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推荐语：荣获第二届全国优秀科普作品奖；入选“统编本”语文教材（八年级上）；全新修订，新增首发篇目数篇

作者：卞毓麟著

出版社：陕西师范大学出版社

出版时间：2018-12-01

书籍编号：30504232

ISBN：9787569502596

正文语种：中文

字数：118126

版次：1

所属分类：教材教辅-中小学

版权信息

书名：星星离我们有多远

作者：卞毓麟

出版社：陕西师范大学出版社

出版时间：2018-12-01

ISBN：9787569502596

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作者前言

60多年前，我刚上初中时读了一些通俗天文作品，逐渐对天文学产生了浓厚的兴趣。半个多世纪前，我从南京大学天文学系毕业，成了一名专业天文工作者。几十年来，我对普及科学知识始终怀有非常深厚的感情。

我记得，美国著名天文学家兼科普作家卡尔·萨根（Carl Sagan，1934—1996年）在其名著《伊甸园的飞龙》一书结尾处，曾意味深长地引用了英国科学史家和作家布罗诺夫斯基（Jacob Bronowski，1908—1974年）的一段话：

我们生活在一个科学昌明的世界中，这就意味着知识的完整性在这个世界起着决定性的作用。科学在拉丁语中就是知识的意思……知识就是我们的命运。

这段话，正是“知识就是力量”这一著名格言在现时的回响。一个科普作家、一部科普作品所追求的最直接的目的，正是启迪人智，使人类更好地掌握自己的命运。普及科学知识，亦如科学研究本身一样，对于我们祖国的发展、进步是至为重要的。天文普及工作自然也不例外。

因此，我一直认为，任何科学工作者都理应在普及科学的园地上洒下自己辛劳的汗水。你越是专家，就越应该有这样一种强烈的意识：与更多的人分享自己掌握的知识，让更多的人变得更有力量。我渴望在我们国家出现更多的优秀科普读物，我也希望尽自己的一分心力，为此增添块砖片瓦。

1976年10月，十年“文革”告终，我那“应该写点什么”的思绪从蛰伏中苏醒过来。1977年初，应《科学实验》杂志编辑、我的大学同窗方开文君之约，我满怀激情地写了一篇2万多字的科普长文《星星离我们多远》。在篇首我引用了郭沫若1921年创作的白话诗《天上的市街》，并且构思了28幅插图，其中的第一幅就是牛郎织女图。同年，《科学实验》分6期连载此文，刊出后反应很好。

在科普界前辈李元、出版界前辈祝修恒等长者的鼓励下，我于1979年11月将此文增订成10万字左右的书稿，纳入科学普及出版社的“自然丛书”。1980年12月，《星星离我们多远》一书由该社正式出版，责任编辑金恩梅女士原是我在中国科学院北京天文台的老同事，当时已加盟科普出版社。

每一位科普作家都会有自己的偏爱。在少年时代，我最喜欢苏联作家伊林（Илья Яковлевич Ильин-Маршак，1895—1953年）的通俗科学读物。从30来岁开始，我又迷上了美国科普巨擘阿西莫夫（Isaac Asimov，1920—1992年）的作品。尽管这两位科普大师的写作风格有很大差异，但我深感他们的作品之所以有如此巨大的魅力，至少是因为存在着如下的共性：

第一，以知识为本。他们的作品都是兴味盎然、令人爱不释手的，而这种趣味性则永远寄寓于知识性之中。从根本上说，给人以力量的正是知识。

第二，将人类今天掌握的科学知识融于科学认知和科学实践的历史进程之中，巧妙地做到了“历史的”和“逻辑的”统一。在普及科学知识的同时，钩玄提要地再现人类认识、利用和改造自然的本来面目，有助于读者理解科学思想的发展，领悟科学精神之真谛。

