第一回 斗转星移测吉凶，歪打正着立大功
“啪！”惊堂木一响，各位看官，《中国古代科学家列传》开讲！
从哪里说起呢？嘿嘿，当然是天文学嘛！因为从时间上看，我国古代的科学成果最早都扎堆儿于天文观测；更准确地说，主要归功于所谓的占星术或星象学，古人试图用天体的相对位置和运动来预测吉凶。虽然现在看来星象学压根儿就不靠谱，但它的影响一直延续至今。比如，不管是不是开玩笑，当某人的学习成绩特别好时，大家就会说他是“文曲星下凡”。
无论占星术是否灵验，但有一点不可否认，那就是埃及、印度、中国、希腊以及阿拉伯地区等长期拥有自己的占星术，而且占星术在事实上直接或间接地推动了科技的发展。早在公元前5世纪，美索不达米亚平原上的古巴比伦人就已将黄道划分为12个跨度为30度的宫位。到了公元前3世纪，古埃及人借助自己的天文学知识，将其科学和哲学推上了新高峰。在追捧了近2000年后，直至17世纪，人们才终于认定占星术只是一种迷信，从此占星术便与天文学彻底脱钩，分道扬镳了。
在古代中国，由于受天人感应思想的影响，占星术一直颇受重视，但到了明朝戛然而止。原来，叫花子出身的皇帝朱元璋在多次体验了刘伯温的神机妙算后，担心占星术太诡异，害怕星象学家威胁到自己的皇权，于是下令严禁民间传授占星术，违者问斩！该禁令意外导致了历法的紊乱不堪，农业生产大受影响。这就从反面彰显了占星术的另一个实实在在的应用，那就是天文历法。实际上，若想占星，首先就得观星，即观测各个星体的位置和运动情况。这不但在无意中揭开了天文学发展的序幕，而且启发人类根据天象来计算时间，即编制历法。若想使得历法更准确，除了精细的天文观测外，还需大量的计算，于是这又促进了数学的发展。这便是许多天文学家同时也是数学家的原因。
作为农业大国，中国历来非常重视历法。传说20岁的黄帝在打败蚩尤统一天下后，便下令制定了《黄帝历》，以黄帝的登基之年（公元前2698年）为元年。无论有关黄帝的传说是否可靠，但《黄帝历》所产生的深远影响是千真万确的，后来的农历和道教历等均始于黄帝纪年，史称开元年或轩辕年。到了夏朝，《黄帝历》又被替换成了《夏历》。虽然《夏历》的细节早已失传，但从一些古籍上大概可知：夏历以月球绕行地球一周为一个月，每月初一为朔日，十五为望日，每月的长度是月相盈亏的平均周期。到了商朝，《夏历》又被替换成了《殷历》，后者是一种阴阳合历，以商朝的公元前1567年（历书《殷历》的成书时间）为纪元，每年分为春秋两季，大月30天，小月29天，闰月置于年末，称为“十三月”。到了周朝，《殷历》再被替换成了《周历》，它以冬季十一月为正月。总之，历法及相应的星象观测不只涉及经济发展，甚至已演变成了帝国象征的政治问题，每次改朝换代后的头等大事之一便是制定新的历法。同时，历法的统一也成了中央集权的最重要的标志之一。果然，到了春秋战国时期，由于周天子早已名存实亡，所以，各路诸侯便开始制定自己的历法。比如，鲁国使用了一种阴阳合历《鲁历》。
总之，诸侯割据导致了历法并出，历法并出又导致了星象观测的兴起。于是，一大批有名有姓的天文学家（当然，他们同时也是星象学家、历法专家和数学家）陆续登场了。《晋书·天文志》记载，战国时期，“鲁有梓慎，晋有卜偃，郑有裨灶，宋有子韦，齐有甘德，楚有唐昧，赵有尹皋，魏有石申夫”。各主要诸侯国都设有自己的首席星象学家。他们根据各自的天文观测，运用各自的数学手段，创立各自的星象学说，当然也制定各自的历法。其中，齐国的甘德和魏国的石申（又名石申夫）便是这首批天文学家中的佼佼者，也是本回的两位主角。
