现存最早的科学星图，来自敦煌藏经洞！

1907年3月，一位来自英国的中年人在结束了对新疆罗布泊的考察和探险后来到敦煌，他就是著名的考古学家、探险家奥雷尔·斯坦因（Marc Aurel Stein，1862-1943年）。斯坦因从沿途的商人口中得到了关于敦煌莫高窟的消息，不久前一个叫王圆箓[lù]的道士在此发现了一处藏经洞，里面藏有大量的佛经和卷轴。斯坦因迫不及待地来到莫高窟，希望目睹这些罕见的文献，但这位王道士当时并不在莫高窟。

在等待王道士归来后，斯坦因提出了参观一下藏经洞的想法，但王道士对此非常警惕，并用砖块封住了藏经洞的入口。斯坦因只好假装要考察石窟、拍摄壁画和塑像，为了消除王道士的顾虑和戒心，他甚至提出要捐建一尊佛像。在不断获取王道士的好感后，斯坦因在助手蒋孝琬软硬兼施的说服下，终于得以进入藏经洞一睹这些珍贵的资料。

斯坦因与敦煌藏经洞

藏经洞中的丰富资料远超过斯坦因的想象，斯坦因很清楚，这里的好几万件文书，画卷和刺绣等文物，他即便看上几年也看不完，只能尽快地挑出其中有价值的部分，以便设法运出中国。最终，斯坦因仅仅用了4个马蹄银（大约200两白银）就从王道士那换取了24箱写本和5箱绢画、刺绣等艺术品，这些内容大概包括有完整的文书3000卷，其它单页和残篇约6000多篇，绘画达500幅之多。在经过18个月的长途运输后，这批文物大部分在1909年运抵伦敦，收藏于大英博物馆内（1972年随着大英图书馆的建立， 这些敦煌文献开始由大英博物馆转为大英图书馆收藏）。

在斯坦因带回的卷轴中，有一幅完整的星图，后人将其称为“敦煌星图”。很快这幅敦煌星图，就在大英博物馆进行了展览。据说，一位少年曾在大英博物馆痴迷的看着这幅精美的星图，他对里面绘制的东方星空充满了憧憬，这就是后来著名的科技史学家李约瑟博士（Joseph Needham，1900-1995年）。可能李约瑟自己都没有想到，几十年后他这位生物化学家居然和中国结下了不解之缘，成为了中国科技史研究的泰斗。少年时代所见的那幅星图，一直深深的印在李约瑟的脑海里，后来他在自己的著作中高度评价了这幅星图，称它为“世界上现存最早的科学星图”。李约瑟还认为这幅星图的大约年代为公元940年，星图采用了类似墨卡托投影的技术（不过目前也有学者对李约瑟的判断表示质疑）。

李约瑟博士

完整的敦煌星图

敦煌星图中的前三幅“横图”

（分别对应十二月，一月和二月）

敦煌星图属于一长卷轴的一部分，该长卷长3. 9米，宽0. 244米，采用纯桑皮纤维做成，其中星图部分约长2. 1米。星图由十三幅图和五十行文字组成，共计1339颗星，257个星官（此前席泽宗院士认为是1359颗星），其数量远远超过了同时期及此后相当一段时间内的欧洲星图和星表。每月星图后面的文字，写着农历月份和主要的星宿位置，月份之后，还有根据图中星宿指出了太阳的所在位置以及旦昏时刻的中天星官。星图中所有的星都是采用红、黄、黑三种颜色标记，这遵循了中国古代石申、甘德、巫咸三家星官的传统。

星图前面十二幅图对应十二个月，且每幅图的左边配有相应月令的文字，最后一幅是北极天区的星图，但没有说明文字。前面的十二幅图是从十二月份开始的，星空对应二十八宿中的虚宿和危宿。也就是说，星图按照每月太阳位置的所在，将赤道附近的星分十二段，每段天区东西距离约30°，在每一小幅星图中画出赤纬约正负40°范围内的星状图形以及名称，星星用各色圆点表示，点与点之间使用黑色的连线表示星官图形。坐标方向则为上北右西，所以该星图的赤经（或黄经）自右向左递增。图中没有标记赤纬、黄道和银河，也没有绘出坐标网格。从太阳的每月位置所在来看，这沿用了《礼记· 月令》中的描述，如“正月日会营室, 昏参中, 旦尾中。”也就是说，正月的时候太阳位于星官营室附近，黄昏时中天对应的星是参宿，日出时中天对应的星是尾宿。

十二个月的星图使用直角座标投影，将全天的星绘制成所谓的“横图”（和通常的地图投影类似），这种方法的优势是赤道附近的星与实际情况较为吻合，但南北两极的变形极为严重（如同地图南北两极投影严重变形一样）。为了准确的绘制北极天区（南极天区在中国无法观测，所以敦煌星图没有绘出南极天区部分），敦煌星图采用了所谓的“盖图”方式，即将北极紫微垣附近的区域以北极为中心，通过圆形平面投影，投影在一个圆形平面上。可以说，敦煌星图是目前已知最早的一幅分别采用“横图”和“盖图”来处理赤道附近和北极附近天区的古代星图。

敦煌星图中的“盖图”，即北极天区图

（北极天区绘制得非常清晰, 中间有四个红色黑边圆点，分别为小熊座γ星,小熊座β星,小熊座5和小熊座4，另有一个浅色红点，这颗星可能就是北极星。整个北极天区绘有144颗星，大致对应中国古代星图中紫微垣。）

近年来，法国原子能委员会物理天文学家马克·博奈·比多（Jean-Marc Bonnet-Bidaud）认为，敦煌星图很可能是一件临摹品，但总体上它所描绘星的位置非常准确，误差最大也只有几度。所以此星图不是单靠想象，进行的简单粗糙绘制，而是依据着严密的几何规则。十二月星图所运用的投影法和等距投影、麦卡托投影一致，北极天区星图则运用了方位等距投影和立体投影。整个星图令人啧啧[zé]称奇的精确性，显示了中国古人精准的天文观测。不过，虽然科学性不差，但这幅图很可能却是用于星占用途。

根据和星图抄写在同一卷轴上的云气图和占文部分的内容，因记载有“臣淳风言”，有学者认为，其作者可能就是唐代天文学家李淳风（602-670年）。此外，根据其中的避讳原则（中国古代在某位皇帝统治期间，皇帝名字中的字不允许被使用，这就是所谓的避讳），图卷中避讳“民”字, 可以推断出该图绘制于唐太宗李世民统治（626-649年）之后，但并不避讳“旦”字，说明在唐睿宗李旦即位（710年）之前。这些线索表明，星图的绘制年代应该是在唐代初期，或者是年代较晚的人重新抄录了这份唐代初期的星图。

作者： 李亮 （中国科学院自然科学史研究所研究员）