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中国通史之天文学

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发表于 2009-11-10 11:28:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

第十五章
数学、天文学、气象学、地学

第二节
天文学

考古发掘和古文献资料表明,我国是天文学发达最早的国家之一。从原始社会开始,我们的祖先为了采集、狩猎和农牧业活动的需要,通过观天象、定方向、定季节、告农时,逐渐积累天文知识,萌生和发展了我国古代的天文学。

早在六七千年前,属于仰韶文化的西安半坡遗址中,房屋的门、墓穴和人骨架的头部都朝着南方,江苏邳县大墩子墓地积有五层墓葬,晚期的叠在早期之上,但方向仍大体一致。这种一致性表明他们已能辨认方向。对于原始时代日出而作,日入而息的古人来说,能够赖以定方向的依据只有天象变化,特别是太阳。

太阳给大地以光明,给人们以温暖,它在新石器时代的出土陶器上,就有以太阳作为纹饰的器物。河南郑州大河村仰韶文化出土的彩陶上,中间为红色圆心,四周有彩色光芒,显系太阳的图象;山东大汶口龙山文化出土的灰陶尊上,画有日出于山岗之上和日出于山岗云气之上的图案,恐系“旦”字的象形字。稍晚的文献《诗经》中则有“既景乃岗,相其阴阳”的诗句,表明在山岗上观日影定方向,另一篇《邶风·定之方中》说:“揆之以日,作于楚室”,这些观太阳定方向的描述,正是古老习俗的遗留。

日出和日没不仅指示了方向,而且形成了白天和黑夜的循环,昼夜交替使人们产生了日的概念,昼夜与太阳都用“日”字表示,日显然是同太阳联系在一起的。为了计算日子的流逝,原始时代就出现了许多方法。我国解放前后尚处于原始社会的一些少数民族,有的在绳子上打结,有的在竹上刻划,有的在竹筒里放石子,这些记日方法显然是很原始的。在出土的殷商甲骨文中已有完整的干支记日法,干就是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,夏代末期帝王的名字就已采用了十干中某些字,如孔甲、履癸,说明它们可能产生得更早些,支就是子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二个字,用十干与十二支相配,得到甲子、乙丑、丙寅……癸亥等六十个干支名称,用来记日便是六十天一循环,这种记日方法一直延续到现在。有一块武乙时期(约公元前十三世纪)的牛胛骨上完整地刻着六十干支,这可能是当时的日历。在甲骨文中还有旬字,殷人称十天为一旬,这一名称也一直流传到今天。

月有圆缺,这是夜晚可能看到的最明显的天象变化,从月圆(望)到月圆,或从月初见(朏)到下一次见到,或从月不见(晦)到下一次不见都差不多是三十天,月的圆缺变化产生了“月”的概念。阿细人的跳月,藏历的定望都是原始时期的遗留。望、朏、晦比朔更早被人们所认识,最早的“朔”字见于《诗经》。

季和年虽然比日和月的周期要长,但它的产生并不晚。因为,它比起日月来也许更重要,寒来暑往,草木枯荣,农业的收成,动物的繁衍都同它密切相关。农牧业生产的发展要求准确掌握时令季节,而天象的周期变化与物候之间有必然的相关性,通过观察天象就能确定季和年的变迁。观象授时既是生产之必需,也是最早的天文活动。文献上记有古代传说:“少皞氏之衰也,九黎乱德。……颛顼受之,乃命南正重司天以属神。命火正黎司地以属民。……其后三苗服九黎之德,故二官咸废所职,而闰余乖次,孟陬殄灭,摄提无纪,历数失序。尧复遂重黎之后,不忘旧者,使复典之,而立羲和之官。明时正度,则阴阳调,风雨节,茂气至,民无夭疫。”这段记述说颛顼时代已有了“火正”的专门官职,负责观察大火(即心宿二)这红色亮星来判断季节。后来由于氏族战争,观测停止了,结果弄得季节掌握不住,造成很大混乱,到帝尧时代又恢复“火正”之官,让他明时正度,造成了风调雨顺、生活安宁的局面。《左传》襄公九年的记载印证了这一传说:“陶唐氏之火正阏伯居商丘,祀大火,而火祀时焉!”陶唐氏即是帝尧。

尧不仅恢复了火正,还立羲和之官,命羲仲、羲叔、和仲、和叔分赴四方,观察日月星辰,以告农时。《尚书·尧典》曰:“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时。分命羲仲、宅嵎夷、曰旸谷,寅宾出日,平秩东作,日中星鸟,以殷仲春,……。申命羲叔,宅南交,平秩南讹,敬致日永星火,以正仲夏,……。分命和仲,宅西土,曰昧谷,寅饯纳日,平秩西成,宵中星虚,以殷仲秋,……。申命和叔,宅朔方,……日短星昴,以正仲冬,……。期三百有六旬有六日,以闰月定四时成岁。”《尧典》虽非尧时所作(学者们多认为作于战国初或稍早),但可能记有较早时代的事情。这段文献所指出的四仲中星,即不同的季节黄昏时有不同的星到达南方天空。按现代天文学来推算,鸟、火、虚、昴四星在春分、夏至、秋分、冬至黄昏时到达南方天空的时代大约是公元前二千年左右,与传说中的尧时相当。所以,《尧典》的记述可能正是古代观象授时的情形。

至于“期三百有六旬有六日,以闰月定四时成岁”的记述,更说明了历法的萌芽。年、月、日概念的建立是历法得以产生的基础,一年有366天的识别,又设置闰月来协调季节和月分的关系,这是天文学的重大进步。殷商甲骨文已有十二个月的名称,还有大量十三月的记载,这是“以闰月定四时成岁”的证明。从甲骨文的片断记载可以推论殷代历法已有相当水平,它大体上是以干支记日,以月亮圆缺的周期记月,以冷暖循环来记年,一年有12个月,月有大小之分,大月30天,小月29天,闰年有13个月。这一阴阳合历的传统流传至今,成为我国古历的重要特点。

殷周至春秋战国,各诸侯国行用不同的历法,计有夏、殷、周、鲁、黄


它们的不同在于岁首,黄帝、周、鲁三历以十一月(子月)为岁首,称建子,殷历以十二月(丑月)为岁首,称建丑,夏历以正月(寅月)为岁首,称建寅,这就是“三正”之说。此外还有颛顼历以小月(亥月)为岁首,称建亥,目前由于资料缺乏,对这些历的详情还不太清楚。

天文和历法的发展基于天象观测,我国古代天象观测记录是世界公认最悠久最系统的。《夏小正》一书中按月分记录了天象和物候的关联,如“正月,……初昏参中,斗柄悬在下”,“四月昴则见,初昏南门正”,“五月,……初昏大火中”等等,该书虽然成书较晚,但这些天象记录如实地反映了三四千年前的天象。《鹖冠子》也记载“斗柄东指,天下皆春,斗柄南指,天下皆夏,斗柄西指,天下皆秋,斗柄北指,天下皆冬”,这是三四千年前的天象。

殷墟甲骨文中包含着更多的天象记录,公元前十二至十四世纪的日月食记事,现在能大体定出时间的有四次日食,五次月食,无疑是世界上最早的。甲骨文中记录大火附近出现新星,它比古希腊伊巴谷Hipparchas(前二世纪)记录的第一个新星(公元前134年)要早一千多年。比甲骨文稍晚的金文中有大量的西周月相记录,如初吉、既生霸、既望、既死霸等等,虽然对它们的含义是指一个月中的某一天或者某一部分还有争论,但其同月相变化有关是没有疑问的。西周和春秋时代的天象记录在《诗经》中也有不少反映,著名的《豳风·七月》诗记载了天象与物候的关系,以及当时的历法知识;《小雅·十月之交》的日食和月食记录,引起了研究者的很大兴趣,据中外学者考证,十月辛卯朔的日食和紧靠着的一次月食可能发生于公元前776年9月6日和8月21日,但另一些人认为是公元前735年11月30日和12月15日,因为前次日食通过北极圈之内,中国黄河流域不可能见到。《诗经》中关于恒星的记述已有28夜中十宿的名称,还有牛郎、织女、银河以及金星的不同名称——启明和长庚。

春秋时代的编年史中有37次日食记录,绝大多数是可靠的,可用现代的计算来验证,并给地球自转研究提供参考。鲁文公十四(前613年)年,“有星孛入于北斗”的记录是关于哈雷彗星的最早记载,鲁庄公七年(前687年)“夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”,这是天琴流星雨的最早记录。战国时代著名的天文学家甘德和石申(一作石申夫)辨认并观测了大量恒星,测定了120多个星的位置,编出了世界上最早的星表《石氏星表》。1978年在湖北随县出土的战国(公元前444年)遗物上发现了完整的28宿名称,并和北斗图象相联。这些天象观测记录和所达到的天文学成就受到了全世界的重视。

和天文学从原始社会萌生的同时,人们也产主了对天空和自然的原始宗教意识。进入奴隶社会以后,宗教思想和自然观发生了很大变化,对自然神的崇拜为奴隶主阶级利用,出现了人格化的、主宰一切的天神,人世间的君主也是授命于天的。人们对天空现象的迷惘,尤其是异常天象的出现,使星占术得以产生。这就是古代许多天象记录同星占迷信纠缠在一起的原因。





南京博物院:《江苏邳县四户镇大墩子遗址探掘报告》,《考古学报》1964年2期。
《诗经·大雅·公刘》。
《史记·历书》。

第三节
气象学

气象和天文学在我国古代统称天文,其实两者是有差别的,气象现象是发生在地球大气层内的,天文学的研究对象则在大气层之外。气象同人们的日常生活、生产活动有密切关系。为了生存,人们经历了对自然气候的适应过程,从穴居野处发展到营室居住,他们把屋门开向南方,又用兽皮树叶缝制衣服,抵御风寒。人们虽不断积累气象知识,而对其成因却一无所知,从而产生对自然神的崇拜。《山海经·大荒北经》提到,南方多雨是因为南方为雨师应龙所居,北方干旱是因为旱神女魃居于赤水之北(今河西走廊以北的大沙漠)。古人认为风云雷雹都各有神,各司其职,而传说中的“后羿射日”则反映了人们战胜干旱燥热的美好愿望。

殷商甲骨文保留了大量天气现象的记录,出现了晴、云、阴、霾、雾、虹、霓、霜、雪、雷、电、雨、风、雹等名称。公元前十三世纪文丁时期的卜辞中有连续十天的气象记录①,这是世界最早的气象记录之一,也是后来传统气象记录的先声。甲骨文中对风雨有不同的称谓,雨有大雨、小雨、幺(丝)雨(毛毛雨),风有小风、大风,风(骤风)、大飓(狂风),可说是风力、雨量分级概念的开始。

殷商时期有关天气和物候现象的记录大量出现,揭示了我国大陆上古今气候的变化情况。二千多年前的物候现象比现今要早一周以上,黄河流域当时生长着很多竹子、桑树,种植水稻,还有大象,表明那时期黄河流域气候比现在温暖湿润。古代气象史料可以用来为现代许多研究项目做参考,因而正受到越来越多的重视。

在观象授时阶段,为了利用物候现象来判断季节时令,经常注意观察气象变化,促进了对气象规律的认识。《夏小正》中按月列出的物候现象,也附有气象情况,如“正月……鱼陡负冰,……时有后风,寒日涤冻涂”,“三月,……越有小旱”,“四月,越有大旱”,“七月,时有霖雨”等等,在《诗经》、《月令》等著作中也有类似的物候描述。随着观察的深入,感性知识增多,形成了一些天气预报的谚语。《诗经·鄘风·蝃蝀》曰:“朝隮于西,崇朝其雨”,意思是早晨日出时看见西方有虹,不久就要下雨了,这个谚语至今还在我国民间流传。《小雅·渐渐之石》还记有:“月离于毕,渒滂沱矣!”说是看见满月进入毕宿,就到了孟秋多雨的季节,秋雨绵绵,这是一种长期预报。《古微书》中记录的“月离于箕风扬沙’,也是类似的意思,指满月进入箕宿就进入多风的春季,尘土飞扬。《小雅·信南山》的“上天同(彤)云,雨雪雾雾”,表示彤云密布,大雪就要来临。

对气象规律的认识使人们对神的主宰产生怀疑,并进而思考风云雷雨的成因和本质。《庄子·天运》对风由神的呼吸而产生之说发出疑问,“风起北方,一西一东,有上彷徨,孰嘘吸是?孰居无事而披拂是?”指出风回旋不定,东西任吹,有谁闲着没事去披拂它呢?宋玉《风赋》说:“夫风者,天地之气,溥畅而至”,《关尹子·二柱》篇说:“气之所自生者,如摇帘得风,彼非摇时,非风之气”,提出风即气,气流生风,不流无风,仍是气。《素问·阴阳应象大论》说:“清阳为天,浊阴为地,地气上为云,天气下为雨,雨出地气,云出天气。”这里借阴阳和相互转化的概念辩证地叙述了雨和云的关系。从现象来看,雨从天降,云从地升,而雨又是云形成的,故实质上雨还是出自地。地下有轻阳之气上升,天上有浊阴之气下降,互相转化而成云雨。《庄子》认为“阴阳交争为雷”,《春秋·元命苞》说:“阴阳激为电”,都认为雷电是一种阴阳冲突所生成的现象。《大戴礼记·曾子天圆》有一段总括性的话:“阴阳之气,各从其所,则静矣。偏则风,俱则雷,交则电,乱则雾,和则雨。阳气胜,则散为雨露,阴气胜,则凝为霜雪。阳之专气为雹,阴之专气为霰,雹霰者,一气之化也。”在春秋战国百家争鸣的学术气氛中,这些记述力图从自然界本身去说明天气现象,具有唯物主义倾向。





董作宾:《殷文丁时卜辞中一旬间之气象记录》,《气象学报》17卷1—4合期,1943年12月。

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 楼主| 发表于 2009-11-10 12:04:40 | 显示全部楼层

中国通史第四卷中古时代·秦汉时期(下册)第四十四章 天文学


第一节
历法

从太初历到乾象历

秦汉时期天文学得到了长足的发展,初步形成了我国的传统天文学体系。其中尤为突出的是独具特色的历法体系的形成。秦统一中国,推行“车同轨,书同文字”。又在全国统一施行颛顼历,以建亥之月(十月)为岁首,年终置闰。汉承秦制,仍用颛顼历,但到汉武帝时,颛顼历渐与实际天象不符,把闰月总是放在闰九月也不能适应农业生产对掌握季节的需要,司马迁等人提议改历。武帝于太初元年(公元前104年)下令从全国征募二十余人“议造汉历”。经过实测和推算,共提出了十八种方案,最后确定了邓平提出的81分法,即每月有29 43/81天,每年有365 384/1589天,19年有7个闰月。新历在太初元年颁行,是为太初历。太初历的原文虽然失传,但西汉末年刘歆按太初历改编的三统历却完整地保存下来,成为现今能见到的最古老的一部完整的历法。它不仅包括根据日月运动推算朔望、24节气,安排历日的方法,还有推算日月食,预告行星位置等内容,这确立了我国古历的基本框架。制定历法必先造仪器,搞天象观测,按实测来确定数据和检验历法疏密,这一原则在制定太初历前后得到了充分的体现,也对后世产生了深远的影响。

中国古历采用阴阳合历,即以太阳的运动周期作为年,以月亮圆缺周期作为月,以闰月来协调年和月的关系。由太阳运动而确立的24节气反映了一年四季的变化,与农牧业生产密切相关,在汉初的《淮南子·天文训》中首次出现了完整的24节气名称,与现今通行的名称一致。24节气是相间的12个中气和12个节气的总称。太初历首次确定以中气所在决定月的名称,如雨水所在月为一月,春分所在月为二月,……冬至所在月为十一月,等等。而无中气的月无名称,只能称为前一个月的闰月,这一原则称无中气置闰。它合理地调整了年和月的关系,使季节与月份大体稳定,从太初历开始一直延用到现在。

东汉早期发现了月亮的视运动不均匀,即月亮每天的行度不一样,而且知道了月行最快的地方每月朝前移三度。刘洪在乾象历(公元206年)里首次把月亮的快慢不均匀编成表,为后世月离表和日躔表的先声。要计算某一天月亮的位置,应在平均值上再加上快慢多少的改正,又用内插法推算任何时刻的月亮位置。采用了这些数学方法,推算日月合朔和日月食发生的时刻便提高了准确程度。刘洪还发现,月道(白道)和日道(黄道)不在一个平面上,中间有六度夹角,这就造成了不是每次日月合朔都发生交食。他认为合朔时月亮离黄白交点超过十五度半就不会发生交食,这就是发生食的判断数据,即现代的食限概念,这一数据后代各历都遵用不改。

中国古历的特色

从太初历到乾象历,中国古历无论在内容、形式、计算方法等方面都形成中国的特色而跟欧洲历法有了明显的不同。如欧洲古罗马公元前46年起实行的格里高利历,时代同中国的太初历相当,年长也取用265 1/4天,同战国时古六历和东汉四分历相同。但月是31天和30天两种,与我国的朔望月不同,它没有天文意义,与月亮运动无关。格里历为阳历,我国古历为阴阳合历。欧洲古历仅包括历日安排,大小月年年相同,而我国古历各年不同,且还包括交食、行星、节气、晷漏等内容,可以说是一种天文年历,为了编制历法而带动了整个天文学的发展。中国古历以观测为基础确定各种天文数据,而以代数学方法处理这些数据,推算天文学问题;欧洲从古希腊天文学以来一般以几何学系统立论来处理数据。我国古历以周天365 1/4度的制度划分全天,度下为分,各历采用不同的进位制;欧洲以周天360°为分划,度下为分、秒,皆以六十进位。秦汉以来,由于皇权的加强,而历法又由皇家颁行,颁历权成为皇权的一部分。天文历法事业由皇室经办,逐渐形成了我国天文事业的官办性质,而民间研习天文历算逐渐受到了限制,这也与西方的情况大不相同。

第二节
浑仪和浑象

浑仪

天文仪器系统也在秦汉时代形成了。为了编制太初历的需要,制造了观测天象、测量角度的仪器,这就是浑仪和浑象的研制。西汉时落下闳就制造过浑仪,据记载他是四川人,“武帝征侍太史,于地中转浑天,改颛顼历,作太初历”①。晋天文学家虞喜也说他“为汉孝武帝于地中转浑天,定时节,作太初历”②。这里的“地中”指阳城(今河南省登封县吉城镇),古传此地为地之中央。“浑天”即浑仪,亦称浑天仪,是用于观测的仪器,以之测量日月行星恒星在天空的位置,确定两个天体之间的角度。它应包括一个用来对准天体的管或衡,又有刻有度数的标尺,如地平环、子午环、赤道环等。当窥管或窥衡对准了要观测的天体时,各种标尺所指示的读数就是天体的位置。东汉的贾逵还在浑仪上加进黄道环,首次制造了一架“黄道铜仪”。汉代的浑仪虽没有留传下来,我们相信后世保留下来的浑仪不会跟它相去太远。

应该指出,在制定太初历之前,测量角度的天文仪器已经存在。战国时代石申编制的星表是基于角度的测量,长沙马王堆西汉早期墓出土的帛书,记载了秦汉时代几十年间行星的运动,也是基于角度的测量③。《后汉书·律历志》曾提到汉初使用一种“圆仪”来量度日月的运动,后来浑仪流行,圆仪失传。1977年在安徽阜阳一西汉早期墓中出土了带有28宿距度的圆盘99900046_0640_0①,可用于测量角度。这一器物的出土为研究早期的测角仪器提供了实物依据。


西汉末年扬雄所著《法言·重黎》里说:“或问浑天,曰:落下闳营之,鲜于妄人度之,耿中丞象之。”这里的耿中丞即汉宣帝时大司农中丞耿寿昌,他制造了一个浑象,模拟浑天的运动情况。这种仪器大体是一个大圆球,在球壳上刻着日月星辰,利用它的转动演示天象的变化。汉代最著名的是张衡制造的“水运浑象”,又叫“漏水转浑天仪”,类似今天的天球仪,利用水力来推动仪器的旋转,速度同天空的周日运动一致,所以把仪器放在室内,根据它的旋转也能知道室外的天象变化。在此基础上后来还发明了钟表。浑仪和浑象历代都有制造,从汉代以来,成了我国古代观测天象的主要仪器。




唐司马贞《史记索隐》引《益部耆旧传》。

《隋书·天文志》。

见《马王堆汉墓帛书〈五星占〉释文》,载《中国天文学史文集》,科学出版社1978年版。

阜阳博物馆等:《阜阳双古堆西汉汝阴侯墓发掘简报》,《文物》19788期。

第三节
圭表和漏刻

时间的计量

随着生产和生活水平的提高,对时间的要求也在变化,原始社会的那种日出而作、日入而息的作息制度已嫌粗疏,在殷商时代已将白天分成好几段。甲骨文中有旦、明、小采、大采、中日、昃、昏、夕等字。《左传》昭公五年(公元前537年)条说:“日之数十,故有十时,亦当十位。”说明古代曾将一天分成十时。《隋书·天文志》在记述古代的时刻制度时说:“昼有朝、有禺、有中、有晡、有夕,夜有甲、乙、丙、丁、戊。”这可能就是一天十时,而五夜之说也许就是五更的来源。《淮南子·天文训》中有一昼夜分成十五时的记载①,而汉代的十二辰和百刻时制也相当流行②。时刻制度的发展必然伴随着测时和计时仪器的进步。


