十二、历法的修订
(一)《大明历》~祖冲之在天文历法方面的成就。
【祖冲之编制《大明历》(历史故事)】
1、
公元462年,建康城外,一座简陋的观测台上。
四十七岁的祖冲之裹着旧棉袍,手指冻得发僵,却仍紧贴着铜制浑仪的边沿。今夜是冬至,他已在寒风中守了三个时辰。
身旁的儿子祖暅之举着油灯,火苗被风吹得东倒西歪,却不敢挪动半分——父亲正在记录北极星与冬至点之间的细微偏移,这已是连续第十二年的观测。
“又差了。”祖冲之喃喃道,呵出的白气模糊了铜规上的刻度。他攥着竹简,上面抄着何承天的《元嘉历》,可这些年来,他一次次发现,历法推算的节气总比实际天象晚那么一丁点
——春耕时,历书说该播谷,地气却还没到;秋收时,历书说霜降,露水却还挂着。
“不是历法算错了,是起点错了。”他忽然转身,吓得祖暅之差点泼了灯油。
“爹,您说冬至点……在移动?”
祖冲之没答话,只是把近二十年的观测记录铺了一地。那些密密麻麻的刻痕,竹简堆得比案几还高。他指着某一条:“你看,从虞喜提出岁差之说,到如今快两百年了,没人真拿它算过历法。
可数据不会骗人——冬至点每五十年左右西移一度,若死守着固定不动,积上百年,便是天壤之别。”
2、
那一夜,祖家小院的灯火再没熄过。祖冲之将“岁差”二字重重刻进新历草稿的开篇,又在“闰周”一行划去旧法,改作“三百九十一年一百四十四闰”。
他算得手指发抖——如此,朔望月当为二十九点五三零九日,回归年为三百六十五点二四二八日。
“爹,这差数太小了,朝廷怕是不认。”祖暅之看着最终稿,忧心忡忡。
祖冲之把笔一搁,望向窗外渐白的天色:“认不认是上头的事,算不算对,是老天的事。”
公元462年六月,新历呈上。太史令捧着《大明历》奏章,满朝文武面面相觑——岁差?闰周革新?这些词太陌生。
有人冷笑:“祖宗之法不可变。”有人摇头:“何必动何承天的旧制?”宋孝武帝倒说了句“且交朝臣评议”,可评议来评议去,最终被一句“古历未差,不宜轻改”压了下来。
祖冲之没有争辩。他回到观测台,继续日日记录星辰的位置。这一等,便是四十八年。
他已经老了,老得再也攀不上那座高台。儿子祖暅之接过浑仪,每年冬至仍在那里守夜。
公元510年,梁武帝下诏,正式颁行《大明历》。诏书送到祖家时,祖冲之已故去整整十年。
祖暅之跪在父亲灵位前,把诏书一字一字念完。窗外,星空依旧,可从此人间历法,已有了新的起点。
那一刻,风过庭院,竹简翻动,仿佛老人还在案前,用那支磨秃了的笔,悄悄修订着第无数遍的草稿——他一生没能等到自己的历法施行,可他算准了每一颗星辰的脾气,也早就算准了,真理总会比朝廷的决议,走得更慢,却更远。
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【附:历史资料】
祖冲之是世界上第一个正确地把圆周率推算到小数点后7位的人。祖冲之在天文历法方面的成就,大都包含在他所编制的《大明历》中。
在祖冲之之前,人们使用的历法是天文学家何承天编制的《元嘉历》。祖冲之经过多年的观测和推算,发现《元嘉历存在很大的差误。
于是祖冲之就开始着手制定新的历法。462年(宋孝武帝大明六年),祖冲之编制成了《大明历》,但没能被采用,直到510年(梁武帝天监九年)才正式颁布施行。
《大明历》采用的朔望月长度为29.5309日,这和利用现代天文手段测得的朔望月长度相差不到1秒钟。
在《大明历》中,祖冲之提出了在391年插入144个润月的新闰周。
。根据新的闰周和朔望月长度,我们可以求出《大明历》的回归年长度是365.2428日,与现代测得的回归年长度仅差万分之六日,也就是说一年只差46秒,足见这已是非常精确的资料了。
在祖冲之之前,历算家们一直认为冬至点的位置是固定不变的,这就使得历法制定从一开始就产生了误差。
为此,祖冲之把岁差概念引进历法中之后,大大提高了历法计算的精度
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(二)《大衍历》~张遂主持修订历法
【天枢之下(历史故事)】
1、
开元九年的长安,夏夜漫长。
太史局的偏院里,张遂立在铜铸的浑天仪旁,仰头望天。那架水运浑象正缓缓转动,水漏声滴答,木人击鼓,一更刚过。
铜仪上嵌着的星宿,在烛火映照下幽光闪烁,可张遂知道,那光不真。他伸手拨动黄道游仪上的窥管,对准心宿二,再对北斗摇光。
眉头渐紧。“还是差了几刻。”他低声说。案上的《麟德历》摊开着,推算日食的日子,与天上真实的天象已不合三年了。
朝堂之上,玄宗已下了明诏:“改历。”一纸诏书落到张遂手中时,他掌心微汗。皇帝赐他紫衣,加号“一行”,可他心里明白,这不是恩宠,是催促。
他要做的,不是修修补补,而是另起天地。他找到梁令瓒。那人正对着木尺和铜坯画图,满手墨渍。
“张衡的浑天仪,水运一昼夜一圈,可星辰偏移已千年。”梁令瓒把图纸摊开,“我想加两道赤环,再把地平圈改铸为仰月形。”
张遂点头:“还要加两个木人,一刻击鼓,一辰敲钟。轮轴要精,枢机要密。”两人为了一枚齿轮的齿数吵了三天,又为了水斗的容积反复注水百次。
秋去冬来,当那座新铸的浑天铜仪第一次运转完整,木鼓声与更漏声同时响起时,张遂站在庭中,看铜仪上的星宿缓缓移过窥管,与夜空中的真实星辰一一重合。
他默立良久,只对梁令瓒说了一句:“可用了。”但仪器只是眼睛。真正要走的,是脚底的路。
2、
开元十二年春,张遂带着测量绳、圭表和复矩,出了长安。他选了十三处测点,北起蔚州,南至安南。
每到一处,他立八尺之表,测日影长短,记北极出地高度。同行的小吏不解:“大人,历法不是算出来的吗?为何要跑万里路?”
