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第7章 古代历法(2)

前面说了十二时制是依据太阳的方位来判断时间的,但是这对于普通百姓而言不易准确判断,故而人们又发明了用漏刻来计时的方法。

漏刻计时法将一昼夜分为100刻,夏至时白天60刻夜晚40刻,冬至时白天40刻夜晚60刻,春分、秋分昼夜平分各50刻。漏刻计时法的使用方法是:白天开始时将漏壶装满水,在水面上放置一根漂浮的带刻度的箭,随着漏壶中水的下漏,箭便慢慢下沉,从漏壶口读出各个时刻箭上的刻数,这样就得到了具体的时间。当夜晚来临时,不管漏壶中的水是否漏尽,都要重新加满水起漏。通常将一根箭的刻数在中间做上标记,如此一分为二,在报时时称为:昼漏上水几刻,昼漏下水几刻;夜漏上水几刻,夜漏下水几刻。

4.更点制度

俗话说:“一更人,二更锣,三更鬼,四更贼,五更鸡。”对于这句俗语我们并不陌生。古代的更点制度是用于夜间报时的。古人把一夜分为“五更”,因为夜间时刻随着季节而变化,所以每更每点的时间是不固定的,但是五更的起始时刻是黄昏,终止时刻是平旦,这是不变的。

(四)古代良历

自从有文字记载的历日起,在之后的三四千年时间里,中国一直采用自己独特的历法系统。中国古代历法涉及的内容比较多,不仅要推算和安排年、月、日,置闰,还要推算二十四节气,测量日夜长短的变化、正午日影的长度,此外还要计算日、月、五星的运动和位置,测定日、月食等等。据统计中国编算的历法约有一百余种,在此不可能一一叙述,仅介绍几部具有代表性的历法。

1.《太初历》

《太初历》是我国自有科学历法以来,第一部有完整资料的传世历法。秦始皇统一中国后采用古六历中的《颛顼历》,西汉王朝建立后,沿用了秦代的各项制度,历法也采用《颛顼历》,这种历法行用一百多年后误差渐渐变大,预报的朔日却能看见月亮,明显与天象不符。修改历法或者重新编纂历法迫在眉睫。

《太初历》规定以正月为岁首,解决了秦及汉初《颛顼历》将十月作为岁首与人们日常生活不协调的矛盾。首次引入了中国独创的二十四节气,并规定以无中气之月为闰月。在它以前的历法一般采用岁终置闰法,如十三月、后九月等,这种置闰的方法不便于推算季节。采用无中气置闰法后,可以将春分、夏至、秋分、冬至等中气固定在二、五、八、十一月,体现了历法直接为农业生产服务的精神。该历还第一次计算了日月交食周期,即日、月食发生的周期,发现135个朔望月中,有23个“食季”,每个食季中可能发生1-3次日食或月食。这些科学测算得到的结论相对于当时人们认为日、月食是灾害预兆来讲,是科学战胜迷信的开始。《太初历》的编纂推动了中国历法的发展,在编纂史上所占的地位也得到了世人的公认,是一部优秀的历法。

2.《大明历》

《大明历》是南北朝时期一部比较有影响的历法,它是由著名天文学家祖冲之创制的。祖冲之在认真研习前代历法的基础上,运用他坚实的数学功底,把所得的实测数据归算后,得出了前人未有的结论。《大明历》中有很多创新之处。第一,《大明历》首次将岁差引入了历法,使回归年(周岁)和恒星年(周天)得以区别开来。按照现代天文学理论计算,回归年要比恒星年短20分24秒,《大明历》中提出了每45年11个月退行一度的岁差值,虽然这个值很粗糙,但其首次将岁差引入了历法的功劳却不容忽视。从此以后岁差成为历法计算中不可缺少的内容之一。第二,《大明历》中采用了391年设置144个闰月的新闰法,这一闰法要比19年7闰和600年221闰更为准确和合理。第三,《大明历》中所采用的基本数据都比较准确。如首次采用的交点月数值为27.21223日,与今测值27.21222日只差十万分之一日;近点月数值为27.554688,与今测值27.554550相差十万分之十四日;回归年长度值为365.24281481日,与现在的测量值相差万分之六日;五星会合周期值也比以往历法更为精密。在当时的科技条件下能达到这样的精度是难能可贵的。祖冲之虽然编写了《大明历》,但是遭到朝廷显贵、刘宋孝武帝宠臣戴法兴的激烈反对,到祖冲之离开人世之时,《大明历》也没有颁行。直到梁武帝天监九年(510年),在祖冲之之子祖暅的再三请求下,经过与实际天象校验后,《大明历》才被予以正式颁行,但这时距《大明历》编成已近五十年了。

3.《大衍历》

《大衍历》是由唐代著名天文学家一行(本名张遂)所撰。唐开元初年一直沿用李淳风的《麟德历》,这种历法沿用了近五十年后,在许多方面都出现了较大的误差,几次预报的日食都不准确。唐开元九年(721年),玄宗帝命精通数理天文的一行主持修订新历法。为编制历法,一行等着手进行了大量的准备工作。首先为准确地测定日、月、五星在各自轨道上的位置,一行与梁令瓒合作设计制造了黄道游仪。这架仪器是当时最为先进的观天仪器,比东汉傅安等制造的黄道铜候仪要精密得多,人们可以用这架仪器直接测量日、月、五星的位置,减少了计算误差。其次一行等人还对多颗恒星的位置进行了重测,同时还描绘了大量的星图作为记录,在星图的画法上也有所创新。同时在全国十三个地点设立观测站,用以测量北极出地高度,冬夏至、春秋分日影的长度,所测的结果都为新历的编制奠定了坚实的基础。