甲骨文中有关时间的字大多从日字,说明测时的依据是太阳。根据太阳的运动判断一天内的时间变迁,圭表是最早使用的仪器。一根竿子立在地上,可以根据影子的长短和方向判断季节和一天内的时刻,1967年在江苏仪征的一座东汉墓中出土了一件铜圭表,不用时可以折叠起来,像一把铜尺,使用时将圭从表的凹槽中立起,使用和携带都很方便。在圭表的基础上发展起来的日晷到汉代已做得很精细,1897年和1932年先后在内蒙、河南、山西出土了三块秦末汉初的晷仪③,上有69条刻线,占盘面的2/3,其余部分没有刻线,当为黑夜见不到日影的部分。三块出土地点不同,而其结构和所刻字体都相同,这表明秦汉时圭表和晷仪已很流行。


作为计量时间的仪器,漏壶是最早发明的。古籍载:“漏刻之作,盖肇于轩辕之日,宣乎夏商之代。”①这可能是一种传说。较可靠的资料见于《周礼·夏官》,其中载有挈壶氏,由于古代的漏壶上面有一个提梁、故称挈壶,挈壶氏“掌挈壶,……以水火守之,分以日夜”。西汉以前的漏壶现在未见实物,传世最早的漏壶为西汉时制,1958、1967、1975年分别出土于陕西兴平、河北满城、内蒙古默特右旗,都是铜铸圆柱状,上有提梁,下有漏嘴,梁上方有小孔,是插刻箭的。为了改进单壶漏水不均匀的缺点,东汉时代开始用二级漏壶,以便互相补偿,如张衡的漏水转浑天仪。经过秦汉时代的发展和创造,圭表、仪象、日晷、漏刻等天文仪器得到很大发展,并已普遍使用,这些仪器构成了我国二千年间用于天文观测和时间工作的主要仪器系列。

第四节
宇宙论

关于宇宙结构的学说

关于宇宙结构的学说,汉代出现了浑天说与盖天说的争论。在秦汉之前,盖天说比较盛行。自古以来,人们看见苍天笼罩着大地,产生了天圆地方的盖天说,而春秋时的曾参就曾提出疑问:“天圆而地方,则是四角之不揜也。”①后来盖天说又认为天不与地相接,而像圆顶凉亭那样由八根柱子支撑着。诗人屈原曾问道:“斡维焉系,天极焉加,八柱何当,东南何亏。”公元前一世纪成书的《周髀算经》中提出“天象盖笠、地法复盘”的新盖天说,认为天在上,地在下,天地相盖,二者都是圆拱形,中间相距八万里,日月星辰随天盖旋转,近见远不见,形成了昼夜四季变化。

汉代,另一种学说浑天说兴起,认为“浑天如鸡子”、“地如鸡中黄”。以著名天文学家张衡为代表的浑天派提出天是一个整球,一半在地上,一半在地下,日月星辰有时着不见是因为它们随天球转到地下面去了,天球绕轴转一圈就是一昼夜,地面上的人就看见天上的星星转了一周天。这种看法成功地解释了昼夜的交替、天体的东升西落和其他许多问题。同浑天说一致的浑仪又能很准确地测定天体位置,浑象能演示天象的变化,这一切对历法的推算既有用又方便,所以浑天说得到很快的发展并为大多数人们所接受,成为我国天文学思想中长期占统治地位的体系,直到明末西方天文学体系进入我国才开始改变。

值得提到的还有一种宣夜说。宣夜说打破了浑天说认为天象鸡蛋壳式的有限概念,蕴涵着宇宙无限的思想。东汉时代的郗萌记道:“天了无质,仰而瞻之,高远无极,眼瞀精绝,故苍苍然也。……日月众星,自然浮生虚空之中,其行其止皆须气焉。是以七曜或逝或住,或顺或逆,伏见无常。进退不同,由乎无所根系,故各异也。”①这是元气学说在天文学上的运用,反映了宇宙无限思想和朴素唯物主义认识论。

关于宇宙生成和天体演化学说

关于宇宙生成和天体演化学说,在秦汉时期也产生了比较系统的理论。《淮南子·天文训》和张衡《灵宪》都认为,天地还没有形成的时候是一片浑沌,而“道”始于虚廓,虚廓生宇宙,宇宙生气;在天地形成过程中,元气中的“清阳者”稀疏向上成天,“重浊者”凝滞向下为地,于是形成上天下地或外天内地;天地精气分为阴阳,阴阳精气形成四时、水火,继而产生日月星辰和万物。这种虚物创生的观点和宇宙万物是物质的和运动变化的思想,在中国古代思想界和科学界有着长期的影响。




名称是:晨明、胐明、旦明、蚤食、晏食、隅中、正中、小还、铺时、大还、高舂、下舂、悬车、黄昏、定昏。

阎林山、全和钧:《论我国固有的百刻计时制》,《天文参考资料》19774期。

李鉴澄:《晷仪——现存我国最古老的天文仪器之一》,《科技史文集》第一辑,上海科技出版社1978年版。

《初学记》卷二十五。

《大戴礼记·曾子·天圆》。

见《晋书·天文志》。

第五节
天象记录、天文学家

和天文典籍

天象记录

秦汉时代对天象的观测和研究也有重要进展,天象记录日趋详备。如征和四年(公元前89年)日食,在《汉书·五行志》中对于发生日期、太阳方位、食分、亏起方向、初亏及复圆时刻等,都记载得十分清楚。《汉书·天文志》、《五行志》等所载西汉河平元年(公元前28年)关于太阳黑子的记录(成帝河平元年“三月乙未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央”),西汉建始元年(公元前32年)关于极光的记录,西汉元光元年(公元前134年)和东汉中平二年(公元185年)关于超新星的记录,都是世界上有确切时日记录中最早的一批。1973年长沙马王堆出土的《五星占》和《彗星图》又一次提供了汉初天文学发展情况的重要资料。

天文学家

秦汉时期是天文学人才辈出的时代,涌现出众多的成就卓著的天文学家和精通天文历法的学者。如张苍、司马迁、邓平、落下闳、耿寿昌、刘歆、编、李梵、苏统、贾逵、张衡、刘洪、郗萌等,他们在天文理论、天象观测、制订历法、研制仪器等许多领域作出了杰出贡献,推动了天文学的发展。落下闳,字长公,巴郡阆中(今属四川)人,明晓天文地理,隐于落下,是一位民间天文学家。汉武帝时,经友人荐举,征聘为待诏太史,后拜侍中,辞不受。曾与邓平、司马迁等创制《太初历》,还曾制造浑仪并在阳城(今河南登封)用于观测。贾逵(30—101),字景伯,扶风平陵(今陕西咸阳西北)人,也是东汉时的著名经学家。曾任左中郎将,侍中领骑都尉。在章帝元和二年(公元85年)至和帝永元四年(公元92年)间,与编、李梵等人集体修订东汉四分历,肯定了李梵、苏统发现的月亮视运动的不均匀性,并指出月行速度最大的位置每个月向前移动三度,从而认识到现代所谓的近点月和近地点的进动。他还主张量度日月运行采用黄道度数比较精确,并倡议制造黄道铜仪。刘洪,字元卓,山东蒙阴人,是我国古代杰出的天文学家之一。曾任校尉、郎中、常山长史、会稽东郡都尉、山阳太守等官职。他所创制的《乾象历》是一部优秀历法,曾在三国时的吴国颁行。刘洪在太阳运动、月亮运动和交食研究等方面都取得了重大成就,对后世天文历法的发展产生了深远的影响。例如,他最早把月亮视运动不均匀性引进历法,并确定出相当精确的近点月日数和一个近点月内每天的月亮实际所行度数;首次给出黄道与白道交角值为古度六度一分;改进了回归年和朔望月数值;用月亮的实际运动修正平朔和平望,得出定朔和定望,从而更准确地推算日月食;最早提出交食食限概念,并给出具体的食限数值为十五度半,这在交食预报上是个重要发明;他所提出的新的交食周期值和各种天文数据表也是当时世界上的先进成果。他曾与著名学者蔡邕一起续补《汉书·律历志》。张衡(78—139),字平子,河南南阳人,精通天文历法、仪器制造、地理、数学、文学和绘画,是中国古代最杰出的科学家之一。曾担任主簿、郎中、侍中、河间相、尚书等官职,并两度出任太史令,前后共14年。张衡曾创制世界上最早的自动运转的天文演示仪器水运浑象和世界上第一架测定地震的仪器候风地动仪,据记载,地动仪成功地记录了顺帝永和三年(公元138年)在甘肃发生的一次强震。在天文理论方面,他是浑天说的一位杰出代表人物,对于宇宙结构、宇宙无限性、天体演化、日月五星运行规律、月食成因以及陨星和彗星等,都有相当精辟的论述。在历法问题上,他提出了黄道宿度与赤道宿度互相换算的较好的计算方法,对后世历法有很大影响。张衡重视实践,勤于观测,曾对恒星进行了长期的观测和统计工作,把星空划分成444个星官,记录了两千五百余颗恒星,这个成果在相当长时间内是很先进的。张衡在数学和地理学方面也都很有研究,他在文学方面也很有成就。本卷丁编第三十二章张衡另有传。

天文学典籍

汉代出现了我国流传至今的第一本天文学著作《周髀算经》,而在司马迁《史记》和班固《汉书》中有关天文历法的章节,是第一批重要的天文学典籍。它们既总结了秦汉以前天文学的发展情况,又开辟了此后天文学发展的道路。《史记·天官书》、《历书》的编写,为此后廿四史中天文、律历诸志作了楷模。此外,汉代科学家张衡的《灵宪》、《浑天仪图注》都对以后的天文学发展产生了重大影响。秦汉时期是我国传统天文学发展的重要阶段。

第六节

气象与生产

气象与生产关系密切,在秦汉时代已成为政府部门关心的问题,湖北省云梦县出土的秦简中记载:“稼已生而后雨,亦辄言雨少多,所利顷数”①。至汉代明文规定:“自立春至立夏尽立秋,郡国上雨泽。”②在除开冬季之外的农业生产季节里,为了上报雨量多少,必定要有计量的器具,但至今还未发现秦汉时代有关的记载和文物。宋代有“天池测雨”和“竹器验雪”的计算题,其渊源可能是很久的。

测量气象的仪器

关于测风的仪器在汉代已有多种记述。一种是“伣”,此字在甲骨文中就有,《淮南子·齐俗训》记载:“伣之见风,无须臾之间定矣!”这可能是用帛或鸟羽系在竿子上,见风飘动,以示风向的仪器。还有一种叫“綄”,后汉高诱曰:“綄,候风者也,世所谓五雨。”这可能是同“伣”类似的仪器。还有一种是“相风乌”,据《三辅黄图》记载,“汉灵台,在长安西北八里。……郭延生《述征记》曰:长安宫南有灵台,高十五仞,上有浑仪,张衡所制。又有相风铜乌,遇风乃动”,“上下有转枢,向风若翔”。这种风向标做成乌鸦形,头小尾大,遇风转动,乌鸦头即指向风来的方向。李约瑟认为,“上下有转枢”这句话暗示风向标跟下层的转动机件相连,可能附着有记录风速的器件,这是风速计的先驱①。此外,《淮南子·天文训》中还把风分成八种,指出了它们的季节性。

另一种气象仪器是测量空气湿度的。在天平的两端分别置土和炭,因木炭的吸湿性大于土,当空气干燥时,木炭里的水分很容易蒸发掉而变得轻,当空气湿度增大时,木炭吸收空气中的水分而变得重,所以结论是“燥故炭轻,湿故炭重”①,这可算是最早的湿度计了。羽毛也有类似于木炭的性质,故同书《说山训》又说:“悬羽与炭而知燥湿之气。”琴弦的紧张程度也同空气的燥湿有关,这一现象在《淮南子》中也有发现。《本经训》说:“风雨之变,可以音律知之。”为什么呢?因为“天且雨,琴弦缓”②。燥湿程度能影响琴弹出的音调,这一现象也是后代制造毛发湿度计的依据。

唯心主义者对气象的曲解

西汉初年,董仲舒倡导的“天人感应论”逐渐流行,这种唯心主义的观念利用天文气象等自然现象附会于社会政治和人民的命运,阻碍了学术问题的探讨。汉代许多学者如司马迁、桓潭、张衡、王充等人对此进行了有力的批判。他们指出自然现象的变化,天下常有,无世不然,有规律可循,决没有神的意志在故意作成。如打雷也有规律:“正月阳动,故正月始雷;五月阳盛,故五月雷迅;秋冬阳衰,故秋冬雷潜”③,反对“夏秋之雷为天大怒,正月之雷为天小怒”的说法。又如下雨也是有征兆有规律的,“云气发于丘山”,“云散水坠,名为雨矣!夫云则雨,雨则云矣!”“云雾,雨之征也,夏则为露,冬则为霜,温则为雨,寒则为雪,雨露冻凝者,皆由地发,不从天降也。”这些认识既加深了对自然的了解,也为破除迷信,反对唯心主义的“天人感应论”提供了武器。




《睡虎地秦墓竹简》,第24页,文物出版社1978年版。

《后汉书·礼仪志》。

李约瑟:《中国科学技术史》(中译本),第四卷第742页,科学出版社1975年版。

《淮南子·天文训》。

《论衡·变动》。

《论衡·雷虚》。

 楼主| 发表于 2009-11-10 12:11:55 | 显示全部楼层

中国通史第五卷中古时代·三国两晋南北朝时期(下册)第二十四章 天文学

三国两晋南北朝是天文学非常活跃的时期,不仅产生了一系列极为重要的新发现,而且在恒星观测、历法计算和天文仪器制造等方面也取得了不少新的成就,从而为中国天文学的进一步发展打下了良好的基础。

第一节
星官体系与全天星图

研究日月五星运动规律需要建立参考体系,制作浑象需要将星象缀刻在仪器上,因此天体运动的研究和天文仪器的研制,要求加强恒星观测工作并提供一种含星较多的星官体系。先秦典籍和甲骨卜辞中已记载有不少星官名称。湖北随县曾侯乙墓中出土的二十八宿漆箱盖图案,说明在公元前433年以前已经形成了北斗二十八宿这一星官体系。汉武帝时,司马迁在《史记·天官书》中,综合以前各星占学派使用的星官,建立起一个有五宫二十八宿共计558颗星的星官体系,这是中国古代第一个完整的星官体系。这一体系中的星官与西方天文学中的星座大同而小异。星座是指许多恒星组成的视觉图案,星官则有两个以上恒星组成的组合,也有单个的恒星,所以星官一般比星座小。在此以后,史籍中还有一些关于天文图籍和星官的零星记载,但总的说来,汉代以前对全天恒星系统的认识仅限于二十八宿及其外的某些星组。此外,社会上使用星官最多的是天文星占家。但长时间形成的不同星占学派,由于对星空的认识和占卜方法的不同,因而各自有常用的星官体系,其中最著名的是甘德、石申和巫咸三大家,于是也就有甘、石、巫咸三派星官体系。《史记·天官书》不区分三家星,在实用中不完全适合不同流派星占家的需要。在魏晋南北朝时期,根据社会需要和在前人成就基础上,对全天星名、星数进行一次总结,建立一种既能区分三家星又是统一体的新星官体系,已是必要的和条件成熟的工作。这项工作由三朝太史令陈卓完成了。

陈卓大约生活在3世纪下半叶至4世纪初,年轻时任孙吴太史令,曾作《浑天论》,其观点与王蕃大致相同。晋灭吴后,他由吴都建邺(今南京)到洛阳,任晋太史令,后因年迈离职。316年西晋亡,陈卓重返江东,次年在东晋都城建康(今南京)复为太史令。据《晋书·天文志》载,“武帝时,太史令陈卓总甘、石、巫咸三家所著星图,大凡二百八十三官,一千四百六十四星,以为定纪”。陈卓把当时主要的三家星汇集在一起,并同存异,编成283官、1464颗星的星表,并绘制出总括三家星官的全天星图,还写了占赞文字。陈卓的成果对后世有很大影响,他所总结的全天星官名数一直是后世制作星图、浑象的依据,在我国历史上沿用了一千多年。我们现在见到的星图和星表,如著名的敦煌星图、苏州石刻天文图、常熟石刻天文图等,其所收星官数都未超过陈卓星图,直到明末西方星图和星表知识传入后才有所突破。另据记载,刘宋元嘉年间太史令钱乐之两次铸造浑象,将全天恒星标在浑象上,他所用的就是陈卓所定283官1464星,并用朱、白、黑和黄、白、黑三种不同的颜色来区分三家星。陈卓也是一位大星占家,不仅为星图加注占赞词语,而且撰有《天官星占》10卷、《万氏星经》7卷等星占著作。陈卓的星表、星图和著作均已失传,但仍有不少材料为他人所引用,如《开元占经》中收有许多陈卓占语,在敦煌写本中还发现一首反映他的星官体系的《玄象诗》。写有《玄象诗》的敦煌卷子现存法国国家图书馆,编号分别为P2512和P3589号,P2512抄于唐武德四年(621),P3589卷末有“太史令陈卓撰”,可知此诗系陈卓所写。这首诗分别按石氏、甘氏和巫咸氏三段吟诵三家星,最后一段专写紫微垣。《玄象诗》是研究魏晋时期星官体系的重要资料。唐代学者王希明《丹元子步天歌》也介绍了陈卓所总结的星官体系。

第二节
天文仪器的研制和革新

据今所知,三国时期,蜀、魏都没有制作天文仪器的记录,而孙吴则在制作仪象方面很有成就,如王蕃依据张衡旧制制成一台小型浑象,葛衡也制造一台浑象,其特点为“使地居于中,以机动之,天转而地止,以上应晷度”①。天文学家陆绩还制造了一台卵形浑象。

西晋末年,中原匈奴族政权前赵制成测量用浑仪。此仪由史官丞南阳孔挺设计制作,成于刘曜光初六年(323)。这台仪器是很重要的,因为对于在此以前使用过的浑仪,仅有片言只语的记载,而孔挺浑仪则是第一台留下详细资料的仪器,通过它可以进一步了解汉代浑仪的基本结构。据《隋书·天文志》所载,孔挺浑仪系铜制、由内外两重组成,外重由三个相交的大圆环构成浑仪的骨架,并由四柱支撑着外重骨架;内重是用轴固定在骨架上的可转动的双环,双环直径八尺,双环之间夹置一具可以俯仰的望筒①,也长八尺。由于年重的转动轴一为天北极,另一为天南极,所以这架仪器可以方便地测量天体的赤道坐标。在孔挺以前时间最近的同类仪器当属东汉永元十五年(103)左中郎将贾逵的黄道铜议,由于该仪加有黄道,所以必为三重结构,比较繁杂,且不易使用②。孔挺显然注意到这个问题,于是将自己的仪器改为两重结构,去掉了黄道环。

东晋义熙十四年(418),宋高祖刘裕于咸阳之战后,得到孔挺所制浑仪,并在称帝后,将其运至首都建康(今南京)。刘宋元嘉年间,社会稳定,经济发展,颇好历数的宋太祖刘义隆认为这台浑仪虽然很好,但在仪器上着不到日月五星和恒星星象③,是个缺欠,因而诏令太史令钱乐之制作新仪。钱乐之于元嘉十三年(436)铸成有别于浑仪的浑象。他的新浑象继承和发展了东吴的浑象制作技术,特别是受到葛衡仪器的影响,其结构与张衡的仪器有所不同。新浑象将地平置于球内,地平面将大圆球一分为二,半覆地上,半没地下。在球上缀以星象,在黄道上布以日月五星①,以水力推动,昏明中星与天相应。为了与地平放在球外的浑象区别,按宋代苏颂等人的称呼可称之为浑天象②。元嘉十七年(440),钱乐之又制成一台小型的浑天象,直径只有二尺二寸,便于搬动,使用起来更加方便。浑天象与浑象功能相同,本质上是一回事,但由于结构变化,工艺要求更高一些。球内地平表示人居住的大地,如果要在球外能看到球内的大地和大地上的装饰,这就要求球必须有相当的透明度。其具体制作方法,现在已难于查考,可能在铸好的骨架上蒙上细铜丝编成的铜网,做成透明网球;也可能蒙上纺成的细纱,再缀以星体。总之制作难度较大,这也反映了当时工艺水平的提高。