第三，既讲清结果，更阐明方法。使读者不但知其然，而且更知其所以然，这样才能更好地开发心智、启迪思维。

第四，文字规范、流畅而生动，绝不盲目追求艳丽和堆砌辞藻。也就是说，文字具有质朴无华的品格和内在的美。

效法伊林或阿西莫夫这样的大家，无疑是不易的，但这毕竟可以作为科普创作实践的借鉴。《星星离我们多远》正是一次这样的尝试，它未必很成功，却是跨出了凝聚着辛劳甘苦的第一步。

再说《科学实验》于1977年年底连载完“星星离我们多远”之后8个月，香港的《科技世界》杂志上出现了一组连载文章，题目叫作“星星离我们多么远”，作者署名“唐先勇”。我怀着好奇的心情浏览此文，结果发现它纯属抄袭。我抽查了1500字，发现它与《科学实验》刊登的《星星离我们多远》的对应段落仅差区区3个字！

这件事促使我在一段时间内更多地思考了一个科普作家的道德问题。首先，科普创作要有正确的动机，方能有佳作。从事科学事业——无论是科研还是科普——的人，若将目光倾注于名利，则未免可悲可叹。我们应该记住乐圣贝多芬（Ludwig van Beethoven，1770—1827年）的一句名言：“使人幸福的是德行而非金钱。这是我的经验之谈。”

其次，是“量”与“质”的问题。曾有人赐我“高产”二字，坦率地说，我对此颇不以为然。我钦佩那些既能“高产”，又能确保“优质”的科普作家。然而，相比之下，更重要的还是“好”，而不是单纯的“多”或“快”。这就不仅要做到“分秒必争、惜时如命”，而且更必须“丝毫不苟、嫉‘误’似仇”了。

《星星离我们多远》一书出版后，获得了张钰哲（1902—1986年）、李珩（1898—1989年）等前辈天文学家的鼓励和好评，也得到了读者的认同。1983年1月，《天文爱好者》杂志发表了后来因患肝癌而英年早逝的天文史家、热情的科普作家刘金沂（1942—1987年）先生对此书的评介，书评的标题正好就是我力图贯穿全书的那条主线：“知识筑成了通向遥远距离的阶梯”（见本书附录）。1987年，《星星离我们多远》获中国科学技术协会、新闻出版总署、广播电视电影部、中国科普创作协会共同主办的“第二届全国优秀科普作品奖”（图书二等奖）。1988年，《科普创作》第3期发表了中国科学院学部委员（今中国科学院院士）、时任北京天文台台长王绶琯先生的文章《评〈星星离我们多远〉》（见本书附录）。

光阴似箭，转瞬间到了1999年。当时，湖南教育出版社出版了一套“中国科普佳作精选”，其中有一卷是我的作品《梦天集》。《梦天集》由三个部分构成，第一部分“星星离我们多远”系据原来的《星星离我们多远》一书修订而成，特别是酌增了20年间与本书主题密切相关的天文学新进展。

又过了10年，湖北少年儿童出版社的“少儿科普名人名著书系”也相中了《星星离我们多远》这本书。为此，我又对全书做了一些修订，其要点是：

第一，增减更换大约1/3的插图。1980年版的《星星离我们多远》原有插图62幅，1999年版的《梦天集》删去了其中的16幅，留下的46幅图有的经重新绘制，质量有所提高。但是，被《梦天集》删去的某些图片，就内容本身而言原是不宜舍弃的。于是我又再度统筹考虑，增减更换了约占全书1/3的插图，使最终的插图总数成为66幅，其整体质量也有了明显的提高。

第二，正文再次做了修订，修订的原则是“能保持原貌的尽可能保持原貌，非改不可的该怎么改就怎么改”。例如：2006年8月国际天文学联合会通过决议将冥王星归类为“矮行星”，原先习称的太阳系“九大行星”剔除冥王星之后还剩下8个；于是，书中凡是涉及这一变动的地方，都做了恰当的修改。

第三，自1980年《星星离我们多远》一书问世几十年来，既然有了上述的种种演变，不少朋友遂建议我借纳入“少儿科普名人名著书系”之机，为这本书起一个读起来更加顺口的新名字：《星星离我们有多远》。

