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天文學成就范文1

關鍵詞：張行成；數本論；先天數學；宋代易學

ApreliminaryresearchonZHANGXing-cheng’stheoryofprenatalnumbers

Abstract:ZHANGXing-cheng,anexpertatYilearningintheSouthernSongDynasty,isanotherphilosopheroftheschoolofnumberology.Fortheconnotationsofandcorrelationsbetweenimagesandnumbers,heholdsthatimagesrefertoimagesofthehexagramsandthoseofthelines,numbersrefertooddorevennumbers;numbersarepriortoimages,andthenumbersproducetheimages.Fortherelationshipbetweenthe(Yi)principlesandnumbers,ZHANGinsiststhelatterareproducedfromtheformer.Moreover,heraisedtheconceptof“numberofprinciple”andregardsitasthenoumenonofthemyriadbeings.ByexplicatingTaiji,hefurtherexhibitshisthoughtof“numberontology”,holdingthatTaijisimultaneouslycompriseprinciplesandQi,solidnessandemptiness,movingandstillness.BycomparingYiandTaixuan,heconcludesthatthe“PrenatalDiagram”reflectsanimageofcelestialglobe,butthe“TaixuanDiagram”animageoftheskycoveringtheearth.The“PrimordialDiagram”actuallyreflectstheprimordialnumbers.ZHANG''''simage-numberphilosophyisdistinctivelycharacterizedwithinferring“numbers”from“images”,inferring“principles”from“numbers”,andexplicatingthenormoftheDao(Way)ofheavenandcosmicnoumenonby“principlesofnumber”.

Keywords:ZHANGXing-cheng;number-ontology;theprimordialnumber-ology;YilearningoftheSongDynasty

中國哲學史有沒有一個數學派？近年學術界已開始關注這一問題。筆者曾發表過兩篇文章[1][2]，認為哲學本體論上的數學派出現于宋代，以邵雍、張行成、蔡氏父子為代表。本文僅對張行成的先天數學思想作一探討。

張行成，字文饒，因學歸邵雍，“學康節先生易幾十年”，人稱“觀物先生”。約生活于公元十二世紀。著有《周易述衍》、《皇極經世索隱》、《皇極經世觀物外篇衍義》、《易通變》、《翼玄》、《元包數義》、《潛虛衍義》等。

《周易述衍》十八卷，相傳為張行成杜門十年而撰成，主要是通過對《周易》的解說，以明三圣之義理。《皇極經世索隱》二卷與《皇極經世觀物外篇衍義》九卷，分別為解說邵雍《皇極經世》觀物內、外篇之作。張行成受易于譙定，而以郡雍之學為歸宿，以康節后學自居。對觀物內外篇極為推崇。他在《皇極經世索隱原序》中說：“觀物篇之言，廣大措意，精微如系辭。然稽之以理，既無不通；參之以數，亦無不合。”認為邵雍之子邵伯溫的解說不夠詳細，故作此書，著重對《觀物內篇》的“元會運世”數（觀物之數）以及聲音律呂作了“索隱”，指出邵雍之數雖不過一萬一千六百余言，“而天地之物、之象、之數、之理，否泰消長損益因革其間，罔不包羅。”（《原序》）在《皇極經世觀物外篇衍義原序》中對《觀物》內外篇作了比較：“內篇理深而數略，外篇數詳而理顯。”認為內篇是邵雍所著，外篇為邵雍弟子所記，學習先天之學要從外篇入手。對外篇的缺文脫誤作了補正，分數、象、理三類相從為九卷（各為三卷），改變了原本雜纂而無定例的情況。

《元包數義》三卷和《潛虛衍義》十六卷分別為解說衛元嵩《元包》和司馬光《潛虛》的專著，屬推衍術數以明易理之作。《翼玄》十二卷為解說揚雄《太玄》的專著，實將《太玄》與《周易》作比較，以闡明《周易》之理，該書還提出了“易先天圖”，為現存文獻中“陰陽魚太極圖”的最早記載者。

《易通變》四十卷是張行成的代表作。該書取邵雍先天圖十四圖敷演解釋以通易之變，又將邵氏圖式歸納為“象圖”和“數圖”兩個基本圖式。“象圖”來源于先天卦位圖，表示生物之時；“數圖”又稱坎離既濟圖，表示生物之數。兩者又都來源于天奇地偶之數的變化。《易通變原序》說：“蓋天地萬物之理盡在其中矣。謂先天圖也，先生之學祖于象數二圖。”《易通變》提出了奇偶數為《周易》之本、理數為萬物之祖的基本觀點。

可以說張行成是上承邵雍、下啟二蔡的重要人物，是“數”本論學派的重要代表人物。正如比他稍晚的易學家魏了翁所評說：“（張）行成大意，謂理者太虛之實義，數者太虛之定分。未形之初，因理而有數，因數而有象；既形之后，因象以推數，因數以知理。”（《宋元學案·張祝諸儒學案》）此說不僅精煉地概括了張行成的學術特點，而且揭示了張行成理數合一的數本論本質。

一、象數觀

張行成在“象”與“數”的內涵和關系問題上，繼承了邵雍的觀點，認為由數生象、奇偶數為《周易》之本。關于“象”與“數”的含義，他認為“象”為卦爻象，“數”為奇偶數。其《皇極經世觀物外篇衍義》卷八說：“奇偶者，數也；數生象，乾坤者，象也。”

關于“象”與“數”的關系，他贊同“因數生象”的觀點。“因數而有象，因象而有卦。”(《易通變》卷三十四)象是依據數而產生的。他還說：“夫天下之象生于數。”（《元包數總義·序》）“象生于數，數生于理，故天地萬物之生皆祖于數。”（《易通變》卷十二）他在解釋邵雍“數生象”命題時說：“有數之名則有數之實；象者，實也”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）認為奇偶之數生成乾坤卦爻之象，卦爻象為奇偶數之實有和表現。在解釋邵雍“意、言、象、數”時說：“是故易起于數也……當此數者，必具此象；有此象者，必應此數。”提出數為易之起源，同時數與象又是相應互具的關系，是“體用”“合一”與“分兩”的結果（《易通變》卷一）