浑天象在当时发挥了很好的作用,因为天包着地,所以它比浑象更形象地演示出浑天说的精髓,更符合浑天说者的原话。据《隋书·天文志》载,刘宋天文学家何承天论浑天象体就说过“详寻前说,因观浑仪,研求其意,有悟天形正圆,而水居其半,地中高外卑,水周其下”。何承天观察了仪器演示后对天体浑圆,有了新的领悟,但他仍相信盖天说的观点,把地说成中间高四周低的弧面。浑天象实际上并不是单纯的演示仪器,它也是研究日月五星运动规律的有力工具。根据实际观测得到的七曜相对于周围恒星的位置,可以较准确地将其分别安置在黄道的不同部位,然后通过不断观测,可以了解它们相对于恒星的运动规律,从而测算出行星的会合周期。钱乐之的仪器还有一个十分突出的特点。据《宋书·天文志》说,那台小浑天象“安二十八宿中外官,以白黑珠及黄三色为三家星”;而大浑天象,则用朱、白、黑三种颜色分别表示甘、石、巫咸三家星。显然,他将陈卓的星官体系固化到了仪器上,尽管后来陈卓的图录失佚,但钱乐之的仪器却历经宋、齐、梁、陈、隋五个朝代,为陈卓星官体系的保存和传播,起了重要的作用。刘宋以后梁代也制作过浑象,《隋书·天文志》载“梁秘府有,以木为之。其圆如丸,其大数围。南北两头有轴,遍体布二十八宿、三家星、黄赤二道及天汉等。别为横规环,以匡其外。”这是一台大型浑象。在大木球外匡以地平圆环,所以它与钱乐之的浑天象地平在内结构不同。这一变化也在一定程度上反映了人们天文知识的进步。

在南朝热衷于制造各种浑象的时候,与南朝对峙的北魏却对制造浑仪极为热心。北魏天兴初年(398)太祖拓跋珪命太史令晁崇制作浑仪。仪器完成后晁崇升迁为中书侍郎令,可惜后来又为拓跋珪所杀害。永兴四年(412)明元帝拓跋嗣又诏造太史候部铁仪,由鲜卑族天文学家都匠斛兰铸成铁浑仪,这是我国历史上唯一的一台钦制浑仪。《隋书·天文志》说它分内外两重,“用合八尺之管,以窥星度”。永兴铁浑仪的基本结构与前赵孔挺浑仪大致相同,但又有新创造。如在底座上铸有十字形水槽,以便注水校准水平,这是在仪器设备上利用水准器的开端。后魏铁制浑仪是一台质量很高的仪器,北魏灭亡后,历经北齐、后周、隋、唐几个朝代一直使用了二百多年,直到唐睿宗景云二年(711),天文学家瞿昙悉达还奉敕修葺此仪,可见其使用寿命之长。

除浑仪和浑象的研究和改进外,公元5世纪北魏道士李兰还发明了秤漏,在改革计时装置方面作出了新的贡献。秤漏的原理是用渴乌(虹吸管)将漏壶中的水引入权器,然后称量水的重量以确定时间,“漏水一升,秤重一斤,时经一刻”①。秤漏简易、灵敏,可测量很短的时间间隔,并且可随时开始和结束,测量任意的时间区间,因此在隋唐时曾风行一时。




见《隋书·天文志》。

《隋书·天文志》:其双轴之间,则置衡长八尺,通中有孔,圆径一寸,……衡既随天象东西转运,又自于双轴得南北低仰。……其仪至梁尚存,华林重云殿前所置铜仪是也。

《后汉书·律历志》:黄道与度数转运,难以候,是以少循其事。

《宋书·天文志》:高祖平长安,得衡旧器,仪状虽举,不缀经星七曜。

《宋书·天文志》:诏乐之更铸浑仪……地在天内……规二十八宿……置日月五星于黄道之上,以水转仪。

见苏颂《进仪象状》。

见《初学记》。

第三节
岁差的发现

冬至时刻太阳在黄道上的位置叫冬至点。我国早在战国时期,历法家们就把冬至点确定在牵牛初度②,意思是冬至点离牛宿距星的赤道宿度不到一度(古1°相当于今0.986°)。公元前104年制定太初历时,认为元封七年十一月甲子朔旦冬至“日月在建星”。《汉书·律历志》记载刘歆《三统历》认为经过一元后,日月五星“进退于牵牛前四度五分”。这说明汉代的实测证明冬至已经不在牵牛初度,而是在牛宿以西靠近斗宿的建六星附近。对于这一观察事实,思想保守的刘歆并没有在计算中使用,三统历中日月起算点仍采用牵牛初度。东汉贾逵测出冬至点既不在牵牛初度,也不在建星,而是在斗二十一度③,明确肯定了冬至点的改变。但他只是想到冬至点位置应予改正,而没有深究其中的规律。东晋天文学家虞喜(281—356),字仲宁,会稽余姚(今浙江余姚)人,“博闻强识,钻坚研微,有弗及之勤”,毕生专门从事学术研究。虞喜是一位相信天体运动遵从某种规律的天文学家。他注意到冬至点的改变,并且想到仅仅改正冬至点的位置,不能彻底解决问题。

在中国上古时代,天文学家利用夜半、黄昏或拂晓时处于正南方的恒星来推算太阳在恒星间的位置,这就是历史上的昏旦中星方法。虞喜考察了历史上的观测记录并发现,唐尧时冬至日黄昏是昴星在正南方①,而他那个时代(约公元330年),却移到了壁宿。两宿之间相距很远,不可能用观测误差来解释,因此,他领悟到经过一个回归年之后,太阳并未在天上走一周天而回到原处,应该“每岁渐差”。所以他提出“天自为天,岁自为岁”的新概念
。由此他估算从尧到东晋已历2700多年,从昴到壁有53度,并得出结论,天周与岁终岁岁微差,每50年会差一度,名为岁差。岁差现象是这一历史时期最重要的天文新发现之一,它使太阳在黄道上运行一周的恒星年和四季变化的周期——回归年(即太阳在黄道上从冬至点运行至下一个冬至点的时间间隔)这两个概念区分开来,对于历法推算和恒星位置的测定都有重大的作用。




例如战国时期使用的一种历法《颛顼历》,定立春时刻太阳在营室五度。按古度太阳每日移动一度,立春前四十五日是冬至,可知立春太阳距冬至点45°,又根据阜阳出土式盘可知古度营室与牵牛宿度相差50°,可见太阳距牵牛初度为50°-5°=45°,即冬至太阳在牵牛初度。

《后汉书·律历志》:于赤道,斗二十一度也

《尚书·尧典》:日短星昴,以正仲冬

第四节
太阳和五星视运动不均匀性的发现

太阳运动不均匀性的发现是继岁差之后这一历史时期又一最重要的天文发现。这一发现是公元6世纪天文观测家张子信作出的。张子信,生卒年不详,生活于北魏、北齐时代,清河(今河北清河)人。据《隋书·天文志》记载,他“学艺博通,尤精术数,因避葛荣乱,隐于海岛中”。在海岛上坚持了三十多年的观测,“专以浑仪测候日月五星差变之数”,从而发现“日行在春分后则迟,秋分后则速”,即太阳视运动的不均匀现象。张子信使用的仪器是浑象还是浑仪,史无明确记载。根据当时北方长于造浑仪,南方长于造浑象的情况判断,使用测量用浑仪的可能性较大。由于拥有实用的仪器,并进行了长期的观测,他的研究课题、手段和成果都处在当时一流的水平上。汉代天文学家发现月行有迟疾,刘洪还把关于月亮运动的不均匀性引入《乾象历》。由于月亮移动快,又有背景恒星作参照,相对来说这项研究比较容易,而太阳一天只移动大约一度,又无恒星直接参照,观测远为困难,所以张子信的研究工作,其难度要大得多。月行迟疾的发现导致定朔法的提出,太阳运动不均匀性的发现,导致定气法的提出,这对历法改革,特别是对日月合朔的计算和日月交食的预报是十分重要的。此外,张子信还发现了五星运动的不均匀性和视差对交食的影响。他的三大发现在历法史上都有重大的意义,并很快被具体应用到刘孝孙历、皇极历、大业历等历法中去。

第五节
历法的进步

三国时蜀汉一直沿用后汉《四分历》,吴用《乾象历》,曹魏于景初元年(237)颁用《景初历》。晋改《景初历》为《泰始历》继续使用,后秦使用姜岌《三纪历》,北凉用赵厞《元始历》。南朝刘宋于元嘉二十二年(445)颁用何承天《元嘉历》,南齐《建元历》实为《元嘉历》。梁天监九年(510)改用祖冲之《大明历》,陈继续使用到南朝亡。北魏自颁的历法有李业兴为主编制的《正光历》,东魏时用过李业兴新编《兴和历》,北齐颁用《天保历》,北周颁用过《天和历》和《大象历》。

在以上提到的历法中,刘洪的《乾象历》以引进月行迟疾为其创新,在计算日月交食时,用月亮的实际运动位置代替平均位置;杨伟的《景初历》也论述了月离运动不均匀,提出了求日食食限的方法;赵厞的《元始历》改变了一直使用的十九年七闰法,提出章岁600年设置221个闰月的新闰周,但其中最好的历法当数《元嘉历》和《大明历》。

何承天(370—447),东海郯(今山东郯城)人,曾任刘宋衡阳内史、著作左郎、太子率更令领国子博士、御史中丞等。少时曾随舅父徐广学习天文历算。徐广坚持对日月五星的观测长达40年,他去世后,何承天又坚持观测40年,积前后80年的实测资料而编《元嘉历》,可见该历有较好的观测基础。《元嘉历》的改革和成就主要有以下几个方面:利用日月食确定日度,这个方法是后秦姜岌发明的,何承天加以应用和推广,成为后世历法普遍采用的方法;根据实测中星和历史资料,推得岁差每百年差一度,改进了虞喜的岁差值,元嘉历采用回归年长度为365.2467 日,优于汉代以来颁用过的各种历法;特别是何承天创用定朔算法,使朔望与月球实际位置相符,是中国历法史上的一大进步;据记载,何承天还创立了调日法的算法,在数学史上和历法计算上都有重要的意义。

祖冲之《大明历》的主要成就是:肯定“冬至所在,岁岁微差”,是第一部将岁差引入历法的创新历法,并为后世历家所遵循。祖冲之经实测定出当时冬至点已移到斗十五度,经与后秦姜岌的观测值比较,发现不到百年冬至点已移动了二度,因而定岁差为45年11月差一度。他也认为十九年七闰不够精密,应该采用新闰周。他提出的新闰周是391年144闰,根据这一闰周推算出的交点月长为27.21223日,与今测值27.21222日只差十万分之一日;推算出的近点月为27.554688日,与今测值27.554550日相差不到十万分之十四日。大明历定回归年长为365.2428日,与今测值只差万之六日,朔望月长为29.53059日。《大明历》采用的其他一些数据也都是当时最好的数据。祖冲之于大明六年(462)上书刘宋政府献上《大明历》,但因遭到宠臣戴法兴的反对而未能颁行。他逝世后,他的儿子祖暅又于梁天监三年(504)和天监八年、九年三次上书,要求采用《大明历》。经实测检验新历为密,这部当时最好的历法终于在天监九年(510)正式颁用,实现了祖冲之的遗愿。



所以有天周岁终的说法。虞喜发现冬至点每岁都西移一小段距离,则太阳在黄道上经过一年到达下一个冬至点,需要再运行一小段距离才能回到原出发点,于是一周天就不等于一岁了。

第六节
宇宙论

有关天地结构的讨论在南北朝时代也是相当活跃的。汉代之前基本上有三家,就是盖天说、浑天说和宣夜说。南北朝时期又提出三种看法:“昕天论”、“穹天论”和“安天论”。前二种在历史上影响不大,值得一提的是“安天论”。它的作者就是发现岁差的虞喜。“安天论”的提出是有针对性的,因为当时社会上对宣夜说提出的观点难以接受,产生了一些误解,其中最突出的就是杞人忧天的故事。

东晋张湛为之作注的《列子·天瑞》篇载,有一位杞国人听到宣夜说认为日月星辰自然浮生虚空之中,就害怕天会掉下来,而地也会崩坏,于是,终日寝食不安,身无所寄。懂事的人解释说,日月星辰是积气所致,不会掉下来,即使掉下来也不会造成什么伤害;地是积块而成,到处都塞满了,人们仅仅在地上行走,怎么也踩不坏的。这则故事也反映出当时人们对天地的一种看法。虞喜的“安天论”发展了宣夜说的宇宙无限思想,认为天高没有边际,地深无法勘测,天在上有安定的形态,地在下有静止的实体,天地彼此覆盖,形象相似,天圆地方的说法是不对的。日月星辰各自运行,有它们自己的规律,就象江海有潮汐,万物有行止一样(见《晋书·天文志》)。

除了上述看法,还有一派可称作“浑盖合一”派。北齐的信都芳和南朝梁代的崔灵恩都属这一派,他们认为浑天和盖天是一致的,只是一个仰观,一个俯观,观测角度不同而已。浑天说和盖天说是人们对天地结构的不同阶段或不同角度的认识,各有其优点和局限性。各种学说可以取长补短,互相补充,以取得对自然现象的深入认识。但是,采取掩饰矛盾的作法甚至迁就错误的观点,将两种对立的看法。勉强地合而为一,则是不正确的。

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中国通史第六卷中古时代·隋唐时期(下册)

第四十八章
天文学

隋唐时期出现的大一统,有利于中国天文学继续发展。人才与资料集中于朝廷,国家财力雄厚,天文学家们能够利用三国两晋南北朝时期的天文新发现,推动历法的进步。他们还利用占有的大量资料,系统编纂出古代天文资料精粹汇编,写出许多新的天文学著作。另一方面手工业技术的进步,有助于天文学家在总结前人经验的基础上,研制出功能空前完善的新的大型天文仪器,推动了天文观测的发展。柳宗元的《天对》和刘禹锡的《天论》则在宇宙本原、宇宙生成和宇宙演化等方面,继承和发展了中国古代朴素唯物主义的宇宙论和自然观。隋唐时期天文学的发展进一步强化了东方天文学体系,展现了中国古代天文学走向成熟的风貌。

第一节
隋代的历法

杨坚在夺取北周政权的时候,“欲以符命曜于天下”,在为他积极制造改朝换代舆论、宣扬符命征象的人士中,有一位略知历法的道士张宾。隋皇朝建立以后,最初沿用北周的《大象历》。为满足新朝改历的政治需要,张宾献上了对何承天《元嘉历》略加修改而成的《开皇历》,于开皇四年(584)颁行天下。但是曾担任过北齐历官的刘孝孙,以及名重一时的经学家和天文学家刘焯等都不赞成使用《开皇历》。他们清楚地看出《开皇历》的缺陷,如该历糟粕较多、术意不清、推算不准,特别是并未吸取《元嘉历》的优点,制历者不懂岁差,也不知道定朔,而这些问题早已分别为南朝的祖冲之和何承天所解决,因此,其历术明显地落后于当时天文历法的发展水平。张宾倚仗皇帝的宠信,不但不接受批评,反而攻击二刘“非毁天历,率意迂怪”,“妄相扶证,惑乱时人”,并将他们逐出京城。张宾死后,刘孝孙带着自己编的一部历法再次上京谋求改历,可是又受到与张宾一党的太史令刘晖的压制,后刘孝孙虽然进入司天监,却“累年不调,寓宿观台”,无法出头。后来孝孙抱书扶棺冒死上奏,于是引起隋文帝的注意,并命人经过实测比较后再决定是否改历。开皇十四年(594),经实测证明,刘孝孙的历法和参与实测的另一部张胄玄的历法,都比《开皇历》优越,孝孙提出先斩阻碍改历的刘晖,再议改历,但杨坚不肯,也不采用他的历法。不久后,刘孝孙去世。开皇十七年颁用了张胄玄的新历。

曾经看过孝孙历术的刘焯,对张胄玄的历法提出许多批评,指出其术文不少是抄袭刘孝孙的,历法也比较粗疏。他于开皇二十年(600)编成一部新的历法《皇极历》,希望能得到颁用。但张胄玄与太史令袁充编造了所谓“日长之瑞”的假天象,深得皇帝宠信,刘焯得不到支持,于大业四年(608)抱憾而终。大业六年,张胄玄修改了自己历法中的许多数据,颁布于世,为

用破章法,在410年中设置151个闰月,定岁差为83年冬至点西行一度,考虑了太阳视运动的不均匀性和月球视差对交食的影响,其行星会合周期的数值也十分精确,例如所定金星的数值是583.922日,与今采用值相同,并将原定冬至点起虚五度改为起虚七度,使《大业历》成为隋代一部比较好的历法。

事实上,没有得到颁行的刘焯的《皇极历》,是隋代出现的最好的一部历法。刘焯(544—610)字士元,信都昌亭(今河北冀县)人,是隋初著名学者和杰出的天文学家,著有论述历家同异的《稽极》10卷,《历书》10卷和《五经述议》等。他所创制的《皇极历》将张子信发现的太阳视运动的不均匀性引入历法,并提出不等间距二次差内插法的数学方法,解决了采用定气法的计算问题。《皇极历》计算定朔的方法也是我国古代最早同时考虑日、月视运动不均匀性的定朔法。《皇极历》采用的天文数据也相当精确,如定回归年长度为365.24454日,朔望月长度29.530596日,采用破章法,在676年中设置249个闰月。又如定岁差率约76.5年相差一度,与今采用值接近。行星会合周期也很准确,如水星采用值115.878日与今值相同。由于皇极历成就突出,《隋书》打破只收颁行过的历法的框框,破例将该历收入《隋书》的《律历志》中。

第二节
中国星官体系的完善

三国两晋时期,陈卓建立起一个有283个星官、1464颗星的星官体系,是一个既能区分甘、石、巫三家星,又按二十八宿划分的中国星座体系。此后南朝的宋、梁、陈等,都曾制造过按陈卓星官体系标示的浑天象;北朝孙僧化、庾季才等也有星象著述。隋文帝平陈以后将南朝的浑仪、浑天象及天文图籍都集中于长安,北周的庾季才、陈国的周坟等天文学家也入隋为官,他们又奉杨坚之命,参照各家星官,绘成星图。周坟与袁充等人还在太史局教授太史观生,学习星象知识。隋末唐初,又有李播写成《天文大象赋》,用诗赋描述全天星官。当时星官体系主要存在两个问题:一是过分强调三家星的区分,使星空划分成为二元体系,而到了唐代已不像前代那样重视三家星的划分;另一个问题是在拱极区与黄道星空之间,还有两个区域比较空白,命名的星不够多,显得整个星空分布不够均匀。

开元年间王希明解决了上述两个问题,他的著名作品《丹元子步天歌》既是认星歌诀,也是一个星空划分的新体系。《步天歌》一改既分三家星又分二十八宿的二元划分法,只按二十八宿划分星空,有时还用黑色表示甘氏星,黄色表示巫咸氏星,不加颜色说明的就是石氏星,从而醒目明了,但减弱了对三家星的强调。他又明确划分三垣:即紫微垣,太微垣和天市垣,并充实了围在三垣内的恒星的命名,使《步天歌》成为开创三垣二十八宿新体系的代表作。三垣二十八宿分区法将全部星空划分成三十一个天区,是一种星官分布比较均匀、可分区认星的完整的星官体系。这一体系一直沿用到近代。《步天歌》七言有韵,介绍星官名称、星数和位置等,简明通俗,便于记忆,是后来天文学家初学天文时的必读之书,古人称誉它“句中有图,言下见象,或约或丰,无余无失”。例如关于柳宿的歌诀为:“八星曲头垂似柳,近上三星号为酒,享宴大酺五星守。”将柳宿的星数、外形、周围星官的名称及星数都说得非常清楚。

星官体系的完善带来了星象知识的进一步普及。流传至今的唐代二十八宿铜镜,是星象知识在用具装饰中的应用,并赋予其一种神秘的色彩。敦煌藏经洞中发现的唐代星图抄本,是当时人们重视星象知识的证明。敦煌星图,一说绘于八世纪初,一说绘于十世纪中。图上有1350多颗星,这是世界上现存最早且星数最多的一份星图,现藏于英国伦敦大不列颠博物馆①。除这些绘制有所依据的星图外,唐代还有许多表意性星图,如贞观四年(630)的李寿墓以及懿德太子、永泰公主、章怀太子等墓,都有墓室天象图,图中绘有日月、银河及星象。甚至在远距长安的新疆吐鲁番,也有唐墓星图,但与长安的那几幅星图比较,少了表意性,多了装饰性,并且二十八宿图案经过艺术化处理。五代时期留存的吴越国墓室星图,更优越于上述星图,其二十八宿连同辅官附座有180多颗星,且星象相对位置比较符合实际天象。




席泽宗:《敦煌星图》,《文物》1966年第三期。


第三节
天文仪器的复杂化和功能综合化

隋唐时期天文仪器有许多新的创造。如隋文帝时耿询根据张衡制作过水运浑象的记载,重新制成一台不用人力的水运浑象,他还发明了马上刻漏,以作在行进中计时之用,世称其妙。他与宇文恺合作仿照北魏道士李兰的作品制作了称水漏器,这种称漏后来在唐代曾风行一时。

贞观年间天文学家李淳风制造出一台浑天黄道仪,这是一台很复杂的浑仪。这台仪器有三重环组,即六合仪、三辰仪和四游仪,李淳风的创造主要为其中的三辰仪。为了更好地测算太阳和月亮的运动,仪器上安装了黄道环与白道环。而增加两个圆环,就要解决仪器上的黄道与天空黄道在观测时刻的平行问题,要解决岁差改变黄道与赤道的交点问题,还要解决黄道与白道的相对位置和黄白交点移动的问题等等,所以这是一台大大复杂化了的仪器。浑天黄道仪于贞观七年(633)制成并为世所称赞,后将该仪置放在皇宫内的凝晖阁。

