張春宇

元代天文學(xué)的發(fā)展

元代天文學(xué)取得的成就體現(xiàn)在設(shè)立司天臺(tái)及對(duì)它的管理上。窩闊臺(tái)汗“八年（1236年）丙申春正月，諸王各治具來(lái)會(huì)宴。萬(wàn)安宮落成?！薄叭拢瑥?fù)修孔子廟及司天臺(tái)。”從這些記載可以看出窩闊臺(tái)在元上都哈拉和林之地又修建了司天臺(tái)。至元八年（1271），元世祖在上都海建立了回回司天臺(tái)，并任命阿拉伯人札馬剌丁為提點(diǎn)，用西域儀器觀測(cè)天象，編制歷法。這里成為了十三至十四世紀(jì)中國(guó)研究阿拉伯天文學(xué)的中心，對(duì)中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展起了積極作用。至元十六年（1279）批準(zhǔn)經(jīng)建大都天文臺(tái)，據(jù)《元文類》卷十七《太史院銘》記載，大都天文臺(tái)建在東城墻下，渾象、玲瓏儀、計(jì)時(shí)漏壺等儀器設(shè)備和測(cè)驗(yàn)書(shū)、歷法典籍以及星圖等則按照八卦中的基本方位分別放置在中層屋室，天文臺(tái)辦事官員也分置于此。大都天文臺(tái)是一座規(guī)模宏大、工作人員眾多、儀器完備的天文臺(tái)。在今河南登封縣告成鎮(zhèn)還可以看到元朝初年建造的原貌保存較好的登封天文臺(tái)。它是中國(guó)現(xiàn)存最早的古天文臺(tái)建筑，也是世界上重要的天文古跡之一。除了興建司天臺(tái)，忽必烈還派官員去管理天文事務(wù)。“至元十年閏六月十八日，太保傳奉圣旨：回回漢兒兩個(gè)司天臺(tái)，都交秘書(shū)監(jiān)管者。臺(tái)官六員，其中少監(jiān)一員、判官二員……習(xí)學(xué)生七名?！薄半冯红`臺(tái)郎司天少監(jiān)勾當(dāng)”“宣命校時(shí)郎行司天臨勾當(dāng)”這里可以看出，在大德四年（1300年）七月至九月曾先后敕命靈臺(tái)郎、校時(shí)郎擔(dān)任司天少監(jiān)的工作職務(wù)?？梢?jiàn)，從窩闊臺(tái)汗到元世祖時(shí)期天文臺(tái)的發(fā)展歷程。

元代天文學(xué)的發(fā)展還在于創(chuàng)造出了‘精妙絕倫的天文儀器。元代杰出的天文學(xué)家曾提出：“天文測(cè)驗(yàn)的根本在于天文儀器”。元初期的天文儀器主要受到阿拉伯和元代之前各朝代的天文儀器的影響創(chuàng)制發(fā)展而來(lái)的。札馬剌丁曾創(chuàng)制出用來(lái)觀測(cè)太陽(yáng)運(yùn)行軌道的渾天儀（多環(huán)儀），觀測(cè)星球方位的咱禿朔八臺(tái)、用來(lái)觀測(cè)日影，定四至日的斜緯儀和平緯儀、天文圖像模型-天球儀（渾天圖）、地球儀、觀察晝夜時(shí)刻觀察儀（星盤(pán)）等七種天文觀測(cè)儀器。這些天文學(xué)儀器設(shè)計(jì)巧妙新奇，準(zhǔn)確精密。郭守敬據(jù)此受到啟發(fā)并借鑒仿創(chuàng)的用于類似上述天體觀測(cè)用途的儀器多達(dá)13種，著名的有簡(jiǎn)儀、仰儀、圭表。簡(jiǎn)儀是對(duì)渾天儀進(jìn)一步簡(jiǎn)化和改進(jìn)而來(lái)的一種天文儀器，原理是模擬天球形態(tài)，來(lái)測(cè)量行星及各個(gè)恒星的位置。這與采用英國(guó)式裝置的現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡很相似。元以前的簡(jiǎn)儀只能準(zhǔn)確到一度的十二分之一，元代將百刻環(huán)上的刻度分為三十六等份，四游環(huán)上的刻度分為十等份，使得簡(jiǎn)儀精確程度提高，這與唐宋時(shí)期的渾儀相比無(wú)疑是一大進(jìn)步。簡(jiǎn)儀的創(chuàng)制相比于世界同類儀器要早三四百年。仰儀是用來(lái)測(cè)量太陽(yáng)位置，日食虧缺、方向和時(shí)刻的一種天文儀器。其形為銅制中空半球，內(nèi)部球面上刻有赤道坐標(biāo)和東西南北的四個(gè)方位。通過(guò)觀測(cè)太陽(yáng)光透過(guò)半球上一塊帶孔的板投在坐標(biāo)上的倒映像，即可判斷出太陽(yáng)在天空的位置。它改變以往的仰視觀察為俯視觀察，減輕了觀測(cè)者直視太陽(yáng)時(shí)的照耀眼之苦，是當(dāng)時(shí)世界上第一臺(tái)太陽(yáng)投影觀察儀，也一種完全創(chuàng)新的天文儀器。圭表是用以測(cè)定時(shí)間，求算周年常數(shù)、黃赤道交角，劃分四季的天文儀器。圭表由“圭”和“表”兩個(gè)部分組成?！氨怼钡牟糠譃殂~制，高約三十六尺，表頂部?jī)啥朔远?，二龍共舉一橫梁，與之垂直的圭面為石制，長(zhǎng)約四十尺?！肮纭鄙峡逃谐叽?，一日內(nèi)與四至日太陽(yáng)影子長(zhǎng)短均有不同，通過(guò)正午太陽(yáng)光透過(guò)“表”部頂端的小孔投射到“圭”上的不同影長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比，借以推算時(shí)節(jié)。