張行成在《易通變》中將邵雍先天圖十四圖歸納為“象圖”和“數圖”兩個基本圖式。邵雍十四圖為：象圖（乾坤交泰圖）、數圖（坎離既濟圖）、四象運行一圖（由象圖演變而來）、八卦變化八圖（由數演變而來）、有極圖、分兩圖、掛一圖。《易通變原序》說：“蓋天地萬物之理盡在其中矣。謂先天圖也，先生之學祖于象數二圖……先生之書大率藏用而示人以象數，實寓乎十四圖。先生之意推明伏羲之意也。”張行成認為這十四圖“有體用倫次，先天之宗旨也，康節之學蓋本于此。”（《易通變》卷一）“象圖”和“數圖”是十四圖的根本。“象圖”又稱乾坤交泰圖，來源于先天卦位圖，表示生物之時；“數圖”又稱坎離既濟圖，來源于先天卦序圖，表示生物之數。象圖、數圖皆出于天地奇偶之數的演變，“天地變化有自然之數，圣人效之以作易也。”(《易通變》卷三十六)

張行成在邵雍先天圖的基礎上推衍出幾十個圖式，認為邵氏象圖、數圖以及十四圖都源于天地奇偶數的演變，天地奇偶數是自然之數，是《周易》之本，《周易》的符號——卦爻象即是數演化的產物。所謂“太極生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦”，就是數的演化，“奇一象太極，偶二象兩儀，真數三也，并之得三畫成乾，偶之得六畫成坤，以三奇偏交三偶，上中下、始中終，得三少陰之象，一乾三陰一坤三陽，八象既具，于是觀乾坤之互，變分天地之統屬。”（《易通變》卷九）“太極”蘊含了象數的全體，分為兩儀即天儀圓圖和地儀方圖，兩圖只有數而無形象，前者為太極之性，后者為大物之質。“圓者天之儀也，外圓中虛，有數而未有天，為太極之性；方者地之儀也，外方中密，有數而未有地，當大物之質。兩儀已生，性質已判，故有數，有數則有位矣。”（《易通變》卷一）只有兩儀——方圓二圖相交，才有卦爻之象。方圓二圖即邵雍的先天卦序圖和先天卦位圖，“太極”則是方圓二圖的來源，“太極包含萬象，以為有而未見，以為無而固存。是故大衍五十之虛一，即四十九蓍之合一也。”（《易通變》卷一）太極即數“一”，實蘊含奇偶數。太極分兩儀，兩儀有數而無形，兩儀分四象，四象生八卦，八卦中“乾兌離震為日月星辰之變數；坤艮坎巽為水火土石之化數。”均由數化生而來，“一二三四五六七八者，數也，數所以定其位。位者體也，故有位斯有卦。德者用也，故有卦斯有爻。”（《易通變》卷一）六十四卦則是八卦數的組合，如乾卦為一一，坤卦為八八，既濟卦為三六，泰卦為八一。此外，張行成繼承邵雍先天學數本論思想，還從數的角度解釋《周易》卦名和術語。

二、理數觀

張行成理數觀基本上是繼承邵雍觀點，在“理”與“數”問題上，主張數生于理：“因理而有數，因數而有象，因象而有卦。”（《易通變》卷三十四）“夫天下之象生于數，數生于理。未形之初，因理而有數，因數而有象；既形之后，因象以推數，因數以推理。”（《元包數總義·序》）“象生于數，數生于理。”（《易通變》卷十二）“理之自然，數生于理故也。”（《翼玄》卷一）

張行成所指的“理”不是二程的“理”，而是邵雍的“理”。二程的“理”主要指“天理”，“本然之理”，是宇宙的終極本原和主宰世界的唯一存在，又是道德倫理規范和社會等級制度的總稱，還具有事物自然特性及其發展變化規律的意義。邵雍之“理”主要指“物理”、“條理”、“天地之理”、“天人之理”、“性命之理”、“生生之理”，即天地萬物的普遍法則和原理，當然也包涵數的變化的法則與邏輯性。邵雍、張行成之“理”偏向于自然規律的“理則”，而不偏向于社會道德倫理。

張行成所說的“數”也就是邵雍所說的“理數”，既指窮盡天地萬物之理（“窮天地終始”、“盡物之形”、“盡物之體”）的量度，也是指萬物生成的變化法則。張行成沿用邵雍的稱謂，稱之為“理數”。“數”實際上是“理”的代稱。“理”為條理、分理、萬物生成變化的理則，“數”亦即萬物生成變化的理則。“數”與“理”是一致的。數是就理的度量、法則而言，理是就數的原理、道理而言。張行成在《易通變》卷十二中說：“道依數而行，數由道而神。”“道”即是“理”，說明理與數互相依存、互相發明。認為邵雍“思致凝遠宜乎造易之妙，通乎數則通乎道。”以萬事萬物之數窮盡萬事萬物之理。張行成說：“真天地自然之理，自然之數也。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷二）這個“數”又具體指邵雍的先天數、經世數：“萬物生于地而祖于天，故經世之數皆合乎蓍數也。”（《易通變》卷三十四）“天地萬物之象之理，無逃乎先天數者。”（《易通變》卷七）“數”既表示卦象之序、之位，又可表示萬物之序、之位。萬事萬物的象(含卦象物象)、理(含變易化生之理)都在先天數表達之中。“理”指“易理”、“物理”，實指數的變易之理；“數”指奇偶數、天地數、先天卦數，實指萬事萬物變化之理數。因此“理”與“數”在內涵上實有相通之處，張行成既說“數生于理”、“因理而有數”，又說“天地萬物之象之理無逃乎先天數者”，可見“數”與“理”在不同的場合有不同的內涵，在“數生于理”的命題中，“數”指有形的、具體的奇偶數，“理”指奇偶數變化的道理；在“理無逃乎數”的命題中，“數”既指有形的先天數，又指無形的先天數法則（即“理”）。盡管如此，但“數”與“理”的基本內涵卻是一致的，所以張行成又有“真天地自然之理，自然之數也”的說法，并應用了“理數”這一概念。提出“數”為天地萬物生成之根本。其“理數”指萬物自然規律的數的規定性。即萬物自然之理則，既是“數”亦是“理”。

“數”——“理數”是張行成哲學中的最高范疇，在理數合一觀指導下，張行成進一步提出了數本論思想，認為“數”——“理數”是世界萬物的本原體。“數”不僅是《周易》的本源，“天地變化有自然之數，圣人效之以作易也。”（《易通變》卷三十六）而且是宇宙萬物的本體、是天地萬物之祖：“天地萬物之生皆祖于數。”（《易通變》卷七）“先天之數，為天地造萬物也。”（《易通變》卷三十四）“數”是天地萬物生成的根本，天文、地理、算數、歷史、文字、醫理、音律等學問都是依據“理數”而建立起來的。“故天地萬物之生皆祖于數。圣人先知先覺，因制之以示人，以分天度，量地理，觀天地皆有數，況人物乎！自伏犧畫卦以用太極，神農植谷以用元氣，于是黃帝制歷，分天度也；畫野分析，量地理也。其余隸首造算，大撓造甲子，蒼頡造字，岐伯論醫，伶倫造律，皆以理數而示人者也。”（《易通變》卷十二）從而提出了數本論的哲學思想以及以數解物的原則方法，不僅以“數”解釋《周易》，而且以“數”解釋天文、地理等一切自然現象以及人體的生理結構，這在《易通變》中占了大量篇幅。

