葉飛

你聽說過“日影一寸，地差千里”嗎？這是我國古代天文學(xué)中一個重要的觀點，意思是說，同一經(jīng)線上的南北兩個地方，在夏至這一天的中午，測得的日影長度相差一寸，那么就說明兩地相距一千里。這個曾被很多古代天文學(xué)家視為權(quán)威的觀點，實際上并沒有經(jīng)過確切的測量。在隋朝時期，編寫《皇極歷》的天文學(xué)家劉焯曾經(jīng)向當(dāng)時的皇帝隋煬帝提出進行一次全國范圍的天文測量，但是這個建議并沒有被隋煬帝采納。到了唐朝，一位叫作僧一行的人通過測量證明了“日影一寸，地差千里”這個觀點并不準(zhǔn)確。

僧一行是何許人也？僧是指他后來出家為僧，一行則是法號。僧一行出家前的俗名為張遂，又名敬賢。和眾多優(yōu)秀的學(xué)者一樣，張遂從小就十分聰穎，博覽群書。青年時期，他前往長安拜師求學(xué)，潛心研究天文學(xué)和數(shù)學(xué)，并在這兩個方面小有成就。說到這里你也許會好奇，既然這樣，為什么他后來還要出家呢？其中原委且聽我慢慢道來！

張遂年輕時以學(xué)識淵博聞名長安，他一心向?qū)W，但卻不料難逃世事煩擾。當(dāng)時的皇帝武則天將很多朝廷要職交給了武家人，其中武則天的侄子武三思就身居顯位。武三思為了提高自身的威望和權(quán)力，到處拉攏文人名士，其中就包括張遂。張遂不屑與這樣的王公貴族為伍，便一直聲稱有恙在身，閉門不見。可武三思不罷休，屢次派人上門游說。不堪其擾的張遂憤然離開長安，去往河南嵩山出家當(dāng)了和尚。

出家后的一行并未放棄學(xué)習(xí)，他一邊潛心修佛，一邊堅持研究天文和數(shù)學(xué)。很快，一行成了全國有名的天文學(xué)家。

公元712年，唐玄宗即位。當(dāng)時唐朝所用的歷法是由李淳風(fēng)編制的《麟德歷》，已經(jīng)多次出現(xiàn)預(yù)報日食不準(zhǔn)確的情況，因此唐玄宗想重新編寫一部歷法。于是，他把一行召回長安，讓其主持修編新歷法。

就這樣，公元724-725年，一行為了修編新歷法而組織了一次大規(guī)模的天文實測。他從全國選了13個測量點，這些地方最南到達今天的越南中部地區(qū)，最北至今天的內(nèi)蒙古自治區(qū)以北。測量的內(nèi)容包括四個時間點正午日影的長度，這四個時間點分別是春分、秋分、夏至、冬至。他還通過測量每個點的北極星高度，來確定南北各地晝夜的長短，以及各地日食的食分（太陽被月亮擋住的百分比）。

在這次測量中，最令人矚目的是由一行領(lǐng)導(dǎo)，由太史監(jiān)南宮說等人主持的河南段的測量。他們在河南的白馬（今滑縣東10千米）、浚儀（今開封市）、扶溝（今扶溝縣）、上蔡（今上蔡縣）四地測量了夏至正午的日影長度、北極星的高度以及四個觀測點之間的距離。經(jīng)測量，從白馬到上蔡有526.9里，日影長度相差2.1寸。一行通過與其他地方的測量結(jié)果進行比較，得出一個結(jié)論：北極星高度相差1度，南北距離就相差351.27里，這就是子午線1度的長度，折合為現(xiàn)今的度量單位大約就是129.22千米。（在古代度量中，1里是300步，而1步是5唐尺，1唐尺約等于24.525厘米）。對比現(xiàn)代科技計算出的子午線1度為111.2千米，雖然有近20千米的誤差，但作為世界上首個子午線測量記錄，已是十分不易且具有寶貴的科研價值。此外，這次測量也證明了“日影一寸，地差千里”的說法是不正確的。

我們之前說了這次測量最終的目的是修編新歷法。從公元725年開始，一行開始編歷，他以劉焯的《皇極歷》為基礎(chǔ)，加上他們自己從全國觀測來的數(shù)據(jù)，糾正了《皇極歷》中出現(xiàn)的錯誤。在修編歷法的兩年中，一行仍然堅持觀測，他發(fā)現(xiàn)了太陽運動速度的變化，即太陽在冬至?xí)r運行速度最快，之后逐漸變慢，太陽到了夏至?xí)r就達到最慢速度，夏至后又逐漸變快（在僧一行的時代，他們認為太陽繞地球旋轉(zhuǎn)）。根據(jù)這一觀測，一行得出了一個計算太陽不均勻運動的方法，即不等間距的二次差內(nèi)插法。這個計算方法的出現(xiàn)，在天文學(xué)和數(shù)學(xué)史上都具有非凡的意義。

兩年后，一行終于完成了新歷法的草稿，這一部新的歷法被命名為《大衍歷》?！洞笱軞v》經(jīng)張說和陳玄景等人的整理和編冊，于公元729年正式在全國頒行。經(jīng)過檢驗，《大衍歷》比之前任何一部歷法都要精確，它的內(nèi)容包括：推算太陽的視運動和太陽在天空中的位置、日月食出現(xiàn)的時間、五大行星的視運動和位置以及每天見到的星象和晝夜時刻等。公元733年，《大衍歷》傳入日本，并被沿用近百年。

一行在天文學(xué)上的貢獻不僅于此，除了天文觀測和編寫歷法，他還制造了一些天文儀器。比如，一行堅持要在實際觀測的基礎(chǔ)上編寫歷法，為了準(zhǔn)確測量天體位置，就和梁令瓚一起設(shè)計發(fā)明了黃道游儀。在黃道游儀中，黃道并不是固定的，可以在赤道上移動，這是為了符合當(dāng)時的歲差。一行還與梁令瓚以漢代張衡的“渾天儀”為基礎(chǔ)，制造了“渾天銅儀”。渾天銅儀上面繪滿了星宿，儀器依靠水力來運轉(zhuǎn)，能模仿天體的運行，還可以用來測定時間，又名“水運渾天儀”。這個儀器每晝夜運轉(zhuǎn)一周，能表現(xiàn)出各星宿的運動，還能表現(xiàn)日升月落等現(xiàn)象。儀器上還安裝了兩個木頭小人兒，用來計時，一個小人兒每刻（古人的一晝夜是一百刻）過后自動擊鼓，另一個小人兒每辰（一時辰是現(xiàn)在的兩個小時）過后自動撞鐘，這可以說是早期的“機器人”啦！它也是世界上最早的機械時鐘裝置，可謂是現(xiàn)代機械類鐘表的鼻祖，西方直到公元1370年才出現(xiàn)威克鐘，比一行的“水運渾天儀”晚了六個世紀(jì)。

傳說一行在編《大衍歷》時，為解疑難，特去國清寺拜師求教。未到之時，寺中禪師就預(yù)言道：“門前溪水西流，弟子當(dāng)至”。弟子們聽后不敢相信，但當(dāng)一行到此時，他們發(fā)現(xiàn)溪水真的向西流去。雖然，今天看來，這個故事很有可能是人們杜撰的，但為了紀(jì)念僧一行虛心好學(xué)的精神，后人在浙江省國清寺外，豎下了一塊刻有“一行到此水西流”的石碑。