解碼古埃及的星圖

在有4000年曆史的棺材中發現了神秘的天文資訊表。它們的目的是什麼?

埃及小鎮馬拉維並非主要的旅遊線路,因為它位於盧克索神廟群以北260英里處,乘坐火車需要七個小時。但我們中的一位(西蒙斯)在2013年5月與她實驗室的博士後研究員羅伯特·科克羅夫特一起前往那裡,希望能看到世界上最古老的天文記錄之一。這個記錄之前只是被模糊地描述過,它確實在那裡,但令他們驚訝的是,這並非唯一的一個。

“我能看到文字!”科克羅夫特驚呼道。那時,他正蹲在馬拉維古蹟博物館中央房間的一個陳列櫃旁,櫃子裡裝著一口棺材,他正伸長脖子,仔細察看支起的木棺蓋的底面。西蒙斯用手電筒的光束照亮了一根細木條——一根橫樑——它將扁平的木板固定在一起。木條的表面繪有優雅的象形文字,代表著星星的名稱,西蒙斯和科克羅夫特立即意識到,這根橫樑是又一個古代天文記錄的一部分。直到那時,還沒有人認識到這根橫樑的重要性;它被錯誤地安裝在了這口特定的棺材上。

考古學家在19世紀90年代首次開始發現這些有趣的棺材記錄,當時他們在附近的阿西尤特墓地群中進行探索。在開啟一些長方形的棺木後,裡面裝著當地貴族的木乃伊遺骸,探險家們在棺蓋內側發現了非常特殊的設計,而不是大多數古埃及棺材中常見的素色木材或宗教文字摘錄。這些特殊的圖畫描繪了一個有組織的星名錶,記錄了包括天狼星在內的選定星星在一年中的運動軌跡。


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作為一名科學史學家,西蒙斯在過去的20年裡一直在編目和分析這些天文表。根據計算某些碎片的方式,只有27個被發現,其中只有一個不是來自棺材:它裝飾著一座神廟的天花板。大多數表格的年代約為公元前2100年。透過研究這些以及其他古代象形文字,並利用先進的天文館軟體,她希望重建埃及人如何以及為何開發這些表格,並辨別用於構建它們的天文觀測方法。她目前的工作對關於中王國時期的埃及人為何製作星圖的普遍觀點提出了質疑,並最終可能有助於闡明這些埃及天文學家對他們天空中繁星的瞭解和不瞭解之處。

星鍾?

發現星圖的挖掘者知道它們描繪的是星星,但直到20世紀60年代,才有人提出一個全面的假設來解釋這些表格可能代表什麼以及它們的功能是什麼。在題為《埃及天文文字》的三卷本著作中,科學史學家奧托·諾伊格鮑爾和埃及學家理查德·A·帕克描述了當時已發現的13個表格,並提出它們追蹤了選定的星星(或小星團)在一年中每週的夜晚首次從東方地平線升起的順序。他們推測,記錄這些資訊是為了在夜間報時。有人注意到在任何給定時刻哪顆星星在地平線上,就會知道自日落以來已經過去了多少時間,因此諾伊格鮑爾和帕克將它們稱為星鍾。

如果這些星鍾除了在棺材蓋的隱藏表面之外的其他地方也能使用,那麼它們對於當時的祭司來說可能非常重要。根據埃及神話,太陽在夜晚經歷了一段危險的旅程,它必須克服重重障礙。透過在黑暗時段的關鍵時刻進行特定的儀式,祭司們可以映象太陽的旅程並提供幫助。

諾伊格鮑爾和帕克對星表的描述當然與這種用途相符。一個完整的表格被一條水平和一條垂直的條帶分成四份。水平條帶包含一段宗教文字,向一些埃及神祇獻祭,垂直條帶則描繪了神祇本身的四個影像。吸引諾伊格鮑爾和帕克想到時鐘概念的是,在表格的頂部執行的是古埃及民用曆法。