因此，應該說邵雍是“數”（“理數”）本體論的創立者，張行成則是數本論的繼承和發展者。從“數”的角度看，邵雍、張行成的“數”是蘊涵天地萬物之理的“數”，而不同于畢達哥拉斯的“數”；從理的角度看，邵雍、張行成的“理”是用數表達的“理”，是天地萬物生成變化之理，而不同于程朱的“理”。可見，邵雍、張行成的“數本論”——“理數”本體論既不是畢達哥拉斯的“數本論”，又不是程朱的“理本論”。

三、太極觀

象數派易學家與其他各家一樣，也是通過對“太極”的闡釋，進一步表明自己的本體論。張行成在邵雍“太極”觀的基礎上，明確提出“太極”是兼包理氣、虛實、動靜之“數”。從而論證了其數本論思想。

1．太極兼包虛實、動靜。

張行成對邵雍的太極為一、為心、為道、為氣進行解釋，將邵雍看似矛盾的太極觀從“虛實”、“動靜”兩方面加以整合，從而得到了合理的說明。“太極兼包動靜，靜則見虛，動則見氣。氣動為陽，靜復為陰。故太極判而為陰陽，二氣相依以立而未嘗相無。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷四）

關于太極兼包的“動靜”和“虛實”，張行成認為是“靜則見虛，動則見氣”，“動靜”是就功能(用)方面說的，“虛實”是就形質(體)方面說的，兩者不可分離。關于“虛”、“靜”，張行成說：“寂然不動，虛則性也。”(《皇極經世觀物外篇衍義》卷八)“太極本靜，故不動為性，發則神。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）“虛”、“靜”指寂然不動之性，為太極的本性。所謂“實”則指太極的實質、形體，張行成以為太極之實為“氣”，他在《觀物外篇》卷七中多次提到：“太極者，大中之氣也。”“太極，一氣也。”“太極者，元氣函三為一也。”“虛”與“實”往往相對而論：“太極之虛，為乾坤之性；太極之氣，為乾坤之體。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）“太極一也，指一為虛，氣實存焉……太虛之中，初未見氣，即氣即虛，非一非二。太極者，兼包有無不倚動靜其元之元歟?”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）“太一者，太極之一。非虛非氣，即氣即虛。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）反復強調太極是“虛”之“性”與“實”之“氣”的合一體，而不是單一的“虛”或“氣”，“非虛非氣，即氣即虛”。實(氣)與虛之間的關系為：“天地萬物包于虛，而生于氣。虛者，陰也；氣者，陽也。虛以待用，氣以致用也。氣出于虛，役物藏用。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）認為“虛”與“氣”是太極不可分割的陰陽兩面。“氣出于虛”，“虛以待用，氣以致用”是就太極的本性與功用而言，虛為本性，氣為功用。

2．太極兼有理、數之義。

張行成在太極具有虛實兩義的基礎上，進一步指出，“理”為太極之實，“一”為太極之虛：“太極一也，指一為虛。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）除以“氣”為太極之實外，張行成還提出“理”為太極之實：“太極者，太虛也；太虛無物，理為實義。”（《易通變》卷三十四）“理者，太虛之實義。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）以“理”為太極之實義，從而引出太極為理、數合一體的結論。作為太極之實的“理”指什么?張行成繼承邵雍說，以“理”為天地萬物的本然之理則，而這一理則即是事物萬法之本原，太極之根本：“蓋萬法出乎理，理之所至，自然而成，然理者，天下之公，非我所得……是謂天德太極之根，可以成己，可以成物。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）這個“理”實為數的變化理則，張行成說：“是故太極，元氣函三為一也。天下之理，有一必有二，有二必有三。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）太極之“理”體現在數的分合上：“太極者，肇分十數，斯具天五地五，各以一而變四，其二無體，所者八。有天而地效之。所謂八者四而已，故卦止于八，而象止于四也。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）“陰陽分太極，在道則為乾坤，在氣則為天地，鐘于人則為男女，散于物則為動植，于其中又細分之，至于不可數計，無非兩也，合一則致用。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）這是就太極的一分為二的變化、生成法則而言的，是筮法生成論及宇宙生成論，但逆推之，則合二而一，最后歸為太極，太極為一：“太極為二之一，在先天圖則剝當陽一，當陰一，而祖于乾坤也。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷五）這種分二、合一的數的法則，即是太極之理。張行成在解釋邵雍“太極一也，不動，生二”一節時說：“太極者，一元。一元者，乾元、坤元之本，合而未離者也。……故太極為一，不動，生二，二即是神。夫太極動而生陽，陽為奇一也；動極復靜，靜而生陰，陰為偶二也……真至之理，自然生神，神應次二，有動有靜，于是生數……數生象……神則數者，動靜變化，倏陰忽陽，一奇一偶，故有數也。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）這是從太極蘊含的“神”的功能立論，以一分為二的動靜、陰陽變化為“神”，為“理數”，為事物自然變化的“真至之理”。此理即代表事物生成次序的“數”的理則。張行成認為，“易起于數”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）這種“數”即“理數”，是萬事萬物的本原。

太極之數在于“一”，“一”不是一般的數，而是理數，代表“中虛”：“是一也，在二為三，在四為五，在六為七，在八為九，皆中虛致用之處也。是故人物與天同數者，太極中虛之用也。”（《易通變》卷七）是從數上論，太極之“中虛”為三中去二之一、五中去四之一，從致用角度看，二因一而三，四因一而五，六因一而七，八因一而九。張行成認為邵雍這種“理數”法則，“所以錯綜互用者，因其自然之理，非先生之臆說也。”（《易通變》卷一）代表自然萬物的理則。而“一”作為太極，則是萬事萬物的本原。