为什么直到战国时期中国才出现了首批有名有姓的天文学家呢？因为此前历朝历代的星象学家都只有一个共同的名字，那就是“巫咸”，别名大巫，意指神巫。有关巫咸的传说很多，有的说他是黄帝时期天宫在人间的事务代理人；有的说他是尧帝时期的巫医，不但能治病，而且法力无边，既能赐人洪福又能“咒树树枯，咒鸟鸟坠”；有的说他是商帝祖乙的宰相；有的说他是甲骨文中出现的那个“咸戊”；有的说他是鼓和筮卜的发明者；等等。无论这些传说是否真实，本回只采信这样一个事实，那就是在战国之前中国历朝历代的天文学家们（暂且将他们统称为巫咸）已经知道天上密密麻麻的星点虽然也会像太阳、月亮那样东升西落，但它们彼此之间的相对位置始终不变，故称之为恒星；而且当时已经发现了十余个由许多恒星组成的星座，知道恒星可用来确定方向、季节和时刻等。
黄帝
好了，现在有请巫咸的战国传人、本回的主角甘德和石申闪亮登场。但是，让我们尴尬的场面很快就出现了，而且这样的场面在本书中还会多次出现，那就是不知该如何介绍主人公。因为他们的生卒时间不详，生平事迹不详，家庭情况不详。总之，为他们撰写传记所需的基本材料几乎都不知道！咋办呢？总不能凭空杜撰吧！更不能因此就放弃写他们的传记吧，哪怕是无米之炊也得硬着头皮做呀！还好，至少这比解决科研难题容易一些，下面我们就来努力做一碗无米之炊，请大家品尝。
其实，甘德和石申是战国时期的两位半仙，他们笃信道教，大约生活在公元前4世纪中期。其中，甘德也许年长一些，他所服务的君王可能是齐威王或齐宣王。与其他道士一样，甘德和石申的人生目标主要是悟道成仙和长生不老，所以，他们对于诸如青史留名等人间俗事，当然也就不屑一顾了，更没兴趣刻意留下自己的个人信息。就甘德来说，甚至连他到底是哪国人都还存疑。司马迁在《史记·天官书》中说他是齐国人，而裴骃在《史记集解》中说他是鲁国人，张守节在《史记正义》中则说他是楚国人。这是咋回事儿呢？经过一番大数据搜索后，我们终于明白了。原来甘德本来是鲁国人，但他在齐国工作，他的天文学成就主要是在齐国取得的。后来鲁国又被楚国吞并了，故又可以说他是楚国人。关于另一主角开封人石申，情况就更夸张了，我们至今甚至连他的准确名字都搞不清楚。人们一会儿说他叫石申父，一会儿说他叫石申夫，一会儿又说他叫石申甫。南北朝以后，他的名字演变成了石申。由于国际月面地名命名委员会把月球背面的一座环形山命名为“石申环形山”，所以下面我们也用“石申”来称呼这第二位半仙。据说，能与石申同享此等殊荣的中国古代科学家还有另外5位，他们分别是祖冲之、张衡、郭守敬、万户和高均。可见，石申的贡献确实不小。
甘德和石申虽没留下任何俗事信息，但是幸运的是他们留下了各自的星象学成果。石申留下了8卷本的占星著作《天文》，甘德也留下了8卷本的《天文星占》以及《岁星经》《甘氏四七法》等著作。没证据显示甘德和石申曾见过面或知道彼此的存在，毕竟他们分别服务于齐国和魏国，后人却将他俩的天文学成果合并成了一部名叫《甘石星经》的著作，这也是人类历史上最早的天文学著作。从此，他俩就成了中国天文学的共同始祖，下面简称为甘石。
据传为甘德、石申著作的《甘石星经》的部分内容
与前面的无米之炊相反，面对甘石留下的众多天文学成果，我们遇到了另一种“米太多之炊”的尴尬场面，那就是到底该如何介绍他们的科学成就。若按常规做法将其成果逐一罗列，那么毫无疑问，读者马上就会跟我们说“拜拜”。下面试着将前面的“无米之炊”和“米太多之炊”融合起来，争取做出一碗“香米之炊”。希望这里对相关成果的介绍能帮助读者了解科研的某些重要技巧和科学家的某些基本素质。
