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节气里的科技之美

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作者:王立彬 《光明日报》( 2025年10月02日 08版)

  【科学·近距离】
  2025年9月23日2时19分04秒,秋分。
  说起秋分,就想到农谚。但农事都无需精确到秒。秋分不只是农事指南,更体现着中国古代天文学、数学及测量技术的辉煌,隐含着一个建立于宏大宇宙观之上的科学思想系统。
测日之美:与宇宙对话的仪器
  秋分是一个天文事件,而非气候现象。
  中国古代天文学将太阳周年视运动轨迹(黄道)划分为24等份,每份15°,太阳抵达黄经180°就是秋分。
  这是黄道与天球赤道的一个交点,此时昼夜均而寒暑平,太阳直射赤道,全球昼夜等长。这里有古代科学家对地球绕日公转、地轴倾斜的深刻理解,他们不仅观察天象,而且要测定其发生的瞬间。
  秋分测量背后,是一套无与伦比的中国技术体系:用圭表测影长,用浑仪、简仪量角度,用仰仪为太阳定位。
  通过浑仪与浑象,古人进行模拟。浑仪通过多重环圈(赤道环、黄道环、白道环等)模拟天球,精确测量太阳坐标;浑象则用于模拟秋分日太阳的运行路径。
  在晷影最短的正午,辅以漏刻(水钟)进行精密计时,从而确定太阳达到子午线的精确时刻,捕捉天文一瞬。
数算之美:从数据到建模
  仅有观测数据是不够的,把数据转化为模型才是科学飞跃。
  太阳永远在运动,但并不均匀,单纯等分时间无法精准确定其位置。从隋代刘焯到唐代一行,中国科学家最早发现了等间距二次内插法和不等间距内插法,通过二次多项式逼近天体运动轨迹,调整节点间距以提升精度,适应天体实际运动的不均匀性,体现了高超的数学建模能力。
  从汉《太初历》到元《授时历》,计算太阳运动的数学模型不断精化。郭守敬通过“四海测验”,使节气推算达到空前精度(365.2425天),与现代公历值一致。
系统科学之美:超越农事
  秋分是“阴阳平衡”的极致体现,完美诠释物极必反、动态平衡的中国哲学思想。
  阅读秋分,就是阅读一首由古代中国科学家谱写的关于宇宙、数学与时间的诗篇。
  近代以来,中华文明有一种崇高精神常被忽视:对宇宙规律的纯粹追求。这是中国古代科学被低估的迷人特质。
  张衡、祖冲之、郭守敬等古代科学家,为求真知,改进仪器、扩大观测、修正算法,追求一个更简洁、优美、精准的宇宙数学模型。
  这种对“精确”本身的迷恋,是科学精神的源头。
  早在汉代,中国科学家已经将天空数学化,用“浑天说”构建了基于球面几何的天球模型,用黄道、赤道、度数精确刻画天体运行,这是一种极为抽象的数学化思维方式。
  日月星辰周而复始、运行毫厘不差,中国科学家沉醉于此种宇宙和谐之美,看到了一种至高无上的秩序和谐。
和谐之美:星空是文明坐标
  对于中国人,观测计算秋分、春分、冬至、夏至,不仅是技术问题,更是哲学实践和审美体验。对于讲求天人感应、天人合一的中国,自然科学与人文科学密切相关。
  仰望星空,测量的不仅是晷影,更是天道;确定的不仅是农事时序,更是文明坐标。
  历法推算、圭表测量、浑仪运转;四季轮回、星辰流转、阴阳消长。人类虽渺小,却能精准测量天地万物,并从中获得一种超越性的平静与通达。
  从仰望星空、发现规律、理性认知,到社会和谐、情感共鸣、生命超越,中国人把精密冷峻的科学观测与温热深邃的人文关怀融合在一起。
  精确到秒的秋分,不仅是为了种地,也是为了校准我们在宇宙中的位置,安顿自己的灵魂。 (据新华社)
  (作者:王立彬)
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