張行成認為太極之理數出于心中。他解釋邵雍“心為太極，又曰道為太極”說：“蓍合一握四十九之未分，是謂易有太極。太極者，太一也。包含萬有于其中，故曰道為太極，在人則心為太極。太極不動，應萬變而常中，乃能如天，故揲蓍掛一也。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）這是從揲蓍法上解釋“太極”，以四十九數合而未分為太極，以包含萬有為“道”，以人心為“心”。他在解釋邵雍“先天學心法”時，又以天地之中為“心”：“先天圖自坤而生者始于復；自乾而生者始于姤。皆在天地之中，中者心也。故先天之學為心法而主乎誠。蓋萬法出乎理，理之所至自然而成。”（《皇極經世觀物外篇衍義》卷八）又解釋邵雍“無極之前”、“有象之后”，認為“此明先天圖復姤生于乾坤而為小父母也。”并以復姤為天地之中，為太極：“極，至也，中也。理以中為至。太極者，大中之謂也。謂太極為無，偏系于無，非中也；謂太極為有，偏系于有，非中也。”《皇極經世觀物外篇衍義》卷七）此是以不偏執于有無，遵于“中道”為“中”。并以此“中”為“天下之理”，進而論述“南北陰陽”、“東西天地”為“中”者，即天地、陰陽之所合這個“中”，用數表達即“混而為一”，即“含三為一”，亦即“理數”。

總之，張行成的“太極”觀是一種兼包了虛實、動靜、氣神的“理數”，“氣”是就太極的形質而言，“理”是就太極的本性而言。這個理即“理數”，即萬物生成變化的理則及數的規定性。

四、易玄觀——易先天圖

張行成在向皇上進呈的易學七書中有一書名《翼玄》，《翼玄》的最大特點是比較《太玄》和《周易》，從表面上看是注釋《太玄》，實際上用了大量的篇幅注釋《周易》。如卷一開宗明義：“一者，玄也。一生三，其數成六，天之用也。故易一卦六爻。”“易，天也，分于地者，君用臣也；玄者，地也，宗于天者，臣尊君也。”“玄用九數，故中于八；易用十五數，故中于九。易兼九六，玄獨用九也。易之八者天體，玄之九者地用也。”提出易天玄地、易八玄九的觀點。

在與“太玄圖”的比較中，張行成提出了“易先天圖”，“易先天圖”實際上是對邵雍先天圖的圖解。《翼玄》提到的“易先天圖”大底有三個：一個是先天方圖，一個是先天圓圖，一個是方圓合一圖。分別為邵雍先天八卦、六十四卦方位圖中的方圖、圓圖、方圓合一圖。按天圓地方說，先天方圖表示被天包著的地，先天圓圖表示包著地的天，方圓合一圖表示天地合抱、天地合一。在三個圖式中，張行成對先天圓圖似乎情有獨鐘，往往單稱它為“先天圖”。如卷十：“先天圖合為一天也。”“先天圖右行者，逆生氣以變時也；左行者，順布氣以生物也。天地之道，逆境所以自生，順境所以生人，亦忠恕之理也。”“先天象圓，合乎一者天也。”卷一：“易之圓圖，自一陰一陽以二則由外而之內。”

檢索現存文獻資料，筆者發現最早的一張太極圖在張行成的《翼玄》中，并推測張行成很可能就是在蔡元定(季通)以前得到這幅圖的“蜀之隱者”。有學者認為“易先天圖”是清代乾隆年間李調元輯刊《函海》本《翼玄》（因避諱故作《翼元》）時加上去的，對此筆者曾作過考證和辯解[3][4],此不贅述。本文所要強調的是，張行成是通過《易》《玄》的比較說明“先天圖”為渾天象，而“太玄圖”為蓋天象。先天圖實際上反映的是先天數。他明確指出：“蓋易者，天用地之數……渾天象也；玄者，地承天之數……蓋天象也。”“易方圓二圖，天地相為體用也。”“蓋易者，天用地之數，方圓二圖合于一者，以圓包方，地在天內，渾天象也。”（卷一）“易圖方圓合一者，地在天中，渾天象也。”（卷七）“蓋渾之理無異，唐一行能知之，而蓋天家學失其本原，故子云、康節，皆非其說也。”(卷一)由“先天圖”為渾天象進一步論證“易”為渾天象。

先天圖反映先天數，先天數反映天道的變化規律。《翼玄》卷十說：“易先天爻象圖，自乾坤始者，陰陽之象，上下皆右行；自復遇姤者，陰陽之象，上下皆左行，列于二也。”這種卦爻的左行、右行規律正是萬事萬物左行、右行即陰魚陽魚互糾規律。值得注意的是這種左右偕行、陰陽互糾的規律是可以量化的。“易先天圖”以及趙撝謙的“天地自然河圖”都是可以量化的，都是對先天八卦、先天六十四卦的量化。從這個意義上說，后世各種以兩個半圓構成的“太極圖”都是錯的，因為都不能量化。張行成在《易通變》十四圖中，列第一圖為“有極圖”，“有極圖”即“先天圖”。此圖實為方圓合圖(圓圖變形為八邊形)。其中對圓圖的解釋可以看出“陰陽魚”圖的蘊義。“太極包含萬象，以為有而未見，以為無而固存……天地之象已具乎渾淪之中，太極之全體也。”(卷一)“圓圖右行者，六變未有一之卦也；左行者，五變已有一之卦也。”(卷一)“先天圖自一陰一陽六變各至于三十二，是為地之一柔一剛，復姤代乾坤以為父母，剛柔承陰陽以成變化，而天下之能事畢矣。”(卷一)以陰陽爻的數量變化解釋六十四卦圓圖的排列規律，進而解釋宇宙萬物的生長變化的規律。

由“象”而推及“數”，由“數”而推及“理”，由“理數”而說明天道規律和宇宙本體，是張行成象數哲學的最大特色。

參考文獻：

[1]張其成.中國數本論學派[A].國際易學研究:第五輯[C].北京：華夏出版社，1999.

[2]張其成.易學數學派太極觀[A].中國傳統哲學新論[C].九州圖書出版社，1999.

