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光学望远镜的“装备赛”
折射望远镜统治了半个多世纪的天文观测,人们在这段时间里不断通过延长望远镜的焦距来消除影响观测效果的物像变形和物像上恼人的“花边”现象,望远镜因此被做得越来越长。1655年,荷兰科学家惠更斯把他的望远镜做成了接近40米长,望远镜的物镜被吊在一根高高的桅杆上,目镜则用一根绳子与物镜相连,这样做虽然提高了观测质量,但操作起来很不方便。
1668年,牛顿制作出了第一架反射望远镜。这时人们意识到,物镜的口径越大,收集到的光线就越多,分辨率也越高。于是,望远镜开始变得越来越“胖”,而不是越来越长了。到了18世纪末和19世纪中叶,大口径望远镜日益兴盛,其制作的代表人物是英国天文学家威廉・赫歇尔和罗斯伯爵。1789年,赫歇尔制作了一架口径为1.22米的大望远镜,他用这架反射望远镜发现了土卫一和土卫二。1845年,罗斯伯爵制作了一架当时最大的望远镜,这个庞然大物重3.6吨,口径1.84米,镜筒长达17米。罗斯伯爵用它发现了第一个旋涡状星云,还看到了“蟹状星云”内的纤维状结构。
然而望远镜的镜片越大,望远镜就越笨重,承载系统变得巨大无比且费用高昂,这个问题直到近现代电子计算机辅助观测技术和多镜片拼嵌技术的逐步应用才得到了巧妙的解决。人们使用多镜片组合方式,在镜片背面安装活动支撑系统,利用升降装置使镜片保持正确的形状,于是光学望远镜才真正进入到了巨镜时代,由此诞生了功勋卓著的凯克望远镜、昴星团望远镜、大双筒望远镜、大麦哲伦望远镜等世界顶级巨镜。地面望远镜的“装备赛”至此又进入到了一个全新的阶段。
红外目光下的星空世界
天体除了发出可见光之外,还发出多种人类的眼睛看不见的光,包括射电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等。现在,人类已经掌握了在各种“不可见”波段上全面观测宇宙的技术。1962年,美国天体物理学家莱曼・斯皮策主持设计了一个用紫外线观测宇宙的太空天文台,这就是1972年8月发射的“哥白尼”卫星,它携带的紫外线望远镜对宇宙进行了成功的观测。斯皮策提出并实践了将望远镜送入太空的设想,他被认为是20世纪最有影响力的科学家之一。
2003年8月25日,一架名为“空间红外望远镜设备”的太空望远镜被德尔塔2型火箭发射升空。12月8日,为了纪念斯皮策在太空望远镜方面的开创性贡献,美国宇航局将这架发射成功的红外太空望远镜命名为“斯皮策”。
“斯皮策”太空望远镜主镜口径0.85米,它的红外“眼睛”能透视遥远星系中被尘埃遮挡的中心地带。它发回的第一批图像包括一个距地球1200万光年的旋涡星系M81,它在红外波段上反映出来的丰富细节令科学家们大为惊讶。在一个远离地球30亿光年的星系中,“斯皮策”还发现了有机分子,它们是生命存在的基石。
在红外波段,恒星与行星的光谱特征明显不同,所以“斯皮策”可以相对容易地研究太阳系以外其他恒星周围的行星。2007年3月,“斯皮策”首次捕捉到来自两颗系外行星的“足够多的光”,从而帮助科学家确定了其中的一颗――HD189733b的大气中有水和甲烷。“斯皮策”还在对彗星和柯伊伯带天体的观测中大显身手。2005年,它观测了“深度撞击号”探测器释放的撞击器撞击“坦普尔一号”彗星后产生的喷出物,证明彗星是由行星系统形成之初的物质简单凝结而成的。2007年,它捕捉到“施瓦斯曼瓦茨曼三号”彗星在靠近太阳时因彗核的持续碎裂而留下的由碎屑和尘埃构成的轨迹,这是此前人类从未曾见过的现象,科学家们从中了解了彗星破碎的详细过程。
“斯皮策”主要工作在近红外和中红外波段上,波长范围为3~180微米,而另一架红外太空望远镜“赫歇尔”则是一架远红外太空望远镜,它于2009年5月发射升空,其主镜口径3.5米,大约相当于“斯皮策”口径的4倍,其强大的功能足以使它收集到来自宇宙深空中的由极寒冷和极遥远的天体发出的辐射。“赫歇尔”是红外天文学的新一代利器。
透过X射线看宇宙
在宇宙中,有些双星发射强烈的X射线,它们被称为X射线双星,这种双星多由一颗普通恒星和一颗致密星,如中子星和黑洞组成。由于致密星强大的引力,邻近普通恒星中的物质被致密星拉了出来并落入致密星,这个过程被称为“吸积”。“吸积”使物质达到极高的温度并产生X射线辐射,双星系统也因此成了X射线源。吸积活动也存在于大质量黑洞的周围,它使星系的核心部分变得极其明亮,人们可以通过观测这些“活动星系核”的X射线辐射来研究黑洞周围的气体活动。
星系或星系团之间充满着大量发射X射线的气体,科学家认为,星系团中存在着大量的暗物质,它们往往与高温气体共存,所以研究其中的X射线辐射对研究暗物质的性质具有重大意义。
超新星遗迹是宇宙中重要的X射线源,这些遗迹在下一代星球诞生的过程中被吸收而变成新的恒星和行星的一部分,其中的元素,如碳、氧、铁等是人们研究宇宙物质的重要内容,因此超新星遗迹也是天文学家们非常感兴趣的宇宙X射线源。
X射线是我们的肉眼看不见的一种电磁辐射,它在天文学领域的真正应用开始于20世纪60年代。到了1999年,天文学家们迎来了X射线天文学的辉煌时期,一架人类史上造价最高的太空巨镜――“钱德拉”X射线太空望远镜被“哥伦比亚”号航天飞机送上了轨道,它给现代天文学带来了全新的视野。
“钱德拉”包括四台套筒式掠射主镜,每台口径1.2米,它的升空使人们看到了此前未曾一见的宇宙X射线景观。科学家们曾用“钱德拉”观测到了船底座两个星系团碰撞融合的景象,发现了暗物质确实存在的证据。2004年5月,科学家宣布说,他们用“钱德拉”对远近不等的26个星系群作了X射线观测,然后用观测到的数据对宇宙中的暗能量问题进行了研究,结果发现,60亿年前,宇宙在重力的控制下其膨胀的速度是在逐渐减速的,但此后,神秘的暗能量接替重力控制了宇宙,宇宙又开始转入加速膨胀的状态。
在X射线和可见光之间还有紫外线波段,这个波段的望远镜研究的第一个对象是太阳,后发
展到研究早型星、白矮星和各种星际物质。自“哥白尼”卫星升空后,人类发射了涵盖各类紫外波段的望远镜,紫外天文学也是人类研究宇宙的重要途径。
捕捉伽马暴的巡天翘楚
在宇宙中,伽马射线会产生突然增强的现象,人们称之为伽马射线暴,简称为“伽马暴”。天文学家们平均每天都能够观测到一次来自天空中不同方向的伽马暴。它们在数秒种内产生的能量差不多等同于把太阳的全部质量都转变成能量。在短短的一瞬间里,这种爆炸所释放出的能量可以相当于太阳一年辐射能量的几百亿倍。它们是如何形成的?产生的源头在哪里呢?
现在,天文学家们对伽马暴的成因已有了一些初步的解释。一种情况是,当一颗超大质量恒星走向死亡时,它们中的一部分会成为超级新星,这是一种特殊的超新星,比一般的超新星威力更大。这时,由于重力的坍塌,灼热的能量便从星核处以光速冲出星体,爆炸波与星际间的气体、尘埃发生碰撞,于是,伽马暴就发生了。另一种情况是,当两颗中子星发生碰撞时,它们融合成黑洞,这个过程也会产生伽马暴。
当伽马暴发生时,剧烈的冲击和碰撞还会产生X光、可见光和无线电波,这些射线都能从地球上观测到,天文学家们称之为伽马暴的“余光”。
几十年来,人类发射了一系列天文卫星观测伽马暴,有些取得了很好的成绩。2004年11月,一颗名为“雨燕”的观测卫星搭乘德尔塔火箭升入太空。“雨燕”是非常先进和灵活的伽马暴观测卫星,它拥有一系列搭载的望远镜,包括爆发警示望远镜、X射线望远镜和紫外线光学望远镜,可从伽马射线、X射线、紫外线和光波四个方面研究伽马暴和它的余光。“雨燕”非常灵活,它首先利用爆发警示望远镜侦察伽马暴,然后利用X射线望远镜和紫外线光学望远镜收集伽马暴发生点附近的信息,最后通过这些信息找出伽马暴的位置。到目前为止,“雨燕”已经发现了数百次伽马暴现象。
迄今为止,“雨燕”捕捉到的最遥远的伽马暴位于大约130亿光年之外的地方,这让科学家们非常惊讶。我们知道,宇宙大爆炸发生在大约137亿年前,也就是说,当这个伽马暴发生时,宇宙仅仅形成了约7亿年。假若将这种伽马暴的光线予以分解,人们便可以得到反映在伽马暴中的各种元素的光谱,从而了解早期宇宙的大量信息。伽马暴在这方面为天文学家们研究早期的宇宙提供了重要的线索。
“大手笔”托举天文学的未来
面对宇宙,人类依然怀有许多疑问:宇宙大爆炸后的第一缕星光是如何出现的?早期的宇宙究竟是一种怎样的状态?在宇宙中,生命,尤其是智慧生命是否十分稀少?抑或地球人并非宇宙中的唯一?神秘的黑洞、类星体、暗物质和暗能量,它们在宇宙的形成和发展中起着怎样的作用?在人类所知甚少的太阳系遥远的边缘,传说中的柯伊伯带和奥尔特云是否果真存在?
要解开这些谜团,就需要更大更强的望远镜。正在建设中的“詹姆斯・韦伯”太空望远镜有望把人类的视线延伸到宇宙遥远的边缘,看到宇宙初期的状态,人类因此得以回望130多亿年前宇宙初开时的情景。正在筹建中的欧洲极大望远镜将使地面望远镜的口径达到42米。天文学家希望用未来的望远镜直接观察恒星周围的行星,从而在这些行星上寻找支持生命存在的化合物,包括水、甲烷和氧气等。
科学家还希望用未来的望远镜研究宇宙中的黑洞和类星体,从而揭示星系的产生和发展之谜。现在科学家知道,一个神秘的超大质量黑洞“半人马座A*”就隐藏在银河系的中心。在过去的近20年里,他们一直在追踪运行在这个神秘天体周围的恒星,他们发现那些恒星运行得非常快,这是黑洞存在的证据,因为黑洞的引力十分强大,所以附近的恒星必须快速运转,否则便有坠于黑洞的危险。
现在,一个庞大的射电望远镜阵列一“阿塔卡马大毫米及次毫米波阵列”正在建造之中,预计两年以后便可投入使用。科学家们相信,通过与地球上的其他望远镜相配合,这个由66个碟形天线组成的射电望远镜阵列将最终能够为“半人马座A*”成像,这将为破解星系的形成之谜提供很大的帮助。在未来,像这种依赖于望远镜的太空探测“大手笔”将把天文学带入一个全新的时代。
“中国视线”,举世期待
2001年,中国启动了一个名为“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”的大型光学望远镜项目,简称LAMOST,它是一个由大口径(4米)、大视场和4000根光纤组成的超大规模光谱观测系统。2008年10月,LAMOST正式落成。2010年4月17日,LAMOST被正式冠名为“郭守敬”望远镜,它是世界上最大的大视场望远镜,可观测1000万个天体,在光谱观测中独树一帜。LAMOST是中国望远镜制造史上的里程碑,它的建成为继续研制极大口径望远镜打下了坚实的基础。
关键词:东西方文化;数学;研究
中图分类号:G642.4?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)06-0111-02
一、背景和现象
众所周知,人类已经进入21世纪,而这个世纪与以往任何一个时期都有所不同,21世纪是一个变幻莫测的世纪,也是一个催人奋进的时代,21世纪的技术突飞猛进,知识更新日新月异,同时希望和困惑、机遇和挑战,随时都可能出现在每个成员身上,抓住机遇、迎接挑战、寻求发展、适应变化的制胜法宝就是学习,而教育是学习的一种重要形式,其中数学做为教育的一门重要学科,我们有必要讨论一下其发展历程。从我们每个人的教育生涯中出现的定理、名言、名人轶事等等,出现的最多的是西方人的名字,而东方人的名字却寥寥无几,那么这种现象的出现,我们是否就可以说,西方人在数学发展上的贡献要大于东方人呢?在此,笔者认为,中国数学有它自己的发展道路和历史渊源,它一直是持续不断地发展,它的成就十分辉煌,呈现给人们的是鲜明的“东方数学”的色彩,它对世纪数学的发展有深远的影响。有些西方学者持有偏见,错误地认为中国数学是受西方的影响发展起来的。笔者认为,东方和西方对数学的贡献同样重要,基本上对等。
二、原因分析
1.研究方向不同。东方以计算数学为主,自古以来,形成了以计算数学为主的数学,他们联系实际,注重实际问题的研究,数学做为一门解决现实问题的工具便应运而生,这样必然注定东方数学是以代数和计算为主的,特别是以各种解方程的算法为主,从线性方程到高次方程和多次方程,甚至不定式方程,中国古代数学创造了很多先进的计算方法(中国古代数学家把它称为“术”),从而解决了很多实际问题,当几何问题也化解成代数问题时,也变得十分容易。中国数学根据它自身的特点,可以分为五个时期:①先秦萌芽时期;②汉唐奠基时期;③宋元全盛时期;④西学输入时期;⑤近现代数学发展时期。而西方数学则注重形的研究,他们是以理论为基础的,不以解决现实问题为目标,而是研究理论上存在的数学问题。17世纪是一个重要的标志,17世纪以前,西方以数学理论为基础,但是却遇到了一个理论上的瓶颈,从而导致西方数学沉寂了一千多年左右,但当其引入东方的数学思想之后,又迅速发展起来,由此开创了一个崭新的时代。17世纪具有划时代意义的事件是微积分和解析几何的创立。
2.文化背景不同。我国自古以来接受儒家文化思想,讲求谦虚忍让、以和为贵、孝敬父母、尊重长辈、爱护儿童;讲求以集体为中心、集体利益大于个人利益、国家利益高于一切的思想。这种思想必然会抹煞个人的作用,必然会轻视个人的价值。我国自古以来就奉行做好事不留名,默默奉献不求回报的品质,这种思想延伸到我们生活的方方面面,所以自古以来在我们的先人、文学家、思想家的著作当中一向是无姓名的,或以笔名代替,或以他人姓名代替,这样就导致了我国大量的书籍、名言等不知道其作者是谁,当然这种思想同样会涉及数学,造成我国古代数学方面的公式,定理等不健全、不知道其作者是谁的情况,其中最著名的就是《九章算术》,它虽然是我国古代数学方面的代表作,但其作者却无从考证,这样就导致了我国现存定理无法命名的现状。而西方文化则不同,他们注重个人价值,每件事都要追本溯源,最终都要归结到某个人身上,否则决不甘休。西方自古以来就注重法律意识的培养,他们尊重个人的研究成果,也极力反对冒用他人的研究成果,这样一种文化氛围,必然使大量的研究成果留有作者姓名,西方人的专利意识特别强,如果是自己的发明,他们决不容许别人侵犯,必定会争个头破血流,比如,英国的牛顿和德国的莱布尼兹为了争夺微积分的发明权,两国为此打官司长达一百年之久,最终经过证实他们是各自互相独立地发明了微积分。
3.传播和影响不同。交通是文化传播的重要方式,无论是物质文化还是精神文化,都与交通密切相关。交通的发展情况决定了文化的传播情况,从而决定文化的影响力。中国地形的特点决定了中国的文化不可能顺利从陆地上传到西方,所以中国文化只限于在东方传播,由此导致了西方学术界的一个偏见,他们认为中国古代数学没有任何有价值的成就,他们同样认为中国古代在数学界一片空白,但是17世纪以后,随后来华的欧洲传教士的传播,逐渐使西方人认识到他们的这种观点是不正确的。其中美国的李约瑟博士的著作《中国科学技术史》,向西方人揭示了一个独立的中国数学科学方面的成就,他为西方人了解中国的科学文化做出了特殊的贡献。在其著作中,李约瑟关于计数法和进位制,关于不定分析,关于高次方程数值解以及数学史上的著名问题做了东西方之间的比较,正是这一比较,有力地证明了中国古代数学的相对独立性。而西方文化的传播比较深远和广泛,因此了解他们文化思想的人比较多。
4.重视程度不同。在中国古代,数学并不是作为一门独立的学科发展起来的,而是作为其他学科的一门计算工具而发展的。比如说天文学,中国古代天文学发展比较迅速,也是世界公认的。特别是我国古代对哈雷彗星的观测和记录那么久远和详尽,是没有任何一个国家可以与之相比的。其中,我国公元前240年对哈星的记录,被认为是最早的记录。在我国古代,特别是先秦时期,我们的先人就对各种形态的彗星进行了精确的测量,不仅描绘出了三尾彗和四尾彗,还窥视到了很难见到的彗核,这么精细的工作是离不开数学的,因此在它的影响下,中国数学得到了长足的发展。例如中国古代数学家祖冲之,首先是一个天文学家,然后才是一个数学家,也就是说数学是作为天文学的附庸发展起来的,这种现象必然注定数学不会受到重视,同样数学家也不会被重视。相反,西方人自古以来就非常重视数学,在古代,西方的数学研究就达到了很高的水平。
综上原因,我们可以看到,中国不仅是四大文明古国之一,更是数学的重要发源地之一,由于地域和文化的特点等等,中国古代数学与西方数学存在着巨大的差别,不仅表现在对理论和计算的重视程度上,还表现在对社会关系的处理上。西方数学重视理论和逻辑的建立,中国数学重视对算法的研究。这些特点使得中国数学在很长的一段时间内位居世界前列。当古希腊数学衰落时,中国数学却取得了举世瞩目的成就,当欧洲进入黑暗时代之时,中国数学仍在腾飞,但是到了14世纪时,中国数学却开始走下坡路,使得几百年来,中国在这片领域几乎找不到重大的成就,从而导致了西方人对中国数学方面的偏见。事实上东方人对数学的贡献并不可忽视,他们虽然与西方人研究的方向不同,但是他们的成就同样重要,同样辉煌,同样值得我们肯定。
参考文献:
[1]张奠宙,宋乃庆.数学教育概论[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]任樟辉.数学思维论[M].桂林:广西教育出版社,1990.