开元十一年(723),一行为改历实测天象,与梁令瓒研制了新的天文仪器,叫做黄道游仪。顾名思义,这是一台黄道环能在赤道环内游动的仪器。其基本原理与李淳风的浑天黄道仪相同,不同的是,赤道环上每隔一度有一孔,用以固定黄道环,使黄道环能模仿古人所理解的岁差现象,不断沿赤道退行。一行用黄道游仪作了许多观测工作,为修订大衍历、推算交食等提供了大量准确的数据。通过这台仪器对二十八宿天体位置测量的结果,还发现了恒星位置与古代测量值不相同。这种现象反映了岁差对测定天体位置的影响。

一行还和梁令瓒合作制造了一台水运浑天俯视图。据《旧唐书·天文志》所载,它的主体是一个缀有星象、赤道和刻度的铜球,铜球有轴可以转动,球外设置两个圆环,是为黄道与白道,环上分别有太阳与月球,日月可与铜球同时运行。该仪装在木柜中,并以木柜为地平,仪器半在地下,其运转以水为动力“注水激轮,令其自转,一日一夜,天转一周”。这台仪器除表演天象外还能报时,地平之上立有二木人,每刻自动击鼓,每辰自动撞钟,从而使这台仪器成为具有钟表和表演给定时刻的星象及日月位置功能的多功能综合天文仪器。水运浑天俯视图展现了盛唐时期天文仪器的风貌与特点,北宋苏颂、韩公廉等正是在此基础上加以改进和创新,创制出举世闻名的水运仪象台。

第四节
一行的大地测量创举

古籍《周礼》说:在地中测影“日至之景,尺有五寸”,《周髀》将它发挥为“日影千里差一寸”。隋代刘焯就怀疑《周髀》的说法未经实测,不一定可靠,很希望用实测结果加以检验。他曾说:“参之算法,必为不可。寸差千里,也无典说。明为意断,事不可依。”他提出的检验办法是:“取河南北平地之所,可量数百里,南北使正,审时以漏,平地以绳,随气至分,同日度影……超前显圣,效象除凝。”可惜他的愿望未能实现。

唐开元九年(721),一行受命制定新历,他考虑到由于全国各地昼夜的长短不同,看到同一交食的食分也不相同,这些具体数据都需要经过实测才能确定,日影是否千里差一寸,也是需要检验的。于是,他组织进行了一次大规模的天文测量,其最南方的测点选在林邑(今越南中部),最北方的测点选在铁勒(今蒙古乌兰巴托西南)。其间再设多个测量点,在各测量点上测量北极出地高度和二分二至时正午八尺表的日影长度。在这次测量中,由一行领导、南宫说等人主持的、在河南四个测量点的测量结果最为重要。这四个点分别是白马(今河南滑县,地理纬度35°3′)、浚仪(开封西北,地理纬度34°8′)、扶沟(纬度34°3′)和上蔡(纬度33°8′),它们差不多在一条经度线上,测量的北极高度差实际上就是这四个地点的地理纬度差。由于丈量了四个地点之间的距离,得到南北相距526里270步,北极高度相差1.5度,同一时刻日影相差2.1寸,这一实测结果否定了《周髀》“日影千里差一寸”的说法,同时,由于这一说法以前曾长期作为计算天地远近和天体大小的基本数据,因此,新的测量结果实际上也否定了过去奢谈宇宙大小的各种计算,从而对中国古代天文学发展作出了重大贡献。

一行还从实测中得出了南北两地“大率三百五十一里八十步,而极差一度”①的结论。从现代测量学的理论看,他实际上已经测量出地球子午线一度的弧长。由当时的数据换算成现在的计量单位,可知一行测出的数值是子午线1°的长度为123.7千米,虽然这比今测值110.6千米有较大误差,但作为中国历史上也是世界上第一次用科学方法对地球子午线的实测,是重大的创举。一行所取得的测量结果,本可作为地球是球形的证明,但他没有深究这一测量对地球形状认识的意义,可以说他走到了通过实测证明大地是球形的重大发现的边缘,却未能迈出这重要的一步。




《新唐书》卷三一《天文志》。

第五节
唐代的历法

中国古代天文历法至唐代走向成熟,其主要标志是历法进一步规范,历术进步,发现历法与实际天象出现较大误差后能及时编造新历,并出现了许多很有特色的历法。

李渊建唐之初,沿用隋《大业历》。武德二年(619)又颁用傅仁均的《戊寅元历》,开创了中国历史上第一个在民用历中采用定朔法的历法。该历关于日行盈缩、月行迟疾等计算方法,与大业历大致相同。但采用定朔法可能会出现连大月或连小月的特殊现象,如贞观十九年(645)出现了四个连大月,因而《戊寅元历》受到攻击,不得已又改用平朔,失去了其历法的特征。唐高宗麟德二年(665)起,颁用李淳风编造的《麟德历》。《麟德历》是一部著名的历法,有不少创新,在中国历法史上占有重要地位。该历再次采用定朔并独创了一种进朔法,即根据朔日小余数据的具体情况,将朔日上退一日或下推一日,使相应大月变成小月或小月变成大月,从而解决了出现连续四个大月或三个小月的违反日常习惯的问题。《麟德历》还采用“总法”1340作为各天文数据的统一分母,立法巧捷,为后世历家所遵用。《麟德历》的又一创举是正式废除沿袭已久的章蔀纪元之法,不用闰周而直接以无中气之月置闰。由于该历是以《皇极历》为基础而编制的,在推算五星运动时考虑到日月五星的不均匀运动,并吸取了《皇极历》的先进计算方法,且所得数据更为精确。《麟德历》的主要缺点是没有在历法中考虑岁差。这部历法虽然是比较好的历法,但毕竟存在误差。《麟德历》用到开元九年(721)已显疏漏,于是唐玄宗诏令一行编撰新历,于开元十五年编成《大衍历》。这年十月,一行随玄宗巡幸途中病逝。开元十七年(729),《大衍历》正式颁行全国。

《大衍历》分“历议”和“历术”两大部分,历议论述编历的原理,历术则又细分为步中朔术、发敛术、步日躔术、步月离术、步轨漏术、步交会术和步五星术等,这些是说明计算日月五星位置、运动、时刻和日月交食的方法。为了取得制历的数据,一行组织了大规模的天文测量,研制了新的天文仪器,测量了二十八宿距星及许多恒星的位置,对日月五星进行了大量的新的观测,从而使《大衍历》有了深厚的观测基础。通过观测,一行发现:“日南至,日行最急,急而渐损,至春分及中,而后迟。至北日至,其行最舒,而渐益之,以至秋分,又及中,而后益急”,也就是说冬至时日行最急,夏至时日行最缓。这是对太阳周年视运动比较正确的认识,改正了刘焯以春分前一日日行最急,后一日最舒;秋分前一日最舒,后一日最急的错误说法。《大衍历》的重要成就还有在计算太阳运动时创用定气法,发明不等间距二次差内插法的数学方法,用以计算太阳的位置等。与《皇极历》相比,《大衍历》在计算日食的时候,不但考虑了不同地理纬度对日食的影响,还考虑了季节的影响,月亮视差对日食的影响等,并提出判别日食亏起方位角的方法。《大衍历》也吸收了《麟德历》的数学技巧,以



以后各制历家所效仿。

公元762年,因《大衍历》未报代宗宝应元年六月望的月食,改颁郭献之编修的《五纪历》。建中四年(783),又以《正元历》替代了《五纪历》。821年起颁行徐昂编撰的《宣明历》。《宣明历》有一些新发现和新成就,如在日食计算中引出时差、气差和刻差三差,所用近点月与交点月的数值与今采用值相同,是一部较好的历法。唐代最后使用的一部历法是边冈编撰的《崇玄历》,昭宗景福二年(893)颁行。

第六节
古代天文文献的收集和整理

唐《开元占经》是唐代收集整理古代天文文献资料的一大成就,主编为瞿昙悉达,其祖父原是天竺(今印度)婆罗门僧人,于隋代携全家来中国定居。其父瞿昙罗曾向唐太宗献上《经纬历》,武周圣历元年(698)又献上自编新历《光宅历》。瞿昙悉达供职太史监,担任过太史令。约在开元二年(714)奉旨领导编纂《开元占经》,约历时十年完成了这部有120卷之多的巨著。《开元占经》前两卷辑录了古代天文学家的宇宙理论,从第3卷到第90卷辑录的是对各种天象的占法,第91卷到第102卷辑录了气象占,第103卷为《麟德历经》,104卷为《九执历》,105卷为先秦至开元期间29种历法的基本数据,106至110卷记星图中的星位,最后10卷是杂占。

《开元占经》所集古代天文星占著作不下七八十种,明代程明善曾称赞此书的收录“可谓无遗珠矣”。面对浩瀚的素材,该书的编辑是十分成功的。他采用的方法是先编目录纲要,按照对天地的认识,日月五星和二十八宿及与之相关的占语,星占理论基础(分野和星官),偶见天体及相关的占语,历法,杂占等的顺序,将各家有关的论述纳入相应的章节,使这部书成为经过系统编辑的天文星占资料精粹汇编。《开元占经》直接节录原著原文,未经编者改写,因而保存了大量原始资料,得以传世,其中许多珍贵资料是仅见于此书的,这是这部书的一项重要贡献。《开元占经》中所记载的中国古代天象记录,恒星观测记录,甘、石、巫三家星表的星名和星数,前人历法的主要天文数据,《麟德历》全部内容,《九执历》,历代天文学家对宇宙结构和天体运动的论述以及各种纬书等,也都有重要的研究价值。

另外一部著名的作品是李淳风的《乙巳占》。与《开元占经》相同的是,两者都对大量古代天文星占材料进行了整理,不同的是,《乙巳占》是一部编著而成的作品,是作者综合各家之说并参以经传子史及发挥己见写成的书。全书共10卷,介绍了甘德、唐昧、梓慎、裨灶、箕子、张衡、陈卓、刘表、郗萌、庾季才、袁充、郭璞等近30位星占家的观点,主要内容是分类载述日月五星占、列宿占、彗孛流陨占和气象占等,此外还有候风法,以及适应唐代郡县划分的分野理论,天象记录,天文仪器结构等内容。

经李淳风整理编撰而成的《晋书·天文志》、《隋书·天文志》,也是整理前代天文史料的典范,其所作的概括和总结,内容全面,体系完整,反映了作者“政教兆于人理,祥变应乎天文”的观点。

第七节
中外天文学交流

无论是从天文历法、天文星占看,还是从天象观测、天文仪器看,隋唐时期都表现出它的成熟,中国古代天文学以历法与星占服务于皇帝的体系得到进一步强化,历法的研究和编历技巧也满足了当时社会的需要。同时,隋唐时期与域外的天文学交流也得到加强,在中外天文学交流方面的成就是很突出的。

前面提到的来自印度定居中国的瞿昙悉达,其一家有四代人在唐代从事过天文工作:其父瞿昙罗曾任太史令,其子瞿昙譔曾任司天监,其孙瞿昙晏曾任司天台冬官正。这种情况一方面是由于瞿昙家族自身的文化素质高,既掌握印度天文历法,又通晓中国的天文学,世代相传,影响至深;另一方面反映出当时重视的是人才,不因其来自异域而受到岐视。

瞿昙悉达不仅主持过天文仪器的修复,编纂过《开元占经》,而且他还于开元六年(718)奉旨译成《九执历》。“九执”就是“九曜”。《新唐书·历志》说:“《九执历》者,出于西域。”这部先于《大衍历》完成的历法其全文后来收入《开元占经》第一○四卷,此外还有《九执历》立成算法2卷,收入张说、陈玄景根据一行的《大衍历草》编成的书中作为附录。《唐会要》卷四二记载说:“洎十五年(727)一行定草,诏说成之。因编以勒成一部:经章十卷,长历五卷,历议十卷,立成算法天竺《九执历》二卷,古今历书二十四卷,略例奏章一卷,凡五十二卷。”瞿昙悉达自己也说:“《九执历》法,梵天所造,五通仙人承习传授”,说明它出自印度,是从精通印度历法的人那里学习来的。据研究,《九执历》是根据几部印度历法编译而成的一部历法。正如他在按语中所说:“今削除繁冗,开明法要,修仍旧贯,缉缀新经,备述算术,具算如左”,从而将印度古代历法较系统地传入中国。《九执历》引进了印度天文学中的一些先进的内容,如周天360度和60进位的圆弧度量方法,黄平象限等概念,以及太阳远地点位置、黄白交点运动周期等比汉历精确的数据。其中七曜值日次法,如该历所载:“又置积日,以七除,弃之余,从荧惑月命得之七曜直日次,其七曜直用事法,别具本占”,也是以前汉历所没有的。但当时中国的天文学家并未将《九执历》中的先进内容学到手,吸取到汉历中来。这部历法只是“与《大衍历》相互参奉”,作为参证大衍历的一种方法。

另一部含有七曜内容的历法是《符天历》。《新五代史·司天考》载:“唐建中时,术者曹士始变古法,以显庆五年为上元,雨水为岁首,号《符天历》。世谓之小历,只行于民间。重绩乃用以为法,遂施于朝廷。赐号调元历。”过去人们一般认为曹士《符天历》包含的内容并没有超出传统历法的框架,只是废除上元积年,简化历法计算,故为民间历所取用。后来得到颁行的马重绩的《调元历》,实际上用的也是《符天历》术。但是日本学者从保存在日本的于1765年编撰的《天文秘书》卷六四中,发现了《符天历经日躔差立成》的抄本。经研究,《符天历》各年历书中,每月都载有九曜的运行方位。九曜就是日月五星这七曜再加上罗喉、计都(罗喉、计都是印度天文学家推想的两个看不见的天体,实际上指的是黄道与白道的开交点和降交点)。这些内容表明《符天历》确实“本天竺历法”,从而在一定程度上反映出印度天文学对中国天文学所产生的影响。

唐代中国同朝鲜、日本的天文学交流也十分频繁。当时的新罗、日本曾派遣很多留学生来学习中国文化,其中包括天文历法,中国的天文历法成就和书籍大量传入朝鲜和日本。如朝鲜刻于672年的一幅石刻星图,其绘制方法就是中国的盖图法。据记载,传入日本的天文学著作,就有四百六十一卷。唐代的《麟德历》、《大衍历》、《宣明历》等都在日本行用过。因此,中国天文学对朝鲜、日本天文学产生了巨大的影响。

第八节
气象知识的进步

隋唐时期,对气象气候不论在实际观测还是在理论方面都有所进步。关于气象气候的观测资料在《隋书》、《旧唐书》和《新唐书》的《五行志》中有记载。此外,在农书和方志中也有不少涉及雨、雪、雹、霜、雾、气温异常、大风、干旱等天气现象的记录。

这一时期对气象规律的认识尤其是在观风和观雨等方面都有所进展。如李淳风对风就很有研究,在《乙巳占》中有专论风的候风法、占风远近法、推风声五音法等。其中候风法专门介绍了相风旗、羽葆和木乌等测风仪器。在另一部著作《观象玩占》中,按子、癸、丑、离、寅、甲、卯、乙、辰、巽、巳、丙、午、丁、未、艮、申、庚、酉、辛、戌、乾、亥、壬将风向定为24个,其中子、午、卯、酉分别表示北、南、东、西四个方向。他在该书卷四八中还写道:“凡风发,初迟后疾者,其来远;初急后缓者,其来近。动叶十里,鸣条百里,摇枝二百里,落叶三百里,折小枝四百里,折大枝五百里,飞砂走石千里,拔大根三千里。凡鸣条以上,皆百里风也。”《乙巳占》卷十《占风远近法》也有类似的记载。这一记载对风力大小和形成风的范围作了生动形象的描述。这实际上也是一种用树木动态作标准来判断风力的方法。这种方法与十九世纪初英国人蒲福提出的风力分级法类似,但比蒲福早一千一百多年。

邵谔的《望气经》,对于各种云的区别,如颜色和形状的差异等有相当仔细的观察和记述。关于雨的预兆,《开元占经》卷九八中有:“虹蜺见,雨即晴,旱即雨。”“久雨虹见即晴,久旱蜺见即雨也。”唐代黄子发的《相雨书》可说是一部关于降雨的气象学专著。该书主要内容有:(1)观云,从云的形状、颜色、所处地理位置、云行速度等来预报下雨的时间及雨量大小,如“清晨云如海涛者,即时风雨兴也”①。(2)候气,如“视日出,气正白,日入,气正赤者,皆走石飞砂”。(3)看虹,如“晚有断虹占,半夜有雨达日中”。(4)看雾,如“日始出,南方有雾者,辰刻雨”。该书还有关于风雨云气等气象占的内容和一些有参考价值的农谚。《说郛》所收的《相雨书》内容不多,仅有十条。元朝大德八年(1304)刊本方回序的《相雨书》则有二十多条。从方回的序言可知,《相雨书》共有十篇、一百六十九条。现存者已非原书面貌。




引自大德八年刊本《相雨书》,下同。该书现藏北京图书馆。

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中国通史 第七卷 中古时代·五代辽宋夏金时期(下册)

第八十九章 天文学


第一节
珍贵的天象记录

宋代很重视天象观测,为了避免天文观测人员谎报、漏报、错报天象,同时也为了提高司天监人员的责任心,除司天监外,还在皇宫内再设天文院,也进行天象观测,并于次日清晨用以核对司天监的报告。于是司天监与天文院两边的天文观测人员都不敢懈怠,故天象记录多而详细,有些记录具有重要的科学价值。

1006年在豺狼座爆发了一颗超新星,据研究,这颗星最亮的时候达到—9.5等,即当时的亮度约相当于满月亮度的十分之一。这次爆发所留下的遗迹是一个射电源,仍为现代天文学家所关注。关于这颗超新星的爆发,宋代留下了较详细的记录。如《宋史·天文志》载:“景德三年(1006)四月戊寅,周伯星见,出氐南骑官西一度,状如半月,有芒角,煌煌然可以鉴物,历库楼东。八月,随天轮入浊。十一月复见在氐。自是,常以十一月辰见东方,八月西南入浊。”《宋会要辑稿·瑞异一》载:“(景德三年)五月一日,司天监言:先四月二日夜初更,见大星,色黄,出库楼东、骑官西,渐渐光明,测在氐三度。”

另一颗超新星更为著名,就是1054年爆发的天关客星。《宋史·天文志》记录是:“至和元年五月己丑,(客星)出天关东南,可数寸,岁余稍没。”《宋会要辑稿·瑞异一》记录是:宋仁宗至和元年(1054)七月二十二日,“守将作监致仕杨惟德言:伏睹客星出见,其星上微有光彩,黄色。”同书记宋仁宗嘉祐元年(1056)三月,“司天监言:客星没,客去之兆也。初,至和元年(1054)五月晨出东方,守天关。昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”现代天文工作者根据这些历史记载和当前这颗超新星遗迹的状态,确定了这颗超新星的类型。他们从所记载的星的位置,最大亮度,从最亮到看不见所经历的时间,分析出它的爆发机制和爆发后的演化。现在已知,天关客星的遗迹是一个美丽的蟹状星云,星云中还有一颗中子星。它是一个强射电源,有强x射线辐射、γ射线辐射和红外辐射等。这些都引起现代天体物理学家的极大兴趣。

沈括有一条天象记载也受到现代科学家的高度评价。《梦溪笔谈》所记载的是宋英宗治平元年(1064)的一次陨石降落:“常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中。远近皆见,火光赫然照天,许氏藩篱皆为所焚。是时火息,视地中只有一窍,如杯大,极深,下视之,星在其中荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”短短不到200字,将陨石降落的整个过程写了出来,对声、光、色、温、地点、过程、形状、重量、密度和降落时间等作了全面详细的描述。

第二节
天文仪器的制造

宋代制造过许多大型的天文仪器。如宋太宗太平兴国四年(979)正月,来自四川的民间天文学家张思训设计并于次年制成一台水转浑象,通称“太平浑仪”,起楼高一丈有余。这台浑象改水力推动为水银推动,以解决冬天因水流凝冻迟涩而影响仪器运转速度的问题。与浑象运转联动的报时装置,胜过东汉张衡及后来的一些同类仪器,小木人也增加到十多个。《宋史·天文志》载:“七值神左摇铃、右扣钟、中击鼓,以定刻数。每一昼夜,周而复始。又以木为十二神,各值一时,至其时,则自执辰牌,循环而出,随刻数以定昼夜长短”。七值神即七曜值日,实际上,这是一个带有日历显示的时钟,是采用星期制的报日和报时装置。其中由金、木、水、火、土加日、月表示七值周期,以金曜日为七值周期之首。这种记日制度,早在唐代《符天历》和五代时期的《调元历》中已经使用,宋代建隆四年(963)起行用的《应天历》中,也有七值内容。此外,在一天之内又分十二辰,由十二神轮流出现报出时辰,而时初、时正和刻数则分别由铃、钟、鼓声报出。张思训的仪器继承和发展了唐代一行和梁令瓒的成果,并对后来的仪象设计产生了一定的影响。他也因创制仪器有功而升任司天浑仪丞。