天文學成就范文2

格林尼治（Greenwich）是位于倫敦東南8千米的一座自治市。這里山巒起伏、地勢險要，是海上船只循泰晤士河進入倫敦港的必經之地，素有“倫敦咽喉”之稱，同時也是自古兵家必爭的戰略要地。

14世紀，英國王室在此修建了諸多兵營、炮臺和瞭望塔，構筑了堅固的防御工事，以監視往來于泰晤士河上的船只。到了17世紀，大英帝國羽翼漸豐，本土安全已不再成為問題。為了適應帝國對外擴展和當時航海業發展的需要，英國國王查理二世于1675年頒詔，欽定在此建造英國皇家天文臺。當時這座天文臺所研究的主要是實用天文學課題，如航海、記時、確定恒星方位和編纂天文歷等。1767年天文臺開始出版以格林尼治時間為基準的《航海天文年歷》，在國際航海界廣為流傳。為了協調時間的計量和確定地理經度，1884年，各國天文學家在華盛頓的國際子午線會議上決定，通過倫敦格林尼治、南北兩端分別止于南北極的子午線為本初子午線，太陽直射在這條子午線上的時間即所謂格林尼治平時中午12時為世界標準時間的基準，由此格林尼治時間便成為世界標準時，距這里往東和往西每隔15度子午線推前或推后1個小時而劃分出世界不同的時區。從此，世界上有了統一的空間和時間的概念。而后，格林尼治這個當初只擁有一幢3層樓天文臺、且原先名不見經傳的小市鎮開始名揚天下。

我國對于Greenwich這一地名長期存在著兩個不同的譯法：一譯“格林威治”，一譯“格林尼治”。解放后我國出版的各種版本的世界地圖集一直采用“格林威治”的譯名。而全國自然科學名詞審定委員會于1987年公布的《天文學名詞》則把Greenwich譯為“格林尼治”。天文學界堅持此譯名的重要理由是英國地名Geenwich［grinidz］中的w不發音，從音準角度來說，“格林尼治”更站得住腳，也符合譯名規范化、標準化的要求。接近原文讀音的譯名也方便國際學術的交流。

需要向讀者先交待的是，第二次世界大戰以后，倫敦上空的煙霧和燈光污染嚴重，皇家格林尼治天文臺于1948年不得不搬到英格蘭東南部東薩塞克斯郡赫斯特蒙蘇，1990年又遷至目前的所在地劍橋，名稱仍叫皇家格林尼治天文臺。而倫敦格林尼治天文臺原址則變成了一座博物座，改稱為“皇家天文臺舊址”，成為一座普及天文知識的旅游勝地。它以本初子午線的標志所在地、古老精確的天文時鐘和精密的天文觀測儀器、天象圖和航海圖以及其他輝煌的天文學成就，每年吸引著來自世界各地的大量游客。在子午館一進門的地方，有一條鑲在大理石中間的長近10米的銅線，這就是著名的劃分地球經度的本初子午線。銅線兩邊分別標著“東經”和“西經”，左右各寫東西兩半球的著名城市。到此觀光的游客常常腳踏銅線兩側拍照留念，以示身跨東西兩半球。

天文學成就范文3

這張星象圖何以到了敦煌石窟中現在仍是一個謎。1959年，劍橋大學中國科技史專家李約瑟曾推斷此圖可能是五代后晉(公元936～947年)年間繪制的，他在《中國古代科技成就》一書中提道：“我們幾乎可以肯定，這是一切文明古國中流傳下來的星圖中最古老的一種。”之后的50多年里，許多人都沿用了這種說法。

關于星象圖年代的推斷，以前完全根據古文的書寫方式和圖中提到的歷史人物，從沒有人研究星象圖的科學內容，也許該圖的粗糙外貌給專家們留下了不可能包含任何精確科學信息的印象。最近的研究表明，學者們都被表象欺騙了，其實這張星象圖的內容非常重要。法國天文學家讓－馬克?博奈－比多(Jean-Marc Bonnet-Bidaud)、弗朗索瓦絲-普熱得瑞(Franoise Pradede)和國際敦煌項目部通力合作，發現1339個星星的位置誤差不超過1.5°～4°

在此之前的2月10日，倫敦的國際敦煌項目成功召開了有關中國古代天文學的研討會，重點介紹了中國人的觀星方式，以敦煌星相圖為例，讓－馬克?博奈－比多深入分析了中國和西方的天文學傳統的差異。在比多看來，這張圖清楚明晰地描述了星空的樣子，對我們當前理解星空提供了重要的歷史依據。中國的天文學曾經領先世界，中國的星座名稱與西方不同，對古代中國人來說，星象是人間生活的投影，解讀星象需要神秘的知識，只有少數幾個人才擁有這種能力。

該星象圖的年代也被歷史學家們重新鑒定，認為該星圖比李約瑟的估計還要早300年，一個重要的根據是圖上文字對“民”字的避諱。大英圖書館國際敦煌項目部主任魏泓博士說，看過這張圖的中國學者已經提出，這似是為了避諱皇帝名字。因此，這幅圖的年代應定在唐太宗李世民駕崩之后，睿宗李旦登基之前，即公元649―684年之間，因為文中避諱了“民”，卻尚沒有避諱“旦”。

魏泓博士說，圖中文字出現“臣淳風言”的字樣，顯示原圖應是648～664年間擔當御用星象師的李淳風制作。因為只用其名，不用其姓像是自稱，若出自他人之筆的話，出于尊重應用整個姓名才對。她說卷末畫出的手持弓箭的電神所穿的服飾，尤其是帽子的戴法也像是唐代早期繪制的。不過，她認為這幅圖是復制本，理由是有一兩個星星的位置畫錯了地方，另外，圖上看不到任何初繪這樣一張圖所需的坐標方格，而且使用的紙又很薄，可以用于描摹。

天文學成就范文4

關鍵詞：自然界；辯正自然觀；自然科學；辯正本性

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）33-0228-02

收稿日期：2013-08-19

作者簡介：黃柳（1992-），女，安徽六安人，本科生，從事理論研究。

一、運用整體論的思維方式來研究自然觀的整體特性

恩格斯在《導言》中集中解決的問題是自然界的辯正本性，創立了辯正自然觀，辯正自然觀的整體性就表明了自然界的辯正本性。也就是說，恩格斯在提出辯正自然觀時，首要的是運用整體論的思維方式從整體上考察辯正自然觀的整體特性。之所以這樣做的原因是因為任何事物的整體性都標志著事物的根本特性、基本特性或主要特性的，抓住了事物的根本特性，也就抓住了事物的本質或實質。這對于辯正自然觀的考察也不例外，從整體論上思考就會抓住辯正自然觀的根本特性。

從整體論的思維方式出發，一方面要考察自然界，另一方面要考察辯證法。而要揭示自然界的辯正本性，最終歸結為實現自然界與辯證法的結合。也就是說如果把自然界與辯證法這兩個方面結合起來，就有可能揭示出自然界的辯正過程和辯正發展。在此之前自然界與辯證法是分離的，取代辯證法地位的是形而上學，不管是近代的形而上學自然觀，還是黑格爾的唯心主義自然哲學，最后都導致在自然界對辯證法的否定。這樣恩格斯要確立辯正自然觀，從方法論上看就是要實現自然界與辯證法的結合和統一。