【关键词】清朝/流星观念/流星观测/流星记录
【正文】
晴天夜晚,仰望天空,常常可见流星在天中划过。遇到流星雨的时候,四方流星交织夜空,大小纵横,异常壮观。流星和流星雨以其引人注目而唤起了古代人们的极大兴趣,引发古人记录这些现象并做出种种猜测。中国古代观测了大量的流星和流星雨,逐渐形成了完整的流星记录和流星占体系。[1][2]到了明末,随着耶稣会传教士的东来和《崇祯历书》的编定,欧洲古典天文学知识陆续被介绍到中国。亚里士多德(Aristotle,公元前384-322年)曾认为,流星、陨石、彗星和孛星(新星和超新星)均属大气现象。这个认识一直流行到十七世纪。来华传教士介绍了流星是大气现象的说法,这个说法在关心西学的士人中又流传开来。然而,以流星占为特点的中国传统流星观仍然有很大的影响,以至于清朝钦天监在很长的一段时间里,继续年复一年、日复一日地观测和记录流星的发生,重要的还按传统星占方法给出占语,通过礼部迅速地报告给皇帝。考察中西流星观念交织下的清代流星观念和观测,对于了解清朝天文观念的传播和清钦天监活动的特点,讨论清代流星记录的产生过程和分布状况,判断清代天象记录的可靠程度都有重要意义,本文讨论以上问题。
一、清代的流星观念
1.两种流星观
中国传统天文学是在中国传统文化的背景下发展起来的,传统文化中的阴阳、五行观念在天文观念上也有体现。就流星而言,从《汉书·天文志》起,历代正史的天文志都有流星的观测和占验的记载。唐朝的《乙已占》以“流星犯日月占”、“流星与五星相犯占”、“流星犯列宿占”和“流星入列宿占”为题汇集了唐以前的流星史料。宋代成书的《灵台秘苑》卷十五说:“星辰丽于天,犹民之附于王也”,而流星出没无常,被视为“五行之散精”,对应于“天皇之使”或将叛、百姓流离之状。明代著述颇多的陆深(1477-1544)在《玉堂漫笔》说:[3]
“文曜丽乎天,其动者有七,日月五星是也;其不动,二十八宿是也。日为阳精,月为,五行之精为五星,布于四方二十八舍为宿,咸列布于天。运形躔次,用示吉凶焉。”
“五行之散精”即为流星,可以用来显示吉凶之兆。清初黄鼎的《管窥辑要》(1652年)搜集了当时能见到的多种天文和地理方面的古籍,其中卷60是关于流星占的内容。总之,在中国传统天文学中,流星一直是天文的内容。
西方古典流星观念则不是这样。它认为,流星是大气现象,而不属天文范畴,即“流星非星”。古希腊自然观认为,自然界有水、土、火、气四元素,每种元素有干和湿、冷和热两种属性。太阳照射到地球,促使地球产生蒸发作用。蒸发分为两种,一种是水蒸发后产生湿气,这就是雾、雪、苞、雨的成因。另一种是太阳照射到陆地后,焦干的陆地产生干的、象火一样的物质,它们升腾到九层天的第一层——月亮天的下端,就象一种易燃物分布在地球的外部空间。一旦这种物质聚集得足够多,仅需一点点运动,比如天球旋转,就被点燃,爆发成火焰,形成流星现象。如果有足够的物质补充,就形成彗星。这些物质燃烧不完全,又聚集在一起,就成了陨石。把变化无常的流星、彗星和陨石的出现归究于地(大气层),而不是天,可以很好地符合天球形式和运动的完美性要求,因而与地心说的“水晶球宇宙体系”一起,一直流行到第谷时代。[4]
2.西方古典流星观念在清代的传播
明末,随着耶稣会传教士的东来,欧洲古典天文学知识陆续被介绍到中国。利玛窦(1552-1610)的《乾坤体义》,上卷言天象,下卷言算术,均为西学传入中国之始。卷上讨论流星时说:“夜间数见空中火,似星陨,横直飞流。其诚非星,乃烟气从地冲腾,而至火处著点耳。”[5]为了论证“流星非星”,利玛窦又用到了反证法:如果夜夜果落几星,“何以计其数乎?何像之成乎天?星不几于尽亡乎?”他所要陈述的是西方古典天文学知识,即:
“气无逢阻者,则气域臻火疆,便点著。若微者,速走而消落似星;若厚者,久悬于是而为孛星焉。人在下而远望之,如在天而为真星,不亦谬乎?”
利玛窦的说法源于亚里士多德《气象学》(Meteorologica)卷一第4章。稍后于利玛窦的另一位耶稣会传教士高一志(1568-1640),在其《空际格致》更详细地论述了流星现象。此书二卷,[6]卷下“火属物象”条说“……为流象,为陨星,……为彗孛,此皆从干气而遇火燃,结成其象”,也是亚里士多德说法的翻版。卷上“气之厚域形动”说:
“太阳摄土、水、清气,无所阻而径冲,直至火轮而止,乃以甚干、甚清、易燃而变火。其微者,一燃即散,是为流星;厚者,燃不易灭,久悬空中,是彗孛,必系气之最高域矣。”
我们知道,第谷(1546-1601)在1588年论述1577年大彗星的拉丁文著作中有一个对托勒玫地心说和哥白尼日心说折中的宇宙体系,即认为地球位于宇宙中心,诸行星绕太阳运行,而太阳则率领诸行星绕地球运转。这已经是对亚里士多德关于天球完美和不变的观念的一个冲击,并且把彗星不再归于大气现象。不过,即使是开普勒(1630)和牛顿(1642-1727)还是认为流星纯粹是大气现象。[7]从这段话看,高一志虽然把太阳从九重天球中解放出来,却似乎没有认同第谷对彗星的研究。
第谷宇宙体系,经过传教士介绍到了中国,具体反映在《崇祯历书》。《崇祯历书》没有讨论新星爆发、流星、彗星现象,江晓原认为这是因为“水晶球体系必须将新星爆发、彗星、流星等现象解释成大气现象,也与中国的传统天文学观念判然不容,因此很少有人接受。”[8]虽然清代的天文学家都接受了第谷宇宙体系,从《格致草》、《天经或问》和《物理小识》却可以看出,许多关心西学的中国人仍受了流星的大气现象观。
3.清初士人对西方流星观念的接受
熊明遇(1579-1649)《格致草》,清初顺治五年(1648年)刊行。该书与熊明遇之子熊人霖《地纬》合刻,以《格致草》言天,《地纬》言地,合名曰《函宇通》。[9]事实上,熊明遇明万历年间在京作官时,就与徐光启友善,又与传教士庞迪我、阳玛略、毕方济时有来往,并在万历四十二年(1614年)11月为熊三拔《表度说》作序。他本人则著成了《格致草》的前身《则草》。王重民先生对此有公允评价。(注:王重民说,“自万历间西士以天算之说入中国,国人真能融会贯通者,徐、李、王征数辈,尤数先驱;熊氏父子,以教外人而邀其教中,以科学头脑而习其科学,所得之深,有非余子所能及者。”见《中国善本书提要》,上海古籍出版社,1983年。第278页。)
熊明遇是官至南明弘光政权兵部尚书的晚明义士,《格致草》因此流传不广。反倒是主要抄录《格致草》的游艺《天经或问》影响很大。前集被收进《四库全书》,后集传入到日本,[10]同时代的学者(如方以智、梅文鼎、揭喧)也颇加赞誉。[11]
游艺,字子六,福建建宁府人,生平不详。《福建通志》“文苑传”说:[12]
“(顺治)初,江西熊尚书明遇隐闽中,作《格致草》、《原象原理》。艺受业焉,遂精天官之学,取中西之义指言数,不遗理器不遗道。”
《天经或问》的现存最早本是1675年刊刻的。不过,至迟在1660年,该书当已定形并有所传播,因为方中通1660年在北京向汤若望学习西洋天算知识时,汤若望给他看过《天经或问》,并介绍方中通和游艺通信相识,互相辩证有关问题。(注:依据方中通《陪诗》卷二,“远游草”,“与汤道末先生论历法”,见《清代人物传记》“方中通”条(任道斌撰),上编,中华书局,1994年。)
《天经或问》(前集)卷四对流星的设问与作答,完全承袭了《格致草》的“彗孛流星陨星日月晕”条的内容,游艺说:[13]
“问流星划一火光,瞬息之间见而无定形;陨星或落而无定形,或落有如石者;彗则有尾如帚,孛则有芒如刺,能同天转,此种何物也?
