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二 天狼星顏色之謎:中國古籍解除恆星演化理論的困擾

天狼星(Sirius,即α CMa——大犬座α星)是全天最亮恆星,呈耀眼的白色。它還是目視雙星(1),其中B星又是最早被確認的白矮星。但自從現代天體演化理論確立之後,這一非常成功的理論,卻因西方古代對天狼星顏色的某些記載而被困擾了百餘年。

在古代西方文獻中,天狼星常被描述為紅色。學者們在古巴比倫楔形文泥版書中,在古希臘、羅馬時代托勒密(Ptolemy)、塞涅卡(L.A.Seneca)、西塞羅(M.T.Cicero)、賀拉斯(Q.H.Haccus)等著名人物的著作中,都曾找到這類描述。

按現行恆星演化理論,及現今對天狼雙星的瞭解,其A星正位於主星序(2)上,根本不可能在一兩千年的時間尺度上改變顏色。

考慮到恆星在演化為白矮星之前會經歷紅巨星階段,若認為天狼B星曾經有盛大的紅光掩蓋了A星,似乎有希望解釋古代西方關於天狼星呈紅色的記載。然而按現行恆星演化理論,從紅巨星演化為白矮星,即使考慮極端情況,所需時間也必然遠遠大於1500年,故古代西方的記載始終無法在現行恆星演化理論中得到圓滿解釋。

1985年,W.Sehlosser和W.Bergnmma又舊話重提,他們宣佈在一部中世紀早期手稿中,發現了圖爾的主教格裡高利(Gregory)寫於公元6世紀的作品,其中提到的一顆紅色星可確認為天狼星,因而斷定天狼星直到公元6世紀末仍呈紅色,此後才變白。由此引發對天狼星顏色問題新一輪的爭論和關注。

於是天文學家只能面臨如下選擇:或者對現行恆星演化理論提出懷疑,或者否定天狼星在古代呈紅色的說法。

其實,西方對天狼星顏色的古代記述並非完全無懈可擊:塞涅卡、西塞羅、賀拉斯等人,或為哲學家,或為政論家,或為詩人,他們的天文學造詣很難獲得證實;托勒密雖為大天文學家,但其說在許多具體環節上仍不無提出疑問的餘地(例如他說的那顆紅色星是不是天狼星)。至於格裡高利所記述的紅色星,不少人認為其實是大角(Arcturus,α Boo)——該星正是明亮的紅巨星。

而另一方面,古代中國的天文學-星占學文獻之豐富,以及天象記錄之系統細緻,是眾所周知的。因此,我感到有必要轉而向早期中國古籍中尋求證據。我曾先後花了數年時間,嘗試在浩如煙海的中國古籍中尋找能夠解決天狼星顏色問題的史料。最後出乎意料,竟在星占學文獻中找到了決定性的證據。

古代中國星占文獻中所提到的恆星和行星顏色,幾乎毫無例外都是著眼於這些顏色的星占學意義。中國古代有「五行」之說,滲透到諸多領域,「五行」學說在星占學中的應用之一,就是用「五行」以配星之五色。而眾星既有五色,就需要有指定某些著名恆星作為五色的標準星。因此,星占文獻中所涉及的恆星顏色,只有對這些標準星本身顏色的記載,才是真正可靠的。

這種關於標準星顏色的記載數量很少,現今所見最早記述出自司馬遷筆下,《史記·天官書》中談論金星顏色時,給出五色標準星如下:

白比狼,赤比心,黃比參左肩,蒼比參右肩,黑比奎大星。

上述五顆恆星依次為:天狼星、心宿二(α Sco)、參宿四(α Ori)、參宿五(γ Ori)、奎宿九(β And)。

司馬遷對五顆恆星顏色記述的可靠性,可由下述事實得到證明:五顆星中,除天狼因本身尚待考察,暫置不論外,對其餘四星顏色的記載都屬可信。心宿二,光譜為M1型,確為紅色;參宿五,B2型,呈青色(即蒼);參宿四,今為紅色超巨星,但學者們已證明它在兩千年前呈黃色按現行恆星演化理論是完全可能的;最後的奎宿九,Mo型,呈暗紅色,但古人將它定義為黑也有道理——因與五行相配的五色有固定模式,必定是青、紅、黑、白、黃,故其中必須有黑,而若真正為「黑」,那就會看不見而無從比照,故必須變通。

這裡還有一個可以慶幸之處:古人既以五行五色為固定模式,必然會對上述五色之外的中間狀態進行近似或變通,硬歸入五色中去,則他們談論這些星的顏色時難免不準確;然而在天狼星顏色問題中,恰好是紅、白之爭,兩者都在上述五色模式中,故可不必擔心近似或變通問題。這也進一步保證了利用古代中國文獻解決天狼星顏色問題時的可靠。

表1是中國早期文獻(不必考慮公元7世紀之後的史料)中僅見的四項天狼星顏色可信記載的原文、出處、作者和年代一覽。

表1 古籍中四項對天狼星顏色之可信記載Table 1 4 Records Of Sirius\'s Colour from Ancient Chinese Materials(100 BC—646 AD)

以上四項記載的可靠性,都經過了詳細考證。至此已可確知:在古代中國文獻的可信記載中,天狼星始終是白色的。不僅沒有紅色之說,而且千百年來一直將天狼星視為白色標準星。這在早期文獻中是如此,此後更無改變。因此可以說,現行恆星演化理論從此不會再因天狼星顏色問題而受到任何威脅了。

我的發現在1992年的《天文學報》上發表之後,次年即在英國刊物上出現了英文全譯本,天文學史泰斗席澤宗院士評論說:「文僅五千字,卻解決了困惑著西方天體物理學家百餘年的天狼星顏色問題,是我國天文學史古為今用的傳統研究方向上又取得的一項重要成果。」這也算是我為天體物理這個我念了四年的專業所作的唯一貢獻。

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(1) 目視雙星:指通過望遠鏡,人眼可以直接分辨出來的雙星。

(2) 主星序:在赫-羅圖上,大多數恆星分佈在圖中左上方至右下方的一條狹長帶內,從高溫到低溫的恆星形成一個明顯的序列,稱為「主星序」。赫-羅圖:1911年丹麥天文學家Hertzsprung,1913年美國天文學家Russell,各自獨立發現的恆星光度和光譜型(等價於顏色,或表面溫度)之間的關係圖,簡稱為赫-羅圖(HR-diagram)。赫-羅圖可以給出相關恆星的大量信息,還能相當直觀地反映恆星演化模型,因此這是天體物理學中一個非常漂亮的成果。