甘石的第一项成果可概括为“巧设坐标，恒星归档”。科学研究的基本技巧之一便是“大事化小，小事化了”，即把困难的大问题分解成若干个不太困难的小问题，然后分别将这些小问题逐一解决，从而最终解决那个大问题。比如，面对浩如烟海的满天星星，如何着手观测，如何发现星体的运行规律呢？这显然是一个丈二金刚摸不着头脑的大难题！于是，甘石不约而同地开始了“大事化小”。他们先将浩渺的夜空划分成若干个较小的区块（当时的行话叫“星官”，现在的行话叫“星座”），然后“小事化了”，从某个星座开始“深耕细作”，对该星座中的所有恒星进行仔细观察（这当然不难，不过需要足够的毅力），并认真标记出各个恒星的位置坐标，至少要数清其中恒星的数量。从理论上看，若能标完所有星座中的恒星的位置（当然，这是一个相当艰巨的任务，需要若干代人前赴后继），那么就能标完满天恒星；若能在不同的时间点比较同一星座中同一星体的位置坐标，那么就能发现该星体的运行规律。由于天上的恒星实在太多，而且甘石各自划分的星座不相同，他们分别研究的星座也不相同，所以，事实上他俩终生独自标记的恒星竟然没重复。具体来说，甘德测定了146个星座中的511颗恒星，而石申测定了118个星座中的810颗恒星，他们得到了世界上最早的恒星表。后来，到了三国时期，当时吴国的“国家天文台台长”陈卓总结了甘石和巫咸所记录的283个星座中的1464颗恒星（其中121颗恒星的位置已被测定）和天区切分法，综合出了一套完整的恒星划分系统。该系统成为中国古代天区划分的标准，一直被沿用到清末。
甘石的第二项成果可以概括为“发现逆行，确定周期”。科学家要想成功，就必须耐得住寂寞，忍得住乏味，且要真心喜欢所做的事情。在这方面，甘石又树立了一个好榜样。想想看，偶尔欣赏一下夜空，无疑是惬意的享受；但若每晚都得死盯着毫无生气的夜空，还得完成看似全无技术含量的重复性记录工作，那该有多无聊呀！其实，早年的巫咸已发现，在天空中除了大量恒星外，还有5颗分别称为金星、木星、水星、火星、土星的游荡星体（现在人们称之为行星）。这些行星到底是怎么游荡的呢？过去人们都以为它们与太阳和月亮一样，永远只向一个方向运行，但怀着满腔热忱的甘石发现金星和火星在某些特殊的时段会出现逆行现象，其轨迹会形成“勾”形或“己”形，而且行星的运行还有其周期性，比如木星的会合周期是400天，这已非常接近今天测定的398.9天了。
甘石的第三项成果可概括为“细心观察，发现木卫”。细心观察是做好科研的必备条件，否则就不能发现某些非常微小而又很重要的变化。在这方面，甘石仍是好榜样。石申极其细心，他掌握了日食和月食的规律，知道了日食是月亮遮挡太阳所致，还发现了月亮运行速度的细微变化。而甘德的细心程度更是惊人，他竟然在木星旁边发现了一颗以往人们从未记录过的暗红色小星星，并称之为木星的“同盟”（它实际上就是木卫三）。甘德的这一发现到底有多厉害呢？这样说吧，大约2000年后，大名鼎鼎的伽利略才借助高倍望远镜在1610年发现了木星的另一颗卫星—木卫四，从而为否定“地心说”找到了最确凿的证据。换句话说，若西方世界早一点知道甘德的这项成果，也许就不会出现“地心说”，也许布鲁诺就不会被烧死，也许伽利略就不会受到迫害。可惜，现实中没有“也许”！