曰:流陨彗孛,皆火也。火气从下挟土上升,不遇阴云,不成雷电凌空直突。至于火际,火自归火,挟上之土,轻微热燥,亦如炱煤,乘势直冲,遇火便燃,状如药引,今夏月奔星是也。其土势大盛者,有声有迹,下及于地,或成落星之石。初落之际,热不可摩,如埏气初出。若更精厚结聚不散,附于晶宇即成彗孛。”
这里所依据的是亚里士多德的大气论。而最后一句话中的“晶宇”一词,显然是指水晶球宇宙模型,表明秉承熊氏之学的游艺仍然只接受了水晶球体系。
方以智(1611-1671年)在学术上与熊明遇和游艺都有联系,他对流星的讨论,也来自《格致草》或《天经或问》。方以智《物理小识》卷二,“彗”条说:[14]
“满空皆火,近天极热,如窑中无光,投物则发光耳。此皆地气迸上,带物入此热际而火光迸射。其久者,气结厚大。随轮天转,去地尚近,非列宿之天也。”
同卷“雷说”条,也有意义一致的说法:“质测家曰:火挟土气而上,火焚而上附天,土成泽而下,星陨为石,亦非星也”。
张永堂[15]和冯锦荣[16]分别对《格致草》和《天经或问》进行了研究,认为两书是以间接的方式传播了耶稣会传教士的天地观。就流星而言,也大致如此:以传教士的说法为基础,融入清初士人的理解和改造,文字更为浅显通俗,影响范围更大。另一个事实是,方中通(1635-1698)在《数度衍》提到:“同学象数而辩难讨论者,则揭子子宣,梅子定九,薛子仪甫,汤子圣弘,(注:汤子圣弘,名汤澍,字圣弘,号昭夔,江苏六合人,著有《言树堂诸集》,《读易考略》、《测天历补》。见雍正《六合县志》卷十“文艺志”,第116页,南京图书馆藏。)游子子六,丘子帮士六君子居多,今皆各有著述,为方内所珍重,通谨书其姓氏以志不忘。”由此可以推知,西方流星观也是藉“为方内所珍重”的著述而得以传播。后来在民间的普通读书人中也有所体现,如徐朝俊、毛祥麟和王仁俊等。
4.西方流星观念在民间的传播
华亭(今属上海)徐朝俊《高厚蒙求》五卷,收有他所著的五种著作,[17]据其“天学入门”自序所说“余先世爱研数理,手造泰西仪器,五代于兹矣”,推知他是徐光启的五世孙,但生卒年不详。在“日晷测时图法”自序又说:
“昔先君子在时尚抚徽人所制之晷,爱其藻缋之极工,辙惜其师承之无本,爰口授余作种种晷法。”
可见,其父也是有心仪器之人。《清稗类钞》“物品类”记载他曾试制的龙尾车,“进水退水,无立踏坐踏之劳。”[18]此外,他完成的“自鸣钟表图法”,主要讲述钟表原理及其维修,是中国第一部钟表专门著作。[19]
关于流星的记录,见于《天学入门》“天地杂说”条:
“在天为星,在地为石。精之流于天者为陨星,质之陨于地者为陨石。是一是二,原的攸分。大凡陨石陨星,皆在月轮天下。陨星者,日月五星之精气,积而成形,为天帝之使命,非却有其星。星形巨则所应之事巨,星形微则所应之事微。”
徐朝俊所认为的流星,既是“皆在月轮天下”(水晶球体系),又是“日月五星之精气”(传统说法),能“积而成形”,还有流星占的“天帝之使命”的含义,这实际上是对西学和传统流星观的一种折中处理,但逻辑上不太清楚。因此,他同时代的人对他评价不高。著《续畴人传》的罗士琳(1789~1853年)曾说:[20]“诸说亦悉本利氏《乾坤体义》,荒远无凭,不足取也。”从上述关于流星的讨论看,这个评论是恰当的。不过,徐朝俊对《乾坤体义》的接受,表明这个时候西方古典流星观念在民间有传播。
喜于著作、不乐仕进的毛祥麟,对流星也有所论述。他祖藉江苏苏州,长在上海,生卒年不详。他的高祖、祖父和父亲均为学者,各有著述。祥麟少承家训,成年后著述涉及诗文、绘画、医药、音律等。《墨余录》十六卷,是“缀旧闻,征近事”一类的笔记,其卷四“流星俗忌”条曰:[21]
“人见流星入天狱,宜即披发坐哭,俟其出,而灾始弥。说见《酉阳杂俎》。汪三农辩之曰:‘如见星流天狱而得狱,则见星入台垣而无得相矣。’每讶世之祝文昌以祈科第,礼长庚以介眉寿,拜北斗以邀福,祷女牛而乞巧者,均未必果如所愿。从知吉既不可迪,凶亦无可禳也。今小儿夜数棺星,而以骂为叶击;新妇露行,恐触大狗损嗣而禁之,俗忌相传,恐多附会。”
这条材料没有讨论流星的本质问题,但揭示了对包括流星占在内的传统星占术的否定和怀疑。该书于同治庚午(1870年)出版,之后各省翻刻者颇多。可见,传统的流星观有了根本性的变化。
虽然不再相信流星占,对于流星雨一类的壮观现象仍然惊诧不已。该书卷十一,“星坠地震”条又说:
“道光丙午,新秋后数日,夜将半,忽有大风骤起,势如山崩地裂,时伯兄也山卧病,大侄女侍疾未寝,风起时,适以开窗倾水,见红光一团,其大如盆,赤气四射,疾若飞星,自北向南。后有流星万点,随之以落,其声如雷。地即大震,室中诸器尽皆倾覆。时闻人喊马嘶,家家扶老携幼,开门奔避,盖虑屋宇之坍塌也。喧呶竟夜,天明始息,未知何详?”
这条记录描述了公元1846年秋后的一场流星雨,伴有极光和地震等现象。如果记录可靠的话,本身是一条有价值的流星雨记录。[22]流星雨发生后,百姓表示诧异,却没有将之联系到“庶人流徙之象”的流星雨占验,也表明流星观念在当时的改变。
清末王仁俊(1868~1913),江苏吴县(苏州)人,光绪十六年进士,著作很多,其《格致古微》用当时的西学知识来注读传统文献,即“思发古书之遗蕴,穷西学之根株”,有“西学中源”的倾向。[23]卷一“天学部”讨论流星时说:
“僖十六年,陨石于宋五,陨星也。案;此西人流星,陨石,所论出自《天文图说·三》。曰:昔人谓流星、陨石附近地球,由空气凝结而成。今知不然,细考,其质散布于行星轨道中甚多,被地摄引,即下坠于地。”
流星物质散布在轨道上,“被地摄引,即下坠于地”,是十九世纪中叶的早期流星学的研究成果,[24]清末的翻译著作,如1880年江南制造局刊刻的《格致启蒙·天文学》,1886年总税务司署刊刻、艾约瑟(1823~1905)翻译的16种格致启蒙之一——《天文启蒙》和1887年益智学会傅兰雅(1839~1928)作的27种格致须知之一《天文须知》等。《格致启蒙·天文学》的第三章“论太阳所属天穹诸星”的“六论彗星流星”讨论了流星学知识,其底本是麦克米伦公司出的Astronomy in Science Primer Series,[25]而《天文启蒙》的卷三“绕日之诸星”有“第六课:论彗星陨石流星”。后者的底本,仅有“叙”中提及“泰西新出学塾适用诸书”,由流星条目的内容可以发现两者极为相同,可能为同一底本。傅兰雅的27种科学入门书,是基督新教在华传教机构推荐给教会学校使用的教科书。
流星天文学知识能够被用来讨论《左传》的内容,而《格致古微》一书又广为流传,反映出流星学的知识在大众中又有了新的传播。不过,作为历史的延续,清代的流星观测及记录方式一直是以传统的形式来进行的,光绪年间的流星题本和地方志上的流星记载就是证明。也幸亏了这种延续,才有可能保留下这些宝贵的流星记录。
二、清朝钦天监的流星观测
前面已述及清代的流星观念有中西观念交织的特点,这种特点反映在流星观测活动中则表现为基于流星占的传统观测继续进行,其神圣性则逐渐减弱。
清承明制,《清史稿》说:“世祖入关,因明遗制,内自阁部,以迄庶司,损益有物”,[26]钦天监也是这样。因此,在讨论清代的流星观测制度前,先考察明代的有关情况。
1.明朝钦天监的天象观测
(1)钦天监的人选
钦天监的人选,明初一开始就规定“世业代补”、“子孙承习”。《明会典》卷一百七十六“钦天监”说:[27]
“凡本监人员,洪武六年令永远不许迁动,子孙只习学天文历算,不许习他业。其不习学者,发海南充军。”
天文生是钦天监的主要成员,“俱以父祖世业代补”。“有缺,旧例天下访取,仍会礼部考验收用。后或有投充及收用义男、女婿者,礼部议准不许,止选世业子弟。”(注:明初著《七政推步》的贝琳,即“投太仆少卿廖义仲、钦天监五官灵台郎臧珩、司历何洪求天象之学,得充天文生”,见(江苏)同治《上江两县志》第二十八,转引自陈久金:《回回天文学史研究》,广西科学技术出版社,1996年,第122页。)为了保证世业子弟的成才,又“立教师。教习有成,遇天文生缺,于内选用,其教师亦量升授。”
钦天监又规定,“凡本监习业者,分为四科”。(注:监候、司晨、漏刻、回回。)自五官正以下,与天文生、阴阳人,各专一科。回回官生附隶本监,子弟仍世其业,以本国土板历相兼推算。”
此外,钦天监的人也享有一些特殊的待遇,诸如“有父母丧,例免丁忧”,“天文生除本身外,再免一丁充当民差;阴阳人止免本身”。监官本是天文生提拔上来的,如果犯了罪,应削职为民者,还可降为天文生以免其罪,“应役应发充军者,奏请处治。”
这样的规定,保证了钦天监的工作人员的素质和队伍的稳定,也杜绝了钦天监人士对政治的参与。
(2)观象台的制度
《明史·职官志》记载:“灵台郎辩日月星辰之躔次、分野,以占候天文之变。观象台四面,面四天文生,轮司测候。”[28]这表明,天文生轮班观测天象,灵台郎则分辨天区,对观测结果进行占验。《明会典》也说:
“凡天文,如日月、星辰、风云、蔼雾,本监各委官生昼夜占候。或有变异,旧历自具白本占奏。正统后始会堂上官佥书同奏。其观象台分定四面,每面天文生四人专视。凡本监观星,有盘,系洪武十七年造,又浑天、玑玉衡、简仪,俱正统四年造,十一年奏准简仪修刻黄道等度。”
借助浑天、简仪等天文仪器,可以将流星出没的位置确定下来。就流星观测而言,在观象台的四面分别安排观测者也是十分必要的。由于流星的出现时间和出没点没有一定的规律,观测者必须注意力高度集中,否则流星稍纵即逝。而观测者的视角又有一定的限制,特别是流星的目视观测受人的生理因素的影响较大。据研究,[29]在半径张角53°范围内的监视天区内,观测者有可能发现该天区出现的全部流星的98%。因此,安排多人分天区观测,可以观测到较多的流星。
天文观测对计时仪器和授时制度有一定的要求,尤其是流星的出现时刻很是重要。在明朝,“定时刻,有漏换时,有牌报更,有鼓警晨昏,有钟鼓其器,皆设于谯楼”。[30]开始的时候,这套机构属于顺天府,正统六年改属钦天监。这样统筹起来,保证了观测工作的需要。
日常用品的供应,也有安排。“凡观象台、谯楼合用灯油、木炭及祭祀、斋宫调品、壶漏,亦有油炭,俱行礼部坐派,顺天府送用。”[27]
这些规定,保证了观象台的观测工作的正常进行,也使得观测结果有较高可靠性。
(3)对妄报天象的防范
明中叶的时候,有一起妄报天象的事件。天顺四年(1461),礼部右侍郎汤序兼掌钦天监监正,因钦天监失于推算,有一次月食没有预报,发生月食时朝廷来不及救护,引起明英宗极大不满。经调查,又发现汤序“凡有灾异,多隐蔽不言,见天文有变,必曲为解说,或将不详字语改削而进,若遇吉兆却详书进呈,其怀奸不忠如此”。[31]于是,汤序、钦天监监正谷滨、监副倪忠、春官正郭贵等下狱都察院。处理意见是,将汤序由三品的礼部侍郎降为四品的太堂寺少卿,不过任掌钦天监监事,五品的钦天监监正谷滨和六品的监副倪忠罚俸三月。三位均接受坐杖之刑。
降职罚俸的惩治当然不是办法,为了防止工作中的疏误,明朝除设观象台观测外,还内设灵台,以察异同勤惰。《明实灵》说:[32]
“(成化二十三年,)钦天监冠带儒士朱祚陈本监利病,一谓天文生昼夜观候,冬月露坐艰苦,宜二年一给毛袄,并依期给与岁例木炭;一谓国朝外设观象台,令天文生占候,内设灵台,令内臣占候,用较察异同勤惰,而近时外台生每预报,内台官雷同附和,又本监历书政事,内台往往干预,皆宜禁止。”
“天文生昼夜观候”得到了保存到现在的观测记录。始于此而延于清末的“内设灵台”,制止了钦天监官员和内宫宦官不诚实的行为。
这些措施的效果应该还不错,明代钦天监犯科作奸的明确记载后来就少见了。
2.清代的天象观测制度
与明代相比,清代的设官任职,六部堂官以上设满汉各一半,地方督抚则满汉兼用。钦天监的配置,最早并无满汉之分。康熙三年(1664),“增置天文科满洲官员五人,满员入监自此始。”[33]第二年,“定满、汉监正各一人,左、右监副各二人”。这样,形成了相当于两套领导班子的机制。
转贴于 (1)人选与培养
康熙七年,朝廷发表谕示:“天象关系重大,必得精通熟习之人乃可占验无误。著直隶各省督抚晓谕所属地方,有精通天文人即行起送来京考试,于钦天监衙门用,与各部、院衙门一例升转。钦此。”[34]乾隆二年,又诏征精通天文历术者由国子监和钦天监共同培养天文生,再从天文生中选拔钦天监监官。
在国子监的教学中,天文算法是合在一起的。《大清会典》“国子监”规定:“凡算学之教,设肄业生。满洲十有二人,蒙古、汉军各六人,于各旗官学内考取。汉十有二人,于举人、贡监生童内考取。附学生二十四人,由钦天监选送。教以天文算法诸书,五年学业有成,举人引见以钦天监博士用,贡监生童以天文生补用。”[35]这表明,钦天监博士和天文生都接受了至少五年的天文和算学的科班教育。蒙古族数学家明安图,即曾经五年学习,录用为钦天监天文生,后来在钦天监作出了重要成就。
“国子监”又规定:“凡录选乡试,在监肄业贡监生及武英殿供书各学教习、钦天监天文生遇大比之年,均由监集试校,文录科册送顺天府乡试。”可见,作为天文人才培养的学子,也可以参加特别乡试以获取举人身分。至于教习,“于习算有成之学生内,考补五年期满,以钦天监博士叙用”。也就是说,通过五年的习算和五年的考补,有可能成为身为钦天监博士的算学教习。