2016年岁末，忽闻《星星离我们有多远》已被列入“教育部新编初中语文教材自主阅读推荐书目”，这实在是始料未及的好事。于是，我对原书再行审定修订，酌增插图。这一次，除与时俱进地继续更新部分数据资料外，更具实质性的变动有如下几点：

第一，增设了一节“膨胀的宇宙”。发现我们的宇宙正在整体膨胀，是20世纪科学中意义极其深远的杰出成就，它从根本上动摇了宇宙静止不变的陈旧见解，深深改变了人类的宇宙观念。而在天文学史上，导致这一伟大发现的源头之一，正在于测定天体距离的不断进步。

第二，将原先的“类星体距离之谜”一节改写更新，标题改为“类星体之谜”，使之更能反映天文学家现时对此问题的认识。

第三，在“飞出太阳系”一节中，扼要增补了中国的探月计划“嫦娥工程”，并说明中国的火星探测也已在积极酝酿之中。

遥想1980年，《星星离我们多远》诞生时，我才37岁。弹指一挥间，正好又过了37年，而今我已经74岁了。一年多以前，年近九旬的天文界前辈叶叔华院士曾经送我16个字：“普及天文，不辞辛劳；年方古稀，再接再厉！”这次修订《星星离我们有多远》，也算是“再接再厉”的具体表现吧，盼望少年朋友们喜欢它！

承蒙王绶琯院士慨允将书评《评〈星星离我们多远〉》、刘金沂夫人赵澄秋女士慨允将书评《知识筑成了通向遥远距离的阶梯》作为本书附录，谨此一并致谢。

卞毓麟

2017年暮春于上海

上篇星星离我们有多远

序 曲

“天上的市街”^[1]

朋友，您吟诵过这样一首诗吗——

远远的街灯明了，

好像是闪着无数的明星。

天上的明星现了，

好像是点着无数的街灯。

我想那缥缈的空中，

定然有美丽的街市。

街市上陈列的一些物品，

定然是世上没有的珍奇。

你看那浅浅的天河，

定然是不甚宽广。

我想那隔河的牛女，

定能够骑着牛儿来往。

我想他们此刻，

定然在天街闲游。

不信，请看那朵流星，

是他们提着灯笼在走。

这首白话诗，作于1921年。其高远的意境，丰富的想象，纯朴的言语，浪漫的比拟，冲破了日益衰颓的旧文化的桎梏，体现出一代新风。它的题目，叫作《天上的市街》。

这首白话诗的作者，当时还是一位不满30岁的青年。他才气横溢，风华正茂。不多年间，他的名字便传遍了海北天南。他，就叫郭沫若。

古往今来，夜空清澈，群星争辉。多少人因之浮想联翩，多少人为之向往入迷啊！我们要谈的，正是这天上的星星；要谈的，是它们离人间有多远。或许，可以这样说吧：我们将要告诉读者，郭老诗中的“天上的市街”究竟远在何方呢？

诗中写到了天河，写到了牛郎织女，我们就从这谈起吧。

星座与亮星

初秋晴夜，银河高悬，斜贯长空。银河，有许多别名。在西方，它叫作“乳色之路”（The Milky Way）；在我国古代，它又叫银汉、高寒、星河、明河、天河……千百年来，牛郎织女的神话故事一直脍炙人口。天河两岸，很容易找到“牛郎”和“织女”，它们是两颗很亮的星。牛郎在河东，又名“河鼓二”。它的两旁，各有一颗稍暗的星。三星相连，形如扁担。牛郎居中，两端宛如一副箩筐，所以它们又合称为“扁担星”。据说，每年农历七月初七，牛郎就将他的两个娃娃放在箩筐里，挑起扁担，去与织女“鹊桥相会”啦！织女在河西，与牛郎以及自己的孩子遥遥相望。她的近旁有四颗星构成了一个平行四边形，宛如织布用的梭子一般，它正是织女的劳动工具。另外还有一种传说：就在牛郎星附近有着五颗小星，中国古称“匏瓜五星”的，其中一、二、三、四这四颗星连贯起来组成一个菱形，很像一个织布的梭子。它是织女为了表达自己的情思而抛给牛郎的，因此民间便称它为“梭子星”了。天河之中，牛郎织女之间，有六颗亮星组成一个巨大的“十”字。请看图1，如果我们将它想象为神话中的“鹊桥”，那岂不是既很自然又很有趣吗？