古埃及民用曆法中的每個月包含三個10天的周;12個月加上五天構成了365天的一年。一個完整的星表,從右向左閱讀,由40列組成,其中前36列各自表示一個“周”。接下來的三列顯示了圖表中描述的所有星星名稱的完整列表(用數字1到36表示),最後一列,即第40列,表示民用年中剩餘的半周。因為不同的星星在每個10天周對應的列的頂部,所以這些星星今天被稱為旬星,來自希臘語deca,意思是“十”。

每一列旬星都由12行組成,諾伊格鮑爾和帕克認為,垂直位置反映了旬星在夜空中出現在地平線上的順序。(因此,每一行代表夜間不同的“小時”。)最上面的單元格包含在太陽落山後不久在東方升起的旬星的名稱。(在天空中,隨著夜幕降臨,星星會向西移動。)接下來的11個旬星按照它們在列中列出的順序依次升起。十天後,民用曆法的第二週開始,天空已經發生了變化;現在,不同的旬星——旬星2——隨著日落而升起,因此它出現在該周列的頂部。結果是旬星的對角線模式,隨著年份的推移,同一個旬星沿著從右下到左上的對角線穩步提前升起。

如果一年正好是360天,星圖中的模式將形成一個36個旬星的無縫迴圈。在第36個旬星在夜空中升起之後,第一個旬星將在下週重新出現在它後面。然而,年中剩餘五天的半周阻止了這一程序。為了應對這種情況,諾伊格鮑爾和帕克得出結論,古埃及人記錄了一套全新的旬星的運動軌跡。隨著這些新的旬星沿對角線向上移動到表格中,它們共同在表格的左側形成了一個三角形形狀。

在表格的示意圖中,研究人員將三角形旬星與其他的旬星區分開來標記——用字母而不是數字。但是棺材上的圖畫本身並沒有表明埃及人認為三角形旬星比其他36個旬星更重要或更不重要。然而,在神廟和陵墓天花板上的其他天文描繪(其設計可能與棺材表同時代)中,卻做出了區分,這引發了埃及學家之間的爭論,爭論的焦點是哪個先出現——是36個“完美”的旬星定期從東向西在天空中執行的想法,還是對各種真實星星在其更復雜的年度旅程中的實際觀測。

無論如何,三角形的存在證實了這些表格是真實天文觀測的結果。額外的旬星引入的額外複雜性反駁了這些表格僅僅是宇宙理想化模型的說法。

複雜性

儘管諾伊格鮑爾和帕克對星圖所顯示內容的解釋非常精妙,但他們的方案留下了一些重大問題。諾伊格鮑爾和帕克自己在20世紀60年代就認識到的一個問題是,他們意識到的星表並非完全相同。

對於未經訓練的眼睛來說,所有表格的格式看起來都相同,有序的列布局填充著許多相同的旬星名稱。然而,更仔細的比較表明,它們分為兩個主要組,其中旬星偏移了若干列。諾伊格鮑爾和帕克認為,這種差異源於民用曆法中缺少閏年系統。如果古代製表者忽略了一年中額外的四分之一天,製作了相隔40年的兩個表格,那麼40個四分之一天的滑動將意味著後來的表格的星星位置正好偏移了一個10天的周,或者每個旬星移動一個單元格。諾伊格鮑爾和帕克假設,如果發現更多的星表或相關檔案,就會出現介於當時已知的組之間的佈局示例。

但是西蒙斯的工作對這一論點提出了質疑。她直接研究或檢查了所有已知的星表的照片,包括1960年代之後發現的星表。每一個星表都屬於埃及學家現在接受的兩個組之一,沒有顯示出替代的旬星模式。此外,匹配的旬星對之間的間隔各不相同;閏年程序將使所有旬星一起移動,並保持它們的間距。

諾伊格鮑爾和帕克也不能確定這些星圖是否真的追蹤了地平線上星星的升起,正如他們的方案所暗示的那樣。西蒙斯的分析揭示了一些同樣可行的替代可能性。她的線索來自兩種表格型別之間的不一致之處,這些不一致之處超出了旬星移動列的範圍。例如,一些旬星的出現順序也不同,而且她掌握了一些諾伊格鮑爾和帕克沒有的工具。