录用到钦天监的天文生和监官,并非万事大吉,每三年还有一次考核。《大清会典则例》“钦天监”规定:“本监官生三年考核一次,术业精通者,保题升用。不及者,停其升转,再加学习。如能黾勉供职,即予开复。仍不及者,降职一等,再令学习三年,能习熟者,准予开复,仍不能者,黜退。”[34]
所有这些规定,保证了钦天监从事天文工作的人员的专业素质,也使得观测结果具有较好的可靠性。
(2)观测制度
清代的制度与明代相同。《大清会典》规定:
“凡测候之法,设观象台于京城东南隅,日以满汉官各一人率天文生十有五人,登灵台,考仪器,以窥乾象。每时以四人分观四方,昼夜轮直。按时记风雷云气,流星诸象,次日报监。应奏者,按占密题。不应奏者,注册。”
这里所说的“满汉官各一人”实际上是钦天监天文科的官员。《清史稿》说“天文科掌观天象,书云物jī@①祥。率天文生登观象台,凡晴雨、凤雷、云霓、晕珥、流星、异星,汇录册簿。应奏者送监,密疏上闻。”而漏刻科“掌调壶漏,测中星,审纬度”,也与观测工作有关。
从事天象观测的人员来自钦天监天文科。乾隆甲申(1764年)制订《大清会典》时,天文科共有四十八人。其中有三十四位天文生中,每次使用十五名进行观测,昼夜轮直则需要三十人,剩下的四人大概就在轮休了。十五名天文生,平均每边有将近四人同时进行观测,其结果应是满意的。
(3)观测结果
观测结果要有详细记录,于次日早晨交呈监官,监官将记录汇录成册,如薄树人先生所发现的“流星册”。[36]重要的天象要立即给出占词,由钦天监监正以题本方式密疏礼部,礼部转呈皇帝,皇帝批复题本后交礼部处置。题本保存在礼部档案里,现在还可以查看。监官完成的流星册造送国史馆,后来就成为《清史稿·天文志》中流星记录的来源。
下面以一份礼部档案中的流星记录为例,讨论流星观测记录的产生过程。
3.流星观测记录的一个实例:钦天监题本
第一历史档案馆可以查阅到这样一份材料:[37]题
钦天监监正加三级臣戈枚谨
题为观候天象事。据天文科该直,博士瓦尔喀拜等呈报:本年二月二十九日癸卯寅时,观见南方有流星一个,如鸡子大,出房宿,往东南行,入尾宿。青色,有光,微有尾迹。臣等谨按占书,曰:流星出房宿,天子使出赈饥;入尾宿,青色,臣有归国。有缘系观候天象事,理谨具题。
康熙三十二年二月二十九日 钦天监监正 臣 戈 枚 臣 徐日升 臣 安 多
詹事府右春坊中允仍兼官左监副事 臣 常 额 左监副 臣 鲍英齐 右监副 臣 艾 山 臣 安 多 右监副 臣 司尔瑁 博 士 臣 瓦尔喀 博 士 臣 陈之珍
道了(注:此三字为朱批。)研究这份档案,可以得到三个有趣的─结果。
(1)给出了一个有明确的出现时间和出没位置的流星记录
此记录在《清史稿》记作“康熙三十二年二月癸卯,流星如桃,出房宿,入尾,色青”,没有时刻记录。档案中记“寅时”,即公历1693年4月5日3-5时,如果定为中值,则为4时,因此,可得这颗流星的太阳平黄经。出现点为房宿附近,消失点为尾宿附近。设起始高度和终结高度为流星平均值:Hb=110公里,He=90公里,可以拟合出辐射点:α=122°,δ=50°。“如鸡子大”,“有光”,“微有尾迹”是这颗流星的特征。
(2)清钦天监所用的占书可能是《观象玩占》
这份题本按传统占书给出了占语。流星入尾宿,《乙已占》作“流星入尾,色青黑,臣有归者及逃走者”,[38]《灵台秘苑》作“流星出入(尾宿),风雨时,稼穑成。……青则外国降”[39],《观象玩占》作“(流星)入尾,色青黑,臣有归国”。[40]题本作“入尾宿,青色,臣有归国”,与《观象玩占》同。因此,清钦天监所用的占书可能就是《观象玩占》。
(3)反映了传教士在清朝钦天监里的活动
清廷礼聘耶稣会士担任钦天监监正始于汤若望(1592~1666)。监正这一高级职务首先在修会内部就引起了激烈的争论:这是否意味着对具有吉凶日区别的皇历的认同和同意中国传统星占术?不过,受请示的罗马总教廷还是接受了汤若望的就职立场。
汤若望去世后,南怀仁(1623~1688)接任钦天监西洋监正。南怀仁去世后,意大利人闵明我(1638~1712)又于1688年4月9日被缺席委任为监正。[41]当时的闵明我正在欧洲,因此他又任命葡萄牙人徐日升(sancho Pereira,1645-1708)和比利时人安多(Antoine Thomas,1644-1709)为他不在北京时的钦天监监正全权,直到1694年他自欧洲返回中国为止。在1693年4月的这份档案西洋监正位置上署名的是徐日升和安多两个人,他们都没有正式头衔。安多还同时在“右监副”上署名,这是因为他在1686年11月7日曾被任命为钦天监监副,也没有头衔。可见,钦天监的头衔是“内外有别”的。
耶稣会的来华传教士,作为钦天监官员,参与了这条流星记录的产生。他们不可能完全认同中国的流星占理论,有理由认为他们会主动地宣传亚里士多德的大气观念,只是迫于当时的形势,还得认真地按传统方式做应做的事情。
黄一农通过对“荧惑守心”和“五星会聚”的验证研究认为中国古代天象记录有政治影响的可能性,进而猜测有些记录可能不可靠[42]。以上讨论表明,由于西学的参与,有清一代对流星的认识已与星占背景的传统观念有所区分,这使得清代钦天监的流星观测减少了星占的实用成分,增强了的可靠性。因此,至少清代的流星记录是可靠的。总的说来,清代的流星记录既丰富又可靠,这就为这些天象记录的应用研究奠定了坚实的基础。
三、清代流星记录的分布
为了对清代的流星记录进行应用研究,必须了解流星记录的分布。上面已经讨论了题本中的一份流星记录,可惜的是现在能够见到的流星题本只有24份,[36]更多的清代流星记录分布在《清实录》、《清史稿》、地方志和笔记中。下面分别举例讨论各自特点。
1.《清实录》中的流星记录
《明实录》中保存了近两千条流星记录,而《清实录》中仅有清初顺治朝保留了12条流星记录,其中9条又被《清史稿》转载。顺治以后,不再在实录中载流星事件。这一现象可能与前述的西方古典流星观在中国的传播有关。
《大清世祖实录》卷78记:
“清世祖顺治十年九月壬子,夜,有流星大如弹刃,赤色,尾迹有光,出毕宿,行入紫微垣。”
这条记录与《明实录》的记录方式相同,是“清承明制”的一个体现。由于没有出现时刻的记录,出没点的记录显得很孤立。因为“出毕宿”和“人紫微垣”只是流星轨迹的天球投影,不同时刻可以对应不同的轨迹,因此无法了解其辐射点的情况。仅能根据出现日期1653年11月9日(λ=232.6°),推断它可能属于狮子座流星群(λ=234.5°)。
2.《清史稿》中的流星记录
顺治以后的流星记录主要保存在《清史稿·天文志》。由于篇幅的原因,《清史稿》的记录比题本和实录更为简略,如“天文志”卷39中记有“康熙二十五年十一月壬午,流星如盏,出左枢,色白,至蜀没,尾长竟天”。而题本记作:
“(康熙二十五年十一月壬午)二更,北方有流星一个,如盏大,白色晖晖然,有光,尾长竟天,自紫微垣左枢外出,往南行,至近浊。”
比较两者的内容,发现基本相同,可以确认为同一颗流星。不过,题本多时刻(二更)记录,出现点“左枢外”也比《清史稿》“左枢”详细;而《清史稿》有消失点的记录(蜀)。
综合《清实录》和《清史稿》两方面的信息,得到出现时间:1686年12月16日,北京时间21时43分左右,λ=269.5°。此时正是小熊座β流星群的活动期(λ=270.6°),(231°,δ=59°)和消失点(α=235°,δ=6.5°)的连线反向延长,可以近似地发现小熊座β流星群,它可能属于小熊座β流星群。
3.地方志中的流星记录
清代地方志很多,保存了大量的流星记录。总的说来,记录方式各不一样,形态描述较为详细,多数未记出现时刻和出没点。如同治间湖北《竹溪县志》卷十六:[43]
“(同治元年八月十九日)夜,东北有星,大如月,色如炉铁。初出,声则凄凄然,光芒闪烁,人不能仰视。顷之,向北一泻数丈,欲坠复止,止辄动摇,直至半空。忽如银瓶乍破,倾出万斛明珠,缤纷满天,五色俱备。离地丈许始没,犹觉余霞散彩,屋瓦皆明。”
这条记录描写生动,词藻华丽,有文学色彩。就科学性而言,既没有时刻,也没有出没点,是不够理想的。
4.笔记中的流星记录
清人笔记很多,流星记录也有不少。与地方志相似,由于记录者非专业人士,其科学价值有限。如钱泳(1759-1840)《履园丛话》“星异”条记:[44]
“嘉庆戊午十月二十八、九月夜,众星交流如织,人人共观。庚辰七月十八日夜,亦有星移之异。二十五初更,有大流星陨于南方,光如白昼。……甲申十一月初十夜,西北方星陨如雨。乙酉十月二十四、五两夜,星移如织,俱由西北而至东南。二十六日夜,东南方星陨,飒飒有声。最后,有大星坠于地,其声如雷。”
钱泳一生多为幕客,足迹遍及大江南北,兼工诗文书画。《履园丛话》二十四卷所记873条,多据经历,兼采见闻。这里所记录的流星和流星雨,应该主要来源于见闻。事实上,这些记录也见于当时江南一带的地方志。
四、结论
1.亚里士多德水晶球宇宙体系中“流星为大气现象”的观念在清代有所传播,这使得清代呈现出中西观念交织的流星观,并影响到清代的流星观测。
2.有清一代对流星的认识已与星占背景的传统观念有所区分,加上严密的观测制度,导致清钦天监的流星观测减少了星占成分,增强了其观测的可靠性。因此,清代的流星记录是可靠的。
3.分析四种来源的流星记录,可以发现《清实录》和《清史稿》的记录有较高的科学价值,而地方志和笔记中的流星记录科学价值有限。总的说来,清代的流星记录既丰富又可靠,这就为这些天象记录的应用研究奠定了坚实的基础。
【参考文献】
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[2]江晓原:《星占学与传统文化》,上海古籍出版社,1992年,第130-132页。
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[4]Martin Beech,"The making of meteor astronomy:part Ⅱ",WGN,the Journal of the IMO21:1(1993),pp.37.
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[7]Martin Beech,"The making of meteor astronomy:Part V",WGN,the Journal of the IMO 21:6(1993):p.260.
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[10]中山茂:“关于《天经或问后集》”(日文),载《东亚的科学与技术-薮内清先生颂寿记念论文集》,同朋舍,1982年,第199-208页。
[11]方以智《天经或问》序、揭暄《天经或问》序,见张永堂《明末方氏学派研究初编》:“附录”,(台湾)文镜文化事业有限公司,1987年。
[12][民国]《福建通志》“文苑传”,卷七,“清一”,第5页。
[13][清]方以智:《物理小志》,光绪宜稼堂本,中科院科学史所藏。第7页。
[14][清]游艺:《天经或问》,《四库全书》文渊阁影印本,第783册第630页。
[15]张永堂:《明末清初理学科学关系再论》,第二章,(台湾)学生书局,1994年;又见张永堂:《明末方氏学派研究初编》,“附录”,1987年。
[16]冯锦荣:《第七届中国科技史国际会议论文集》(深圳,1996年),待出版。
[17][清]徐朝俊:《高厚蒙求》,嘉庆丁卯(1807)云间徐氏藏版,中科院科学史所藏。
[18]陈祖维:“清代的钟表大师徐超俊及其《自鸣钟表图说》”,《中国科技史科》第8卷(1987),第1期,43-45。
[19]转引戴逸主编《简明清史》第二册第315页。人民出版社,1983年。
[20]丁福保、周云青编:《四部总录天文编》。文物出版社,1984年。第24页。
[21][清]毛祥麟《墨余录》,毕万忱标点本,上海古籍出版社,1985年,第53页、第182页。
[22]《中国天象记录总录》未收入,《中国地震历史资料汇编》认为:“是否为地震现象,待考。暂录于此。”见谢毓寿、蔡美彪主编:《中国地震历史资料汇编》,第三卷(下),科学出版社,1987年。第92页。
[23][清]王仁俊:《格致古微》“略例”,中科院科学史所藏刻本,承王扬宗先生惠告,托名江标的《格致精华录》(1896年),实为同一书;又见陈玉堂编著:《中国近现代人物名号大辞典》,浙江古籍出版社,1993年。第27页;陶绪:《明清民族主义思潮》,人民出版社,1995年。第36页。
[24]David W.Hughes."History of meteor and meteor showers",Vistas in Astronomy,Vol.26(1982).