宋太宗至道元年(995),天文学家韩显符制成一台供观测用的铜浑仪,通称“至道铜候仪”。大中祥符三年(1010)他再造一台相类似的浑仪,专门用于司天台培养观测生的教学。此外,皇祐三年(1051)舒易简、于渊、周琮等人制成黄道浑仪;熙宁三年(1070)沈括、皇甫愈等人制成熙宁浑仪。这些仪器每台用铜量都在两万斤左右,各自有一些新的创造。如皇祐浑仪,它的时间分划一改在地平环上刻度的旧制,而改刻在固定的赤道环上,正确反映了天体位置随时间变化的规律。熙宁浑仪简化结构,从计算上去解决月亮在白道上的位置,将浑仪上的白道环取消,使用方便,而且提高了测量的精度。

天体周而复始不断地在天穹运动,不同时刻它们的位置不同,因此,在使用浑仪观测天体时,相应地也要有良好的计时仪器,客观需要提出了提高漏刻精度的要求。天圣八年(1030)燕肃发明莲花漏,在多级漏壶(上匮和下匮)的最后一级漏壶(下匮)上部开孔(分水孔),使壶中的水位恒定地保持在孔下,多余的水由孔经注水筒(竹注筒)流入减水盎。由于末级漏壶水位恒定,所以漏水均匀,提高了计时精度。皇祐初期,舒易简、于渊、周琮等人又在莲花漏的基础上,再加一级恒定水位的平水壶,从而使漏刻的精度进一步提高。

宋代最为精巧的天文仪器,当推苏颂领导研制成功的水运仪象台。元祐元年(1086),苏颂奉旨校验天文院和太史局两处的新旧浑仪,考察中他发现同一台仪器由不同的人去操作,所得测量结果不同,他们“各指得失,终无定论”。于是他想制造一种以水为动力,浑仪和浑象联动并能与天同步运动的仪器。另外,一行、张思训已将这种仪器与报时装置集为一体,所以新的仪器还要同时解决报时问题。苏颂首先遇到的困难是缺乏参考资料,正如他自己所写:“张衡之制,史失其传;开元旧器,唐世已亡”,本朝“太平浑仪,自思训死,机绳断坏,无复知其法制者”,所以制作新仪必须重新设计。经过苏颂与精通数学、天文学并有巧思的吏部守当官韩公廉等人的反复研究和精心设计,新仪从元祐二年(1087)开工制造,三年制成木样,经鉴定和检验后,据此正式铸造铜仪。元祐七年(1092),这座中国古代最宏伟、最复杂的天文仪器建成,宋哲宗赐名“元祐浑天仪象”,后人通称“水运仪象台”。

苏颂实现了将浑仪、浑象和报时结合于一体的设想,整座仪器使用水力为动力,经变速、传动和控制使三部分仪器联动并能跟踪天体运行。仪器总高约12米,宽约7米,分上、中、下三层,底层是动力与传动装置和报时钟,中层密室中转动着的是浑象,上层为浑仪。浑仪上的望筒可对准并可自动跟踪天体,而随望筒运动的三辰仪时圈则可指示出时间的变化,此外,浑仪所在小室的屋顶可以启闭,这与现代天文台上的望远镜转仪钟与活动圆顶作用相同。

水运仪象台的报时部分也精巧绝伦。它共分五层,其中三层用于白昼报时,两层用于夜间报时,共有承担报时职能的木人254个,每个时辰分时初与时正,分别由左门小人摇铃和右门小人敲钟报出,每至一刻由中门小人击鼓。第二、三层的木人分别举辰牌与刻牌,当非正点辰刻没有报时声的时候可从牌上看出当时的时辰与刻数;第四、五层的木人敲钲以报更,没有报更声的时候可从木人所举更牌上看出更次。水运仪象台的整台仪器由水提供动力自动运转。它的又一项重要发明是其“天衡”装置,它类似于近代钟表的擒纵器(卡子),控制着仪器,使之均匀运动。

国际科学史界对水运仪象台的评价极高,认为它是现代钟表的祖先。关于它留下了较详细的记载,特别是其机械结构、装配图等都收于苏颂所著的《新仪象法要》一书中。

苏颂还制造过另一台大型天文仪器,据《玉海》记载,它是一架假天仪,“大如人体。人居其中,有如笼象。因星凿窍,如星以备。激轮旋转之势,中星、昏、晓,应时皆见于窍中。星官历翁,聚观骇叹,盖古未尝有也。”据研究,这台仪器的主体是用竹条制成的球体,很像一个圆形笼子。表面上再用不透明的纸绢裱糊,并按星宿位置校算开孔①。人坐在密封的球内,球面上小孔透过来的光如同夜空中的繁星。这种便于演示和观察天体运行的仪器,可以说是今日天象仪的鼻祖。

宋代制造的天文仪器,数量众多,精密复杂,并有不少创新,这是中国古代天文学发展进入高峰的重要标志。

第三节
恒星测量与星图

恒星测量是天文学的基础工作,而星图则是观测恒星的记录和查找恒星的一种工具。中国古代的星图大致可分为两类,一类是天文学家作为认识和记录天空中星官位置而绘制的星图,另一类是多为装饰用的示意性质的星图。五代吴越钱元祐墓及其妃子吴汉月墓后室顶部各有一块石刻星图,这是我国现存最早的石刻天文图。这两幅星图的直径约1.9米,比后来南宋苏州石刻天文图大了一倍,刻星各约180颗左右,虽是示意性质,但位置比较准确。

宋代是进行全天恒星观测最多的时期,先后进行过七次较大规模的恒星测量。如宋太宗太平兴国年间(976—984)作了二十八宿距度测量。又据《文献通考》和《玉海》记载,宋仁宗时曾查阅开国之初的恒星记录,见“止截二十八舍及大角至屏星四十二官”,并查知这次测量是因为发现当时的观测值与唐一行所测不相同,为了占考“灾祥之度”,进而实测了这些星,其结果与开元年间的测值相差两三度甚至五度。大中祥符三年(1010),韩显符等用其制造的浑仪又补测了外官星的位置。

景祐年间(1034—1038),再一次测量了二十八宿距度及周天恒星。当时宋仁宗下令要编一部新的星占书《景祐乾象新书》,为使历代诸家占语与当时天象相符,所以要求重新测量恒星位置,主持测量的则是韩显符的授业学生杨惟德。这次测量比以前测量的星数要多。《景祐乾象新书》中曾列有一张周天星座入宿、去极度数表,可惜这份星表已经失传,仅在《宋史·天文志》中载有其中关于二十八宿距星的实测结果。皇祐年间(1049—1054),周琮等人用所铸黄道铜仪重测二十八宿及周天恒星。这次观测所使用的仪器刻度精确,并且改进了漏刻,因而取得了极有价值的成果。这些观测结果后来被收入北宋王安礼重新修订删改的《灵台秘苑》一书。其内容包括345个星官的距星的入宿度和去极度。这是我国现存明末以前所收星数最多的一份星表。

元丰年间(1078—1085)又进行一次恒星测量,测量精度也比较高。这次测量的成果被绘成星图,并刻石保存下来,这就是现存苏州博物馆的著名的苏州石刻天文图。图碑高2.16米,宽1.06米,上半部为星图,外径91.5厘米,下半部为天文图碑文,总共刻星1431颗。原图为绍熙元年(1190)黄裳绘制,南宋淳祐七年(1247)由王致远刻石成碑。该图将中原地区可见星空展现在一幅图中,不但星位准确,而且二十八宿、三垣、十二次、内规、赤道、外规、分野、星官联线、星官名称都刻得清清楚楚。苏州石刻天文图是研究宋代全天星空的宝贵资料。明代正德元年(1506)的江苏常熟石刻天文图,则是根据苏州石刻天文图经订正翻刻而制成的。

北宋的重要星图还有苏颂《新仪象注要》一书中所附的五幅星图。据研究,这些星图也是实际观测的结果,就画法而言,则属于两种不同的投影系统。其一是两幅赤道带横图及一幅北极区圆图,按天区分别画出全天恒星,图上用经线将二十八宿隔开。这种系统避免了盖天式圆图在南纬星区的失真问题,较科学地表现出全天星空。另一系统是将整个天球沿赤道剖开,北半天球以北极为心,画一圆图,南半天球以南极为心,另画一圆图,而南极附近恒隐圈内的星空在北半球的北宋都城汴京(今开封)是看不见的,所以图上空着,留待补充。这种形式新颖的全天星空表示法是苏颂等人的首创。

绍圣二年(1095)再测二十八宿距度,崇宁年间(1102—1106)又一次重测。上述几次恒星测量比较起来,以姚舜辅等人主持的崇宁年间的测量,目标最为明确,这次测量是为编撰《纪元历》作准备的,而所得测量结果也最为精确。如据研究,其二十八宿距度误差的绝对值平均只有0.15度,在没有望远镜的时代,这实在是相当精确的测量了。

第四节
历法

五代时的历法,据记载,有后晋马重绩《调元历》,蜀《永昌历》和《正象历》,南唐《齐政历》,后周王处讷《明玄历》和王朴《钦天历》等。其中也有一些创新,如《调元历》不用上元积年,《钦天历》在实际观测基础上对五星动态表的改正等。有些历法还在一定时期内为后世所沿用。

宋初沿用后周的《钦天历》,此历原为王朴造于显德二年(955)。宋太祖建隆二年(961)因《钦天历》推验较疏,诏司天监王处讷等别造新历。王处讷曾任后周司天少监。他曾指出过《钦天历》的不足,并在952年左右编过一部《明玄历》。王处讷等受命后经三年而制成新历,太祖为之作序,赐名《应天历》,建隆四年颁用。参与编修《应天历》的有来自伊斯兰国家的天文学家马依泽。1968年台湾罗香林教授在美国哥伦比亚大学东亚图书馆中发现了一套完整的《怀宁马氏宗谱》,其中《志尚公弁言》提到:“吾族系出西域鲁穆。始祖讳系鲁穆文字,汉译马依泽公,遂以马授姓。宋太祖建极,初召修历,公精历学,建隆二年,应召入中国,修天文。越二年,成书,由王处讷上之。诏曰可。授公钦天监监正,袭侯爵。”“鲁穆”,有些文献(如《明史·西域传》)亦作“鲁米”,关于其具体为何处,迄今尚无定论,可能原属东罗马帝国,现属叙利亚。由上述记载可见马依泽在撰修《应天历》过程中起了重要作用,因而得授监正之职并袭侯爵。经研究,《应天历》的历元,适逢甲子、金曜日和朔旦冬至,选在建隆三年前4825558年。《宋史·律历志》说它可“推定朔、弦、望日辰七直:……,日满七、六十去之,不满者,命从金星、甲子,算外,即得定朔、弦、望日辰星直也。”七直即七值或星值,是日月五星七曜值日之义,亦即推算星期序数。日满七去之,就是从总日数中去掉七的若干倍,可得到从金曜日起算的星期序数。由此可见应天历是引入七曜纪日法的,这种以金曜日为历元,采用星期制的方法与伊斯兰历相同,因此这部分内容很可能是马依泽参与制历所作的贡献,这项改革满足了日益增多的中国穆斯林的需要。

宋代民间研究历法十分活跃,如熙宁七年(1074)发现所用历法与天象不合,沈括就推荐了民间历法家卫朴编造新历。当时从宋仁宗天圣二年(1024)起行用的《崇天历》历气后天,而刚颁用了九年的《明天历》又历朔先天,于是,卫朴在《明天历》的基础上制成新历《奉元历》,于熙宁八年(1075)颁用。又如宋徽宗崇宁二年(1103)发现所使用的《观天历》气朔有错,遂改用姚舜辅的《占天历》。但历官们认为《占天历》为民间私家所造,未经考验,不可施行,于是姚舜辅在大量观测的基础上,于崇宁五年(1106)又制成《纪元历》并得以颁行。清代梅文鼎对《纪元历》有很高的评价,说“宋历莫善于纪元”。这部历法的回归年、朔望月及其他一些数据都相当准确。此外,姚舜辅还创造了确定太阳位置的新方法,即在天亮前或黄昏后用恒星作参照定出金星的位置,然后在既能看见金星又能看见太阳的时候定出金星与太阳的角距,从而求得太阳在恒星间的位置。他还创立了新的计算公式,以解决太阳的赤道经度与黄道经度的换算问题。

南宋初继续行用《纪元历》,后又曾用《统元历》、《乾道历》、《淳熙历》和《会元历》。南宋宁宗庆元五年(1199)行用杨忠辅编制的《统天历》,这是得到梅文鼎更高评价的一部历法,有宋历“尤莫善于统天”之说。《统天历》有很好的实测基础,节气、合朔、月亮过近地点与黄白交点的时刻等都定得比较准,并在实测的基础上确定出计算改正值的办法。《统天历》的岁实(回归年长度)为365.2425日,比现行公历采用同一数值早了384年。此外,杨忠辅还发现回归年长度不是固定不变的,而是每年都有微小的变化,并提出斗分差的数值改正方法。这也是天文学史上的一个重要发现。《统天历》继唐曹士《符天历》之后也不用上元积年。《统天历》的上元是虚设的,实际上废除了繁琐的上元积年计算,这也是中国历法史上的一个进步。

北宋存在168年,共颁行10部历法,南宋存在152年,共颁行10部历法,换历比较频繁,在一定程度上反映了当时天文历法研究的活跃。其中《应天历》、《纪元历》、《统天历》各有所长,反映了两宋行用历法的特点和主要成就。

第五节
气象知识

五代及辽、宋、夏、金的一些史书,尤其是《宋史》,记载了很多宝贵的气象资料,其中包含有关于大水、大旱、大风及雨雪、冰雹、雷暴、地震等灾害和特殊天气现象的丰富内容。宋代开始普遍编修的地方志及大量宋人笔记,也有很多这方面的记载,如沈括《梦溪笔谈》中对山东武城县一次龙卷风的形状及危害情况作了非常清楚的记述。这些资料对于研究我国气候变迁及气象变化规律具有重要的价值。南宋吕祖谦于淳熙七年(1180)正月初一到八年七月二十八日在金华进行了近两年连续不断的物候观测。他在《庚子辛丑日记》中记录了二十多种植物的开花结果时间及一些虫鸟的初鸣和初到时间,这是一份经实际观测获得的非常珍贵的物候资料。

降雨情况直接关系农业生产,因而历代都受到人们重视。西汉时根据土、炭吸湿增重的不同而发明了原始的天平式湿度计。宋代僧人赞宁,在10世纪则利用这种仪器来预报晴雨。宋神宗熙宁年间京师久旱,沈括准确地做了一次降雨预报,《梦溪笔谈》卷7对此有很生动的记述。他对当时空气中水气条件的分析与判断是符合近代气象科学原理的。

为了测量降水量的多少,必须要有一种用具,现在普遍使用的是雨量筒。南宋数学家秦九韶在其《数书九章》中列有“天池测雨”、“圆罂测雨”、“峻岭验雪”、“竹器验雪”等算题,可根据盛水或积雪容器的形状及积水、积雪的多少,计算出单位面积平地上的降水量。天池是古代防火贮水的容器,用来测降雨量,当可看作原始的雨量器。这种方法也是世界上较早的测定降水量的科学方法。

此外,这一时期对一些气象现象也有了更正确的认识,如《梦溪笔谈》中记载孙彦先对虹的解释是“虹乃雨中日影也,日照雨则有之。”《梦溪笔谈》卷25提到:“江湖间唯畏大风。冬月风作有渐,船行可以为备。唯盛夏风起于顾盼间,往往罹难。曾闻江国贾人有一术,可免此患。大凡夏月风景,须作于午后。欲行船者,五鼓初起,视星月明洁,四际至地皆无云气,便可行,至于巳时即止。如此,无复与暴风遇矣。国子博士李元规云:平生游江湖,未尝遇风,用此术。”这里提到的关于风力日变化规律的气象知识,是符合实际情况的,对行船安全也是非常重要的。苏轼《船趠风》诗有句:“三旬已过黄梅雨,万里初来船趠风”,并有序文说:“吴中梅雨既过,飒然清风弥旬,岁岁如此,吴人谓之‘船趠风’。是时,海舶初回,云此风与舶具至云尔。”对于梅雨之后的信风作了清晰的描述。

第六节
辽、夏、金的天文学

辽受中原文化的影响,其天文学也有两个主要的分支,一是以历法服务于政权,一是观天象以占吉凶。辽有历之始即采用中原历法,此即天禄元年(947)至统和十二年(994)行用的后晋马重绩所编《调元历》。《调元历》是五代时期较好的历法,但在后晋只行用了5年,而在辽却行用了48年。该历不设上元,以雨水正月中气为气首。它的基础是《宣明历》和《崇玄历》,马重绩称:“以宣明之气朔合崇元之五星,二历相参,然后符合。”①辽圣宗统和十三年(995)又颁用可汗州刺史贾俊所进《大明历》。有些学者认为其法取自祖冲之。这一时期辽、宋历日有所不同,如叶梦得《石林燕语》、张邦基《墨庄漫录》等均记载,苏颂使辽时曾发现宋、辽冬至日先后相差一日。辽《大明历》本文已失传,其内容尚有待于研究。《辽史·历象志》所载,系全文照录《宋书》上的祖冲之《大明历》,这显然是不符合历史实际的。

辽很重视天象,有些天象记事今日看来也很有意义。例如《契丹国志》记载辽天祚帝天庆八年(1118)正月,“是夕,有赤气若火光自东起,往来纷乱,移时而散。”这是与太阳活动关系密切的极光现象,其描述是很生动形象的。1971年在河北宣化发掘一座辽墓,发现该墓室顶部有一幅彩绘星图,星图直径2.17米中央为天极,嵌有直径35厘米的铜镜一面,镜周彩绘莲花,莲花外为日、月、五星及北斗,再外为二十八宿,最外圈绘有黄道十二宫①。黄道十二宫是来自西域的天文内容,但双子座、室女座图形上的人物又着辽服,显示了辽代特点;莲花是佛教装饰;而二十八宿则反映了中国传统文化,以天极为中心的盖图法也是中原传统,因此这是一幅具有多民族色彩的星图。此外,黄道十二宫的名称早已传入我国,但在星图中表现出来,据今所知也以这幅星图为最早。

西夏为党项族所建的政权。夏景宗李元昊之父西平王李德明曾向宋请历,宋真宗将《仪天历》赐颁西夏,至元昊又受赐《崇天历》,可见汉历对西夏有深远影响。西夏仿宋制建有司天监,并颁行过自制历法。《西夏书事》载:“曩霄(元昊)称帝,自为历日行于国中”,可能是参照汉历专门编制的西夏历法。另外,西夏文书、碑文中常有两种纪年:十二生肖纪年和藏历纪年,如有“阳火猴年”的碑刻,因此当时西夏境内可能也有藏历流行,这反映出吐蕃文化在西夏的影响。随着佛教的传播,外来天文知识在西夏也有出现,如西夏字典《蕃汉合时掌中珠》中有黄道十二宫名称,这是来自西域的知识,当然也可能是由中原辗转传入的。

《西夏书事》中还载有不少天象记事,但多用于星占。如1030年“火星入南斗,天子下堂走”。崇宗天仪治平三年(1088)“太白昼见,司天言:不利用兵,梁乙逋不听”。崇宗永安二年(1098)“月犯东井,犯西肩北第二星,太史奏:主兵丧,梁氏不省”等。这些天象观测内容与星占方法,明显地来自内地。

金在历法方面的成就十分突出。天会十五年(1137)金颁用司天杨级所造《大明历》,“然其所本,不能详究”50000528_2192_0①,也有人认为,此历依据的是宋代的《纪元历》,经金司天监官员增改而成。后来由于日食预报屡屡不验,诏命司天监赵知微重修《大明历》,大定二十一年(1181)历成。这时翰林应奉耶律履也造了一部历法,称《乙未历》。经过当年十一月望月食的检验,证明赵知微历优于耶律履历和当时行用的杨级历,于是得以颁用。重修《大明历》虽然仍以《大明历》命名,内容却发生了很大的变化。这部历法所用的基本数据相当精密,例如回归年长度为365.24259日,朔望月长度为29.53059日。此外,还创立了等间距三次差内插公式用于历法计算等等。这些都反映出金代天文学家在吸收中原历法的基础上又有所创新和发展。

金对天象的认识也如中原统治者,将天象作为与帝室政事相关的表象。《金史·天文志》称:“金九主,莫贤于世宗,二十九年之间,犹日食者十有一,日珥虹贯者四五。然终金之世,庆云环日者三,皆见于世宗之世。”把与太阳相关的现象与皇帝的贤明联系在一起。金记录天象也颇详,如《大金国志》记载金太祖天辅二年(1119):“北方有赤气,大三四围,长二三丈,索索如树,西方有火五团,下行十余丈,皆不至城灭。”这则极光记事使人有如目睹,对研究极光现象也是有价值的。

