从吠陀智慧到现代天文台

我们都知道，数学计算的基础是“阿拉伯数字”。其实，这些数字并不是阿拉伯人发明创造的，而是源于古印度；后来被阿拉伯人掌握、改进并传到了西方，被称为“阿拉伯数字”。由于天文学和数学计算的需要，印度早在公元前3世纪就发明了整套的数字，从“1”到“9”每个数字都有专门的符号，现代数字就是由这一组数字演化而来。“0”的发明要晚一些，到了笈多王朝（公元320—550年）时期才出现。天文学作为最古老的学问，在古印度萌芽、发展，并且达到了非凡的高度，尤以精确的数学计算见长，例如行星的位置计算或日食的计算。

岩画里的“超新星”

在喜马拉雅山脉西端的克什米尔地区，有一个著名的布尔扎霍姆考古遗址，现被列为联合国教科文组织世界遗产名录的暂定名录第5917号。遗址年代大约为公元前3000年至公元前1000年。20世纪30年代，考古学家在布尔扎霍姆发掘出大量地下居所和墓坑。引起天文学家格外注意的是，这里发现的一幅岩画雕刻。岩画的内容是两个猎人在围猎一只鹿，令人称奇的是，天上画着两个大小相同的天体。研究表明，岩画描绘的极有可能是一次明亮的超新星爆发！它照亮了当时的夜空，亮度很可能和月亮相当。

超新星是大质量恒星在死亡时的爆发现象，在其生命的最后时刻，恒星以爆发的形式增亮几万亿倍，辐射强度甚至能与整个星系里所有恒星的辐射总和相比拟！银河系里大约每世纪爆发两三颗超新星，如果爆发的超新星距离地球比较近，人们就有可能在夜空中看到一颗“新”的亮星，我国古代称其为“客星”。

考虑到布尔扎霍姆岩画至少已有4000多年的历史，这也可能是古代记录到的第一次超新星爆发。布尔扎霍姆岩画向世人展示了印度次大陆上悠久的天文观测史，也再次印证了天文学的独特和古老：无论哪个文明，天文学都是起源最早的学科。早在史前时期，先民们不需要任何工具和技术就能发现日月五星的运动以及各种特殊天象。从这点来看，天文学的萌芽，甚至可能比语言更古老。

人们迄今在印度次大陆发现了上千幅岩画和雕刻，其中的一些天文符号还有待详细解读。

经典中的天文学萌芽

印度一首古老的梵文诗中有一句：“夜空中到处都是太阳。”这个看似荒诞的句子，却隐藏着一个了不起的天文发现，即夜间可见的恒星与白天可见的太阳是相似的天体。换句话说，他们认识到太阳也是一颗恒星。这一点在另一句印度教祷词中也得到了印证：“当一个太阳下沉到地平线以下时，1000个太阳就会取代它。”

由于浓厚的宗教氛围，印度早期的天文学知识都记录在这样的宗教诗文中，其中最著名的是《吠陀支节录·天文篇》。它是第一个记录了天文数据的吠陀文本，记述了太阳和月亮的运动规律，并提及了几何和三角学在天文学中的应用。其中记录的天象可以追溯到公元前4000年，最早甚至可到公元前11000年。

《吠陀支节录·天文篇》大约形成于公元前300多年。它以偈颂的形式附载于《梨俱吠陀》和《耶柔吠陀》上，有两个版本。内容侧重于天文历算，主要目的是向祭司提供各种时间，以完成贡品献祭。

根据《吠陀支节录·天文篇》的记载，古代印度的历法是一种阴阳合历，以5年为一个周期，共计1830日，包含62个朔望月（一朔望月长29.516日）。一个周期里包含两个闰月，一年的平均长度是366日。公元1世纪以前，印度可能一直使用这种历法。此外，古代印度也使用过太阳历。它们流行于印度东部和南部地区，也流行于中世纪时处于印度统治之下的东南亚。每年有一个固定的开始日期，每月有一个固定的天数（30/31），有的还包括闰日。

今天，如果我们到印度旅行，可能会惊讶于印度各地庆祝新年的时间都不一样。这是因为现今印度不同的地方依然使用着不同的历法，不仅新年开始的时间不同，而且日、月、年的编排规则也不尽相同，其中许多都基于各种古老的梵文文本。1957年，印度制定了国定历（俗称印度历）以统一各地五花八门的历法。印度国定历是以春分日为新年开始的太阳历，和我们使用的公历不大一样。

为了研究太阳、月亮的运动，古代印度有27宿的划分方法。它是将黄道（即一年中太阳在恒星背景中的运动轨迹）分成27等分，称为“纳沙特拉”，意为“月站”。27宿的全部名称最早出现在《鹧鸪氏梵书》（也有说是《梨俱吠陀》），其中以昴宿为第一宿。在史诗《摩诃婆罗多》里则以牛郎星为第一宿，后来又改以白羊座β星为第一宿。这个体系一直沿用到近代。印度27宿的划分方法是等分的，但各宿的起点并不正好有较亮的星，于是他们就选择该宿范围内亮度最高的一颗星作为联络星，每个宿都以联络星星名命名。古代印度也有28宿的划分方法，即在人马座α和天鹰座α间增加的一宿—“阿皮季德”，梵文意为“麦粒”宿。

最后值得一提的是，有印度学者指出，吠陀经文中并没有讨论行星、黄道星座、彗星等天体。关于黄道12宫的文字记载直到印度的孔雀王朝时期（约公元前324年至约前185年）才出现，而且其形状以及行星的神祇属性等，都和古希腊、古罗马时期如出一辙。因此，他们认为，基于黄道12宫和行星的占星术，都是从西方传入印度的，并不是印度本土的产物。