[25]王扬宗:“江南制造局翻译书目新考”,《中国科技史料》1995年第2期,第3-18页。
[26][清史稿]卷114,“志八十九·职官一”,中华书局标点本。第3263页。
[27][明会典],文渊阁《四库全书》本,第618册723页。
[28][明史]卷74,“志五十·职官三”,中华书局标点本,第1811页。
[29]冯占良、徐品新:“流星目视观测的新方法”,《天好者》,1992年第4期。第21页。
[30]《明会典》,文渊阁《四库全书》本,第618册第720页;又[清]朱彝尊《日下旧闻考》卷46说,观象台“殿东小室日壶房,即浮漏堂”,见文渊阁《四库全书》,第497册641页。
[31]《明英宗实录》卷289页1。
[32]《明孝宗实录》卷8页14。
[33]《清史稿》,卷115,“志八十九·职官二”,中华书局标点本。第3324页。
[34]《大清会典则例》卷一百五十八,文渊阁《四库全书》第625册。
[35]《大清会典》卷八十五,文渊阁《四库全书》第619册;又参见李俨《中国数学大纲》,“清初数学教育制度”,科学出版社,1958年。第406页。
[36]薄树人:“清钦天监档案中的天象记录(下)”,《科技史文集》,第14辑,上海科学技术出版社,1985年。
[37]原件藏中国第一历史档案馆,钦天监档案(康熙三十二年)。
[38][唐]李淳风《己已占》卷第七,“流星入列宿占第四十三,石云里标点本,载《传世藏书》“子库·科技”,海南国际新闻出版社中心。第400页。
[39][宋]《灵台秘苑》卷十一,“尾宿”,段异兵标点本,载《传世藏书》“子库·科技”,海南国际新闻出版社中心。第322页。
[40][明]刘基:《观象玩占》卷五十,“拾遗”。科学史所藏抄本。
[41][法]荣振华著,耿shēng@②译:《在华耶稣会士列传及书目补编》,中华书局,1995年。第760页。
[42]黄一农:“星占、事应与伪造天象-‘荧惑守心’为例”,《自然科学史研究》,第10卷第2期(1991年);Yi-Long Huang,Five-planet Conjunction in Ancient Chinese History,Farly China,15(1990),pp.97-112;又见江晓原:《天学真原》,第239-244页,辽宁教育出版社,1991年。
[关键词]影视 文学 关系 研究
在传统文学观念中,影视与文学的关系当然是以文学为主体,影视从属之。然而,在电子媒介的影响下,随着大众文化时代传播媒质由语言文字向影像符号、声音符号的全面转变。以及图像时代影像霸权意识的渗透,文学的主导地位便让位于视听艺术的影视。影视给文学带来了哪些有益的影响,又导致了哪些根本性的遮蔽,应该怎样建立影视与文学的双向互动关系,从而使文学既开放又不失本性,等等,这些成了学界不可回避的问题。影视对文学的影响主要体现在:
一、影视拓宽了文学的传播渠道
任何艺术样式的传播都离不开当时的科技提供的条件,文学也不例外。新媒介为文学的传播提供了新的渠道。当诗歌与电视相结合后,各家电视台推出的电视诗(PTV)颇受欢迎。电视诗使诗的意象更具象,不但以电视的手段阐释了诗歌,而且由于电视走近现代家庭的客厅和卧室,诗歌便展开电视的翅膀得到更多的鉴赏者。以余光中诗歌为例,《乡愁》、《乡愁四题》等诗在中秋节和春节,《诗你,在雨中》等情诗在中国的七夕节(即“七月七”),经常被电视台请人演唱或配乐朗诵,也是电视“诗情画意”这档节目追捧的对象。中央电视台还在《读书时间》、《东方之子》等栏目专题向大众推荐报道余光中。余光中诗歌在中国内地、香港、台湾乃至整个华文世界产生广泛影响,除了诗歌本身外,电视等大众媒体对其诗歌的传播功不可没。
中央电视台科教频道的《百家讲坛》等读书、讲座节目起到了宣传、推荐文学的作用。《百家讲坛》除了成功推出易中天、刘心武、纪连海、阎崇年、于丹以及王立群等人外,经他们读解的《三国演义》、《红楼梦》、《论语》等文学经典再次引起人们的关注和阅读。可见,电视为文学的传播提供了更为广阔的舞台,拓宽了文学的传播渠道。
二、文学影像化程度加强
影视在拓宽文学传播渠道的同时,也便文学的样式发生变化,文学传统样式出现了“边缘化”的趋势,首当其冲的便是文学与影视的“牵手”。由于影视媒介日益强大的号召力和影响力,越来越多的作家把“触电”视为扬名立万的标志,文学作品被改编成影视作品,不但意味着文学作品自身获得了更加广泛的社会知晓度,而且还给作家本人带来更多的非关文学的收益。于是,小说家期待着影视导演青睐自己的作品,进而使自己原创的文字作品被“影像化”,在今天文学影像化的时代,文学要依仗影视为其“增势”。文学影像化的另一种表现就是文学作品自觉成为电影、电视剧的前脚本,当作家在拿起笔开始构思的时候,他首先要考虑的是如何使他的新作品能符合影视改编的要求,突出强化小说转化为视觉影像的可能性,一切文学手段包括语言情节结构,都以能顺利转化为影像为目的。有的小说家干脆直接以电影的方式撰写小说,以至于有些小说本身就带有相当程度的“视觉化”倾向,或可直接称之为“影视小说”,其文体特征实际已是界于小说和脚本之间了。在文化消费市场上,往往是一部火爆当红的影视剧,在其播演推广时往往会同对有同名的小说上市,文学与影视剧相互连动。且往往能达到双利双赢的市场效果。《大宅门》、《国家公诉》、《谁主沉浮》,以及海岩的数部小说莫不如此。海外的典范则有《哈里波特》、《大长今》、《达・芬奇密码》,且势头强劲,大有成为图书影视营销撒手锏之势。再如,电影《大话西游》、电视连续剧《还珠格格》受到广大受众欢迎后,出版商将影视脚本稍加修改,便趁势收容到印刷文学的旗下。显然,这种特殊的影视文学是影像作品派生出来的文学形式――“影视同期书”。正如南帆所言:“这时,文学已经不是电影或者电视的范本:恰恰相反,文学成为电影或者电视的孳生。”
的确,影像制品,包括电影和电视,正成为文学传播的主要媒介,无论在受众的覆盖面还是在受众的选择量上影像作品都渐趋超过文字作品。于是作家又纷纷触“电”,以影视为“媒”,把自己的作品成功地推销给更多的大众,扩大其影响。这方面,最初是男作家“触电”频率和比例都明显高于女作家,但近几年女作家也不甘示弱,池莉、张欣、张抗抗、铁凝、王安忆、皮皮等的作品,都备受导演青睐。
三、影视的商业性对文学的影响
由于影视天生具有的商业性。因此,大部分依附在影视之上的文学也不可避免地带有商业性,小说与影视工业联姻已成为许多作家的选择。例如小说畅销与同名影视剧的热播同步现象,甚至有许多作家在写作之前已经在酝酿着把小说改编成影视,比如柳建伟的《突出重围》、《英雄时代》、周梅森的《中国制造》、张平的《抉择》,陆天明的《省委书记》等等。周梅森的小说《绝对权力》出版时,出版者就直接在该书的封底宣传道:“该小说出版之际,同名电视连续剧25集在摄制当中,一千万元巨资的倾力打造,唐国强、斯琴高娃、高明等影坛巨星领衔主演,必将引发强烈的轰动效应,震撼中国文坛。”这是大多数小说作为一种文化产品的宣传套路,从而出现了小说与文化工业的互动格局:小说为电视连续剧预先广告,电视剧热播后又拉动了小说的畅销。截至2002年底,周梅森小说《中国制造》已连续20余次印刷,累计30万册;其另一部小说《绝对权力》2003年4月出版后,也在半年内印刷六版,累计15万册,并翻译成俄文版、韩文版发行。可以说写作中影像化方式的盛行很大程度上源于商业利益的驱动,影视霸权的影响,但也离不开公共消费群体的文化需求。
四、影视与文学的互渗进一步加深
文学与传媒的互渗将进一步加深。在大量的影视剧中,为人称道的影视剧作往往是改编自优秀的文学作品,张艺谋就曾经说过是优秀的文学作品赋予他创作电影的灵魂和生命。作为视觉文化艺术的影视并不排斥文学,反倒要依靠于文学为其基础。或者说,影视能否具有隽永的意味、精美的形式以及吸引人心的魅力,在相当大的程度上是依重于文学的。作为电视艺术的主要样式,电视剧吸引人的重要原因,是它的故事性或者说是叙事品格。而这种叙事品格则无疑是归属于文学的。以中国人的欣赏习惯而论,情节的曲折和人物命运的未知性,是最能够吸引人们的审美兴趣的。而这与中国的小说传统有着非常深厚的渊源关系,并非纯粹的视觉所能担负。
这就要求我们正确认识并积极发挥影视对文学发展的促进、解放作用。长期以来,受传统文学观的影响,许多理论家(如法兰克福学派霍克海默、阿多尔诺等)只看到影视的消解之维。却在有意的遮蔽或无意的遗忘中忽略了影视的建构之维。张邦卫对此进行 了精辟的论述:“事实上,传媒虽然有消极影响,但理性分析,传媒对于文学的发展还是带来了许多前所未有的新气象”的确,影视给文学带了许多可喜的变化:例如,传媒技术的发展大大拓展了文学传播的渠道,以多维度、立体传播的形式推动了文学创作的繁荣。同时,影视与文学联姻使文学的新形态不断涌现;大量经典文字文本经改编为图像文本后激发了读者的阅读兴趣。如《三国演义》、《红楼梦》、《西游记》、《水浒传》、《围城》等经典作品改编为电视剧、电影后重新热销,大大激发了人们阅读文字文本的兴趣,掀起重读经典的热潮。
文学与视像不是相互排斥的,从其积极的方面看,影视应该是更多地吸取文学的乳汁。我们在面对无所不在的视像时,当然没有必要取一种抵制或排斥的心理,而应该将其纳入到文艺学的研究格局之中。文学之于视像也非是消极的、异己的,而恰恰是具有重要的建设性作用。文学本身有着内在的显像功能。文学作品以文字为其艺术语言,文字与其它用途的文字并无二致。但文学却是以文字来构织一幅幅图像,欣赏者也是通过文字阅读在头脑中形成画面。这种内在的视像,是文学的特殊性质。从二度创作的角度看,文学作品有着巨大的生发性,这是其他艺术形式所无法比拟的。不能想像没有好的文学剧本或以经典为依托。就能够创造出具有很高艺术价值的影视作品。
事实上,影视与文学之间存在着“剪不断,理还乱”的双向互动关系,限于篇幅,本文主要论述影视对文学渗透和影响。其实,文学对影视的影响也是广泛、深远而复杂的。例如,在中外影视发展史上,优秀的电影、电视作品很多都是根据文学名著改编而成的。再如,中国古典四大名著、老舍的《茶馆》、巴金的《家》、鲁迅的《阿Q正传》以及国外的名著如雨果的《巴黎圣母院》、斯丹达尔的《红与黑》、海明威的《永别了,武器》、玛格丽特・米切尔的《乱世佳人》、瓦西里耶夫的《这里的黎明静悄悄》等。
关键词:几何;中学几何;大学几何;课程改革
随着中学课程改革进程的不断深入,培养准教师的高师教育改革被推到了非改不可的境地。高师数学课程改革中,几何课程内容与教学的改革又是历来数学教育改革的热点及争议较大的问题。我们顺应这个潮流,结合我院教育部特色专业项目——数学与应用数学的课程建设,进行了高师数学教育专业几何课程改革的尝试。
1 几何课程变革
1.1中学几何课程变革
欧氏几何在数学教学中的作用与地位究竟是什么?长期以来这是一个有争议的问题。特别是本世纪五十年代以后,国内外对中学几何课程改革曾经出现过大起大落的阶段。因此,现在来回顾总结以往的历史经验,总结对中学几何教育的研究成果是很有必要的。这样不仅可以避免在今后的教学上不再重复那些已经证明为不成功的经验,同时也可以确定哪些是经受过实践考验的成功经验,我们可以从中获得教益;并且对那些尚未明确的有关问题,也希望能对今后的研究提供一些有用的信息,以便确定可能采取的措施。这将会对今后二十一世纪的几何课程改革打下一个坚实的基础。
数学课程中的几何内容,历来是数学教育改革运动争议的焦点。尤其是初中阶段的平面几何更是备受关注。然而,我国几何课程的教学,虽然曾经受到“新数学”运动的影响,但是无论在质还是在量的方面却仍然保持了它的重要地位(见下表所示):
1.2大学几何课程变革
高等师范院校数学教育专业开设的重要基础课程之中,几何课程主要有“解析几何”、“微分几何”、“高等几何”等。大多数学校“高等几何”课本是以“射影几何”为主要内容,并由
仿射几何作为过渡,也有少数简单介绍了“几何基础”的内容。但也有学校只有“解析几何”是必修课程,“微分几何”、“高等几何”均作为选修。这主要是由于新课程的增加(如:信息类、思想教育类、新的实用类等)与总课程的压缩,使传统几何课程的教学学时不得不大大缩减,但另一方面,中学数学对几何内容的要求并没有降低。由此可以看出高师数学教
育的课程设置已经滞后于中学数学教育。有许多学校的“解析几何”课程曾经单独开设,后来又与高等代数合并成为高等代数与解析几何课程,由两个教师穿行教学,或是由一个教师单独承担教学,但是由于各个教师的专业偏向不一,偏向于代数的教师教学过程中难免偏重于代数抽象性而忽视几何的直观性,而对于专业偏向于几何的教师则往往偏重几何的直观性而忽略代数的抽象性,这样就没有达到当时两门课程合并成为一门课程的真正目的。所以经过一段时间以后大多数学校又把它们单独分开成为“高等代数”和“解析几何”两门课程。而“微分几何”课在高等师范院校数学教育专业有作为必修课程开设的,也有作为选修课程开设的,甚至还有不开设的。为了适应中学课程对几何内容的需求和大学几何课程教学学时的减少的实际情况,我校在2006年就尝试将几何课程进行改革,开设了“几何学概论”课程,并在教学过程中不断地改革和优化教学内容,由于一直没有合适的配套教材,本学院特为此编写了“几何学概论”一书。
2.《几何学概论》的编写思路
2.1 从几何学的发展历史了解几何
结合历史以及相关历史人物简介,介绍几何学的发展。首先考虑介绍最早的几何,即约公元前300年的古希腊数学家的欧几里得的几何《原本》。欧几里得将公元前7世纪以来希腊几何积累起来的丰富成果整理在严密的逻辑系统之中,使几何学成为一门独立的、演绎的科学。除了几何《原本》之外,欧几里得还有不少著作,比如《已知数》、《图形的分割》和《光学》,只是可惜大都失传。其中《已知数》是除《原本》之外唯一保存下来的希腊文纯粹几何著作,体例和几何《原本》前6卷相近,包括94个命题,指出若图形中某些元素已知,则另外一些元素也可以确定;《图形的分割》现存拉丁文本和阿拉伯文本,论述用直线将已知图形分为相等的部分或成比例的部分;《光学》是早期几何光学著作之一,研究透视问题,叙述光的入射角等于反射角,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。还有一些著作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。古希腊数学家欧几里得把至希腊时代为止所得到的数学知识集其大成,编成十三卷的《原本》,这就是直到今天仍广泛地作为几何学的教科书使用下来的欧几里得几何学(简称欧氏几何)。对于几何《原本》,不但应该介绍它的优点,还需讲解它的缺点,同时还必须介绍几何《原本》对我国数学的影响,让大家对几何《原本》有一个比较全面客观的认识。