金对司天台的建设很重视。1126年底金人攻破北宋都城汴京,将北宋灵台上的天文仪器掠往北方,后在金中都(今北京)建成规模庞大的司天台,所用仪器就是从汴京搬来的仪器。元初吴师道写过一首《九月二十三日城外纪游》,诗中描述了当时金天文台(清台)遗址的情形:“故桥旧市不复识,只有积土高坡陀。城南靡靡度阡陌,疏柳掩映连枯荷。清台突兀出天半,金光耀日如新磨。玑衡遗制此其的,众环倚值森交柯。细书深刻皇祐字,观者叹息争摩挲。司天贵重幸不毁,回首荆棘悲铜驼……”。尚可在一定程度上反映出当年金司天台的规模及盛况。






王振择:《中国最早的假天仪》,见王振择《科技考古论丛》,文物出版社1989年版,第278—286页。

《新五代史·马重绩传》。

河北省文物管理处等:《河北宣化辽壁画墓发掘简报》,《文物》,1975年第8期。

《金史·历志》。

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中国通史第八卷中古时代·元时期(下册)

第二十三章 天文学

第一节
天文学发展盛况空前

在元代,占统治地位的蒙古族的经济、文化虽然都远落后于汉族,但天文学并没有因统治者的更换而衰落,却在宋代的基础上继续有所发展,并在许多方面超过了前代,将中国天文学推向鼎盛时期。

首先,元初制订的《授时历》,在总体水平上大大超过宋代。历法的基本数据更精密,计算方法有进步,并有一些新的创造。其次,天文仪器的制造水平有所提高。宋代浑仪的制造已很精致,元初为制订《授时历》而设计制造的天文仪器却有更多的创新,特别是对浑仪作了革命性的改造。第三,元代建立两所大型的国家级天文台,各具特色,仪器风格迥然不同,为中国天文学史写下了新的篇章。第四,继唐代一行之后,元代再次进行了大规模的天文测量,不但在全国布有许多天文观测站,而且有的观测站拥有创新的大型仪器。第五,继宋代大规模的恒星测量之后,元代的恒星观测又取得新成就。

第二节
元代天文学发展的社会条件

蒙古族有崇敬上天的习俗。虽然保留原始时期敬畏自然力的遗风,形成不同的宗教信仰,敬奉不同的神祗似乎是共同的特点,但蒙古族的信仰却更集中于天。《蒙鞑备录》中记有“其俗最敬天地,每事必称天”。《黑鞑事略》记其风俗“其常谈必曰托着长生天底气力……无一事不归之天”。从其日常用语可知,他们认为“天”是长生不死的,是威力无比的,能得到“天”的庇护和支持,就有力量战胜各种困难。这类语言,甚至常常出现在成吉思汗的诏书中。如1206年成吉思汗任命失吉忽秃忽为善上断事官,诏书称:“当[我]被长生天护祐着,使天下百姓入轨就范的时候,你要作我的耳目……任何人不得违背你的话。”(《元朝秘史》)

天可见面不可及,要想知道天是不是“庇护”着自己,就得求助于卜师。这些卜师充当着为人们消灾祈福的重要角色,从而受到普遍的敬畏。英国人道森《出使蒙古记》记录了蒙古人“对于预卜、预言、占卜、巫术、咒语等等极为注意。……当天空出现新月或月圆时,他们便着手去做他们愿意做的任何事情,因此他们称月亮为大皇帝,并向它下跪祈祷”。书中还记录了人们为了免罪而付给占卜者许多钱。这些习俗是崇敬上天的另一种表现形式。

成吉思汗在征战中带有许多星占家,其主要任务是在重大军事行动前作出预卜。耶律楚材就是其中最受重视的一个天文星占家。“太祖十五年(1220)……八月长星见西方,楚材曰:女真将易主矣,明年而金主殂。”(《新元史·耶律楚材传》)由于这次成功的预卜,“帝出兵必命楚材卜”。耶律楚材是契丹族人,博学多才,旁通天文历算及医卜,1219年跟随成吉思汗出征西域。在征伐祃旗时逢雨雪三尺,他释为克敌之兆而解大汗的不吉之疑,进兵果胜,因而为成吉思汗所看重。另外两件事更使他威信日高,1220年,成吉思汗身边的西域天文星占家们说,这年五月望傍晚有月食,楚材根据自己的推算认为没有,结果证明楚材是对的;他又推算出1221年十月望有月食,西域人认为没有,届时果然发生日偏食。这两件事使成吉思汗非常信服地对耶律楚材说:“汝于天上事尚无不知,况人事乎。”(《新元史·耶律楚材传》)天象预报的准确,也使崇敬上天的蒙古族统治者对天文星占更加关注,成吉思汗有时还亲自灼羊脾以验证楚材所卜。

为什么耶律楚材能知天上事呢,原来他是用金《大明历》作的推算,事实证明这部历法是一部好的历法。据《元史·历志》称,“元初承用金大明历”,《新元史·历志》也载:“蒙古初无历法。太祖十五年驻跸撒马尔罕城,回鹘人奏:五月望月食。中书令耶律楚材以大明历推之。”看来蒙古帝国至迟在1220年左右是沿用金《大明历》的。

金《大明历》与南朝祖冲之《大明历》同名异历。金天会十五年(1137)颁用的《大明历》实际上是受宋代优秀历法《纪元历》的影响而编成的,1180年又经过金代著名数学家、历法家赵知微重新修订,水平更为提高。可以说汉族天文历法对北方少数民族天文历法水平的提高产生了很大的影响,而他们经过消化吸收并加以发展后,又产生了超过《纪元历》水平的新历法。蒙古族统治者选用了金《大明历》,使其最初的历法起点就很高。崇敬上天的习俗和传统思想以及成功地利用了《大明历》术,是蒙古族早期领袖重视天文学的思想基础。

1251年成吉思汗去世,由蒙哥即位。他的一个弟弟旭烈兀建立了东起阿姆河、西括小亚细亚大部地区的伊儿汗国。旭烈兀西征时,不少精通天文历法的中国学者随军西征,他们后来留在马拉盖天文台工作,参加了《伊儿汗历表》的编纂,并将中国天文历法介绍到中亚。他的另一个弟弟忽必烈总领漠南,1256年在开平建立藩邸,并征召回回天文学家为其工作①,显然这种形势有利于中国和阿拉伯之间的天文学交流。

1260年忽必烈在开平继大汗位,据《新元史·百官志》载,这一年在开平设置了司天台。中统四年(1263)开平府升为上都,至元四年(1267),著名天文学家札马鲁丁向忽必烈进献七件西域天文仪器。据李约瑟考证,札马鲁丁可能是札马鲁丁·伊本·穆罕默德·纳贾里,他曾表示不愿负责修建伊儿汗国首都南面的马拉盖天文台②,曾受旭烈兀派遣而来中国。忽必烈的皇弟拥有大型天文台和众多天文学家,不可能不对忽必烈产生重要影响。忽必烈在至元八年于上都承应阙宫增置回回司天台。

元世祖忽必烈的重视是元代天文学继续发展的保证。他不像他的祖父在征战中顾不上颁用新的历法,尽管耶律楚材先后进献过《西征庚午元历》和《麻答历》,但都未能采纳颁行。早在至元四年(1267),他就将西域人札马鲁丁进献的《万年历》在部分地区颁用50000051_0665_0①,并积极准备组织编撰并不限于信奉伊斯兰教人使用的通用历法。因此,尽管蒙古族过去是一个靠物候掌握时日的文化比较落后的民族,但固有的习俗和形势的变化,促使新的统治者重视天文历法,为元代天文学发展创造了必要的条件。




《元史·百官志》:世祖在潜邸时,有旨征回回为星学者。

李约瑟《中国科学技术史》中还提到他也可能名叫札马鲁丁·伊本·马赫福兹,现在巴黎还存有他作的有72颗恒星的星表手稿。见J.NeedhamScience and Civilisation in ChinaVol IIIpp.372-373

《元史·历志》称世祖稍颁行之,《新元史·历志》称西域人札马鲁丁用回回法撰万年历,帝稍采用之


第三节
两所国家级天文台

至元九年(1272)元世祖决定迁都,改原中都为大都。到达大都后他网罗天文人才,除原金朝、宋朝司天监的人员外,还召来了一些当时著名的天文学家,刘秉忠就是其中之一。刘秉忠曾创办书院,从事数学、天文学的教育,王恂、郭守敬等都师从于他。他向忽必烈提出改历建议,并推荐了王恂和郭守敬等治历人才。郭守敬有句名言:“历之本在于测验,而测验之器莫先仪表。”(《元史·郭守敬传》)他的话得到参加治历的同仁们的赞同,也得到了元世祖的全力支持,于是他为治新历先制新仪,全力投入大都天文台的建设工作中。

至元十六年(1279)修建大都司天台,地点选择在元大都东城墙下。据《元文类》卷十七杨桓的《太史院铭》,可知这不仅是元代太史院的办公之处,而且也是一个规模庞大的天文台。台高七丈,分三层,院墙长约123米,宽约92米。最高层是观测台,上有简仪、仰仪、圭表和玲珑仪;中间一层八个方位有八间房,分别放置图书资料、星图、浑象、计时漏壶等,是作观测准备和进行天文研究的专用工作间;下面一层是管理人员、工作人员的办公室以及仪器设备的储藏室,可见其设计周密,设备完善。

司天台最高层的仪器都是郭守敬设计制造的,都是极为出色的天文仪器,其中首推简仪。简仪是对古代浑仪进行重大革新后面貌完全改变了的测量仪器。它不拘泥于用浑圆的外形表示天球,不再是将天球上的大圆分层用圆环表示的古老形态。虽然它的测量结果仍与浑仪一样是天体的赤道坐标,但其使用更为简捷方便。简仪至少有下列六种创新:(1)这是世界上第一台由高低支架构成的赤道仪,贯穿于高低支架上的仪器转动轴就是极轴,测量部分可绕极轴旋转。现代天体望远镜的英国式赤道装置,其实就是从简仪结构中脱胎而来,不同的只是置于极轴上的观测部分换成了望远镜;(2)简仪充分利用空间,在高架下面安装有测量地平坐标的立运仪,成为一仪多用的综合性仪器;(3)仪器附加有安装调整使用的附属设备,如底座上有水槽可用于调整支架放置的水平,有正方案可保证仪器的极轴调整在子午面内,有候极仪可用于调整仪器的极轴高度,使极轴与观测点的地理纬度一致;

度,是采用360°分划,度以下采用十进位的新划分法,有利于提高分划精度;(5)在百刻环与赤道环之间装有四个可滚动的圆柱体,由于加入滚柱轴承,转动更为灵活;(6)仪器结构的变化是其中最重要的创新,如与极轴一道旋转的测量部分,只是一个四游环和一根窥衡,彻底避免了浑仪多重圆环互相遮挡的弊病。其他较小的创新还有窥孔中加十字丝以提高对中精度、以窥衡代替望筒等。毫无疑问,简仪是十三世纪世界上最杰出的天文测量仪器。

第二件重要仪器是仰仪,其主体是一个直径一丈二尺的铜半球,像一口大锅,凹放在一个平台内。半球球心位置安放一个可以转动的景符。景符是一块宽二寸、长四寸中间带有小孔的铜板,阳光通过其上小孔可成像在球面上,于是由球面上的刻度线可读出太阳的位置。尤其是观测日食时,初亏的位置和时刻,食既到生光以及复圆的全过程,均可一一详记,它改仰观为俯视,减小了直视太阳时日光耀眼之苦,而且不易疲乏,可称得上是世界上第一台太阳投影观测仪。仰仪也是一种完全创新的天文仪器。

以上两件仪器,《元史》中均有详尽记载。司天台上的另一件重要仪器是玲珑仪,但《元史》中关于玲珑仪的文字却很少,因此在学术界有两种互不相同的看法,有人参照杨桓写的《玲珑仪铭》①中有“遍体虚明”、“人由中窥”和“十万余目,经纬均布”,理解为封闭球体上钻有十万余小孔,人在里面观看的假天仪,另一种意见认为它是一台浑仪。

大都天文台显然是一座规模巨大、工作人员众多、仪器精良、设计周密的天文台。但是在北方的上都还有另一座风格迥异的国家级天文台,上都司天台。双台并重,成了元代天文学的一大特色。至元八年上都回回司天台建成后,秩从五品,以札马鲁丁为提点。他所制造的七件西域天文仪器安置于台上。此台和这些仪器之所以重要,是因为它们是中国和阿拉伯天文学交流的产物。七件仪器名称如下:

(1)咱秃哈剌吉

(2)咱秃朔八台

(3)鲁哈麻亦渺凹只

(4)鲁哈麻亦木思塔余

(5)苦耒亦撒麻

(6)苦耒亦阿儿子

(7)兀速都儿剌不定

关于这七件西域天文仪器结构与功能的较详细介绍,请参见本卷第十六章札马鲁丁传。这些仪器明显具有西域特色,与中国传统天文仪器有所不同,其中“浑天仪”(咱秃·哈剌吉)极高三十六度,而上都的纬度近42.5°,因此它不会是为在上都安装使用而设计制造的。究竟为什么会这样,还有待进一步的研究。

进献这些天文仪器,是中外科学文化交流的重要事件。如果当时的元朝统治者能组织中国天文学家与西域天文学家一道对它们详加研究,并将必要的阿拉伯文献译成汉语,上都司天台及这些西域仪象显然能起更大的作用,但忽必烈并未这样作,回回司天台主要负责回回历书工作,这些具有西域特色的新鲜仪器未能发挥更大的影响。




收于《元文类》卷十七。

第四节
授时历

据《元史》记载,大都天文台上有郭守敬制作的仪器十三件。据说,为了对它们加以说明,郭守敬奏进仪表式样时,从上早朝讲起,直讲到下午,忽必烈一直仔细倾听而没有丝毫倦意。这个记载反映出郭守敬讲解生动,也反映出元世祖的重视和关心。接着郭守敬又举唐一行为编大衍历作全国天文测量为例,提出今为编授时历也应作此工作,他说“唐一行开元间令天下测量,书中见者凡十三处。今疆域比唐尤大”,应更多设观测点于“远方测验”(《元史·天文志·四海测验》)。

元代四海测验不少于二十七个观测点,至今犹存的观测站之一在古人认为是“地中”的阳城,此即今河南登封测景台(“景”字古代同“影”),又称元代观星台。登封测景台不只是一个观测站,同时也是一个固定的高表。表顶端就是高台上的横梁,距地面垂直距离四十尺。高台北面正南北横卧着石砌的圭,石圭俗称“量天尺”,长达一百二十尺。与通常使用的八尺高表比较,新的表高为原来表高的五倍,减小了测量的相对误差。郭守敬敢于在各观测站都使用四丈高表而不怕表高导致的端影模糊,是因为他配合使用了景符,通过景符上的小孔,将表顶端的像清晰地呈现在圭面上。明嘉靖七年(1528)陈宣所撰《周公祠堂记》有“观星台,甚高且宽,旧有挈壶漏刻以符日景,而求中之法尽矣。”以一台遗迹而想郭守敬当年四海测验之全貌,可知这次测量对授时历的编算贡献很大。据今人研究,仿郭守敬测量太阳高度的误差仅有1/3角分,这比其后三百年欧洲最精密的天文观测还要精确,它们为授时历提供了高精度的原始测量数据。

至元十三年(1276)元世祖诏命改治新历,经过许衡、王恂、郭守敬等人四年的努力,于至元十七年完成,元世祖赐名《授时历》。王恂是以算术闻名于当时的,元世祖命他负责治历。他谦称自己只知历数,可负责推算,但负责人要找一个深通历理的人,于是他推荐了许衡。许衡是当时大儒,于易学尤精,接受任命以后十分同意郭守敬“历之本在于测验”的看法,支持制造仪

器进行实测。至元十八年(1281),《授时历》颁行天下,许衡于同年病卒,王恂已于前一年去世,这时有关授时历的计算方法、计算用表等尚未定稿,郭守敬又挑起整理著述最后定稿的重担,成为参与编历全过程的功臣。

《授时历》是中国古代创制的最精密的历法。据《元史·历志》载,郭守敬在授时历中考证了七项天文数据:

(1)至元十三年到至元十七年的冬至时刻。

(2)回归年长度及岁差常数。如关于回归年长度的确定,他收集了从大明六年(462)到至元十五年(1278)间八百一十九年的冬至时刻,又从中选出六个较准确的数据,求得一回归年长为365.2425日。此值与现行公历(格雷戈里历)值相同,但在时间上要早三百多年。

(3)冬至日太阳的位置。

(4)月亮过近地点的时刻。

(5)冬至前月亮过升交点的时刻。

(6)二十八宿的赤道坐标。

(7)元大都日出日没时刻及昼夜时间长短。

此外他又计算出五项新的数据:

(1)太阳在黄道上不均匀的运行速度。

(2)月亮在白道上不均匀的运行速度。

(3)由太阳的黄道积度计算太阳的赤道积度。

(4)由太阳的黄道积度计算太阳的去极度。

(5)白道与赤道交点的位置。

《授时历》采用的天文数据是相当精确的。如郭守敬等重新测定的黄赤大距(黄赤交角)为古度23.9030度,约折合今度 23°33′34″,与理论推算值的误差仅为1′36″。法国著名数学家和天文学家拉普拉斯在论述黄赤交角逐渐变小的理论时,曾引用郭守敬的测定值,并给予其高度评价。

在数学方面,《授时历》的推算中使用了郭守敬创立的新数学方法。如“招差法”是利用累次积差求太阳、月亮运行速度的,这种计算方法原则上与1670年牛顿创立的内插法是一样的。又如“弧矢割圆法”是用来计算积度的(所谓积度可看成黄经或赤经的余弧),类似球面三角方法求弧长的算法。不仅如此,他废弃了用分数表示非整数的作法,而采用百进位制来表示小数部分,从而提高了数值计算的精度。他不再花费很大的力气去计算上元积年,直接采用至元十八年冬至为历法的历元,表现了开创新路的革新精神。

在恒星观测方面,郭守敬等不仅将二十八宿距星的观测精度提高到一个新的水平,而且对二十八宿中的杂坐诸星,以及前人未命名的无名星进行了一系列观测,并且编制了星表。如在《元史·历志·授时历议》中载有周天列宿度,是至元十七年到至元二十三年间二十八宿距星的距度测量值。据潘鼐在《中国恒星观测史》中的研究,元代二十八宿的测量误差很小,其中房、虚、室、娄、张五宿的测量误差小于1′,大于10′的仅胃宿一宿,实在是高水平的测量,也是元代天文仪器精密的客观记录。除《元史》中的二十八宿数据外,郭守敬还著有《新测二十八舍杂坐诸星入宿去极》一卷和《新测无名诸星》一卷,惜已失佚。清代梅文鼎说曾见过民间遗本,现在许多学者认为北京图书馆藏明钞本《天文汇钞》中的《三垣列舍入宿去极集》一卷,就是抄自郭守敬恒星图表的钞本,甚为珍贵。

第五节
气候知识的应用

元世祖忽必烈接受汉族谋臣的建议比较重视农业,曾由官方颁印《农桑辑要》七卷及《农桑杂令》等书,以提高农事中季节、气候变化对农业影响的认识。《授时历经》中专列气候一节,将每一个月两个节气的各种物候详细列出,以便掌握一些农事安排的时间。例如四月的记事有“蝼蝈鸣,蚯蚓出,王瓜生,苦菜秀,靡草死,麦秋至”。七月的记事有“凉风至,白露降,寒蝉鸣,鹰乃祭鸟,天地始肃,禾乃登。”在有了精确的历法后,继续列出物候,主要目的是供农事参考。

《元史·五行志》中也载有部分气象气候资料,此外还有一部具有很高实用价值的系统的天气谚语专辑《田家五行》。《田家五行》主要辑录农谚和老农之言,编者为元末娄元礼,霅川(今浙江吴兴)人。该书分上、中、下三卷,每卷分若干类。上卷为正月至十二月类;中卷天文、地理、草木、鸟兽、鳞虫类;下卷三旬、六甲、气候类。其中包括天气、气候、农业气象、物候等方面的谚语共500多条,而用天象、物象预测天气的则有140多条,中长期天气预报100多条。这些谚语适用于长江下游地区,许多内容至今还可作参考。

气候知识水平的提高还表现在对气候规律的认识上,例如对信风的认识。娄元礼《田家五行·气候类》有“凡春有二十四番花信风,梅花风打头,楝花风打末”,将物候与信风结合。该书对寒潮或北方冷空气南下的信风记叙颇详,“九月中气前后起西北风,谓之霜降信。有雨谓之湿信,未风先雨谓之料信雨”,是下雨的预兆。但是“霜降前来信,易过而善;霜降后来信,了信必严毒。此信干湿,后信必如之”,告诉人们此信风晚了,气候干湿。立冬后冷空气频频南下,故有“立冬前后起西北风,谓之冬信”。“月内风频作,谓十月五风信。”同书也写了主旱的信风,它发生在梅雨以后,书中写道:“东南风及成块白云起,主半月舶风,水退兼旱。”指东南或东北信风伴随着天空多淡积云的气候主旱。这些记载都反映出元代人们已能较好地应用气候知识了。

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 楼主| 发表于 2009-11-10 12:40:35 | 显示全部楼层

中国通史 第九卷 中古时代·明时期(下册)

