從喬叟的書和教皇的手藝說起

說到喬叟（Geoffrey Chaucer），許多人當然會想到他的《坎特伯雷故事》（Canterbury Tales），所以他在世界文學史上牢牢占有一席之地。但是喬叟在星占學上也大有造詣，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的段落，在故事開頭介紹人物時，對醫(yī)生的介紹中也有“他看好了時辰，在吉星高照的當兒為病人診治，原來他的星象學是很有根底的”這樣的話頭。

喬叟可是正兒八經(jīng)寫過星占學著作的，他留下了《論星盤》（Treatise on the Astrolabe）一書。相傳此書是他為兒子所作。他在書中像所有的星占學家一樣，表示堅信行星確實能夠影響人生的境遇。

喬叟書中所論的星盤，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可見，有時被當作“科學儀器”，有時也會被當作藝術(shù)品或工藝品——事實上星盤確實同時具有這兩種屬性。星盤在中世紀歐洲和伊斯蘭世界都大行其道，留下了許多著名作品，其中有些還相當珍貴。

比如在星盤制造史上，有一個重要人物是吉爾伯特（Gerbert），他是公元10世紀馳名歐洲的學者，博覽群書，而且在西班牙呆過很長時間，因而熟悉伊斯蘭文化——當時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）。這位博學的教皇對天文學、星占學、數(shù)學有著濃厚的興趣，而且以擅長制作星盤和其他天文儀器馳譽當時?，F(xiàn)今保存在佛羅倫薩博物館中的一具星盤，相傳就是他親手制作或使用過的。由于星盤使用時與當?shù)氐牡乩砭暥扔兄苯雨P(guān)系，而這具星盤恰好被設(shè)定為羅馬的地理緯度，這被認為是該星盤出于教皇西爾維斯特二世之手的證據(jù)之一。

中世紀的高科技和藝術(shù)品

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

作為星盤主題的圓盤，通常由兩層組成。下層盤面上刻著幾個坐標系統(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。使用者可以由此測量天體的位置。上層則是一個大部分鏤空了的圓盤，稱為“網(wǎng)環(huán)”（rete，這個拉丁文詞匯來源于阿拉伯語“蛛網(wǎng)”），可以繞著代表北天極的圓心在下層圓盤上旋轉(zhuǎn)。“網(wǎng)環(huán)”之所以大部分要鏤空，是為了讓下層盤面上的坐標系統(tǒng)顯示出來——如果古代就有今天的透明塑料或有機玻璃，古人想必就不用那么麻煩去制作“網(wǎng)環(huán)”了。

這里還有一個麻煩：在盤面的地平坐標網(wǎng)中，北天極的位置是隨著當?shù)氐牡乩砭暥榷兓?。也就是說，任何一具星盤，都只能在某個固定的地理緯度上使用。這一點倒是和中國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。不過中國古代的渾儀是大型儀器，固定使用地點當然沒有問題；而星盤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約束的話就太不方便了。解決的辦法，是為星盤提供一系列的圓盤，每個圓盤上刻有不同地理緯度的投影坐標。這些被稱為“climate”的圓盤可以一個個重疊起來，星盤的使用者可以選擇最適合當?shù)氐乩砭暥鹊囊粋€來使用。當然，這樣一疊黃銅圓盤也必然使星盤變得沉重許多。

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

這種身兼科學儀器和藝術(shù)品兩種屬性的貴重物品，又有多少實用價值呢？

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它是古代星占學家的枕中鴻秘，妙用頗多，主要有如下各項：

測定天體的地平高度。只需將星盤懸掛起來，這樣它就垂直豎立了，讓測量標桿指向要測量的天體，就可在圓盤邊緣的刻度上讀出該天體的地平高度。

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

演示當?shù)厮娦强盏闹苋找曔\動。這只緩緩需轉(zhuǎn)動“網(wǎng)環(huán)”即可，“網(wǎng)環(huán)”上所標示出來的那些恒星，就會在底盤盤面上所刻畫的當?shù)氐仄阶鴺司W(wǎng)中畫出周日視運動的軌跡。這個功能，和今天用軟件在電腦屏幕上演示當?shù)匦强罩苋找曔\動完全相同。

預推某個天文事件發(fā)生的時刻。例如，如果要知道當?shù)睾螘r日出，只需旋轉(zhuǎn)“網(wǎng)環(huán)”，直至太陽處于地平線的最東部，然后用測量標桿讀出對應(yīng)的時刻，即為當?shù)氐娜粘鰰r刻。

星盤和古希臘人的投影幾何

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

星盤的奧秘，簡單說來，就是將天球上的球面坐標投影到平面上。古希臘人對于球面坐標系統(tǒng)以及這種系統(tǒng)所需要的球面幾何學，都已經(jīng)掌握（今天全世界天文學家統(tǒng)一使用的天球坐標系統(tǒng)，就是從古希臘原封不動繼承下來的）。對于平面幾何學，當然更不用說了。但是更奇妙的是，從星盤的原理上可以清楚地看出，古希臘人還掌握了將球面坐標投影到平面上的方法，以及這種投影過程中所涉及的幾何學原理。

星盤盤面上刻畫的坐標系統(tǒng)，實際上就是從天球南極將整個北半天球投影到天球赤道平面上的結(jié)果。當然從天球北極投影也是等價的，但這樣投影出來的只能是南天星空，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，北天球上的每一個點，都可以精確投影到赤道平面上。而且他們還知道一個奧秘：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)過投影不會改變。所以天球上的球面三角問題就可以輕易轉(zhuǎn)換為更為簡單的平面三角問題。事實上，不知道這個奧秘，就不會有星盤。

古希臘人的星盤，在伊斯蘭阿拉伯人手中進一步完備，中世紀和文藝復興時期的西歐又使之更為精致。在伊斯蘭的阿拉伯世界，和中世紀基督教的歐洲，星盤都是天文學、星占學、星占醫(yī)學最常用的基本儀器之一。