Астрономы утверждают, что китайский звездный каталог — старейший в мире

Фото из открытых источников

Колесница императора. Небесный рынок. Ранние китайские астрономы, вероятно, включая легендарного по имени Ши Шэнь, в какой-то момент сгруппировали звезды, которые они видели, в изображения императорского двора на небе. 

И в течение примерно 2000 лет эти и другие созвездия — и координаты, которые показывают, где их найти — лежали в основе астрономической системы, поддерживаемой китайскими правительственными чиновниками, которые искали соответствия между небесными предзнаменованиями и земными заботами, чтобы помочь императорам поддерживать космос в гармонии. Известные как Звездное руководство Мастера Ши, эти созвездия составляют старейший сохранившийся звездный каталог в Китае. Теперь исследование астрономов Китайской национальной астрономической обсерватории (NAO) утверждает, что эти записи не только самые старые в Китае, но и самые старые в своем роде, найденные где-либо в мире, и насчитывают почти 2400 лет.

Исследование является последним залпом в почти вековом споре о происхождении измерений звезды Ши, загадке, основанной как на истории науки, так и на политике, в которой общества могут претендовать на научное первенство. Подход исследования и вычислительная сложность уже вызывают как критику, так и похвалу. «Это превосходное исследование», — говорит Дэвид Панкеньер, почетный историк китайской астрономии в Университете Лихай. «Я придерживаюсь совершенно другой точки зрения», — возражает Бошунь Ян, историк из Университета науки и технологий Китая.

Как и другие китайские и западные звездные каталоги, включая современные, Ши указал положение звезд, используя сферические координаты, подобно тому, как широта и долгота определяют точки на поверхности Земли. Но эти древние координаты больше не соответствуют текущему положению звезд. Год за годом координаты в любом данном звездном каталоге постепенно становятся все более неточными. Ось вращения Земли колеблется, как волчок, в 26 000-летнем цикле, поэтому со временем положения небесных полюсов, кажется, блуждают на фоне более далеких звезд, явление, называемое прецессией.

Так сколько же лет каталогу Ши? Теоретически, измерение эффектов прецессии в старом звездном каталоге может позволить современным исследователям точно датировать, когда каталог должен был быть создан, подобно тому, как подсчет колец на стволе дерева может выявить возраст дерева.

Именно это попытались сделать Болян Хэ и Юнхэн Чжао из NAO, когда начали вводить исторические китайские звездные каталоги в вычислительный алгоритм на основе преобразования Хафа, аналитического метода, который часто используется для обработки изображений. Их алгоритм принимает исторические звездные координаты, пытается исключить точки данных, которые могли быть повреждены ошибками, поскольку координаты копировались на протяжении столетий, а затем оценивает статистически наилучшее соответствие тому, где должен был находиться небесный северный полюс, когда измерялись координаты. Это предполагаемое местоположение затем переводится обратно в дату.

После проверки своего метода на более поздних, лучше понятых китайских каталогах в исследовании, опубликованном в прошлом году, Хэ и Чжао попытались взглянуть на каталог Ши. Их новые результаты , которые вскоре будут опубликованы в Research in Astronomy and Astrophysics , утверждают, что некоторые звездные измерения в каталоге Ши были обновлены около 125 г. н. э., но что другая половина звездных координат датируется примерно 355 г. до н. э., примерно тем временем, когда, как предполагалось, жил Ши.

«Наши выводы идеально совпадают с этими историческими отчетами, наглядно демонстрируя непрерывность и полноту древних китайских исторических записей», — говорит Хэ. «Эти открытия глубоко нас удивили».

Не в последнюю очередь, анализ их статьи предполагает, что каталог Ши является старейшим в мире звездным каталогом, превосходящим каталог, созданный около Средиземноморья около 130 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом, чья работа помогла сформировать основу западной астрономической традиции. Однако не все внешние историки науки убеждены в этом, включая Яна, который также изучает, как датировать древние астрономические записи.