法国数学家笛卡儿和费马在创立的《解析几何》,是几何学的研究方法的一个重大突破,近代数学本质上可以说是变量数学。文艺复兴以来资本主义生产力的发展,对科学技术提出了全新的要求。到了16世纪,对运动与变化的研究已变成自然科学的中心问题。这就迫切需要一种新的数学工具,从而导致了变量数学亦即近代数学的诞生。笛卡儿在1637年发表了著名的哲学著作《方法论》,该书有三个附录:《几何学》、《屈光学》和《气象学》,解析几何的发明包含在《几何学》这篇附录中。笛卡儿的出发点是一个著名的希腊数学问题——帕波斯问题。与笛卡儿不同,费马工作的出发点是竭力恢复失传的阿波罗尼奥斯的著作《论平面轨迹》,他为此而写了一本题为《论平面和立体的轨迹引论》(1629)的书。除此之外解析几何产生的重要性也是应该着重介绍的。
在几何的发展历史过程中,古希腊数学家的工作,已略见射影几何的端倪。阿波罗尼奥斯已经知道完全四边形的调和性。巴布什的著作中已有了对合概念,著名的巴布什定理就是他的研究成果。梅因劳斯定理无论在初等几何、解析几何还是射影几何中都是著名的定理。16世纪欧洲数学家中很多人关心阿波罗尼奥斯的《圆锥曲线论》第8卷的恢复与整理,圆锥曲线在天文学上的应用,促使人们需要重新审视希腊人的圆锥曲线,以及其它高等曲线。《光学本》是希腊人的兴趣之一,也是由于天文观测的需要,它又日益成为文艺复兴时期的一个重要课题。不过文艺复兴时期给人印象最深的几何创造其动力却来自于艺术。
从古希腊时代到公元1800年间,数学家们虽然一直坚信欧氏几何的完美与正确,但是欧氏几何的所有公设中,唯独平行公设显得比较特殊。它的叙述不像其它公设那样简洁、明了,当时就有人怀疑它不像一个公设而更像是一个定理,于是许多数学家都尝试根据欧几里得的其它公理去证明欧几里得平行公理,结果都归失败。就连欧几里得本人对这条公设似乎也心存犹豫,并竭力推迟它的使用,在《原本》中一直到第1卷命题29才不得不利用它。历史上第一个证明第五公设的重大尝试是古希腊天文学家托勒玫做出的,后来普洛克鲁斯指出托勒玫的“证明”无意中假定了过直线外一点只能作一条直线平行于该直线,这个与第五公设等价的命题。阿拉伯数学家在评注《原本》的过程中,对第五公设产生了兴趣。对于非欧几何的形成,着重介绍了德国数学家高斯、匈牙利数学家波尔约和俄国数学家罗巴切夫斯基,以及他们对非欧几何形成的贡献。总之非欧几何的起源可以追溯到人们对欧几里得平行公设的怀疑。非欧几何的出现打破了长期以来只有一种几何学即欧几里得几何学的局面。19世纪中叶以后,通过否定欧氏几何中这样或那样的公设、公理,产生了各种新的几何学,除了上述几种非欧几何外,还有如非阿基米德几何、非德沙格几何、非黎曼几何、有限几何等等,加上与非欧几何并行发展的高维几何、射影几何,微分几何以及较晚出现的拓扑学等,19世纪的几何学展现了无限广阔的发展前景。在这样的形势下,寻找不同几何学之间的内在联系,用统一的观点来解释它们,便成为数学家们追求的一个目标。这个统一几何学的第一个大胆计划是由德国数学家克莱因提出的。1872年,克莱因被聘为埃尔朗根大学的数学教授,按惯例,他要向大学评议会和哲学院作就职演讲,克莱因的演讲以《埃尔朗根纲领》著称,正是在这个演讲中,克莱因基于自己早些时候的工作以及挪威数学家李在群论方面的工作,阐述了几何学统一的思想:所谓几何学,就是研究几何图形对于某类变换群保持不变的性质的学问,或者说任何一种几何学只是研究与特定的变换群有关的不变量。论述了变换群在几何中的主导作用,把到当时为止所发现的所有几何统一在变换群论观点之下,明确地给出了几何的一个新定义,把几何定义为一个变换群之下的不变性质。埃尔朗根纲领的提出,正意味着对几何认识的深化。它把所有几何化为统一的形式,使人们明确了古典几何所研究的对象;同时显示出如何建立抽象空间所对应几何的方法,对以后几何的发展起了指导性的作用,故有深远的意义。这样一来,不仅19世纪涌现的几种重要的、表面上互不相干的几何学被联系到一起,而且几何学的一种分类也可以对应一种变换群的分类。
最后以微分几何和拓扑学为例,简单介绍几何学近现代的发展历史。
2.2 从几何学的研究方法认识几何
对于同一个几何对象,人们在认识时,会有不同的视角,在研究时,会有不同的方法。例如通过公理化方法的研究有欧氏几何、非欧几何等,还有如非阿基米德几何、非德沙格几何、非黎曼几何、有限几何等等,加上与非欧几何并行发展的高维几何、射影几何、仿射几何、微分几何以及较晚出现的拓扑学等;对于代数的方法研究几何就产生了解析几何、代数几何等;而数学分析的微分方法对几何进行研究产生了微分几何;数学分析的积分方法对几何进行研究产生的积分几何。在几何学概论这本教材中,对于几何的研究方法来说,我们着重讲述了仿射几何和射影几何的伦理体系和框架。
2.3 从大学几何与中学几何的关系指导几何课程的教学
该教材除了讲解几何学的理论知识、结构体系外,还有一个很大的作用是它必须为我们高等师范院校数学教育专业的培养教师这一历史使命和重任服务,所以我们从大学几何与中学几何的关系入手,结合大学几何的思想方法在中学几何的应用来编写其中的一部分内容。
3. 几何学概论教材的结构
几何学概论一书共分为三个部分,其中第一部分主要使学生了解几何学发展简史和非欧几何的几种经典模型;第二部分着重讲解欧氏几何与二次曲线的度量性质及分类,使学生理解和掌握仿射几何和射影几何的基本内容以及二次曲线的性质与分类;第三部分则简单介绍“大学几何” 对“中学几何”的指导意义以及“大学几何”方法在“中学几何”中的应用,让读者通过本部份的学习为中学几何教学更好的服务。几何学概论教材的具体内容见表3。
“数学来源于生活,同时数学又服务于生活”,作为数学中的重要课程——几何课,对我们的学习和生活都十分重要,我们希望该教材能达到我们的预期目的,能对高师学生的培养有一个较为有价值的指导意义和作用,对中学数学教师也有一定的参考价值。
在此,我们特别感谢贵州师范大学数学与计算机科学学院的全国高校教学名师项昭教授对我们指导和提出的宝贵意见和建议,感谢贵州师范大学数学与计算机科学学院院长游泰杰教授的关心、支持、帮助和指导。此书已于2011年4月在清华大学出版社出版,且在贵州省高师院校中使用。
参考文献:
[1] 张奠宙,宋乃庆.数学教育概论[M].北京:高等教育出版社,2004年10月
[2] 马忠林.数学教育史[M].广西教育出版社,2001年4月
基金项目:凸体的内蕴体积与混合体积及其几何不等式的研究(黔科合J字LKS[2011]16号);
开展高中历史的多媒体教学是在中学历史新课程标准的要求下,对学生进行知识教育和能力提升,情感价值观培养的的有效手段。黑板加粉笔的传统课堂教学模式,由于其手段相对单一、陈旧,已远远不能满足当前教育现代化的需要,不能满足培养高素质人才的需要。在这种陈旧的教学模式下,学生成了被动接受知识的容器。导致中学生中普遍存在对历史课不感兴趣的现象,严重制约了学生创造思维的形成和发展,对他们一生的学习方式、思维方式和实践能力都会产生不良影响。在信息化时代素质教育目标的要求下,多媒体技术被应用于教学领域,给中学历史教学模式、教学内容、教学手段、教学方法带来强烈的冲击和影响,促进了教育体制的变革,使我国的中学历史教育更符合世界未来教育的方向,以便成功地与世界未来教育接轨。
一、多媒体技术的运用优化了历史课堂
如何在有限的时间里,扩大信息量,完成历史教学目的,提高课堂教学效率,是新课程标准对中学历史教学的要求。在历史课堂上,多媒体技术的运用可以使大量的图片、动画、电影等材料整合在同一个课件之中,让学生在有限的时间内接触尽量多的原始资料,形成对历史事件的直观印象,有助于提高学生的学习兴趣,拓宽学生的知识面。例如,我在新人教版必修一第16课《》的讲解中,我运用大量的图片展示了日本侵华之后对中国人民犯下的滔天罪行,激起了学生强烈的爱国主义情感,利用《东京审判》当中的一段影视材料,使学生明白了日本罪恶的最终受到了正义的审判,战争中正义的一方获得了胜利,对学生的心灵产生了很大的触动作用,很好地完成了本课情感态度价值观的要求。课下不少学生主动来跟我探讨中日关系的问题,提出了自己的困惑,同学们之间也自发地进行了讨论,有些同学还写出了质量很高的小论文。在这节课的教学过程中,学生的学习兴趣被大量的图片,影像等直观形象调动了起来,而兴趣是最好的老师,任何一个学生都不会对自己感到索然无味的课程倾注太多的热情。多媒体教学适应了青少年的心理特征,让历史通过图形、图像、声音、视频、动画等媒介,从多种形式呈现在学生的面前,使过去的历史起“死”回“生”,使枯燥的历史概念、历史材料变得直观化,具体化,学生仿佛身临其境,压缩了空间感和距离感,能够主动地变被动学习为主动学习,并且锻炼了分析问题和逻辑思维的能力。
二、多媒体技术的运用带来了师生关系的改变
多媒体技术在中学历史课堂的运用有利于建立民主、平等的师生关系。在传统的历史教学课堂上,主要采取老师讲学生听的方式,造成一种事实上的师生的不平等关系,在这种模式下,学生只能被动地接受听到的知识,老师被当做知识的权威存在,使学生缺乏了主体性意识的培养。新的高中历史课程标准中规定了中学历史培养的目标是要为国家培养合格的公民。合格的公民就要有独立的意识。多媒体技术的运用使学生能更好地融入历史课堂,积极主动地参与课堂的学习,真正实现了教师为主导,学生为主体的教学理念。在这个过程中教师走下了权威的神坛,站在跟学生平等的地位,有利于学生民主意识和平等意识的培养。在讲必修二第五单元《中国近现代社会生活的变迁》时,因为其贴近生活的特点,我把课堂的主动权交给了学生,每个小组派出一个代表分别讲解物质生活与习俗变迁中衣、食、住、风俗的一个方面。由于课下做了充分的准备,每个小组代表在规定了10分钟时间里利用大量的图片向大家展示了近现代中国人物质和习俗变迁在一个家庭的表现。最后我进行了概括总结,结束了本节课的学习。在整堂课的学习中,学生畅所欲言,自由地发表自己的观点,老师和学生坐在一起听小组代表的发言,营造了一种自由,民主的课堂氛围。
三、多媒体的运用改变了学生的学习方式
高中阶段的学生,心理发展逐步成熟,认知能力已处于较高的阶段,逻辑思维能力增强,独立性格初步形成,知识面已经大大地开阔。多媒体教学可以通过模拟问题情境,训练学生分析问题、作出决策、进行逻辑推理的能力,使学生提高学习历史的积极性,锻炼历史思维能力思维能力,对历史学习产生真正的爱好,产生对历史学习的需求。而生活中电影、电视、网络等媒介都可以变成学生学习的手段。这样学生就产生了主动学习的意识,不仅局限于在课堂上获得新知,课下也会主动地运用多媒体技术学习历史。在学生探究方式中,学生通过多媒体技术获得资料的方式变了,可以在短时间内快而多地获取解决问题的信息,眼界大大地拓宽了,思维也更活跃了。由于计算机具有的交互性特点,学生可以及时得到在探究过程中的反馈信息,从而不断调整或修改探索新知的方式或途径。例如孟加拉裔美国人萨尔曼?可汗创立了一个旨在于利用网络影片进行免费授课的可汗学院,学生可以通过访问网站在网上学到关于数学、历史、金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容。这样学生的学习行为发生的时间和地点就大大地拓宽了,而不止局限于在课堂上和在学校接受知识,在家里,在路上都可以进行历史学习。可以说多媒体改变了学生的生活方式也改变了学生的学习方式。
四、多媒体技术的运用有利于教师素质的提高
信息社会中的教育模式,使教师的权威不再建立在学生的被动与无知的基础上,而是建立在教师借助学生的积极参与以促进其能动性充分发展的基础上。教师角色已由“独奏者”向“伴奏者”转变,多媒体教学技术为主流的现代教育技术在教学中的应用,逐渐改变了教师在教育中的角色。在今后的教学活动中,教师不但是教育者,同时还是学习者,研究者。在当今信息激增时代,知识的更新和发展速度极快,未来社会是一个学习化的社会。而历史是一门与时俱进的学科,如果老师仅仅局限于已拥有的历史知识,显然已经不能很好地完成教学任务了。网上的历史资源浩如烟海,从原始资料到最新动态,从很多没有公开出版的书籍或发表的文章,到台湾、香港和国外的很多研究资料、动态和教学情况无所不包。作为中学历史教师必须具有终身学习的意识,必须不断的充实自己,接受新的知识,转变教育思想和观念,紧跟时代的步伐。多媒体技术教学下还要求教师具备更高的教育科研能力,能够研究在现代信息技术环境下学生学习的特点、规律和教学模式改革以及学生各种能力的提高等问题。在这个信息瞬息万变的时代,掌握现代化的教育手段和教学方法,是一个合格中学历史教师的重要体现。各种多媒体设备只有在掌握了现代教育技术的教师中才能充分发挥其最大效能。因而教师需要不断地进行多媒体技术及理论的培训,掌握多媒体教学理论,课件制作理论及技术,能使用现代化教学手段,促进教学改革和发展。
关键词:大学;中世纪:人文知识
中国自“”后恢复高考制度已经30年了,国内各大媒体对这件具有划时代意义的事情进行了密集的报道。30年间,重新恢复的高考制度和逐渐规范化的大学教育为中国现代化建设事业培养了大批优秀人才。时至今日,人们越来越清楚地认识到,大学教育关系到一个民族兴旺发达的根本,它不仅对于传播知识、提高国民的科学技术水平具有重大的意义,而且对于塑造人文精神、培育国民的道德情操和崇高信念也具有不可替代的作用。
由这件事不禁联想起中国人在一百多年前创办大学的情景。后,尤其是在前后,一批具有现代意义的大学,如自强学堂(1893)、北洋大学堂(1895)、南洋公学(1896)、京师大学堂(1898)等相继产生,从而揭开了中国大学教育的序幕。毋庸置疑,中国最初的这些大学都是以西方大学作为范本的。除了洋务派人士所创立的这些官办大学之外,一些西方教会在中国所创办的大学,如圣约翰大学、震旦大学、辅仁大学、燕京大学等,更是西方大学在中国的直接翻版。中国早年的一些教育家,如吴稚晖、、、蒋梦麟、梅贻琦等,也都是以西方大学的教育模式来建构中国大学体制的。就此而言,中国的大学制度,正如现今流行的另一些现代化体制(如市场经济、民主制度、法制体系等)一样,最初都源于西方。