图1 牛郎星、织女星和有关星座

世界上各个古老的民族，都以其长着翅膀的丰富想象力，驰骋在天上人间。他们对同样的星空孕育和产生了各不相同却又同样妙趣横生的神话传说。上面提到的那个大“十”字，古代欧洲人将它想象成一只展翅翱翔的天鹅。因此，它所在的那个星座就被叫作“天鹅座”。这个大“十”字，因为出现在北半天空上，西方人又将它称为“北天十字架”，简称“北十字”。

什么是星座呢？简而言之，古人为了更方便地辨认星空，就用种种想象中虚拟的线条，将天上较亮的那些星星分群分组地联结起来，这些星群便称为“星座”。人们又以更加丰富的想象力，让一群群星与许多神奇的故事挂上钩。因此，诸星座最古老的名称通常都溯源于古老的神话与传说（图2）。

图2 在充满神话形象的古典星图上，北半球的星空仿佛成了一个天上的动物园

世界上最早划分星群的，也许是苏美尔人。他们生活在美索不达米亚平原两河流域的下游，如今属于伊拉克的地方。大概在公元前4000年，他们便在辨认星空时将群星“分而治之”了。他们在公元前3000年左右已经创建了一套书写系统，用文字记下自己的历史。那时，他们已开始系统地注意行星的运动。倘若将苏美尔人的观测当作人类系统观测天象的开端，那么这种世代相传的天文观测绵延至今便已有6000年之久。

在这漫长的岁月中，星座的概念有了极大的发展。演变到公元2世纪，经过古希腊天文学家的详细描述，北天40个星座的雏形便大体确定下来。至于南天的48个星座，那是17世纪后通过航海家和天文学家们的系统观察才逐渐定型的。由于近代科学的启蒙与发展，南天星座中便夹杂着用科学仪器命名的名称，例如显微镜座、六分仪座、罗盘座、望远镜座等；而北天星座的名称则依然充满着古老神话的色彩：仙女座、仙后座、武仙座、飞马座、天鹅座……

现代对星座的划分，建立在更精确的基础上。国际上统一地将整个天空划分成大小不等的88个区域，每个区域便是一个星座，它们犹如地球上大大小小的许多国家。每个星座中都有许多星星，恰似每个国家都有许多城市和村镇一般。牛郎星是天鹰座中最亮的星星，按国际统一称呼，它就叫“天鹰α”。α（阿尔法）乃是希腊文中的第一个字母。织女星是天琴座中最亮的星，所以称为“天琴α”。同样，天鹅座中最亮的星就叫“天鹅α”，它就在那只大天鹅的尾巴上，所以阿拉伯人又叫它“戴耐布”（Deneb），意为“天鹅之尾”。我国人民自古以来一直叫它“天津四”。图3中还标出另一些星星的名字：天鹅座中的β（贝塔）、γ（伽马）、δ（德尔塔）、ε（艾普西隆）、ζ（泽塔）和η（伊塔）等，它们分别用希腊文中的第二至第七个字母表示。