Часть проблемы заключается в том, что каталог Ши прошел через многие руки на протяжении тысячелетий. Говорят, что Ши жил в четвертом веке до нашей эры, служив придворным астрологом в одном из королевств в период Воюющих царств Китая. То, что его созвездия сохранились, — это не что иное, как чудо: в третьем веке нашей эры другой астроном переписал данные Ши или, по крайней мере, данные, приписываемые астрономам, работавшим в школе мысли Ши. Этот каталог пережил разрушительное воздействие времени, потому что сам был переписан во времена династии Тан в восьмом веке, в каталог, который сегодня известен только по нескольким сохранившимся рукописям, одна из которых, как сообщается, была найдена в животе статуи Будды около 400 лет назад.

Ян говорит, что если принимать большинство точек данных Ши за чистую монету, то они, по-видимому, разделяются на два возрастных кластера, один из которых указывает на середину 300-х годов до н. э., что было впервые установлено японским астрономом в 1929 году. Но Ян добавляет, что на протяжении десятилетий историки утверждали, что данные Ши не следует принимать за чистую монету: новое исследование противоречит этому массиву работ.

Ян, вслед за другими, включая Сяочуня Суня из Китайской академии наук, утверждал, что многие из более древних на вид координат Ши можно лучше всего объяснить, если бы они были измерены инструментом, который был смещен от истинного небесного северного полюса примерно на 1°. Это преувеличило бы величину прецессии между датой измерения координат и сегодняшним днем в одном полушарии неба, в то же время недооценив ее для другого полушария, объясняя два возрастных кластера. Более ранние исследования, включая собственную докторскую диссертацию Яна 2023 года, обнаружили, что после учета возможного смещения каталог Ши датируется где-то около или после 103 г. до н. э. Это время соответствует тому времени, когда ученые периода Хань объединяли школу Ши и другие ранние китайские астрономические традиции в единое целое.

Историки, с которыми связался Science, также отдают предпочтение этой более поздней дате каталога Ши, поскольку она помогает объяснить, почему каталог использует сферическую систему координат. Исторические отчеты предполагают, что в первом веке до нашей эры китайские астрономы изобрели армиллярную сферу, шарообразный прибор, используемый для измерения неба, и приняли космологическую модель сферической вселенной. Любое утверждение о том, что сферические координаты были измерены за сотни лет до появления армиллярной сферы, как подразумевает датировка каталога Ши на 250 лет, было бы «как если бы мы откопали чек с заправки, и кто-то хочет сказать, что он от 1700 года», говорит Даниэль Патрик Морган, историк из французского Центра исследований восточноазиатских цивилизаций.

Морган добавляет, что более широкий контекст для стычек за старейший в мире звездный каталог заключается в том, что в 19 веке европейцы заявили о своем научном приоритете над другими культурами, положив начало продолжающейся борьбе за право хвастаться. Тем не менее, каталоги Гиппарха и Ши являются младенцами по сравнению с вавилонскими записями, которые датируются по крайней мере восьмым веком до н. э. и указывают, когда ряд перечисленных звезд взойдет на рассвете.

Со своей стороны, Хэ утверждает, что его алгоритм может проверить и исключить гипотезу о том, что данные, введенные в него, исходят от невыровненного инструмента. Он также предполагает, что идеи и инструменты, лежащие в основе сферической системы координат, могли находиться на ранних стадиях задолго до самых старых сохранившихся свидетельств их внедрения — возможно, еще во времена жизни Ши.

Теперь, когда Хэ и Чжао изучили старейший китайский звездный каталог, они планируют изучить другие традиционные китайские каталоги, а затем перейти к более позднему периоду китайской истории: звездным каталогам после династии Мин, когда китайские и западные астрономические системы впервые соприкоснулись. Он, ссылаясь на председателя КНР Си Цзиньпина, говорит, что эти записи дают возможность изучить наследие Китая в области межкультурного обмена, в то время как страна сегодня стремится развивать новое сотрудничество. «Концепция, подчеркиваемая китайскими лидерами, — что «цивилизации процветают посредством взаимного обмена и обучения», — ярко отражена в этом исследовании».