西方的大学源远流长、由来已久,至今已有800多年的历史。早在基督教信仰一统天下的12世纪,西欧就出现了现代大学的滥觞。西欧的大学,尤其是法国、英国等地的大学,最初都是在基督教会的扶持之下发展起来的,它的雏形就是教堂学校或修道院。如中世纪西欧最享有盛名的巴黎大学,其前身就是巴黎圣母院大教堂学校。后来经过数百年的发展,到了文艺复兴时期,欧洲的大学已经成长为一支具有相对独立性的强大社会力量,逐渐摆脱了教会的控制,形成了与教会、国家的三足鼎立之势。大学从强化基督教正统信仰的堡垒变成了滋生理性精神和批判精神的温床。如果说13世纪的大学培养了一些基督教神学思想的理论台柱(如托马斯・阿奎那、波拿文都拉、邓斯・司各特等),那么十五、六世纪的大学则产生了一批激烈批判基督教传统的人文主义者和宗教改革家(如伊拉斯谟和马丁-路德)。
关于西欧最初的大学发展情况,正如中世纪的其他社会问题一样,由于年代久远和资料匮乏,仍然处于扑朔迷离的状况中。在西欧早期大学研究方面,美国著名的中世纪史专家、在哈佛大学执教近30年的查尔斯・霍默・哈斯金斯教授(Charles HomerHaskins,1870―1937)无疑是国际学术界公认的权威人士。这位32岁就出任哈佛大学历史学教授的著名学者,不仅把文艺复兴开始的时间向前推至12世纪(他的一部代表作就是《十二世纪的文艺复兴》),而且通过对大量原始文献的搜集和整理,对中世纪西欧大学的兴起情况进行了富有启发性的研究。哈斯金斯关于中世纪西欧大学研究的一部代表作《大学的兴起》(The Rise of Universities)(该书是以哈斯金斯1923年在布朗大学的三次讲座为基础整理而成)对西欧最早的大学发展、中世纪的教师与学生状况等问题进行了深入细致而又饶有趣味的探讨。该书的中译本最近由上海三联书店出版(2007年4月版,梅义征译),它使我们对中世纪西欧大学的总体情况有了较为清晰的认识。
读完哈斯金斯教授的《大学的兴起》一书,对中世纪西欧大学留下了三点深刻印象:一是关于中世纪西欧大学产生、发展的历史脉络,二是关于中世纪西欧大学的基本面貌,三是关于中世纪西欧大学对后世所产生的深远影响。
就第一方面而言,哈斯金斯在掌握大量原始手稿、书信和其他材料的基础上,为我们描述了西欧早期大学的形成过程。从11世纪末叶开始,由于东西方之间的交往活动越来越频繁(这既与有关,也与意大利人、西班牙人由于商业和文化等原因与阿拉伯人的密切交往有关),那些在西欧湮灭已久的古典文化成就,如亚里士多德哲学、欧几里德几何学、托勒密的天文学、希波克拉底的医学,以及罗马法文本等,纷纷流回西欧,从而开启了“12世纪的文艺复兴”。在这个知识复兴的过程中,西欧的大学也应运而生,在一些零散的专业学校的基础上,出现了一些普通研究班(StudiumGenerale)。这些普通研究班的联合体被称为Universitas,但是它最初的含义只是指一个行会式的学生社团或师生社团。在意大利的波洛尼亚和萨勒诺等地,在11世纪中后期就出现了以法学教育和医学教育为主的大学雏形。而在12世纪的法国,在巴黎圣母院大教堂学校的基础上,发展出了最早的综合性大学――巴黎大学。1200年,巴黎大学获得了国王颁发的王室特许状,从而使大学向学生所颁发的结业证书(学位证书)具有了法律效力(这种证书后来成为学生在欧洲各大学执教的必要凭h2)。刚建立的巴黎大学包括四个学院,即人文学院、教会法学院、医学院和神学院,其中人文学院是教师人数最多的学院。
“大学”(Universitas)最初只是一个中世纪行会式的学生法人社团,它的宗旨是代表学生与大学所在城镇的居民在房屋租金、书本价格以及教师薪酬等方面进行讨价还价,与学习本身并没有太大的关系。“大学”最初既没有自己的校舍和教室,也没有董事会或政府的财政资助,学生上课的地点通常是在租借来的教会厅堂或者学生宿舍,后者被叫做Colleges,后来就成为固定上课的场所,即“学院”了。在巴黎大学以及稍后出现的牛津大学、剑桥大学等地,“学院”逐渐成为大学最重要的组成部分,成为学生接受教育的场所,而“大学”本身的功能则仅限于举行入学考试和授予学位等行政事务。
在12世纪后期,由于政治方面的原因,一批英国教士遵从英王的命令离开巴黎大学,回到英国牛津镇建立了大学,这就是牛津大学的开始。1209年,由于牛津大学的学生杀死了一位当地妇女,国王下令绞死了几位学生,三千名学生离开牛津出走,其中一些人在剑桥镇建立了普通研究班,在此基础上形成了剑桥大学。至于欧洲的其他大学,如布拉格大学、维也纳大学、海德堡大学、科隆大学、莱比锡大学等,都是14世纪以后才相继出现的,这些大学在创建的过程中几乎都是以巴黎大学作为范本。到了中世纪末期,欧洲已经建立了80多所大学,而近现代欧洲和美国的大学,可以说都是在中世纪大学的基础上发展起来的。
对于中世纪西欧大学的基本面貌。哈斯金斯也作了
生动而具体的描述。在基督教信仰笼罩一切的特定文化氛围下,西欧早期大学教育的一个重要特点就是重视逻辑学和辩证法。虽然这种以亚里士多德演绎三段论为基本模式的逻辑学和以抽象玄奥的神学问题为基本内容的辩证法具有浓重的形式主义色彩,但它毕竟培养了西方人注重逻辑思维的素养。哈斯金斯强调:“三段论法、辩论法、为支持或反对特定命题而依据一定的规范对论据进行整理,所有这些在一个法律与医学并重、哲学与神学并行的时代,都变成了知识分子的习惯。”(第20页)由此我们可以了解到西方学术传统中注重逻辑、崇尚理性的精神倾向,即使是对于那些神秘玄奥的神学问题,也总是要用逻辑来加以论证(最典型的例证就是中世纪神学家们对上帝存在的各种逻辑证明)。除重视逻辑之外,一般意义上的人文知识训练也是中世纪大学教育中必不可少的。虽然中世纪的人文学科除了形式主义的逻辑学和文牍主义的修辞学之外,主要就是繁琐抽象的经院哲学和亚里士多德的自然哲学,但是它们却被规定为法学、医学和神学的共同基础。当时的一个大学生,如果不首先修好“七艺”(即语法、修辞、逻辑、算术、几何、天文、音乐)和亚里士多德的哲学,是不可能继续去深造法学、医学和神学的。这种注重人文知识的态度,对于我们当今急功近利的大学教育仍然具有重要的启迪意义。
中世纪的大学教育虽然难免受到基督教信仰和教会体制的掣肘,但是除了神学教育之外,在法学、医学和人文学科的其他领域,教师和学生们仍然具有相当大的自由度。由于没有经济上的资助者和行政上的监管者,中世纪的大学是真正意义上的教授治校。“在很大程度上,大学是自我管理,敝帚自珍的。”(第32页)在法律、医学、数学等领域,人们可以自由地进行教学和争论。在大学里可以接触到原汁原味的亚里士多德的形而上学和自然哲学,只是在涉及亚里士多德体系与基督教信仰的关系时,人们才被要求按照教会的正统观点来进行理解。许多后来被教会斥为异端的思想,最初都是在大学里孕育的。更重要的是,从产生伊始,大学的教师和学生就被国王们赋予了免受世俗司法审判的特权。1231年的教皇诏书不仅确认了教师和学生享有世俗豁免权,而且还承认他们具有“制定章程和条例,规范讲座和研讨的方式与时间、着装”等权利。在贯穿于中世纪历史的教俗之争的背景下,教会与世俗王权都把大学作为争夺的对象,其结果反而使大学对于双方来说都具有了一定的独立性。13世纪以后,教会虽然试图加强对大学的控制,指派多明我修会和方济各修会的那些信仰虔诚、学问精深的经院哲学家(如托马斯・阿奎那等人)占据大学讲坛,试图把大学变成培养“上帝的学者”的场所。但是这种重视却进一步使大学成为思想论争的热土,从而衍生出更多的异端思想。
中世纪西欧大学的学生生活更是丰富多彩,令人眼花缭乱。来自欧洲各地的大学生生性活泼、无拘无束、思想自由、行为放纵。他们爱吵闹、好斗殴,经常与当地的居民发生冲突,双方械斗致死的事情时有发生(上述剑桥大学的起源就与此相关)。在学生上课的学院周围,有各种娱乐服务设施,如酒肆、妓院、糕点铺、铁匠作坊(大学生们通常都佩带短剑)等等,一些行为不端的学生下了课就去青楼酒馆寻欢作乐,放荡形骸。中世纪大学生的这种自由散漫作风,一直延续到近代,在歌德的《浮士德》中仍然可见一斑。在一些大学里,修辞学演变成为一种教大学生们如何以雄辩的方式来向家长索要钱财的书信写作体例。在大学里还流传着一些教学生如何邀请老师赴宴、如何请老帅免费沐浴的工具手册,这样做的目的无非是为了让老师在学位考试时高抬贵手。在这些工具书中,最有趣的一本名为《准备上大学并想在此赚钱的学生必读》。这种自由自在的生活方式使得许多来自乡村的学生都想方设法推迟毕业时间,以便在巴黎、牛津等寻欢作乐之地多享受一些人生的快意。
中世纪西欧大学对后世的深远影响是《大学的兴起》・书最富于启发意义的地方。在中世纪西欧分散落后的封建社会中,大学不仅是保存和传播知识的中心,而且是克服狭隘孤立的地方主义、维系思想文化的统一性和普遍性的重要堡垒。在“鸡犬之声相闻,老死不相往来”的庄园经济和藩国林立的封建制度环境下,大学与教会一样,成为把分散闭塞的欧洲社会统一起来的重要纽带。如果说罗马天主教会是通过有形的教阶制度和教会组织把分散的西欧社会统一起来的话,那么大学则是通过无形的知识和思想把西欧社会统一起来。一个大学生,只要在大学里拿到了硕士学位或博士学位(这二者最初并没有等级上的区别,只是名称不同而已),就可以到欧洲的任何一所大学里任教,这样他就把同样的知识和思想从巴黎和牛津带到了罗马、那不勒斯、布拉格、维也纳、勃兰登堡或者斯德哥尔摩。哈斯金斯在《中世纪观念的传播》一文(该文作为《大学的兴起》一书的附录)中写道:“从其确切的定义来讲,普遍性的教育是对各个国家的求学者开放的,教授和学生可以带着书本、笔记和头脑中的知识自由地从一个学校转到另一个学校。这些条件保证了相隔遥远的学术机构之间能够很容易地进行交流,同时也便于受教育的阶层快速地传播知识。”(第92页)在近代工业化进程在实践领域中把西欧联结成一个整体之前,中世纪的大学已经开始潜移默化地在思想领域中推进欧洲的统一运动了。
在中世纪,由于欧洲人尚未能掌握活字印刷技术,书籍的复制是一件非常困难的事情。在这种情况下,书籍和教材不仅数量极少,而且价格非常昂贵,绝非一般人所能问津。大学通过接受捐赠等途径,积累了数量较多的书籍。事实上在中世纪,大学和教会、修道院一样,成为社会上仅有的几个书籍收藏所。在大学和教会之外,社会上通常是不会像今天这样随处都可以找到书籍的。教师和学生需要阅读书籍,一般都是通过租借的方式,这样费用既低廉,阅读的范围也要大得多。据哈斯金斯记载,早在1286年,巴黎大学就有138种书籍可供租阅;到了1338年,巴黎大学的索邦图书馆就已经拥有1722册书籍了。这个数字如果与我们今天任何一所大学图书馆的藏书相比,都是极其可怜的,但是在当时,这个藏书量是相当可观的,它几乎已经包含了那个时代人们所能了解的一切知识。由于大学成为图书租借和出版中心(中世纪写书的人主要是大学教师兼神学家,他们写的书通常都是作为大学教材),所以大学也就理所当然地成了知识传承和传播的中心。中世纪知识的增长与扩散,就如同图书馆里的藏书一样,是在大学里日积月累地发展起来的。
在哈斯金斯看来,中世纪大学留给现代人的遗产既不是建筑物(因为中世纪大学最初并没有自己的建筑物),也不是某种特定的教学形式和仪式,而是大学制度。这种制度首先表现为一种把教师与学生联系起来的组织或团体,即大学,这种具有特定内涵的组织(它是以学术和思想作为唯一纽带的)是任何其他社会组织都无法比拟和取代的。其次表现为一种学习课程的观念,在其中学习的时间、主题和获得学位的方式等都有着明确的
规定,这种规定使得中世纪的大学教育不再像古希腊的学园教育那样具有随意性。第三表现为学科的划分和学院的设置,这种多学科的大学建制使得学生们不仅可以学到专业性的技能,而且也可以受到综合性的人文知识训练。最后也是最重要的,那就是一种以学术为神圣的传统,无论社会如何变迁和大学体制如何改革,“但大学的主业从来就没有变换过,即:培训学生和保持学习和探究的传统。拉希达尔是这样说的,中世纪大学值得荣耀之处在于‘学问的神圣化’,且这种荣耀和幻想还没有从这个星球上消失。”正是在这种意义上,我们说“中世纪的大学是现代精神的摇篮”(第16页)。
在距今约300万年至1万年的旧石器时代,由于当时生产力水平极其低下,自然科学基本上是一片空白。然而科技自有其发生、发展的过程,人与动物的最大差别在于人能有目的地制造工具并用于生产劳动。在打制石器,对弓箭、投矛器等远射程复合工具的运用和用骨针缝制兽皮的过程中,远古人类的大脑得到锻炼,手也变得更加灵巧,这些都促使其有能力在长期生活的洞窟描绘出粗犷、生动、神秘的图象符号。火的利用对人类的生活和生产都有巨大的意义。原始人类对火的利用,使他们逐渐改变了生食的习惯,增强了体质。用火照明和取暖,使他们摆脱了对黑暗的恐惧,也为洞窟绘画提供了光源。用火烧过后留下的黑色木炭、红色的火烧土或矿物质、动物血、土壤等,再掺和动物油脂制成颜料,绘出了至今色彩仍鲜艳夺目的欧洲洞穴壁画。欧洲旧石器时代的洞窟艺术,最具有代表性的是法国南部的拉斯科洞穴壁画、科斯凯洞穴壁画和西班牙北部的阿尔塔米拉洞穴壁画。这些壁画多以写实、粗犷和重彩的手法,刻画原始人类熟悉的动物形象,达到了史前艺术的高峰,具有很高的历史和艺术价值,同时也体现了欧洲原始人类“最高科技水平”在绘画当中的运用。
二、爱琴文明时期的科技与绘画
在公元前2500年后,希腊爱琴海地区的冶金、金属加工、建筑技术已经有了相当高的水平。这时的人们已经能够制造复杂的金银手工制品和绘制非常精细的图案,举世闻名的“瓦菲欧金杯”上面就饰有人类捕捉和驯服野兽的精彩场面。当时的建筑技术已经有了很高的水平,米诺斯王朝修建了规模庞大的克诺索斯宫,宫中的墙上绘有美丽的壁画。这些壁画艺术家对壁画材料进行了认真的探索和研究,他们把这些壁画直接画在潮湿的石灰泥上,并涂上一层薄薄的透明液体,以防止褪色和干裂,所以这些壁画虽然经历了3000多年的历史,仍然色彩鲜明。宝座殿墙上的《怪兽图》《巴黎少女》《斗牛图》等壁画造型优美、线条流畅,色彩大胆鲜艳,体现了较高的造型能力和色彩运用能力。但由于对透视学和人体解剖学的不了解,画面人物动作呆板、比例不够协调,但爱琴文明时期的绘画技术和表现方法对古希腊绘画产生了很大的影响。
三、自然科学对古希腊、古罗马绘画的影响
真正意义上的欧洲美术从古希腊开始。希腊美术的地理范围以爱琴海为中心,因此被视为爱琴美术的延续。古希腊艺术的表现内容多以人为主体,他们热情、真诚地表露出了人类丰富的情感,以及人类纯朴的天性和对美的渴求。马克思认为:“希腊艺术在某些方面是一种高不可及的范本,并且彰显出永恒的艺术魅力。”
(一)古希腊人在数当中发现美的奥秘