西蒙斯可以使用功能強大的天文館軟體,可以將時間倒退數千年,以顯示古埃及上空的夜空。當我們今天仰望夜空時,地球的自轉軸大致指向北極星。但實際上,軸心以大約每25800年為一個週期非常緩慢地在一個圓圈中擺動。因此,儘管天空的整體行為沒有改變(太陽仍然從東方升起,從西方落下),星星彼此之間的相對位置也沒有改變,但擺動意味著天空中的一切位置都與4000年前的位置不同。

擁有古代天空的準確、動態的檢視可以幫助提供難以形象化的解釋。研究人員可以用數學方法描述星星的舊位置,但方程式冗長而複雜。計算機模型只需單擊一個按鈕即可自動執行計算。

正如天文館軟體有助於明確的那樣,如果使用兩種不同的方法觀察星星,則可以最容易地解釋兩組表格之間的不一致之處。計算機模擬顯示,從埃及任何地方觀察,所有同時從東方地平線升起的星星都將在西方地平線上在不同的時間落下,這是因為地球相對於天球的傾斜。如果一個表格追蹤旬星的落下,那麼恆星運動的這一特徵將扭曲甚至打亂旬星的順序;在兩種不同型別的星表中看到的運動與一組代表星星的升起,另一組代表星星的落下是一致的。

天文館軟體還可以用於檢查其他可能性,並排除無效的可能性。對兩組表格之間差異的另一種解釋可能是星星是從埃及境內的兩個不同地點觀測到的。將不同緯度的天文館模擬與真實的表格進行比較,強烈表明情況並非如此。觀測必須在埃及最北部的海岸和極南部的內陸進行,觀測的緯度差異才足以與現存的表格相匹配。

然而,模擬有其侷限性。升起和落下的情景是可行的,但變體也是如此,例如想象使用的“地平線”不是自然地平線,而是一堵牆的邊緣或特定樹木上方的點。這些模型,儘管擁有強大的計算能力,但只能與現有資料相吻合,因此目前最適合排除可能性,而不是試圖“證明”實際發生了什麼。

當試圖使用天文館軟體來識別我們自己天空中的哪些星星代表古代旬星名稱時,也存在同樣的侷限性。到目前為止,計算機模擬已經證實,旬星之一是天狼星(從象形文字音譯為spdt,發音和書寫為Sopdet),它是當時和現在天空中最亮的星星,也是埃及天文學中重要的天體。有些人對其他被監測的星星提出了合理的識別,但從旬星到旬星,可信度各不相同。

大多數研究人員認為,旬星Khau表示昴星團,軟體也支援這一推測。Tjemes en Khentet可能是一顆紅色的星星,因為tjemes的意思是“紅色”;計算機程式顯示,這個短語和旬星相對於天狼星/Sopdet的位置因此與心宿二相符。然而,除了這些相當明顯的推論之外,任何古代埃及史學家都可以為這顆或那顆星星辯護,並且不同意其他人的觀點,因為每位研究人員對於埃及人會使用什麼作為選擇星星作為旬星的標準都有不同的想法。我們應該在天空中的哪個精確位置尋找星星的升起?正東?東邊五度以內?東邊十度以內?一顆明亮且熟悉的星星,但位置不完全正確,是否會被選中,而不是一顆更晦澀但為了製作表格的目的而正好在正確位置升起或落下的星星?

最終,如果我們更精確地知道使用了哪些星星,我們就可以推斷出觀測程式。如果我們知道觀測程式,我們就可以猜測星星。我們既不知道星星,也不知道觀測程式,這一事實讓我們不得不做出假設。

也許比擁有兩種型別的表格所引發的問題更根本的是它們的目的問題。如前所述,諾伊格鮑爾和帕克將這些表格視為時鐘。這個術語暗示了一個類似於現代計時的系統:這些表格是一種儀器,其重點是準確性和對時間的精確劃分。然而,這種觀點與埃及人通常對待時間流逝的方式不一致。儘管21世紀的人們將時間視為抽象的、有規律地流逝的小時、分鐘和秒,但古代埃及人並非如此。相反,諸如太陽或星星的天體運動等事件決定了一天或一夜的時間。例如,午夜或黎明將是某些星星可見或太陽位於天空特定區域的時段,而不是一個單一的、明確定義的瞬間。