一个星座中的星星是很多的，而希腊字母只有24个，每颗星用掉一个字母，不够用了怎么办呢？不要紧，还用拉丁字母；拉丁字母用完后，还可以干脆给星星编上号，例如图3中的天鹅61星便是这样。或者，还可以给星星专门列出一份份“花名册”，它们称为“星表”。在星表中给每一颗星指定一个号码，这也就是它的名字了，比如天鹅61。实际上，天鹅61是一个双星系统，由两颗互相绕着转的恒星组成；这两颗星中的每一颗，都称为该双星系统中的一颗“子星”，它们的名字分别叫天鹅61A和天鹅61B。同时，这两颗星在“HD星表”中的编号分别为201091和201092，故又称HD 201091和HD 201092。这里，HD乃是美国天文学家亨利·德雷珀（Henry Draper，1837—1882年）姓名的首字母缩写。这位亨利·德雷珀原本是学医的，做过短时期的外科医生。他对天文学非常入迷，便于1861年在父亲的庄园里自建了一座天文台。后来德雷珀成了擅长用照相方法拍摄恒星光谱的专家，可惜他45岁时就染患肺炎去世了。他的遗孀设立了德雷珀纪念基金，以资助哈佛天文台拍摄和研究恒星光谱，后来又出版了亨利·德雷珀星表，即HD星表。

图3 天鹅座，天津四和天鹅61星

中国古代经常使用“星宿”这个名称。“二十八宿”就是大致沿黄道分布的28个天区，它们各有自己的名字，如“角、亢、氐、房”等。这些星宿的名字，化作神话人物，频频出现在中国古典文学作品中。例如，在《西游记》中很有名的“昴日鸡”就是昴宿的化身，它的神话形象是一只威武雄壮的大公鸡。从天文学的角度来看，星宿和星座并没有本质上的差别，只是与此有关的神话传说和相应的名称反映了东西方传统文化的差异。如今，虽然国际上已经统一采用共同的星座体系，但我们中国人谈到流传至今的这些星宿的名称仍然深感亲切而有趣。

可是，美妙的星座，灿烂的群星啊，你们究竟离我们有多远呢？

这是一个曲折动人而又绵长的故事。亲爱的读者，下面让我们来看看古人是怎样想的吧。

[1] 此处所录系本诗1922年首次发表时的原题原文。20世纪50年代初的课本编者出于某些原因，曾征得郭沫若先生本人同意，将标题中的“市街”改为“街市”，现行七年级语文教材亦保留这一改动。但在郭沫若亲自审定的文集中，仍将篇名保留为《天上的市街》，如1957年人民文学出版社出版的《沫若文集》第一卷等均保留此诗原貌，不做任何改动。1980年《星星离我们多远》成书时，即引用《天上的市街》初版原文，现一仍其旧，特此说明。

大地的尺寸

首次估计地球的大小

在很久很久以前，人们无疑发现“天”是很远的。因为，无论你站在地上，爬到树上，还是攀至山巅，天穹总是显得那么高，日月星辰始终是那么远。有什么办法知道星星的距离呢？

曾经，人们以为地球就是宇宙的中心，以为太阳、月亮、行星和恒星都绕着地球转，以为所有的恒星都镶嵌在一个透明的球（也许是个硕大无朋的水晶球）上，这个球就叫作“恒星天球”，或者叫作“恒星天”。对恒星天的距离有过种种猜测，就像对“月亮天”“太阳天”“水星天”……的距离有过种种猜测一样。

古希腊有一位聪明的哲学家和数学家，名叫毕达哥拉斯（Pythagoras，约公元前580—约前500年）。他出生于爱琴海中的萨摩斯岛，后来创立了一种有点神秘色彩的学派，即毕达哥拉斯学派。这一学派对数学和天文学很感兴趣。例如，毕达哥拉斯本人发现，在直角三角形中，两直角边的平方之和恰好就等于斜边的平方。学过初等几何的人都知道，这正是“勾股定理”，西方人称之为“毕达哥拉斯定理”。

毕达哥拉斯对声学也很有研究。他发现乐器的琴弦做得越短，发出的音调就越高。例如，一根琴弦的长度比另一根长一倍，那么它发出的声音恰恰低八度。如果琴弦长度的比率为3∶2，就会产生所谓五度音程。增加琴弦的张力，音调也会随之提高。于是，研究声学就成了物理学的一个分支。毕达哥拉斯认为宇宙极端美妙和谐，其表现之一便是八重天的高度恰好与八度音的音高成正比。这种想法在今天看来不免可笑，但对于2000多年前的古希腊人来说，不正是对“星星离我们有多远”的一种猜测吗？