二、以自然科學作為中介來達到自然界與辯證法的統一

要實現自然界與辯證法的結合和統一，恩格斯運用了以自然科學為中介的方法，這就是選取了一個中介因素——自然科學，它既跟自然界發生聯系，又跟辯證法發生聯系。或者說自然科學之所以能成為中介，是由于自然科學與自然界的關系以及自然科學與哲學的關系所決定。如果說自然科學尚在哲學的母體之中，哲學與自然界是直接發生關系，那么當自然科學獨立后并從哲學中分化出來，就產生了自然科學與自然界的關系，同時也產生了自然科學與哲學的關系。但是由于自然科學存在于這兩種關系中而形成兩個層次關系，即自然界與自然科學是一種層次關系，自然科學與哲學又是一種層次關系。而且哲學位于自然科學層次之上，自然科學處于自然界層次之上，于是哲學、自然科學、自然界三者之間形成以自然科學為中間層次的關系，哲學就通過自然科學這一中介與自然界發生關系。這樣，自然界與辯證法的關系，實際上是自然界與哲學的一種關系，并且要通過自然科學與自然界的關系來解決。換句話說，辯正自然觀的確立要通過自然科學對哲學的作用來解決，而這種作用就是作為中介的自然科學的運用。

自然科學的中介作用是由自然科學的性質和特點決定的。自然科學的研究對象是自然界，但它不是研究整體自然界，而是研究自然界各個不同領域，它所獲得的成果是對自然界各個不同領域特殊規律的認識。辯正自然觀是研究整個自然界的，研究自然界的一般規律。這樣無論從研究對象和研究成果來看，哲學與自然科學的關系都可以歸結為一般與特殊的關系。而自然界中實際存在的是一般與特殊的關系。而自然界中實際存在的是一般與特殊的統一，或一般與個別的統一，并且直接存在的形式是具體的、個別的所以說一般與特殊或一般與個別的統一，實際統一于特殊或個別之中。這樣自然科學對哲學的中介作用，就表現為如何從特殊上升為一般，通過特殊的自然科學規律來論證辯正自然觀的普遍規律、揭示自然界本身的辯證法。自然科學作為中介，把自然界與辯證法統一起來來揭示出自然界的辯正本性。

三、自然界的辯正本性及其論證

既然以自然科學為中介，把自然界與辯證法統一起來揭示出自然界的辯正本性，那自然界的辯正本性到底是什么呢？恩格斯在《自然辯證法》中指出自然界的辯正本性就是“普遍聯系”和“永恒運動”。自然界是不是存在普遍聯系和永恒運動呢？這就要使自然界與普遍聯系和永恒運動統一起來。恩格斯就是運用自然科學的成果來論證自然界的辯正本性，揭示出自然界的各種物質存在的物體之間的普遍聯系和永恒運動。

（一）天文學成就中反映出自然界的辯正本性

1755年，康德發表的《宇宙發展史概論》中就提出了天體形成的星云假說。指出太陽系及一切恒星都是由原始星云在引力和斥力的作用下逐漸凝聚而產生的。原始星云的細小物質微粒在引力作用下相互轉動著的扁的云狀物中較大的團塊就凝聚成行星。恩格斯從康德的星云假說中看出：“關于第一次推動的問題別取消了；地球和整個太陽系表現為某種在時間的進程中逐漸生成的東西。”[1]“是從哥白尼以來天文學取得的最大進步。認為自然界在時間上沒有任何歷史的那種觀念，第一次被動搖了。”[2]但是當時大多數自然科學家仍受形而上學觀念的影響，康德的著作并沒有引起注意，對自然科學和哲學也沒有產生直接影響。

直到1976年，法國天文學家、數學家和物理學家拉普拉斯出版了《宇宙系統論》，提出了灼熱星云假說，并從數學上作了論證。認為高溫旋轉的星云由于熱量輻射到宇宙空間而逐漸冷卻收縮，星云越來越成為一個圓盤的星云塊，生成一圈又一圈氣體環，由于相互吸引形成團塊，最后形成行星，星云的中心部分形成太陽。直到這時康德——拉普拉斯的星云假說才引起人們的重視，并在以后的一百多年間占統治地位。以后天文學家獲得的一些材料表明假說還不夠完善，但是生成和發展的思想卻由此在天文學中得到了公認。

（二）地質學成就中反映出自然界的辯正本性

1830—1833年英國地質學家漸變論者賴爾的《地質學原理——參照現在起作用的各種原因來解釋地球表面過去發生的變化的嘗試》一書指出，通過風、雨、河流、海浪、潮汐、火山、地震等因素說明歷史上所發生的各種變化，認為地球的歷史在時間上是連續的，現狀是以前變遷的結果。變化的原因是由一系列微小的、緩慢的變化積累起來的，而不像災變論者居維葉所說的那樣是全球性的災變造成的。賴爾的地質學成就說明：“不僅整個地球，而且地球今天的表面以及生活在其上的植物和動物，也都有時間上的歷史。”[1] 對此，恩格斯指出，盡管賴爾的觀點也有缺陷，但賴爾卻是“第一次把理性帶進地質學中，因為他以為地球緩慢的變化這樣一種漸進作用，代替了由造物主的一時興發所引起的突然革命。”[1]

（三）物理學成就中反映出自然界的辯正本性

19世紀三四十年代，物理學的最高成就就是能量守恒和轉化定律的發現。恩格斯指出還有英國的焦耳和格羅夫也在這個期間提出。它表明“一切所謂物理力，即機械力、熱、光、電、磁，甚至所謂化學力，在一定的條件下都可以相互轉化，而不發生任何力的損耗”[1]，自然界物質運動的“相互聯系和轉化已經被證明”，“運動著的物質的永遠循環是最終的結論”[1]。對于這一定律的哲學意義，恩格斯指出：“如果說，新的發現、偉大的運動基本規律，十年前還僅僅概括為能量守恒定律，僅僅概括為運動不生不滅這種表述，就是說，僅僅從量的方面概括它，那么，這種狹隘的、消極的表述日益被那種關于能的轉化的積極的表述所代替，在這里過程的質的內容第一次獲得了自己的權利，對世外造物主的最后記憶也消除了。”[2] 現在“自然界中的一切運動都可以歸結為一種形式向另一種形式不斷轉化的過程”[3]，而且“轉化過程是一個偉大的基本過程，對自然的全部認識都綜合于對這個過程的認識中”[2]。

因此，通過這些自然科學成就所揭示出來的自然界的辯證法的整體特性是自然界的一切東西都產生、消逝、運動、變化、發展、聯系、轉化、統一之中，進一步概括升華就會得出自然界的普遍聯系——永恒運動的辯證法特性。表明“整個自然界是作為至少在基本上已解釋清楚和了解清楚的種種過程的體系而展現在我們面前”。