第五十六章
天文学

明皇朝建立以后,不仅仿效前代禁止民间学习和传授天文,更将其禁令扩展到整个天文学领域,尤其是禁止私习历法。研制新历,改革旧历,历来是推动中国古代天文学向前发展的一个动力,而全面禁学天文的做法,则断绝了天文人才的广大来源,毁弃了天文学发展的群众基础,从而导致中国天文学发展出现低谷。禁令发布以后,天文工作集中到司天监,但无研制历法任务,其日常工作就是按章编算每年的民用历书,监视天空有无入占的天象。这是一种维持性的常规工作,人们不敢冒着生命危险图求进取,所以官方天文工作也墨守陈规,毫无生气。

明代末期出现了天文学研究复兴之势,可惜积弊时久,难以振兴。就在这个时候,西方耶稣会传教士进入中国,给渴望天文新知识的中国天文工作者带来了欧洲天文学知识,开始了中国天文学发展的一个特殊阶段——汉化西方天文学时期,即在传统天文学框架内,搭入欧洲天文知识构件。

第一节
厉禁和抗禁

按照中国历代传统,改朝换代要改换新历。一部新的历法往往与一个新的权有关,皇帝要通过天文家沟通天人相通之途,天文家则靠解释天象向皇帝传达“天意”。明初,朱元璋不希望民间还有人懂天文,因为他们可能成为敌对政治势力所需的人才。于是,对朱氏政权千秋万代不会改换的愿望,变成了对学习天文的厉禁。据明人沈德符《野获编》记载:“国初学天文有厉禁,习历者遣戍,造历者殊死。”甚至规定,钦天监人员终生不得再从事它职,其子孙也不得学与钦天监无关的知识,以接替世袭,否则也要遣戍。厉禁造成了严重的后果,特别是天文人才的匮乏。十五世纪末,历法常常与天象不合,禁令不得不稍有松动。当时官方希望征用通历法的人以备改历之用,然而竟无人应征。《野获编》说:“至孝宗,弛其禁,且命征山林隐逸能通历者以备其选,而卒无应者。”

朱元璋的做法压制了数学与天文学,但毕竟还有抗禁的呼声和行动,这一方面表现为呼吁改历,另一方面表现为努力保存天文资料,以免其湮灭。现存常熟的一幅石刻天文图就是明代的作品,原刻于弘治九年至十二年(1496—1499)。现存的常熟石刻星图碑刻于正德元年(1506),是前后两任县令杨子器和计宗道刻制的。这幅星图翻刻的是苏州石刻星图,杨子器有如下跋文:“此图宋人刻于苏州府学,年久磨灭,其中星位亦多缺乱,乃考甘石巫氏经而订正之,翻刻于此,以示后来庶几欲求其故者得观夫大概。”这段话表现出他担心天文失传的急迫心情,并希望为改变这种状况做些实事。

比常熟石刻星图更为精巧的是隆福寺藻井星图。隆福寺初建于明景泰四年(1453),其中万善正党殿为明代当时的建筑,此殿上方藻井的装饰,是一幅绘制有据的科学星图。从此殿建成到1977年拆除,隆福寺星图一直鲜为人知。这幅星图直径一米九八,绘有二百七十三个星官共一千四百三十二颗星。为什么在禁学天文如此严厉的情况下,竟有人敢在离皇宫不远的地方保存如此好的一幅星图?就保存资料而言,也许这样做更安全,另一方面星图也确实掩饰得很好。如深蓝色背景上的贴金星点在光亮处很显眼,但放在光线不强又正悬头顶较远的地方就很不容易看到了。由此可见,当时人们为了给后人留下天文测量的成果真是费尽心机,而其重见天日竟然经过了五百多年。

此外,万历二十三年(1595),郑王世子朱载堉自己编撰了一部新的历法,以《圣寿万年历》为名进献给皇帝。他因此而受到奖谕,得到“留心历学,博通今古”的赞语。这实际上等于宣布解除了禁习历法的禁令。但二百年的时间过去了,而明初开始实行的禁令对中国天文学的发展已经造成了不可弥补的损失。

第二节
历法

1364年朱元璋称吴王,吴元年(1367)十一月冬至,太史院使刘基等向吴王进献《大统历》。洪武元年(1368),改太史院为司天监,洪武三年又改司天监为钦天监,由钦天监编算每年使用的《大统历》。洪武十七年(1384),漏刻博士元统上书,说明《大统历》其实就是元代《授时历》,且“年远数盈,渐差天度,合修改”,“以成一代之制”①。但明太祖无意编制新历,只是擢元统为钦天监监令。元统仍以《授时历》为基础,略加修订,整理成《大统历法通轨》四卷,并将历元由元至元十八年(1281)改到洪武十七年。

此后,尽管多人多次上书请求改历都未获准,终明一代使用的都是《大统历》。




《明史》卷三一《历志一》。

第三节
天文台

明初未建天文台,直到洪武十八年(1385),考虑到历代都有建天文台的传统,才在南京鸡鸣山上建造了观星台,并将前一年由元大都运抵南京的郭守敬制造的天文仪器放置在天文台上。

由于南京与北京的地理纬度不同,所以元大都的仪器不适合在南京使用,于是又对其中一些仪器做了调整,并新制了一台浑仪,以便进行观测。关于南京天文台,利玛窦曾有一段较为翔实的记述:“南京也设有钦天监观星台,此台以建筑宏伟著称。……

城之一隅有小山岗,然仍处于城墙之内。上有平台,宽阔宏敞,颇适于观测之用。四周屋宇壮丽,乃昔年所建。司天者夜夜鹄立于此,以察天象,无论星陨、彗孛,皆详记奏闻。所陈仪器皆铸以青铜,制作精美,装饰华丽,其宏伟雅致非欧洲所能匹敌。且诸器屹立于此垂二百五十年,几经风霜雨雪,迄无所损。”①在二百五十年以后尚如此宏伟,可见该天文台之规模。据利玛窦记载,该台最大的天文仪器有四件,即浑象,浑仪,高表和简仪。

永乐十九年(1421),明成祖迁都北京,二十二年,曾在宫城内建一小型的内观象台。但当时随行的钦天监人员却只能在齐化门(朝阳门)迤南的城墙上进行观测,且无大型天文仪器。正统二年(1437),明英宗决定修建北京观象台,并派人按照南京观象台上的仪器制成木样,然后运回北京铸制铜仪。正统七年(1442),北京观象台建成。从正统四年到正统七年间又先后制成简仪、浑仪、浑象、八尺圭表等大型天文仪器,安装在观象台上。正统十一年,又修造晷影堂。至此,北京观象台已粗具规模。其遗址就是今北京建国门附近的古观象台。此外,景泰六年(1455),明代宗还曾在内观象台造简仪和漏壶。但关于内观象台的具体情况和观测记录,则缺乏更多的史料记载。

正统年间铸造的天文仪器十分精美,现在部分陈列在南京紫金山天文台上。但这些精美的仪器,在当时却安装得相当粗糙,如简仪极轴倾角与极高不合,浑仪二分二至与黄道实际位置不合,高表的尺寸不一等等,直到嘉靖七年(1528)才调整合适。明代的一些大型天文仪器,从制成到能正常使用,竟花费了近九十年的时间,可见当时钦天监工作的混乱和落后。




China in the Sixtieth Centurythe Journal of Mathew Ricci1583—1610), Random Homse New York 1953.(《利玛窦中国札记》第四卷第五章)

第四节
回回天文学

元初来自西域的札马鲁丁等天文学家都有较高水平,他们世代执掌回回司天监,为中国天文学发展作出了重要贡献。可是到了后来他们的后人逐渐成为应付差事的官员,回回天文学出现了停滞不前的局面。明洪武元年(1368)置回回司天监,一如元制。又诏征元太史院张佑、回回司天监黑的儿等十四人,原上都回回司天台的郑阿里等十一人去南京讨论历法。这些人虽然可以编算每年行用的回回历书,但对西域天文学已不甚精通。而原藏秘书监的天文书籍又多为波斯文或阿拉伯文,“言殊字异,无能知者”。于是,朱元璋决定派遣使臣去西域再聘专家,与原回回司天监的天文学家合作翻译阿拉伯天文学著作。他说:“尔来西域阴阳家,推测天象至为精密,有验其纬度之法,又中国书之所未备,此其有关于天人甚大,宜译其书。”①

《聚真堂马氏宗谱》简要记述了明初礼聘天文学家马德鲁丁的情况②:“洪武元年,为创立政府,成立钦天监,派钦使到阿拉伯满觊(麦加)政府聘请精于历学专家,乃聘到准带地方古来氏族学者,即我来华始祖德鲁丁公字彦明者,于洪武二年来至江苏省江宁县。明朝之南京成立钦天监,授钦天监监正,带来随员甚多,皆分任钦天监职务。”当时刘基为司天监监正,马德鲁丁担任的是回回司天监监正。洪武三年改称钦天监和回回钦天监,洪武三十一年(1398)罢回回钦天监,改设回回历科。马德鲁丁因其测天之学而被称为大测先生,留下了“大测堂马”的誉称。他曾以其学推测天象,预报结果优于《大统历》,因而备受尊崇。《马氏宗谱》载:“明太祖尊我祖如师,晋封回回太师。因国事初定,关于建设多所顾问,而言听计从,大为刘基所忌。”

马德鲁丁的一项重要工作是翻译阿拉伯天文书籍,但他于洪武七年逝世,所以译书的任务落到了他的儿子身上。长子马沙亦黑,字仲德,接任回回钦天监监正之职;次子马哈麻,字仲良,洪武三年起任回回钦天监监副、文林郎。马沙亦黑主要负责回回历法。《明史·历志》记载:“命翰林李翀、吴伯宗同回回大师马沙亦黑等译其书”,但汉人不懂西域文字,只能作文字加工和修饰润色,以使其符合汉语习惯,因此,主要工作是马沙亦黑做的。经过几年的研究,马沙亦黑对大统历的长处及缺陷有了较深的了解,也明白这一译事对皇帝的重要性,纯粹翻译并不适合在中国使用,所以他实际上做的是编译工作。马沙亦黑编译完成了《回回历法》三卷。

马哈麻主要负责回回天文星占著作的翻译,于洪武十六年(1383)译成了《明译天文书》(亦称《天文宝书》)四卷。此书原为阿拉伯天文学家阔识牙耳(971—1029)所著星占书,原名《占星术及原则导引》,译名还有《天文书》、《乾方秘书》、《天文象宗西占》等。朱元璋对此书给以很高的评价,他说:“今数月所译之理,知上下、察幽微,其测天之道甚是精详于我。”①

《回回历法》的编译和《明译天文书》的译成,是明代天文学发展的大事,对当时和后世学习和研究回回天文学产生了重要的影响。例如有一位名叫刘信的汉族学者,曾担任过明英宗正统年间的钦天监夏官正。他所撰写的《历法通径》四卷,讲的就是回回历法。此后贝琳根据回回历法的基本理论和编算历书经验,系统整理成《七政推步》一书,这是明代研究回回天文学的重要成果。




《明译天文书》吴伯宗序。

《聚真堂马氏宗谱》,现藏北京民族文化宫图书馆。

见马哈麻译《乾方秘书》,北京图书馆藏抄本。

第五节
航海天文学

明代远洋航行成就突出。在明永乐至宣德年间(1403—1435),郑和率船队七次下西洋,航行期间,曾采用天文定向和天文定位。明末茅元仪所著《武备志》收有郑和航海图,在其中四幅过洋牵星图上标有天体出水平线高度等沿途所见的天空景象和有关数据,如“北辰星一指平水”、“灯笼骨星正,十四指半平水”、“南门双星六指平水”等等。据今人研究,一指约在1°34′—1°36′之间,也有人认为一指相当于1.9°。此外,他们还用南北星高度及方位确定所在地大约的地理位置,并用四方星相对位置定航向。这些都是了解古代航海天文知识的宝贵资料,从中也反映了明代航海天文知识的进步。

第六节
西方天文学的传入

1583年,意大利耶稣会士利玛窦来华传教。他与李之藻合写的《浑盖通宪图说》是早期传入中国的欧洲天文知识。此书分两卷。第一卷主要是讲星盘的构造、原理及其中坐标网的绘制方法,第二卷主要讲星盘的使用方法,另有一篇介绍浑象的专文。在这本书中有不少对中国天文学家来说是新鲜的内容,如第一次传入完整的黄道坐标系,即没有考虑黄极的黄道坐标;明确晨昏蒙影的严格意义,但将晨昏蒙影的原因归之于日大地小则是不正确的;讲述了中国古代极少论及的五星远近问题,并给出了数量结果;传入西方星等划分的概念,但将星的亮度差别仅归之于星大小不同是不全面的,此外还讨论了地理经度的测量等。

利玛窦和李之藻合写的《经天该》一书,是以西方星图为依据、《步天歌》为体裁的认星七言款词,其中包含了中西星名的对照工作。《经天该》的歌词颇为上口,例如关于猎户座的歌词为:“参宿七星明烛宵,两肩两足三为腰。参伐下垂三四点,玉井四星右足交。玉井下方曰军井,屏星二点井南标。四颗厕星屏左立,屎星一点厕下抛。丈人子孙各连二,老人最巨南望遥。”

利玛窦在十七世纪初还与徐光启合作将《几何原本》前六卷译成汉文。这是传教士进入中国后翻译的第一部科学著作,译自利玛窦的老师德国数学家克拉维斯对欧几里得原书的注释本。西方早期天文学关于行星运动的讨论多以几何为工具,《几何原本》的传入对学习了解西方天文学是十分重要的。

另一位耶稣会士熊三拔依据星盘原理,制成专门测量太阳经纬度的简平仪,徐光启的译著《简平仪说》就讲述了这种仪器及其使用方法。例如根据测得的太阳赤经与赤纬,怎样定时间与地理纬度等。书中论述大地为球形的内容也是新鲜的知识。阳玛诺编写的《天问略》,则对各种各样的天文问题逐条作了回答。在这本问答体裁的书中介绍了托勒密的地心体系,太阳在黄道上的运动,月相成因,交食及交食深浅的原因,伽利略发明的望远镜及其新发现等等。虽然这本书有浓重的宗教色彩,但许多天文学内容为中国过去完全不知道的。

德国传教士汤若望与中国钦天监官员李祖白合译的《远镜说》,在介绍伽利略及其发现方面比《天问略》更详细。这些在欧洲也属于崭新的天文学知识传入中国并不算晚,只是传播范围很小,影响还很有限。但当时一些接触到这些新天文学知识的人,已经开始进行初步的研究和消化。如万历四十年(1612)左右,王英明著《历体略》三卷,其中既有中国传统天文学知识,也介绍了西方天文学知识,尤为可贵的是他对外来知识并不生吞活剥,如不承认有上帝居住的第十二重天,也不承认有两重岁差天,融进了自己的见解。天启年间(1621—1627),陆仲玉著《日月星晷式》,是最早利用欧几里得几何作图法解决天球坐标在不同平面上投影的一本著作。

传教士进入中国之际,正是中国天文科学的饥渴时期。当时接触到西方天文知识的中国知识分子,希望通过介绍新天文知识弥补明代“大伤元气”的天文学,以便为中国天文学的继续发展开辟出一条新路。这一愿望在明末改历工作中得到了一定程度的实现。

第七节
《崇祯历书》

明初以来,据《大统历》推算所作的天象预报,就已多次不准。崇祯二年五月乙酉朔(1629年6月21日)日食,钦天监的预报又发生显著错误,而礼部侍郎徐光启依据欧洲天文学方法所作的预报却符合天象,因而崇祯帝对钦天监进行了严厉的批评。此后,管辖钦天监的礼部奏请开局改历,并得到朱由检的批准,从明初就一直未断的改历呼吁总算成为现实。同年七月,礼部决定在北京宣武门内首善书院开设历局,命徐光启督修历法。

徐光启深知,西方天文学的许多内容是中国“古所未闻”的,“惟西历有之。而舍此数法,则交食凌犯,终无密合之理”①,所以改历“宜取其法,参互考订,使与大统法会同归一”②。于是,他制定了一个以西法为基础的改历方案。在他领导下,历局从翻译西方天文学资料起步,力图系统地和全面地引进西方天文学的成就,当时还聘用了意大利龙华民、罗雅各,瑞士邓玉函,德国汤若望等人,与历局的中国天文学家一道译书,编译或节译哥白尼、第谷、伽利略、开普勒等欧洲著名天文学家的著作。这是历局的中心工作。其结果是从崇祯二年到崇祯七年(1629—1634)历经六年,完成了卷帙浩繁的《崇祯历书》。徐光启于崇祯六年去世,经他定稿的有105卷,其余32卷最后审定人为李天经。此外,历局人员在制造观测仪器,天象推算和实际观测方面也做了不少工作。

《崇祯历书》是较全面介绍欧洲古典天文学的重要著作。全书共46种,137卷,分节次六目和基本五目。节次六目分别为日躔、恒星、月离、日月交合、五纬星和五星凌犯;基本五目分别为法原、法数、法算、法器和会通。其中以讲述天文学基础理论法原所占篇幅最大,有40卷之多,法数为天文用表,法算为天文学计算必备的数学知识,如三角学、几何学等,法器为天文仪器及其使用方法,会通为中西度量单位换算表。

《崇祯历书》采用的是丹麦天文学家第谷所创立的宇宙体系和几何学的计算方法。其中引入了明确的地球概念和地理经纬度概念,引入了球面天文学,以及视差、蒙气差等重要天文概念和相应的计算方法。它还采用了西方较精确的天文数据和通行的一些度量单位,如一周天分为360°,度以下用60进位制等。这部书也有不少错误和缺点,如第谷体系是对托勒密地心说和哥白尼日心说的折衷体系,在当时欧洲并不先进,其维护地静观,否认天体自转,以及对岁差现象的解释等,也都是错误的。

《崇祯历书》贯彻了徐光启以西法为基础的设想,基本上纳入了“熔彼方之材质,入大统之型模”①的规范。尽管此书大量内容为西方体系,但最后仍落实到编历问题上,并未突破《大统历》的框架。实际上,所谓“入大统之型模”,就是以历法服务于皇家,将天文学研究仅仅局限于编修历法这项具体应用上,而难以使之真正成为探索天体运动、变化及其规律的科学。总的来说,《崇祯历书》是汉化西方天文学的产物。其中虽然有很多新天文学知识,但由于传授者的保留和扭曲,以及接受者的被动和因循,这些新知识在中国并没有产生像在西方那样的革命力量。但无论如何,《崇祯历书》的编成仍然是明代天文学发展所取得的伟大成就。

此外,《崇祯历书》内容的重大变化,也引起了保守派的攻击。他们以其“未入大统之型模”为借口,以不符合祖制为大棒,力阻《崇祯历书》的颁行,使得优柔寡断的崇祯皇帝始终拿不定主意。崇祯十六年(1643)八月,他终于下定颁发新历的决心,但这时明朝政权已面临崩溃边缘,再也无力顾及历法的事情了。入清后,汤若望将《崇祯历书》改订为100余卷,改称《西洋新法历书》,得以刊行。




《明史》卷三一《历志一》。

《明史》卷三一《历志一》。

《徐光启集》卷八《历书总目表》,中华书局1963年版。

 楼主| 发表于 2009-11-10 12:43:44 | 显示全部楼层

中国通史第十卷中古时代·清时期(下册)

第四十八章
天文学

清代是中国天文学发展史上的一个非常特别的时期。从总体上看,中国传统意义上的古代天文学走向衰亡,从一门实用的为社会所需要的科学逐渐变为一种属于古代文化范畴的科学遗产,成为科学史研究的对象;在中国新生长起来的建立在欧洲天文学基础上的天文学,逐渐与国际接轨,成为近代天文学的一部分。这是一个从传统天文学体系缓慢变化为近代天文学体系的时期。在社会变革的过程中,新天文学一改过去为皇家服务的传统,成为推翻旧王朝的思想武器,再往后才成为现代意义上的天文学。

第一节
《西洋新法历书》与

《时宪历》的颁行

顺治元年(1644)七月,礼部左侍郎李明睿上书,提出“查得明朝旧制,历名大统,今宜另更新名。”显然依照历代改朝换代另立新历的惯例,清政府迫切需要一部新历。此前不久,原在明历局参与编纂《崇祯历书》的德国传教士汤若望曾仔细推算了当年八月的日食,并上书说:“臣于明崇祯二年来京,曾依西洋新法厘定旧历。今将新法所推本年八月初一日日食,京师及各省所见食限分秒并起复方位图象进呈,乞届期遣官测验。”汤若望的做法正好迎合了编制新历的需要。八月初一,清政府派大学士冯铨和汤若望共赴灵台验测,事后冯铨复奏:“用大统术、回回术所推,交食食刻均差,独按西洋新法所推一一吻合”,肯定了汤若望的预测结果,同时也肯定了西洋历法。此后,清廷谕示:“旧法岁久自差,非官生推算之误。新法既密合天行,监局宜学习勿怠玩”,并决定由汤若望主持,按西法推算编制新历。新历完成后,摄政王多尔衮奉旨批准将新历定名《时宪历》,颁行天下。同年十一月,汤若望被任命为钦天监监正,第一次由外国人执掌了钦天监。新法成为清政府的官方历法。