文化的這一方面與星圖是作為一種精確計時方式而開發的觀點背道而馳,因此,現在更通用的術語“星表”而不是“星鍾”似乎更貼切。此外,天文館軟體顯示,古代的天空中並非總是在您需要的時間和地點都有一顆明亮的星星。此外,在天空足夠黑暗之前,根本看不到星星。總的來說,星鍾報出的“小時”將比60分鐘短,並且可能非常不規律。西蒙斯目前的觀點是,這些表格更像是年曆或圖表,記錄了天空隨時間變化的狀態,而不是實用的時鐘。

當然,顯而易見的遺留問題是,為什麼星表主要在棺材內部發現?為什麼死人需要報時?他們需要知道天空是如何移動的嗎?

可能的答案與古代埃及人關於來世的信仰有很大關係。神廟、陵墓甚至棺材都是模型世界,其中天花板或內蓋代表天空。此外,即使是一些最早的宗教著作《金字塔經文》也包含了靈魂可以轉世為星星的概念。死後,法老被認為會成為拱極星的一部分,拱極星靠近北部天極,這意味著它們永不升起或落下;它們是不朽的星星。後來的思想可能會擴充套件這種願景,允許其他著名人物——例如阿西尤特周圍的地方鄉紳——升起為較小的星星,這些星星的路徑在一年中的不同時間會低於地平線。在這種情況下,死者可能需要星表來引導他們升起並加入旬星的行列。

數字化過去

為了促進對星表功能的進一步研究,西蒙斯開發了一個線上資料庫,該資料庫現在包含所有已知示例中發現的資訊。這個彙編為研究人員提供了進一步研究的共同知識基礎,並消除了操縱易碎棺材的需要,從而避免了潛在的損壞。

人們對找到更多表格抱有一些希望。新的樣本偶爾會在埃及的考古挖掘中出現。不幸的是,現有的文物不一定安全。例如,在西蒙斯和科克羅夫特訪問並在幾周後發現新的碎片後,馬拉維博物館在2013年的內亂中遭到搶劫。儘管此後已追回許多物品,但星表的現狀尚不清楚。今年回到埃及後,西蒙斯和科克羅夫特得以完成他們對其他埃及博物館中星表的調查,並將繼續記錄和分析古埃及的天文遺產。每一塊新的碎片都帶來了額外的見解,以及在我們理解古代天文學家工作方面取得突破的可能性。這更有理由仔細儲存我們擁有的東西,並繼續尋找更多。

更多探索

星星的一年:古埃及天空中的年度週期。 莎拉·西蒙斯,載於《日曆與年份:古代近東的天文學和時間》。J. M. Steele 編輯。Oxbow Books,2007 年。

危機時期的文化遺產:來自埃及的視角。 Salima Ikram,載於《地中海東部考古學與遺產研究雜誌》,第 1 卷,第 4 期,第 366–371 頁;2013 年。

古埃及天文學資料庫:http://aea.physics.mcmaster.ca

來自我們的檔案

希臘星座的起源 Bradley E. Schaefer;2006 年 11 月。

莎拉·西蒙斯 是麥克馬斯特大學的副教授,也是安大略省威廉·J·麥卡利翁天文館的館長,她專注於科學史和科學教學創新。她對古埃及天文學的研究得到了加拿大社會科學和人文科學研究委員會的支援。

更多作者:莎拉·西蒙斯

伊麗莎白·塔斯克 是日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的副教授,她的研究重點是在計算機內部構建恆星和行星。她是科普書籍《行星工廠》的作者,該書於去年出版。可以在 Twitter 上關注伊麗莎白,瞭解她關於系外行星和在日本生活的資訊 @girlandkat。

更多作者:伊麗莎白·塔斯克
大眾科學雜誌 第 313 卷 第 4 期本文最初以“逝者的星星”為標題發表於大眾科學雜誌 第 313 卷 第 4 期 (),第 70 頁
doi:10.1038/scientificamerican1015-70
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