器，它如果也要受地理緯度這個(gè)約束的話就太不方便了。解決的辦法，是為星盤(pán)提供一系列的圓盤(pán)，每個(gè)圓盤(pán)上刻有不同地理緯度的投影坐標(biāo)。這些被稱(chēng)為“climate”的圓盤(pán)可以一個(gè)個(gè)重疊起來(lái)，星盤(pán)的使用者可以選擇最適合當(dāng)?shù)氐乩砭暥鹊囊粋€(gè)來(lái)使用。當(dāng)然，這樣一疊黃銅圓盤(pán)也必然使星盤(pán)變得沉重許多。

不難想象，在古代要制作這樣一具星盤(pán)，實(shí)在不是一件容易的事情。這需要天文學(xué)、幾何學(xué)的知識(shí)，需要黃銅冶煉、機(jī)械裝置、金屬蝕刻等方面的工藝。所以，星盤(pán)完全可以視為古代歐洲和伊斯蘭世界的“高科技產(chǎn)品”。

這種身兼科學(xué)儀器和藝術(shù)品兩種屬性的貴重物品，又有多少實(shí)用價(jià)值呢？

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它是古代星占學(xué)家的枕中鴻秘，妙用頗多，主要有如下各項(xiàng)：

測(cè)定天體的地平高度。只需將星盤(pán)懸掛起來(lái)，這樣它就垂直豎立了，讓測(cè)量標(biāo)桿指向要測(cè)量的天體，就可在圓盤(pán)邊緣的刻度上讀出該天體的地平高度。

測(cè)定當(dāng)?shù)貢r(shí)間。只要在星盤(pán)上測(cè)得了太陽(yáng)的地平高度，即可利用星盤(pán)外側(cè)的圓環(huán)之一“時(shí)圈”求得當(dāng)?shù)貢r(shí)間。如果是在夜晚，可以用一顆已知其坐標(biāo)的恒星（通常在“網(wǎng)環(huán)”上已經(jīng)標(biāo)出了若干著名的明亮恒星），用它取代太陽(yáng)，也能夠獲得同樣結(jié)果。所以一具星盤(pán)同時(shí)就是一具時(shí)鐘。

演示當(dāng)?shù)厮?jiàn)星空的周日視運(yùn)動(dòng)。這只緩緩需轉(zhuǎn)動(dòng)“網(wǎng)環(huán)”即可，“網(wǎng)環(huán)”上所標(biāo)示出來(lái)的那些恒星，就會(huì)在底盤(pán)盤(pán)面上所刻畫(huà)的當(dāng)?shù)氐仄阶鴺?biāo)網(wǎng)中畫(huà)出周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡。這個(gè)功能，和今天用軟件在電腦屏幕上演示當(dāng)?shù)匦强罩苋找曔\(yùn)動(dòng)完全相同。

預(yù)推某個(gè)天文事件發(fā)生的時(shí)刻。例如，如果要知道當(dāng)?shù)睾螘r(shí)日出，只需旋轉(zhuǎn)“網(wǎng)環(huán)”，直至太陽(yáng)處于地平線的最東部，然后用測(cè)量標(biāo)桿讀出對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，即為當(dāng)?shù)氐娜粘鰰r(shí)刻。

星盤(pán)和古希臘人的投影幾何

可以肯定的是，星盤(pán)與古希臘有著明確的淵源，它至遲在希臘化時(shí)代已經(jīng)被發(fā)明出來(lái)。托勒密在《至大論》（Almagest）卷V中專(zhuān)門(mén)有一節(jié)詳述星盤(pán)的構(gòu)造和使用方法。盡管他并未明確說(shuō)明這究竟是前人的創(chuàng)造還是他自己的發(fā)明，但重要的一點(diǎn)是，托勒密所描述的星盤(pán)構(gòu)造，已經(jīng)和留傳至今的中世紀(jì)星盤(pán)實(shí)物非常吻合。

星盤(pán)的奧秘，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是將天球上的球面坐標(biāo)投影到平面上。古希臘人對(duì)于球面坐標(biāo)系統(tǒng)以及這種系統(tǒng)所需要的球面幾何學(xué)，都已經(jīng)掌握（今天全世界天文學(xué)家統(tǒng)一使用的天球坐標(biāo)系統(tǒng)，就是從古希臘原封不動(dòng)繼承下來(lái)的）。對(duì)于平面幾何學(xué)，當(dāng)然更不用說(shuō)了。但是更奇妙的是，從星盤(pán)的原理上可以清楚地看出，古希臘人還掌握了將球面坐標(biāo)投影到平面上的方法，以及這種投影過(guò)程中所涉及的幾何學(xué)原理。

星盤(pán)盤(pán)面上刻畫(huà)的坐標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)際上就是從天球南極將整個(gè)北半天球投影到天球赤道平面上的結(jié)果。當(dāng)然從天球北極投影也是等價(jià)的，但這樣投影出來(lái)的只能是南天星空，而如前所述，古人需要處理的的北天星空。

古希臘人已經(jīng)知道，在這樣的投影中，北天球上的每一個(gè)點(diǎn)，都可以精確投影到赤道平面上。而且他們還知道一個(gè)奧秘：這樣的投影有著一種令人驚奇的特性——彎曲的天球球面上的角度，經(jīng)過(guò)投影不會(huì)改變。所以天球上的球面三角問(wèn)題就可以輕易轉(zhuǎn)換為更為簡(jiǎn)單的平面三角問(wèn)題。事實(shí)上，不知道這個(gè)奧秘，就不會(huì)有星盤(pán)。

古希臘人的星盤(pán)，在伊斯蘭阿拉伯人手中進(jìn)一步完備，中世紀(jì)和文藝復(fù)興時(shí)期的西歐又使之更為精致。在伊斯蘭的阿拉伯世界，和中世紀(jì)基督教的歐洲，星盤(pán)都是天文學(xué)、星占學(xué)、星占醫(yī)學(xué)最常用的基本儀器之一。