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中國古代對角度的認識 (第 3 頁)

李國偉

 

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.原載於《數學史研究文集》,第二輯,內蒙古大學出版社與九章出版社,1991,第6-14頁。
.作者任職於中央研究院數學研究所
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三、天文裡的「度」

  中國古代天體運動的度量是以太陽的運動為定標準的依據。「天之動也,一晝一夜而運過周,星從天而西,日違天而東。日之所行與運周,在天成度,在曆成日。」〔註9〕這裡所成的度又如何確定呢?「曆數之生也,乃立儀、表,以校日景。景長則日遠,天度之端也。日發其端,周而為歲,然其景不復,四周千四百六十一日,而景復初,是則日行之終。以周除日,得三百六十五四分度之一,為歲之日數。日日行一度,亦為天度。」〔註10〕因此周天為三百六十五又四分之一度著眼點不在圓心角的度量,而是天體間距離的標定。「度」這個字的本意便是指長度。「度者,分、寸、尺、丈、引也,所以度長短也。」〔註11〕「故體有長短,檢以度;」〔註12〕關增建在他的論文中相當清楚說明了這種以長度量天的體系。

  《周髀算經》卷下明確的記載了分圓的方法:「術曰:倍正南方,以正勾定之。即平地徑二十一步,周六十三步。令其平矩以水正,則位徑一百二十一尺七寸五分。因而三之,為三百六十五尺、四分尺之一,以應周天三百六十五度、四分度之一。審定分之無令有纖微。分度以定則正督經緯。而四分之一合各九十一度、十六分度之五,於是圓定而正。」〔註13〕在這種運作下,圓弧對應的圓心角幾乎已經呼之欲出,但是古人的眼光並沒有這麼看。他們「立表正南北之中央,以繩繫顛,……立周度者,各以其所先至游儀度上。車輻引繩,就中央之正以為轂,則正矣。」〔註14〕用對應比例的思想,以地面的尺寸量起天體的度數。但是因為眾星繞極旋轉,而所畫圓心並不在極下,所以測出的地面弧長並不完全正比於周天的弧長。即使《周髀》體系內的蓋天家知道這種偏差,他們也不可能跑到極下去作測量。蓋天說的這種弱點在渾天說中可以得到相當的校正,因為在渾天的模式裡,只要把渾儀擺到「地中」,則子午環上的分度就正比於天球上的分度。因此我們可以說,在適當的天體模式下,以弧長作為度量的體系,是邏輯等價於角度,特別是用 radian 作單位的角度體系。只不過這種等價關係有一方,是中國古代不曾自覺認識清楚的。

   

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最後修改日期:3/10/2004