在延续和发展爱琴文明的基础上,古希腊在科学技术方面取得了辉煌的成就。欧几里德(EuclidofAlexandria)创造了几何学;阿基米德(Archimedes)发现比重原理、机械学杠杆原理等,他在数学方面也取得了非凡的成就,被称为数学之神;托勒密(PtolemaeusClaudiusPtolemy)创立的地心说统治了欧洲天文学界1400多年。这些都为希腊艺术的发展奠定了理性、科学的理论基础。在希腊人的探索中,数、数学、几何学在他们心目中占有非常重要的位置,数成为他们认识和衡量世界的基本准则。无论是人体、建筑、雕刻还是绘画,均以数的观念来作为判断美的标准。雕塑、绘画、建筑、音乐中比例关系的发现更坚定了艺术家的这种美学信念,著名的黄金比就是希腊人发明的。公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯(Pythagoras)学派对此进行过初步的研究,他们坚信数有比例、对称、节奏、韵律等和谐的特性,因此他们认为美来自和谐。他们还对天体运动做出了美学解释,提出了著名的“天体音乐”和“宇宙和谐”的学说,认为“和谐是许多混杂要素的统一,是不同要素的相互一致”。
公元前4世纪,古希腊数学家欧多克索斯(Eudoxus)第一个系统研究了黄金分割这一问题,认为黄金分割具有严格的比例性、艺术性、和谐性,蕴藏着丰富的美学价值,应用时一般取0.618。如果客观存在的物体符合这一比例的话,物体就会显得更美、更协调。在当时的艺术家看来,最完美的人体是肚脐到脚底的距离/头顶到脚底的距=0.618;最漂亮的脸庞是眉毛到脖子的距离/头顶到脖子的距离=0.618,许多希腊人体雕塑比例也是如此,人们所熟悉的《维纳斯》就符合0.618的黄金比例,使这座双臂虽然断失的雕像,在她优美、典雅的身姿和表情里,展现了女性无与伦比的美丽,成为青春、和谐的永恒象征,完美地体现出人类的高贵和尊严。希腊盛产蜂蜜与橄榄油,需要大量的容器来盛装,使得制陶成为当时一项很重要的工艺。因此,现今我们所看到的古希腊绘画,只能从形状各异、用途不同的陶器上欣赏到。古希腊在陶器上的绘画被称为瓶画,有“黑绘”“红绘”和“白底彩绘”三种表现形式。由于对数的研究和运用,在“黑绘”和“红绘”风格时期,画面人物造型比例也多遵循0.618的黄金比例,在表现女性人物的时候,大腿修长,体型优雅匀称;在表现男性人物的时候,都表现得身材高大,肌肉发达,四肢灵活强健。黑绘风格大师埃克塞亚斯(Exekias)的作品《掷骰子的游戏》,是很有名的陶罐绘画,画面两个人物对称而又不失变化,画面人物体格强壮,身材匀称,人物造型流畅而又丰满,体现了古希腊绘画优美、和谐、匀称、典雅的美学标准。
(二)解剖学对古希腊造型艺术的影响
古希腊艺术家在绘画过程中不满足于对人体比例的研究,他们对人体解剖对画面人物造型的影响也进行了深入的探索。赫罗菲拉斯(Herophilus)是希腊最早有名的解剖学家,他当众进行了600多次解剖表演,刻苦钻研了人体结构和动物结构的构成关系。在医学解剖的影响下,古希腊艺术家对画面人物的表达又增加了新的美学判断标准。他们都普遍认为:“美是观照的对象,艺术是对美的模仿,对真的认识同时也是对美的体验。”在雕刻方面,雕塑艺术家对人体骨骼、肌肉和结构进行了比较深入的研究,米隆的《掷铁饼者》《维纳斯》就是当时人体艺术的经典代表作品。当时的瓶画作品也表现出了艺术家对画面人物的解剖、结构进行了比较深入的研究。在黑绘风格时期,艺术家在黑色的人物轮廓上面用线条刻出人物或动物的结构、肌肉、肢体运动的相互关系;在红绘风格时期,艺术家充分发挥线条的表现力,能够灵活自如地运用各种线条刻划人物动态表情,能够比较准确地表现出头、颈、肩的运动关系和躯干部分、四肢部分的肌肉结构,人物更接近写实的手法,解剖也较为准确。代表作品有《战士的告别》《伊娥和门农》《艺伎图》等。(三)光学研究对画面透视的影响古希腊人从来没有放弃过在平面的媒介上表现物体体积和纵深感的研究。欧几里德于公元前300年左右从几何光学的角度初步探究了视觉透视原理,著有《光学》一书。书中研究了透视问题,掌握了斜射光的入射角等于反射角的原理等,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。托勒密(Ptolemaeus,ClaudiusPtolemy)探究了光的反射和折射原理,也著有《光学》一书。
[关键词]科学技术史 教学 原则与方法
[作者简介]曲用心。广西民族大学政法学院副教授,硕士生导师,工学博士,广西南宁530006
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1672-2728(2009)07-0199-03
科学技术史是展示人类社会发展轨迹的重要窗口。在科学技术突飞猛进的今天,开展科学技术史教育。不仅可以影响国家现实的科学技术、教育和其他相关政策,而且特别有利于提高受教育者的综合素质。本文从科学技术史的教育功能分析人手,提出了高校科学技术史的教学原则和方法。
一、科学技术史教育的重要意义
科学技术史是关于科学技术产生、发展及一般规律的科学,它作为一门跨学科、跨专业的综合性学科,对于大学生有着特殊的意义。笔者认为,开展科学技术史教育的重要意义大致体现在以下几个方面:
1 有助于学生从历史的角度认识科学技术
科学技术史记述了科学技术发展的历程,通过学习科学技术史。可以使学生把科学技术了解为一个动态过程,而不是科学技术知识的现成结论。通过对科学技术发展的内在逻辑的历史分析,可以帮助学生认识科学技术的本质,更准确地理解科学概念、原理的演变过程,认识科学技术发展的批判、继承关系。分析科学技术产生、发展的脉络及历史演变;可以帮助学生较准确地把握科学技术的生长点、突破,预测科学技术的发展趋势。
2 有助于学生从社会的角度认识科学技术
科学是一种社会建制,它不是象牙塔中的知识,科学技术史不仅对科学技术发展本身进行逻辑分析,而且对影响科学技术发展的人文、社会因素进行分析。科学可以造福人类,也可以被法西斯用来杀人;人们在享受着科学技术带给人的丰富物质生活与精神生活的同时,也面临着环境破坏和生态危机的种种威胁,这即是科学发展付出的代价,它的最终解决也必然依靠科学技术。了解科学技术的社会性、人文性以及科学与社会的互动关系,对于学生有着重要意义,它可以使学生对科学技术有更加全面的认识,对于未来的科学技术决策有重要的潜在意义。
现代科学技术的发展趋势是自然科学与人文、社会科学的结合,面向21世纪的技术人才不仅需要有较高的专业水平,而且需要有丰富的人文、社会科学知识。即文理兼容的复合型人才。科学技术史作为自然科学、技术科学和社会科学相交错的综合性科学,可以起到沟通自然科学和社会科学的桥梁作用,这是科学史特有的优势,因而科学史的教学对于文理渗透的复合型人才的培养具有积极的作用。
3 有助于培养学生的科学态度和科学精神
科学态度是科学教育的重要目标。简单地说,科学态度就是面对实际问题时能遵循事物本身的规律,坚持实事求是的原则。通过科学技术史教学,使学生认识科学技术发展的内在规律,进而认识社会发展的规律。人类历史上的任何一项重大科学技术发明创造都与社会需要有着内在的联系。而其本身又有自身的规律。任何脱离社会、违背规律的发明创造不可能存在。如造纸术的发明就是适应了汉朝社会经济文化发展的需要,发明后又推动了人类社会经济文化教育的发展,促进了人类社会的进步。
从一定意义上说,一部科学史就是科学精神形成、发展和传播的历史。科学技术不仅是人类物质文明的决定因素,而且科学活动中所体现的科学精神正成为人类精神文明的构建因素。科学精神具有十分丰富的内涵。至少可以包含如下几个方面:探索求知的理性精神,实事求是的严谨精神,批判创新的进取精神。互助共进的协作精神。而科学技术史正是科学精神的最集中的载体。通过科学史的教学,可以使学生了解这些科学精神。弘扬科学精神,对于人类文明的进步有着极为重要的意义。科学家的科学精神和科学道德修养对正处于世界观的形成期的大学生的世界观形成会起到潜移默化的作用。
4 有助于学生树立科学技术是第一生产力的观点
纵观科学技术发展的历史,科学技术的每一次重大突破,都会带来生产力的巨大发展和人类社会的进步。科学技术是第一生产力是从科学技术史研究中得出的必然结论。通过对科学技术史的学习培养学生的社会责任感和把科学技术转化为生产力的信心,明确自己肩负的重担,努力掌握科学技术。为将来投身经济建设的主战场作好知识准备。
5 有助于激发学生的爱国热情
我国古代在农学、医学、水利、机械、建筑、桥梁、矿冶、陶瓷、纺织和造纸等各技术领域都有博大精深的技术成就,在大学各有关专业里开出各种技术史课程,不仅有益于各专业的学习,更可以。细雨润无声地对大学生们进行全面的素质教育。具体来说,船尾舵、指南针、水密舱壁和车轮舟,这是中国古代造船术的四大发明,推动了世界造船技术的进展。大学生们在学习和掌握中国造船史资料的同时,爱国主义的情怀持续不断地浸润他们的心田。对于学习理工科的大学生来说,这也是―个极好的人文科学素质的培养和锻炼,对于后续的毕业论文和毕业设计也是有益的。
二、科学技术史教学需要把握的三个原则
(一)内史与外史相结合的原则
科学技术史属于历史范畴。但又是介于科学技术与史学问的边缘学科,是联系科学与人文科学的桥梁。科学技术内史要求了解和研究自然科学与技术的原理、造就过程和内部规律性,科学技术外史又要求我们对自然科学和社会科学、对科学技术和社会作出统一的研究和表述。哲学、政治经济学的建立得益于它的创始人对近代科学技术史的研究。而今天科学技术史的教学也理应渗透辩证唯物主义和历史唯物主义的教育,渗透自然科学与社会科学对立统一的教育。
(二)中与西相结合的原则
中国的科学技术在世界科学技术史上占有重要地位。英国的李约瑟博士说:“在人类了解自然和控制自然方面,中国人是有过贡献的。而且贡献是伟大的。”他的评价是实事求是的。许多西方学者,或由于对中国的无知,或出于种族偏见。或出自对科学技术定义想当然的解释,或采取了以已今日之长掩盖昔日之短的思想方法,始终无视、贬低中国古代科学技术的成就,甚至一些国内学者也自我贬低。因此,加强历史唯物主义和爱国主义的教育,展示中国古代科学技术的本来面貌,就成了科学技术史义不容辞的任务。中西结合就是要注意横向比较。在古代部分,既应弘扬中国科学技术的辉煌,指出西欧中世纪科学技术的落后,又应突出古希腊科学的开放和理性传统;在古代向近代的过渡部分,需明确指出,西欧中世纪少数科学。如物理
学与技术如水轮、钟表中长期积聚的潜能与对中国四大发明的研究和改造相结合,再辅以古希腊优秀科学传统的恢复和发扬,形成了西欧天文学、力学、机械学的优势。在此基础上。产生了近代的第一次科学革命和第一次技术革命。而同时期的中国却发生了相反方向的转化。循此前进,一方面是西方科学技术的快速发展,几乎垄断了科学革命和技术革命源头的地位;另一方面是中国被远远地抛在后边,半殖民地中国的科学技术基本上已是西方的舶来品。
(三)古与今相结合的原则
这是因为,一方面,科学技术近现代史内容量的增加,科学技术的社会功能越来越大。以至于“科学技术是第一生产力”的口号也只是到了当代才能提出;另一方面,距离当代愈近,科学技术与现实生活的贴近度愈高。对受教育者的启示更直接、更亲切。因此,要古今结合,既不厚古薄今,也不厚今薄古;既从古代科学技术发展汲取经验和教训。也从当代科学技术发展中汲取力量。
三、《科学技术史》教学方法
科学技术史是一个蕴含着科学思想、科学方法的巨大宝库,从科学技术的历史发展中。大学生不仅可以接触到大量自然科学知识,而且可以开阔大学生的视野,活跃学生的思想,对培养学生的思维能力和创新能力起到积极作用。但这种作用的发挥有赖于科学的教学方法。笔者通过几年来的教学实践总结出以下方法:
(一)启发式教学方法
强调大学生是学习的主体,坚持教师主导和学生主体相结合。教学过程中注意启发和引导对科技史的理解和掌握,重视非智力因素在教学过程中的作用。把握传授知识和培养能力的关系,使学生在科技史学习中实现掌握知识和能力培养的有机统一。同时。重视教法和学法的结合及其转化,培养学生学会学习。
(二)计算机辅助教学方法
充分利用现代多媒体信息量的特点,实施计算机辅助教学,培养和开发学生的形象思维能力、综合思维能力和创造性思维能力。一是利用计算机辅助教学,优化课堂教学艺术。讲究教学艺术,教师不但要向学生倾注感情。要有激情,要注意语言的规范、简洁,并配合教学内容适时的声情并茂,还要注意板书的工整、扼要,同时还要利用多媒体计算机结合知识点巧妙地设计一些小故事和生动的画面,创造出美好的情境。二是利用计算机辅助教学。通过有效创设情境。突出重点,突破难点。科学技术史是一个静态的已经发生的历史,将其放在一个动感活泼的环境中,更容易激发学生的学习兴趣。多媒体计算机系统有优美的图像、动听的音乐,有趣的动画,是创造这种情境的最佳工具。在多媒体计算机的辅助教学下,使静态变为动态,抽象变为形象,教学效果较好。三是运用计算机充分及时出示课堂练习,提高课堂教学效率。在课堂练习巩固中运用计算机辅助教学,可以省去板书和擦拭的时间,能在较短的时间内向学生提供大量的信息,提高学习效率。四是运用计算机辅助教学,让生活走进数学课堂,培养学生实际应用能力。现实的生活材料,不仅能够使学生体会到所学内容与自己接触到的问题息息相关,而且能够大大调动学生学习科技史的兴趣,使学生认识到现实生活中隐藏着丰富的科技问题。
(三)案例教学法
案例教学法是一种以案例为基础的教学法(came一hased teaching),案例本质上是提出一种教育的两难情境,没有特定的解决之道,而教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色,鼓励学生积极参与讨论;不像传统的教学方法,教师是一位很有学问的人,扮演着传授知识者角色。案例教学的实质是开放、互动,强调大学生的高度参与。教师的重要职责是创造良好的教学环境。激发大学生的学习兴趣,保持大学生的学习动力,从而保证科技史教学的顺利进行。
案例教学法的过程大致可以归纳如下:(1)收集科学技术发生发展的情境资料;(2)将所收集资料形成教学案例;(3)进行班级团体讨论或班级小组讨论;(4)讨论中,成员轮流担任领导者角色;(5)归纳各组或团体意见。在案例讨论过程中,可以质疑他人的想法,学习如何发问,进而学习到独立思考、与人相处、解决冲突、尊重他人等能力。
(四)共同讨论教学方法
鼓励学生从不同的角度、不同的途径给出解决问题的方法,有助于锻炼学生的思维灵活性。通过共同讨论,不但可以强化学习的效果,而且可以锻炼学生的逻辑思维能力和口头表达能力,同时方便教师检查学生的学习效果和能力水平。
[参考文献]
[1]宋海龙,白全贵,陈雷,工科院校科学技术史教学与学生创新能力的培养[J],河南纺织高等专科学校学报,2002,(2)。
[2]侯二朋,中固古代科学技术史课的教学改革和实践[J],和田师范专科学校学报(汉文综合版)2005。(5)。