中国古籍《列子·汤问》篇中有一个著名的故事，叫作“两小儿辩日”。其中一个小孩说早晨的太阳离我们更近些，因为它看起来较大；另一小孩则说中午的太阳离大地更近，因为它比早晨的太阳热得多。他俩当然不知道太阳究竟有多远，可是“太阳的远近”这个问题却提出来了。

估算天体绝对尺度的第一级入门之阶，是测量地球本身的大小。那已经是2200多年前的事情了。当时的古埃及有一座非常繁华的城市——亚历山大城，多少年来西方人赞不绝口的“世界七大奇迹”之一——亚历山大灯塔（图4），就屹立在从地中海进入亚历山大港的咽喉之地法罗斯岛上。亚历山大城的大图书馆是当时世界上最先进的文化中心，令人痛惜的是，大约在公元前3世纪，一场大火吞噬了图书馆本身和它的全部馆藏。亚历山大城图书馆曾有一位名叫埃拉托色尼（Eratosthenes，约公元前276—约前194年）的馆长。他是阿基米德（Archimedes，约公元前287—约前212年）的朋友，不仅通晓天文学、地理学，而且还是历史学家。他绘制当时所知的世界地图，从不列颠群岛到锡兰（今斯里兰卡），从里海到埃塞俄比亚，胜过在他之前所绘制的任何地图。在天文学方面，埃拉托色尼确定了地球赤道平面与太阳周年视运动平面（即“黄道面”）所交的角度，也就是测定了“黄赤交角”的大小。他还绘制了包含675颗恒星的星图。不过，他最惊人的成就，还是在公元前240年测定了地球的大小。

图4 古埃及时代建造的亚历山大灯塔高约134米，是当时高度仅次于胡夫大金字塔的世界第二高建筑物。在长达1500年的岁月中，它曾引导无数船只进入亚历山大港。这座灯塔经受了一系列地震的考验，最终在公元1349年倒塌沉入海底

埃拉托色尼思索着这样一个事实：6月21日夏至这天正午，太阳在塞恩城（现代埃及的阿斯旺）正当头顶，但在塞恩城北面5000希腊里（1希腊里＝158.5米）的亚历山大城，这时的太阳却不在头顶。在那儿，阳光对铅垂线倾斜了一个小小的角度z（约7.2°），这个角度正好等于一个圆周的1/50（图5）。埃拉托色尼认识到，造成这种差异的原因必定是由于大地表面的弯曲。既然经过从塞恩城到亚历山大城的这5000希腊里（约792千米），地球表面弯曲了一个圆周的1/50，那么整个地球的周长应该是多少希腊里或者多少千米呢？

图5 埃拉托色尼测量地球周长的方法示意图。图中S代表塞恩城，A代表亚历山大城

当然，这里有一个前提，那就是古希腊人接受大地呈球形这一观念。从唯美的信念出发，球形也是所有形体中最匀称最完美的构形。

对埃拉托色尼来说，这样的数学问题真是太简单了。今天一位聪明的小学生就能算出它的答案，结果是：地球的周长为792×50=39 600（千米），地球的直径则为12 700千米。它与今天用现代技术测量的结果接近得真是令人吃惊。如今，人们知道地球的直径是12 742千米，周长则约为40 000千米。

埃拉托色尼80岁时双目失明，精疲力竭，最后绝食而亡。很可惜的是，古希腊人并未普遍接受他得出的关于地球大小的这个准确数值。大约在公元前100年，另一位古希腊天文学家波西冬尼斯（Posidonius，约公元前135—约前50年）用同样的方法重复了埃拉托色尼的工作。他在测量中利用的不是太阳，而是老人星（船底α）。波西冬尼斯不如埃拉托色尼测得那么准确，得到的地球周长仅为18万希腊里，即28 800千米。