领先时代的数学计算

如果我们问一个中国人，中国古代最著名的天文学家是谁？答案多半是张衡；如果在全球范围内问这个问题，答案很可能是哥白尼；如果在印度，答案会是阿耶波多。1975年4月19日进入太空的印度第一颗卫星，就是以他的名字命名的。

据说，阿耶波多生于公元476年。当他还是个小男孩的时候，就被送到纳兰达大学学习天文学。他出版《阿耶波多历算书》时只有23岁。他十分谦逊地说自己只是编纂了从祖先那里学到的知识。

在阿耶波多之前，古印度的天文学主要是记录观测事实或给出一些宇宙观的探讨。从阿耶波多开始，学者们采用更严格的数学方法研究天文学，并发展了历法以外的其他天文学内容。人们将公元500—1400年这段时期称为悉昙达（也有译为悉檀提克）天文学时代。“悉昙达”梵语意为“原则”或“规则”。在悉昙达天文学时代，有关天文计算的数学规则高度发展，天文学迈上了新的台阶。但另一方面，他们对行星位置和数学规则的痴迷，也导致他们忽视了各种特殊的天文现象。例如彗星的出现和消失、超新星的爆发等，这些天象都没有出现在任何悉昙达时代的著述中。

《阿耶波多历算书》的表述非常紧凑，但内容相当艰深，在仅仅121节韵文中，他总结了历法系统、时间计量单位、行星轨道周期的比率、用于计算行星位置所需的正弦和余弦表、测量面积的方法、算术和几何级数、日晷以及线性方程、二次方程、方程组和不定方程等，还对昼夜成因、地球的形状等做了论述。他指出地球的1582237500次自转等于57753336个月球公转周期，从而非常精确地给出了月球的公转周期：27.39646天。这可能是古代对月球轨道周期的最精确测量。

阿耶波多还丰富了日心理论，提出了月球反射太阳光的观点。他指出，我们看到的恒星和行星的运动，其实只是地球自转的反映。其中蕴含的日心说思想，比欧洲文艺复兴和哥白尼的发现早了将近1000年。他的著作在13世纪被翻译成拉丁语进入欧洲，其中预测日食的数学模型、测量球体体积和三角形面积的方法以及计算平方根和立方根的方法等，得到了高度评价。

另一位天文学家瓦拉哈米希拉几乎和阿耶波多生活在同一个时代，他是第一个给出占星术预测规则的印度人，但他自己并不认为一个好的天文学家有必要相信占星术。瓦拉哈米希拉曾提出：应该有一种力量，使得我们的身体站在地球上，同时也使得天体待在它们所在的地方。这表明他已经意识到了地球上的重力和使天体运行的力是同一种力，比古希腊天文学家阿那克西曼德的思想又前进了一步，具有原始引力论的雏形，而提出的时间在英国科学家牛顿之前。

布拉马古普塔是乌费因天文台的负责人，他在7世纪估计出地球的周长是5000由旬（一个由旬大约是7.2千米），也就是3.6万千米，相当接近今天已知的实际周长4万千米。他还对重力有过如下论述：“物体向地球坠落，是因为地球有吸引物体的性质，就像水具有流动性一样。”

印度的天文遗迹

在印度旅游线路中，有个标配版的“金三角”：印度首都德里、莫卧儿帝国时期首都阿格拉以及拉贾斯坦邦的首府斋浦尔。斋浦尔号称“粉红之城”“玫瑰城”，由杰伊·辛格二世在300年前修建。

作为莫卧儿王朝最后一个皇帝奥朗则布（泰姬·玛哈的儿子，泰姬陵就是他母亲的陵墓）最重要的庭臣，杰伊·辛格二世不仅是那个时代伟大的政治家、武士、梵文和波斯文学者，还是杰出的天文学家、数学家和建筑师，斋浦尔就是在他的规划下修建起来的。他一生共建了5座天文台，现在还保存有3座，分别位于德里、瓦拉纳西和斋浦尔。其中以1738年修建的斋浦尔天文台规模最大且保存最为完好。

斋浦尔为印度北方重镇，也是印度的珠宝贸易中心。斋浦尔天文台毗邻当地著名的旅游景点风之宫和城市宫殿，天文台内每一个仪器都是一座独特的大理石建筑，有日晷、经纬仪、子午线仪，可以利用日照和投影推算时间和星体的位置等。以前每年雨季前的月圆之日，当地人会汇集于此，通过这些仪器观察行星运动，蠡测宇宙奥秘，并推测当年的雨量和庄稼收成。

天文台里最宏伟的建筑是萨穆拉日晷（Samrat Yantra）。Yantra原来是印度教和佛教坐禅时绘制在地上的线形图案。Samrat Yantra的功能相当于“日晷”，可以用来测定天体（主要是日、月）的方位角和高度角，并用于测定时间。这座高90英尺（合27.432米）的大家伙，是世界上最大的石制日晷。中央指针的倾斜角为27度，等于斋浦尔的地理纬度。巨大的日晷投下的阴影每小时会移动4米左右，计时精度可以达到2秒。

这些古天文台的仪器选择巨大的建筑形式，是为了追求精度。但庞大的体形同时也限制了它的使用，同时在设计时的测算精度也有问题。由于望远镜的发明，这种“古老”的观测天体位置的方法已经过时。所以，天文台建成没多久就被更先进的天文仪器所代替，并没有用于任何现代天文学研究。原建筑使用花岗岩和石灰岩等建成，1910年修复时使用大理石代替部分石灰岩结构，并修正了仪器中部分计算错误的古代结构。2010年被列入《世界文化遗产名录》。