张遂蹲在沙地上,用树枝画下一道弧线:“你看,南北相距三百五十一里,日影便差一寸。若连成线,便是大地之弧。”他抬头,“我要量出这条弧的长度。”
没有人知道,那一刻,他正做着世界上从未有人做过的事——测量子午线的长度。
他的数据后来被算作每度约三百五十一里八十步,离现代值之差不足两成。可当时,他只知道,脚下的大地,比任何典籍写的都大。
夜晚是更漫长的劳作。张遂重新测定一百五十多颗恒星的位置。当他把新测的二十八宿距度与旧籍比对时,发现角宿的位置偏移了近一度。
“星,动了。”他对着油灯喃喃。
旁边的年轻助手惊道:“古书说恒星不动,莫非书错了?”
张遂摇头:“书未必错,是千年之前的天,与今夜的天,不同了。”他提笔在册上记下一行小字——“恒星有行,非亘古不移。
”那一夜,他成了第一个发现恒星运动的中国人。
3、
可最大的难关,在纸上。张遂要做的,是融合《易》象大衍之数,把日月五星的运行纳入一个自洽的数理框架。
他创出不等间距二次差插值法,用以推算日月运动的不均匀性。最让他彻夜不眠的,是日食。
“旧历算日食,只论合朔时刻。”他对梁令瓒说,“可同一时刻,在洛阳能见日食,在岭南却未必。地有南北,月影有偏。”
他在稿纸上画下月影锥体,标注各地纬度,首次在历法中纳入不同地点的见食差异。那几页纸被他改了二十七遍,墨迹层层叠叠,如夜空的星晕。
开元十五年秋,张遂病倒了。
榻前堆满了稿卷——七篇历法,平朔望、七十二候、每日日躔月离、五星见伏、晷刻漏更、日食月食、五纬行度。
他撑着身子,把最后一组数据核对完,对守在床边的梁令瓒说:“拿去……交太史令。”
梁令瓒翻着稿纸,忽然哽咽:“大衍之数五十,其用四十有九。你这一篇,便是那遁去的一。”
张遂微笑,闭目。那年冬,他没等到颁历的诏书。
开元十七年,《大衍历》正式颁行天下。次年,日本遣唐使吉备真备带着抄本渡海东归。在船上,他翻开第一页,看到一行小字——“僧一行撰”。
海风翻卷,纸页沙沙,像极了许多年前,长安那架浑天铜仪夜夜转动的声音。
而那架铜仪,至今仍在太史局的院子里,水漏枯竭,木人不再击鼓。可每当晴夜,总有年轻的太史令走过去,伸手拨动那枚已锈的窥管,对准北斗。仿佛那个叫张遂的人,还站在那里,仰着头,不肯低头。
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【附:(历史资料)】ni《大衍历》亦称《开元大衍历》,是唐开元十七年(729年)起施行的历法,因立法依据《易》象大衍之数而得名。此书为僧一行编制。
开元年间,唐玄宗下令让张遂主持修订历法。在修订历法的实践中,为了测量日、月、星辰在轨道上的位置,掌握其运动规律,他与梁令瓒共同制造了观测天象的“浑天铜仪”和“黄道游仪”。
浑天铜仪是在汉代张衡的“浑天仪”的基础上制造的,上面画着星宿,仪器用水力运转,每昼夜运转一周,与天象相符。
上面还装了两个木人,一个每刻敲鼓、一个每辰敲钟,其精密程度超过了张衡的“浑天仪”。
“黄道游仪”的用处,是在观测天象时可以直接测量出日、月、星辰在轨道的坐标位置。
张遂使用这两个仪器,重新测定了150多颗恒星的位置,多次测定了28宿距天体北极的度数。而且他发现了恒星是运动的,推翻了以前的恒星不动论,张遂成了发现恒星运动的第一个中国人。
此外,张遂还测量了子午线的长度,成为世界测量子午线的第一人。
张遂从725年开始编订历法,至逝世前完成了草稿,即《大衍历》,728年颁行。
《大衍历》共分7篇,包括平朔望和平气、72候,日月每天的位置与运动,每天见到的星象和昼夜时刻、日食、月食和五大行星的位置。
结构严谨,演算合乎逻辑,在日月的计算上,首次考虑到全国不同地点的见食情况。
《大衍历》比以往的历法更为精密,为后世历法所师。张遂不仅在中国天文学上成就巨大,在世界上的影响也很大。
《大衍历》是当时世界上比较先进的历法,733年传入日本。
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