《大衍历》是一部比较成熟的历法,被后人誉为唐历之冠。在中国古历中有关测算日、月、五星各种周期的天文常数,计算日、月、五星运行的方法,以及利用这些常数和方法推算天体运动并将天体运动的规律汇编成表格,这一系列的方法都是至《大衍历》时才发展完备、慢慢成形的。一行将《大衍历》分为“历议”和“历术”两大部分,不像前代历法那样内容较为混乱。“历议”为讲述历法的基本理论,“历术”则讲述具体的计算方法。根据计算的内容不同将“历术”分为“步中朔”等七篇:即“步中朔”,计算节气和朔望的平均时间;“步发敛”,计算七十二候;“步日躔”,计算太阳的运动和位置;“步月离”,计算月亮的运动和位置;“步晷漏”,计算晷影的变化和昼夜时刻的变化;“步交会”,计算日、月食的周期;“步五星”,计算水、金、火、土、木五大行星的运动及其位置。

4.《十二气历》和《天历》

《十二气历》是北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中提出的一部具有革命性的历法。我国古代一直沿用阴阳合历,历中规定一年十二个月与春、夏、秋、冬四季相配,每季三个月,如果遇到闰月,则这个季为四个月;同时将立春、立夏、立秋、立冬作为四季的开始。但是这两种规定中存在矛盾,虽用闰月加以调节,但节气和月份的关系并不完全固定,于是沈括提出一套完全按节气来制定的历法—《十二气历》。

《十二气历》将一年分为十二气,每年分为四季,每季分孟、仲、季三个月,月份按照节气来规定,立春之日为元旦,即孟春(正月初一),惊蛰为仲春(二月初一),依此类推。大月31天,小月30天,大小月相间,虽有时有“两小相并”的情况,但是一年也不过一次,有“两小相并”的年为365天,没有“两小相并”的年为366天。因月亮的月相变化与季节无关,只需在历书上注明“朔”“望”作为参考就行了,例如孟春小,一日壬寅,三日望,十九日朔的写法。《十二气历》既能与天象很好地配合,又利于农事生产活动,安排得十分科学。但阴阳历在我国行用了几千年,沈括的《十二气历》从根本上抛弃了阴阳合历,必然要遭到一些顽固势力的反对。因此《十二气历》提出后并没有被颁行,但他坚信“异时必有用予之说者”。目前世界各国通用的公历采用的都是纯阳历,这也证实了沈括的科学预言。

《天历》是太平天国革命运动时期提出的,在中国历法编纂史上占据独特的位置。《天历》在颁布之初就明确提出它的指导思想是“便民耕种,农时为正”。它与800年前沈括提出的《十二气历》均采用纯阳历。

《天历》于咸丰元年(1851年)颁行,只行用了14年,它规定一年为366日,分为12个月,单月31日,双月30日,大小月相间,不设闰月,不计朔望,每月月初为节气,月中为中气,立春之日为元旦,而且《天历》中还沿用了古代历法中较为科学的干支纪年、纪月、纪日法。

5.《授时历》

《授时历》是元代著名天文学家王恂、郭守敬等人编纂的,至元十八年(1281年)起颁行。而且明代施行的《大明历》实际上也是《授时历》,只不过是修改了历元,变更了体例,因此我们说《授时历》前后共施行了364年。《授时历》是中国历史上行用最久、最为精良的一部历法。

元朝初年还沿用金朝的《大明历》,但是该历行用多年后,误差渐渐变大,本该出现日、月食的日子里却没有出现日、月食的现象时有发生。元朝灭了南宋,统一了中国后,元世祖忽必烈就下令成立太史局,编纂新历法。太子赞善王恂精通算学,负责历算,郭守敬负责仪器的制造和测量。他们以实测为基础,围绕着制历进行了一场空前规模的天文活动。

郭守敬等认为“历之本在于测验,而测验之器莫先仪表”,就是说治历的根本在于运用精良的仪器进行实际观测。郭守敬亲自研制了近二十种天文仪器,其中包括简仪、仰仪、景符等一些独具新意,既实用又简便的仪器,这些仪器的制造水平在世界上都堪称一流,郭守敬也被称为“中国的第谷”。同时郭守敬等还发起了中国历史上空前规模的天文大地测量工作,南起南海,北至北海,在南北长一万一千里,东西绵延六千余里的广阔地带建立了二十七个观测站,用以准确测定历法中的基本天文常数,如冬至时刻、黄赤交角(黄赤交角就是黄道平面与赤道平面的交角)、二十八宿距度等等。除了亲自研制天文仪器,从事实际观测获取第一手实测数据外,郭守敬、王恂等还仔细研究了自汉以来四十多家历法,一一分析它们的利弊,取其精华,去其糟粕,历经三年半的时间完成了这部里程碑式的新历法。该历法由元世祖忽必烈取自《尚书·尧典》中“敬授民时”一语,亲自将其命名为“授时历”,可见元朝对这部历法是相当重视的。在此之后不长的一段时间里,王恂去世,留下了大批有待整理和汇集的原始资料,而历法的文字和数表也还没有定稿,这个重任就落在了郭守敬一人的肩上。又用了约四年的时间,郭守敬潜心编纂了有关《授时历》的五部著作:即《推步》七卷、《立成》二卷、《历议拟稿》三卷、《转神选择》一卷、《上中下三历注式》十二卷,在之后的时间里他又将有关天文仪器的结构、观测记录的数据和方法等分别整理为九本专著,存于元代司天台内。郭守敬等在编纂《授时历》的过程中,还创立了招差法和弧矢割圆法这两种先进的数学方法,这对我国宋元时代数学的发展亦起到了很大的推动作用。

可以说,《授时历》是中国历法史中最为优秀的一部历法。

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