恩格斯通過自然科學及其成就實現了自然界與辯證法的結合、統一，揭示了自然界的辯正本性：普遍聯系——永恒運動，并對辯正自然觀的“基本點”給出了完整表述：“一切僵硬的東西溶化了，一切固定的東西消散了，一切被當作永久存在的特殊東西變成了轉瞬即逝的東西，整個自然界被證明是在永恒的流動和循環中運動著。”[1] 恩格斯這一表述是就其辯正自然觀的“基本點”說的，這里的“基本點”實際指的是中心、核心，即辯正自然觀的中心、核心是永恒運動。從辯正自然觀的整體性質是關于自然界的普遍聯系和永恒運動的見解中可以看出，辯正自然觀的基本點所強調的只是辯正自然觀關于自然界的辯正本性的一個方面——永恒運動。之所以要突出這一點，主要有三個原因：第一，恩格斯是針對形而上學自然觀“這個總觀點的中心是自然界絕對不變這樣一個見解”說的，辯正自然觀和形而上學自然觀截然相反，中心是自然界的永恒運動。第二，普遍聯系也是自然界的一個整體特性、辯正本性，但是自然界的這兩個辯正本性——普遍聯系和永恒運動從邏輯關系看，普遍聯系應該是邏輯在先的，所以僅僅承認普遍聯系還不能最終使辯正自然觀與形而上學自然觀區別開來，還必須在承認普遍聯系的前提下，承認這些普遍聯系的東西之間的相互作用而產生的永恒運動。第三，自然界的永恒運動不僅僅以普遍聯系為前提，而且它本身就包含著普遍聯系，永恒的運動表現為各種運動形式之間的相互作用、相互轉化，這本身就是一種相互依賴、普遍聯系的顯現。

參考文獻：

[1] 恩格斯.自然辯證法[M].北京：人民出版社，1971：12-16.

天文學成就范文5

關鍵詞：康熙大帝 彼得大帝 科技活動

康熙大帝與彼得一世，一個是中國的皇帝，一個是俄國的沙皇，是處于同一時期的東西方兩個有作為的皇帝，都對自己國家的發展作出了巨大的貢獻。但是，二者的科技活動對于中俄兩國的的影響卻產生了巨大的反差。

一

康熙是中國歷史上一位非常有作為的皇帝，他在位達六十一年，為清268年的封建統治奠定了基礎。他勵精圖治，文武兼備，而又博學多才。康熙對自然科學感興趣，涉獵的西方科學范圍很廣泛，有天文學、數學、地理學、醫學、測量學、音樂、邏輯學等。但是，他用力最多、效果最好的還是天文、數學、地理。《清史稿》對蒙養齋有記載：“圣祖天縱神明，多能藝事，貫通中、西歷算之學，一時鴻碩，蔚成專家，國史躋之儒林之列。測繪地圖，鑄造槍炮，始仿西法。凡有一技之能者，往往召直蒙養齋。” 康熙研究天文學歷法，他下令重新修訂《西洋新法歷書》，自1714年始至1722年成，題為《歷象考成》，共四十二卷，這是一部新的歷法專著。康熙年間，中國學者對天文歷法的研究相當活躍，這是與康熙的提倡分不開的。康熙系統研究數學，編成一部介紹西方數學知識的百科全書《數理精蘊》五十三卷，書成后，以圣祖御制的名義頒行全國，影響深遠，成為清代習算者必讀之書。康熙五十七年，編成《皇輿全覽圖》，是“亞洲當時所有的地圖中最好的一幅，而且比當時所有的歐洲地圖更好、更準確。” 康熙之所以重視這三門學科，因為這三門學科與他的統治最為密切。“古者帝王治天下，律歷為先，儒者之通天人至律歷而止。歷以數始，數自律生。”正因如此，康熙對西方的采礦、冶金、機械等技術是很少涉獵的。在中國古代，國家政策是統治者意志的集中反映，統治者的主觀意愿對科技的發展起著至關重要的作用。由于康熙對天文歷法、數學、醫學的重視，所以，這幾個領域的成就突出；而在采礦、冶金、機械等技術領域的成果幾乎是空白。他強化中國傳統的重農抑商政策，實行鹽、茶等商品的專賣制度，限制采礦業的發展，結果造成國內市場狹窄，束縛了資本主義萌芽的發展。

彼得•阿列克謝耶維奇（1672-1725），是俄國羅曼諾夫王朝的第四代沙皇，史稱彼得大帝，被認為是俄國最杰出的沙皇。恩格斯稱他為“真正的偉人”。彼得大帝不僅對代數、幾何等基礎知識感興趣，更重視學習西方先進的技術。在出訪西歐的過程中，他拼命學習各種技術知識，并親手實踐。在荷蘭，為了學習造船，他買了一套木工工具，親手操作。在英國，他甚至在海港當了兩個月的工人，這表現了他勵精圖治、振興俄國的決心。為了鼓勵西方工藝和技術的引進，他重金從國外招攬了一批軍事、科技、工業方面的人才，這些人不僅帶來了先進的技術和管理經驗，更帶來了西方踏實的敬業精神。并進口了大批先進設備。在位期間都鼓勵工業和商業的發展。在他的統治下，城鎮的規模擴大了，資產階級在數量上有了增長，擴大了影響，和中國的康熙大帝相比，顯示了他的杰出與偉大。

二

康熙學習和研究自然科學的一個動因，是曾經因為不懂自然科學而在處理政事時遇到困難。如欽天監楊光先狀告湯若望，朝廷會議展開了一場關于天算歷法的大爭論。當時，康熙命各位大臣在午門前觀測日影，但在九卿中沒有一個懂得天文歷法的，康熙自己也不懂。因此，他下定決心學習數學和天文學。由此可見，康熙對科學的喜好更多是出于其個人興趣和政治目的，而不是為了促進發展和推廣科學。他把這種愛好僅局限在自己的范圍內，并沒有去推廣，沒有擴大到學校教育，更普及到民眾中去。他的西洋教師張誠在日記中寫道：“他告誡我們不要在我們所去的衙門里翻譯任何關于我們的科學的東西，而只在我們自己家里作。”因此，康熙在位期間，中西文化交流主要局限在宮廷，引進的西學非常有限，而且吸取西方的天文、歷法、數學等科學成就，也只能以來華傳教士為師，這些傳教士帶來的科技成就并不是最先進的。這樣，康熙的科技活動沒有發展成國策，將其作為國民教育的重要內容，也沒有形成社會風氣。皇帝的態度一變，這股微弱清風便轉瞬即逝。因此，到雍正、乾隆皇帝時，西學東漸日趨衰落，中西文化交流跌入低谷。康熙時期，沒有設立專門的學術機構。開設蒙養齋，雖培養了一批學貫中西的科技人才，但是，蒙養齋只是一個臨時性的編書機構，《律例淵源》完成之后，它便壽終正寢。因此，它的作用是很有限的。