结果，从古希腊最后一位杰出的天文学家托勒玫（Ptolemy，拉丁名为Claudius Ptolemaeus，约90—约168年）直到发现新大陆的航海探险家哥伦布（Christopher Columbus，约1451—1506年），都采用了波西冬尼斯这一过于小的数字。只是到了葡萄牙探险家麦哲伦（Ferdinand Magellan，约1480—1521年）船队的幸存者们历尽艰难险阻，终于在1522年环绕地球一周回到欧洲后，才纠正了这一错误。

不过，在麦哲伦之前800年，在欧亚大陆的另一端，就进行了世界上第一次大规模的子午线实地测量。

第一次丈量子午线

子午线，就是地球上通过南北两极的大圆，也叫“经度圈”。从地球的赤道算起，沿着子午线向南北各走90°，就到了南北极。从南极到北极的半个大圆是180°，因此只要测出每1°的长短为多少千米，那么乘上360之后，就得到整个地球的周长了。

世界上第一次子午线实测工作，是在我国唐朝时进行的。唐代有不少学识渊博的高僧。他们之中不仅有西天取经的玄奘，有东渡日本的鉴真，还有著名的天文学家一行（683—727年）。一行原名张遂，是河南南乐县人。他的曾祖父原是唐太宗李世民的功臣，但在武则天执政时代，张氏家族因政治原因而衰落了。张遂从小刻苦自学，青年时代已成为长安城中的知名学者。他为躲避皇室权贵、武则天的侄儿武三思的拉拢而剃发，出家于嵩山寺，法名一行。

僧一行翻译过佛经多种，后来成为佛教中的一派——密宗的一位领袖，即世称的密宗五祖之一。日本有几座著名古庙，至今还收藏唐人李真绘的一行像摹本多种。1973年，中国出土文物展览代表团赴日，带回它们的照片。李真的原作现由日本京都府教王护国寺珍藏，被日本政府定为“国宝”（图6）。

图6 唐代天文学家僧一行像（日本兵库净土寺藏唐人李真画摹本）

公元717年，一行35岁时，唐玄宗派专人去接他回到长安。一行的一生，对天文学做出了许多重要贡献。他的成就遍及历法、天文仪器、大地测量等许多方面。这里，我们最感兴趣的是从公元724年起，一行发起并领导的全国性天文大地测量。那次测量的整体规模很大，共有北起铁勒（今贝加尔湖附近）、南达林邑国（今越南中部）的13个测点。在河南进行的那一组观测最为重要，由太史丞（唐代政府当时执掌天文的职官）南宫说亲自负责，在大致位于同一经度上的白马（滑县）、浚仪太岳台（开封西北郊）、扶沟（扶沟县）、武津（上蔡县）4个地方，测量了冬至、夏至、春分、秋分时的日影长度、冬至和夏至的昼夜时间长度、当地北天极的地平高度，以及这4个地方之间的距离。最后由一行统一归算定出：南北两地相距351里80步，北极高度相差一度。现代天文学家做了许多考证，力求将唐代的计量单位转换为如今常用的单位。据此推算，一行的上述结果用今天的话来说，就是子午线每1°弧长为131.11千米。

这个结果虽然不够精确，约比现代测定的准确数值大20%，但它却是世界史上第一次子午线实测。在没有现代化精密仪器的1200多年以前，完成如此复杂的测量和计算，实在是难能可贵的。国外首次实测子午线是阿拉伯帝国阿拔斯王朝的第七代哈里发马蒙（alMa\'mūn，786—833年）主持在美索不达米亚平原进行的，那时一行已经去世一个世纪了。

到了我国的元朝初年，元世祖忽必烈决定制定、颁行一部比先前更精准的新历法。这时，杰出的天文学家、水利学家郭守敬（1231—1316年）向忽必烈进言，唐代的一行和南宫说领导的那次天文大地测量，在全国各地一共设立了13个观测点。如今元帝国的疆域比唐朝更加辽阔，故应设

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