在随后的一两年里,汤若望将原有137卷的《崇祯历书》删改压缩成103卷,更名为《西洋新法历书》,进呈给清政府。他在上呈新法的奏文中说:“臣创立新法,规制仪象,以测诸曜视行”,“臣阅历寒暑,昼夜审视,著为新历百余卷”,而没有提及明末徐光启和历局中众人的工作。《西洋新法历书》是当时钦天监官生学习新法的基本著作和推算民用历书的理论依据。以《西洋新法历书》为基础,取天聪戊辰(清皇太极天聪二年,1628年)为历元编制的《时宪历》,在清初除中间五年外,前后行用了八十余年。

罗马教廷和耶稣会派遣传教士来华的根本目的是要不断扩大天主教在中国的影响,以便获得政治上和经济上的利益。明末清初,天主教在华势力确实获得了迅速的发展,如据毕嘉统计,在1651~1664的14年间,新受洗入教者已超过十万人。但是,传教士和教徒们的一些言行触犯了封建统治者的尊严,天主教义也与中国传统的儒家思想不合,同时围绕历法改革的“新旧之争”也一直在继续进行,终于在清政府钦天监引发了一场激烈的斗争。顺治十七年(1660),安徽歙县人官生杨光先向礼部上《正国体呈》,说《时宪历》上有“依西洋新法”五字,是“窃正朔之权以予西洋”。只是当时汤若望受宠正深,礼部未予上报。康熙三年(1664)七月,杨光先在鳌拜、苏克萨哈支持下再向礼部呈递《请诛邪教状》,控告汤若望等传造妖书,窥视朝廷机密,内外勾结,教会二十年来收徒百万,布党京省要害之地,图谋不轨等。又附上《摘谬论》和《选择议》,指责号称万年历的历法只编了二百年和“选荣亲王葬期用洪范五行,山向、日月俱犯忌杀”。经清政府会审,结果汤若望与另外七名钦天监官员被判凌迟,五人被判斩首。后因北京接连五日发生地震,按例减刑,只有李祖白等五名钦天监官员处斩。清政府同时任命杨光先为钦天监监正。此后,汤若望于康熙五年(1666)去世,各省传教士被押往广州驱逐出境。

守旧势力的这一次胜利依靠的是政治,而不是天文学本身,并且也不能证明传统天文学优越于西洋新法。杨光先虽被任命为钦天监监正,但他实际上不懂天文学,“但知推步之理,不知推步之法”,在五次辞职未准,不得已就任后,只好废《时宪历》复用《大统历》。由于《大统历》已经过时,钦天监大统科的人员又未能积极配合,所以采用《大统历》的做法并不行得通,杨光先又不得不起用原回回科历官吴明烜,改用回历方法制历。回回科官员本来就“虚糜廪禄,毫无职司”,对中国民用历法所知甚少,回历本身也已过时,难以担此重任,因而随后几年间出了不少差错。康熙七年(1668)十一月,比利时传教士南怀仁上书指责杨光先、吴明烜的历法不合天象,后经验证属实,于是又彻底废除了《大统历》、回回历法,重新起用《时宪历》。康熙八年,鳌拜伏诛,南怀仁再次上告,结果一翻前案,汤若望及被斩五人皆平反赐恤,杨光先则拟斩而因年老赦归。新法与守旧势力的这次较量以守旧势力的失败告终,此后南怀仁渐受宠用。

第二节
钦天监的天文工作

清代钦天监的天文工作仍沿袭旧制。其工作内容主要有三项:1.编算每年行用历书,并译成满蒙文字;2.管理观象台,进行天象观测;3.掌管标准计时工作,并负责为重大活动选择吉日、辨识禁忌等事务。由此可见,当时的天文学仍然是以历法和星占为皇家服务的“应用技术”,并没有将它作为需要发展的科学来对待,穿新鞋又走了老路。从这个意义上说,传统天文学还有强大的影响,具有汉化欧洲天文学的潜能。

《历象考成》与《历象考成后编》

《西洋新法历书》刊行后,成为编制每年时宪历的依据,也成为中国学者学习和研究西方天文学的主要资料之一。但由于《西洋新法历书》实际上出自多人之手,对西洋新法的叙述不够清晰和系统,不少内容隐晦难通,加之时有错讹和图表不符之处,如康熙帝曾研究过它并亲自进行日影测量,发现新法历书中一些数据已不够准确,所以编修一部经中国学者整理、解释并订正错讹的新书是很有必要的。康熙五十年(1711),康熙帝指出:“天文历法,朕素留心,西法大端不误,但分刻度数之间积久不能无差”,要求礼部并钦天监招考天算人才,加强天文实测,准备重新修订《西洋新法历书》。康熙五十三年修书工作开始进行,他又谕示:“今修书宜依古历规模,用今之数目算之”,确定了编修新著的基本原则。此次重修历时九年,于1722年完成《历象考成》42卷。《历象考成》为《律历渊源》的第一部,分上下两编。上编16卷名《揆天察纪》,讲天文理论;下编10卷名《明时正度》,讲计算方法,并附算表16卷。《历象考成》在理论阐述、数据精度和逻辑结构上比《西洋新法历书》有所进步,如根据实测确定了新的黄赤交角;计算平太阳时和真太阳时的时差,考虑到太阳近地点每年有移动所产生的影响;计算月食时采用了月面方位等。但它总体上采用的仍是西方天文学中的第谷体系,数据也多为第谷所定,这在当时已经落后,并且随着年代的增加,误差也越来越大。

雍正八年(1730)六月,据《历象考成》推算日食,与观测不符,于是钦天监监正明图奏请校修《历象考成》。后由在钦天监供职的传教士戴进贤和徐懋德根据法国天文学家卡西尼的计算方法,重修日躔、月离两表附于书后。但是,这次新编的日躔表和月离表,没有给出关于天文理论和使用方法的说明,难以掌握,以至钦天监内的中国人只有蒙古族天文学家明安图会用,这当然是不能令人满意的。因而在乾隆二年(1737)组成以戴进贤、徐懋德为主,由明安图等协办的“增修表解图说”班子,并于乾隆七年编成《历象考成后编》10卷。后编比前编有较大的进步,如抛弃了过时的小轮体系,应用了开普勒第一定律(椭圆运动定律)和第二定律(面积定律),增补了关于视差、蒙气差的理论与采用了较精确的数据等。但《历象考成后编》应用的开普勒定律中,日地关系是颠倒的,即太阳沿椭圆轨道绕地球运动,而非哥白尼的日心体系,这种颠倒,对于数学计算并没有什么影响。

天文仪器

清代观象台比明代有很大的进步,如增加了仪器,改换了刻度等,以适应新的天文理论和天象观测的需要。康熙八年(1669)清政府命南怀仁督造新仪,并于康熙十二年制成六件大型天文仪器,计有赤道经纬仪(用于测量天体的赤经差和赤纬)、黄道经纬仪(测量黄经差和黄纬)、地平经仪[测量地平经度(方位角)]、地平纬仪(又称象限仪,用于测量天体的地平纬度)、纪限仪(测量二天体之间的角距离)与天体仪(即天球仪,相当于古代的浑象,可用于演示或推算天体位置以及出没和中天时刻等)。南怀仁还写成《灵台仪象志》一书,说明上述仪器的原理及使用方法,末附一份全天星表,他也因此而被提升为钦天监监正。康熙五十四年(1715),法国传教士纪利安又造地平经纬仪,并为了安装它而重新调整了观象台上陈列的其他仪器。这件仪器实际上是地平经仪和地平纬仪两仪的组合。清观象台上最后安装的一件大型仪器叫玑衡抚辰仪(用法与赤道经纬仪相同,但可直接测量赤道经纬度),于乾隆九年(1744)由德国传教士戴进贤主持开始制造,乾隆十九年竣工,是八件仪器中最有中国传统风格的一种。玑衡抚辰仪仿照古代浑仪的结构,制作精美,分度刻划准确,而刻度则如其他仪器,为一圆周360度制。以上八件天文仪器至今仍保存在北京古观象台上。这些仪器总的来说仍旧在古典天文学的框架内。与我国传统的天文仪器相比,其改进之处在于它们在设计制造和安装方面比较精细;采用了西方通行的360度制和60进位制;刻度盘上加有游标,提高了读数精度;黄道经纬仪上装设有黄极圈等,另外,纪限仪是过去所没有的。这些古色古香大多带有欧洲风格的天文仪器,并没有装置当时西方已广泛使用的望远镜,所以它们虽可用于一般观测,编制和校验历法,但作为天体研究的工具,则已是远远地落后了。

《仪象考成》、《仪象考成续编》及全天星表

乾隆四年(1739),戴进贤奏请增修《灵台仪象志》的星表部分,乾隆九年,钦天监发现黄赤交角比《灵台仪象志》出版时已有显著的变化,因此又奏请清政府重新测算星表,与研制玑衡抚辰仪同时进行,并于乾隆十七年(1752)由戴进贤主持编成《仪象考成》32卷,1756年刊行。乾隆曾亲自为之作序,说此事使“天官家诸星纪数之缺者,补之序之,紊者正之”。《仪象考成》首两卷介绍玑衡抚辰仪的性能和用法,后30卷是星表。其中载录传统星官277个共1319颗星,比《灵台仪象志》多16个星官109颗星,又增添了传统天文学中没有的星1614颗,南天极附近23个星官150颗星,合计共300个星官3083颗星。这是清代发表的又一份全天星表,据研究,它们主要是参照新出版的欧洲星表的数据编撰而成的。

道光二十二年(1842),清政府决定重测星表。这时在钦天监中已无外国传教士,参加工作的全是中国官员,他们于道光二十五年完成了《仪象考成续编》32卷。续编中收入3240颗星,与《仪象考成》相比,新增163颗星,并删减了这次没有观测到的6颗星。中国天文学家独立测算完成的这一巨著,反映了中国天文学的进步。中国天文学家不仅独立承担了大量的观测工作,并根据新的观测结果对原有星表进行了修订,而且还提出了许多独到的见解。例如,他们否定了认为恒星亮暗不同是由于恒星直径大小不同的说法,而以恒星离我们的远近距离来加以解释,并且提出恒星本身的变化也会造成恒星亮度的变化,从而纠正了传教士所传授的关于恒星等方面的错误概念。

第三节
钦天监以外的天文工作

清代钦天监以外的天文学研究工作是十分出色的。中国学者出于实践需要和对天文学的爱好,再加上对洋人把持钦天监的局面总觉得脸上无光,于是一部分人致力于研究和发掘中国古代天文学的精华,希望找回昔日的光荣;一部分人努力学习和掌握西方数学和天文学,借鉴彼方之长,弥补我方之短,以利应用;还有一些学者可说是学擅中西,对于中西天文学的长处与存在的问题都有所阐发,因而在传统天文学与欧洲天文学两个方面都形成了活跃的研究风气,取得了不少在有清一代很有影响的研究成果。

梅文鼎是这一研究的开路先锋。他致力于阐发西学要旨,表彰中学精萃,对传统天文学与欧洲天文学展开了全面的研究。他在《历学骈枝》5卷,《古今历法通考》58卷,《明史·历志》等著作中,对于中国传统天文学中的历法沿革、基本原理、计算方法、仪器、图表等,作了全面的论述。尤其是他对《授时历》和《大统历》的深入阐释,例如关于日、月不等速运动对合朔时刻的影响,关于日月交食的计算,用几何方法解释《授时历》求日食和月食食限时刻的原理,接近球面三角学的黄赤坐标换算法,三次差内插公式以及对《大统历》错误数据的校正等,更是常常为人们所称道。梅文鼎对伊斯兰天文学也有所探讨。在《历学骈枝》、《回回历补注》中,他对回回历法五星行度,本轮运行以及西域星表的考算,是研究回回历的重要成果。关于西方天文学,他著有一本学习西法的入门著作《历学疑问》,介绍了西方天文学中的小轮学说和偏心圆理论等。书中提出西法有些内容为中历所无,可添补中法之未备,兼收并取,以使历法更为完善,这本书康熙曾亲加批点。这方面的著作还有《五星管见》、《交食》、《七政》、《恒星纪要》等,对于西方推算日月食和日月五星位置的方法以及星表等,作了较系统的整理和阐述。但他宣扬的西学东源说,如提出西方天文学体系,其本源出自中国古代盖天说等,则是荒谬的,并且产生了不良的影响。

清代乾嘉学派的许多学者,对中国古代天文学也有很深的研究,成果颇多。他们认为通经必须博史,而经书史著中又有十分丰富的天文历法内容,并且历代各家历法中有不少难解之处,这些都是“通经博史”途径上的拦路石,应予充分研究。如李锐校注过汉代三统历、后汉四分历和乾象历,复原了宋代奉元历、占天历。他还根据何承天调日法研究了各家历法的日法、朔余,著有《日法朔余强弱考》。汪曰祯计算出从西周至清初两千五百多年的朔闰时刻,写成《历代长术辑要》10卷,这部书成为后来研究历史年代学的重要参考文献。这方面的另一项突出成就,是先后由阮元、罗士琳、诸可宝、黄钟骏主编的巨著《畴人传》及其续编。《畴人传》的编写历经百年,前46卷成于嘉庆年间,最后一编竣工于光绪二十四年。该书是一部上至传说时代,下至编书年间著名的数学家、天文学家传记,生平从简,学术成就多录,堪称洋洋大观的天文学史专著。

王锡阐(1628—1682)是众多民间天文学家中的一位佼佼者。他的天文学代表作《晓庵新法》,被收入《四库全书》。他还著有《丁未历稿》、《三辰晷志》、《汉书日食辨》、《字母原始》等,收入《木犀轩丛书》、《晓庵先生文集》中的天文著作还有:《历法表》、《大统历法启蒙》、《历策》、《历说》、《日月左右旋问答》、《五星行度解》、《推步交朔序》、《步交会》、《测日小记序》等。王锡阐是一位既不盲从,也不守旧,很有创见的杰出天文学家。他亲自进行各种天文观测,深入研究中西学说,“考正古法之误而存其是,择取西说之长而去其短”①,并且作出了许多创造性的贡献。例如,他对于汤若望因不懂得平气与定气的区别,不懂周天度数的中西划分方法各有特色等,而对《大统历》妄加评议,提出了批评。他也指出以《西洋新法历书》为代表的西法,并非完全正确无误,如关于日、月视直径的论述,推算日月交食时不加月亮运动的改正数等,都是错误的,在五星的小轮模型和水星、金星公转周期等方面也都存在问题。同时他也指出了《授时历》、《大统历》的一些缺点。而在《晓庵新法》中提出的关于日、月食时初亏和复圆的方位角,金星和水内行星凌日,月掩行星和五星凌犯初终时刻等计算方法,则是他的新成就。此外,撰有《历学会通》,系统介绍欧洲天体运动计算方法的薛凤祚,竭力推崇西学的江永,福建学者游艺等也都对天文学的发展有不少贡献。

王贞仪(1768—1797)是一位有作品传世的民间女天文学家,这在封建社会中是很少见的。她在天文方面做过大量工作,但其天文著作多已失传,仅存《岁差日至辨疑》、《盈缩高卑辨》、《经星辨》、《黄赤二道解》、《地圆论》、《勾股三角解》等,收于《金陵丛书》之《德风亭集》。总的说来,这一时期民间天文学家比钦天监的天文工作面更广,更为活跃,许多成果成为科学史研究的珍贵资料。




阮元:《畴人传》卷35

第四节
近代天文学的萌芽

波兰天文学家哥白尼创立的日心说和他的不朽名著《天体运行论》,为近代天文学的建立和发展奠定了基础。我国早在明末为历法改革而编译的《崇祯历书》中,就已大量引用《天体运行论》中的材料,并把哥白尼列为欧洲四大天文学家之一。但是,当时参与编译工作的耶稣会士并未把哥白尼学说的核心“日心地动说”介绍给中国学者,最早把哥白尼学说介绍到中国来的是波兰传教士穆尼阁,时间大约在清代初年。当时,由于受到耶稣会纪律的约束,穆尼阁还不可能对这种具有革命性的科学理论作全面的和系统的介绍,因而只能私下向中国学者透露其部分内容和要点,而且透露的范围是极其有限的,影响也不大。随着对西方和传统天文学的深入研究,有些学者如梅文鼎、刘湘煃、江永等独立地产生了一些具有近代天文学意义的思想。如江永曾明确指出:“五星皆以日为心,如磁石之引针”①,然而很可惜,这种含有太阳引力思想的看法并没有引起深入的思考。康熙晚年之后,清政府实行闭关锁国的政策,大规模引进西方科学技术的工作基本上停顿了。但出于编修历法和天象观测等需要,仍不时传入一些西方近代天文学的新成果。如乾隆七年(1742)完成的《历象考成后编》应用了开普勒的椭圆运动定律和面积定律,只不过是传教士们对开普勒定律进行了改造,将地球放在椭圆焦点的位置上,太阳绕地球运动。《皇朝礼仪图式》(1759年)收录的两件天文仪器、浑天合七政仪及七政仪,则是演示哥白尼太阳系学说的仪器,七政仪还配有钟表机械,可以自动演示地球和行星绕太阳的运动。乾隆二十五年(1760),法国传教士蒋友仁向乾隆皇帝进献《坤舆全图》,在地图周围附有一些涉及天文学内容的示意图及文字说明。在这些附图和文字说明中,肯定了哥白尼学说,并介绍了正确的开普勒定律以及地球为椭圆形等欧洲天文学的最新发展。然而,《坤舆全图》和两件演示太阳系的仪器都被锁进了深宫内院,只有个别的中国学者见到过。又过了三十多年,《坤舆全图》才以《地球图说》为名正式出版,而阮元为该书作序却说“不必喜其新而宗之”。这部最早介绍哥白尼学说的著作,虽使更多的人对哥白尼学说有所了解,但实际上在当时并未产生多大的影响。一直到1859年李善兰与伟烈亚力译出《谈天》(即英国天文学家赫歇尔的名著《天文学纲要》)之后,哥白尼学说和近代天文学才真正得到了广泛的传播。这已经是鸦片战争以后的事情了。




江永:《翼梅》卷5

发表于 2009-11-22 11:44:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 曼霖 于 2009-11-22 11:46 编辑

虽然只看了一个开头,但是不得不回贴谢谢一下楼主。历史本就面目全非,有时候就需要这类史料记载来让自己跳脱事外,或许有新的发现。我最近在翻一些古埃及时间历法的书,对照楼主贴出的史料,列出几条目前看到的共同或者相似之处:

1)在甲骨文中还有旬字,殷人称十天为一旬,这一名称也一直流传到今天。
10-day week;decade

2)月有圆缺,这是夜晚可能看到的最明显的天象变化,从月圆(望)到月圆,或从月初见(朏)到下一次见到,或从月不见(晦)到下一次不见都差不多是三十天,月的圆缺变化产生了“月”的概念。
Like all ancient peoples, the protodynastic Egyptians used a lunar calendar, but unlike their neighbors they began their lunar month. not with the first appearance of the new crescent in the west at sunset but rather with the morning when the old crescent of the waning moon could no longer be seen just before sunrise in the east.

3)甲骨文中有旦、明、小采、大采、中日、昃、昏、夕等字。《左传》昭公五年(公元前537年)条说:“日之数十,故有十时,亦当十位。”说明古代曾将一天分成十时。《隋书·天文志》在记述古代的时刻制度时说:“昼有朝、有禺、有中、有晡、有夕,夜有甲、乙、丙、丁、戊。”这可能就是一天十时,而五夜之说也许就是五更的来源。《淮南子·天文训》中有一昼夜分成十五时的记载①,而汉代的十二辰和百刻时制也相当流行②。时刻制度的发展必然伴随着测时和计时仪器的进步。
10-hour day

4)圭表和漏刻
sun dial, shadow clock, water clock, star clock

英文部分来自两个人的著作,前者是科学史家,后者是数学史家。书不在手边,我无法提供具体页码,请见谅。
另外如果有人对于terms的源流想要多了解一些,这两人的书或许有些帮助。至于看完之后是失望还是意外之喜,大概就因人而异了。

Marshall Clagett
Ancient Egyptian Science,Calendars, Clocks, and Astronomy
Otto Neugebauer
Egyptian Astronomical Texts,Decans, Planets, Constellations And Zodiacs
发表于 2009-11-22 20:32:57 | 显示全部楼层
嗯, decan一开始也不是以『黄道度数』为分野的,
而是以『天数』,一个月三十天,一年有十二个月,最后加上五天。
印象中Marcus Manilius的the five books好像也有说到,
不过我忘了在哪一页了,得先翻翻。

另,请问ls兄台是否跟北京科学院有渊源 ?
你的谈吐与所学跟我一个故人很像。。。
发表于 2009-11-23 03:29:03 | 显示全部楼层
Marshall Clagett
Ancient Egyptian Science,Calendars, Clocks, and Astronomy

这本书后两册我刚好有电子档。
上面引述的一小段就在第二册第三章最开头第二页的地方。
如果曼霖先生有需要的话,可以跟我说声。

刚才回头看了下我那尘封的书库,发现自己仍脱离不了无知的程度。
我是Johannes Kepler的the harmony of the world看到累了,
才因此跑到网路论坛上稍微闲扯些小儿呓语。
不知曼霖先生是否亦然?
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