彼得大帝不僅自己勤奮好學，更注意科學技術的推廣。他認為要改變俄國的愚昧落后狀態，就要培養有文化的后代，這就必須從重視教育、發展教育開始。為此，彼得大帝推行義務教育，他要求10歲到15歲的貴族子弟都要學習。他創辦了各式各樣的學校，一是普通初級中學，“1705年聘請英國人法華遜到莫斯科創辦第一所數學和航海學校……1716年,全國有12所,后又開辦了30所。”這些普通初級中學的創辦，促進了民族文化素質的提高。他還加速建立一批為培養專業技能人才的職業學校，如外科醫學院、炮兵學校、土木工程學校和礦業學校，這些學校的設置，大大提高了技術人員的水平，為國家造就了大批可用之才。這種由國家開辦學校，由國家直接管理教育的做法走在了同時代的前列。

彼得大帝在國內致力于開辦學校的同時，又繼續派遣青年人到國外深造。由于培養了大批人才，使俄國補充了科技、軍事、藝術和工業干部。“盡管他一時還有賴于外國，但是，他深信總有一天，俄國會完全依靠自己的兒女而屹立于世界各國之中。”正是在彼得大帝的倡導下，俄國出現了第一張印刷的報紙，開辦了第一批軍事學校和技術學校，設立了第一個科學院，設立了第一批承印世俗書籍的印刷所，引進了第一個望遠鏡，辦起了第一個博物館、第一個公共圖書館、第一批公眾劇院、第一批公園。總之，在他當政期間，落后的俄國完成了工業化的，使俄國迅速躋入歐洲強國之列。

三

康熙和他的子孫創建了“康乾盛世”，對中國歷史固然有功，但他的闕失在于：只關心鞏固皇位和法統，不能正視中國的落后，缺乏敏銳性，安于現狀，不能與時俱進，喪失了歷史機遇，拉大了中國與西方經濟和科技的差距。與康熙同屬一時代的彼得大帝卻能正視俄國與西方的差距，順應世界潮流，以謙虛，如渴的態度向西方學習，發展科技，從而使俄國邁入了世界強國之列。從審視歷史的角度出發，研究一下東西方皇帝的思想與作為，就能找出我們近代中國落后挨打的原因，令人不得不產生深刻的反思，并照鑒中國的今天和未來，從而推動中國的發展，縮小中國與世界先進國家的差距。

參考文獻：

[1].[清]趙爾巽：《清史稿》（卷520），中華書局，1976。

[2].[英]李約瑟：《中國科學技術史》（第5卷第1冊），科學出版社,1976。

[3].《宋史•律歷志》

[4].《馬克思恩格斯全集》，人民出版社，1965。

[5].陳霞飛譯：《張誠日記》，（轉引吳伯婭：《康雍乾三帝與西學東漸》），宗教文化出版社，2002。

天文學成就范文6

CCD的誕生讓人類有了將圖像數字化的工具,這在增強人類感知世界能力和豐富信息交互內容的同時,極大地促進了人類生產力的發展。

與高錕共同分享本年度諾貝爾物理學獎的,也是應用科學成就的貢獻者,他們就是美國科學家威拉德•博伊爾(Willard S. Boyle)和喬治•史密斯(George E. Smith),他們因為發明了“成像半導體電路――電荷藕合器件圖像傳感器CCD”而獲此殊榮。

數字影像

因CCD而生

事實上,CCD的誕生也源自基礎光電物理學發展,其理論基礎是愛因斯坦的光電效應―光可以轉化成為電信號。就在實用光纖研制成功的前一年,美國貝爾實驗室的博伊爾和史密斯發明了世界上第一個數字式圖像傳感器CCD。其工作原理是將光線轉換成電信號,接著又被轉換為數字0和1。這些信號也可以被還原為圖像,每一個影像點叫作一個像素。這就實現了圖像的數字化獲取、存儲、傳輸、處理和重現。

40年來,CCD器件及其應用技術的研究取得了驚人的進展,特別是在圖像傳感和非接觸測量領域的發展更為迅速。隨著CCD技術和理論的不斷發展,CCD技術應用的廣度與深度也越來越大。如今,數碼相機、攝像機、電影攝錄機、手機、監控設備等眾多的數碼產品都使用了CCD部件。

2009年諾貝爾物理學獎獲得者喬治•史密斯

另外,CCD還在醫療領域中有長足的應用――深入人體進行診斷或顯微手術。而按照諾貝爾評薦委員會所說,在海底和太空中CCD都得到了廣泛的應用,“它可以捕捉到遙遠天體和極小物體的影像。”

事實上,CCD在天文學領域的應用是革命性的。對于天體發出的光芒,每一百個光子,傳統膠片和人眼都只能捕捉到1個,而CCD能夠捕捉到90個。天文學家再也不用辛苦地守在望遠鏡旁等待膠片曝光,第二天再一張張人工對比膠片找出星空的變化,他們現在只要在電腦上輕點鼠標便能做到這些。CCD使得天文學家處理照片的效率大大提高。上世紀80年代設計哈勃太空望遠鏡的時候,256萬像素的傳感器在當時是一件嘆為觀止的事情。而今天,美國的開普勒號望遠鏡正在用9500萬像素的CCD尋找與地球類似的行星。

未來,CCD最大的應用并不在于影像的拾取,而在于基于CCD開發的一些有趣的應用。雖然CCD是平面成像,現在已經可以通過邊界判斷算法,實現一些簡單的識別功能。比如通過后臺的算法,把照片抽成一些邊界,然后根據邊界的變動,實現對被拍攝物體的判斷。現在的手勢控制電視,采用的就是這樣的設計。

有人進一步拓展了這個理念,把它應用于安保和監控,攝像頭可以根據人的移動而自行調整焦點和角度,從而形成人與物的互動,從而讓物也擁有類似人的反應特性,進而判斷人的行為,或行車是否安全等。

未來的器物通過CCD,也會變得更有人情味。比如電腦可以判定一個人的情緒,從而做出相應的反應,而廚房也可以根據不同的心情和狀態,調整燈光,甚至火焰的香味。

呼喚國產