郭守敬領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了一次規(guī)?？涨暗木暥葴y(cè)量，在東起朝鮮半島，西到川鎮(zhèn)與河西走廊，南近占城，北窮鐵勒，陸續(xù)建立了27個(gè)日影測(cè)量站進(jìn)行觀測(cè)，《元史》天文志稱之為“四海測(cè)驗(yàn)”。這個(gè)觀察網(wǎng)絡(luò)除分布在各地大城市外，在北緯15度至65度，每隔10度設(shè)置一處觀察點(diǎn)，測(cè)得的緯度值與現(xiàn)代相比，絕大多數(shù)平均誤差在半度以內(nèi)。

郭守敬還利用新天文儀器對(duì)“黃赤交角”（即黃道面與赤道面相夾的角度）的度數(shù)進(jìn)行了重新測(cè)量，得出黃赤交角為“23度90分”的數(shù)據(jù)，這改變了長(zhǎng)期以來(lái)，認(rèn)為黃赤交角是24度的認(rèn)知。將它換算為現(xiàn)今的度數(shù)是23度33分53秒，這與現(xiàn)代的觀測(cè)值相僅差1分6.8秒。這些顯著的測(cè)量成果都是在元代精妙的天文測(cè)量?jī)x器創(chuàng)制或改進(jìn)下取得的。

實(shí)際上，元代天文學(xué)是在編訂新歷法《授時(shí)歷》的過(guò)程中得到發(fā)展的。至元十三年（1276），平定宋之后，忽必烈立即下詔令許衡、王恂、郭守敬等人改治新歷。許衡等人與南北日官陳鼎臣、鄧元麟、毛鵬翼、劉巨淵、王素、岳鉉、高敬等“參考累代歷法，復(fù)測(cè)候日月星辰消息運(yùn)行之變，參別同異，酌取中數(shù)，以為歷本”。同時(shí)參考當(dāng)時(shí)傳入中國(guó)的回回歷，于至元十七年（1280）冬至，編成《授時(shí)歷》。至元十八年，在天下頒行。至元二十年（1283），太子下詔令李謙為歷議，發(fā)明新歷以“順天求合之微，考證前代人為附會(huì)之失”而取得的結(jié)論是“自古及今，其推驗(yàn)之精，蓋未有出于此者也?！苯裉鞖v經(jīng)以及歷議仍尚存，都可以考證。而同為這一時(shí)期編制的《萬(wàn)年歷》沒(méi)有流傳，《庚午元?dú)v》也并沒(méi)有頒行使用，尚等待未來(lái)者考證。

《授時(shí)歷》的編成是中國(guó)古代天文學(xué)上的一大突破。元人據(jù)此重新記述并推衍了春秋時(shí)期魯國(guó)從魯隱公到魯哀公發(fā)生的三十七次日食事件，糾正了一些前人對(duì)日食發(fā)生時(shí)間記載的訛誤之處。如：“桓公三年壬申歲，七月壬辰朔，日有食之?！边@里發(fā)生的日食，姜岌對(duì)此持有疑異，認(rèn)為應(yīng)該是“歲七月癸亥朔”發(fā)生的日食。而按照元時(shí)的《授時(shí)歷》，考究了日食發(fā)生的時(shí)間應(yīng)該是在“歲八月壬辰朔”，并確切而又詳細(xì)地記載了整個(gè)日食發(fā)生的時(shí)間為六分十四秒。以上這些無(wú)疑都是元代天文學(xué)發(fā)展達(dá)到較高水平的最好證據(jù)。

天文學(xué)的作用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，掌握天文歷法知識(shí)，才能保證適宜農(nóng)時(shí)。在早期新石器時(shí)代的母系氏族社會(huì)時(shí)期，已經(jīng)能夠利用天文學(xué)中星體的位置辨別方向，判斷時(shí)間，識(shí)別季節(jié)。如狩獵、漁牧、耕種、航行等民生的作息，都可納入一定周期之中，凡事都可按計(jì)劃進(jìn)行。而在元代，天文學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用也得到了很好的體現(xiàn)。

在觀測(cè)天象、物象，制定精確的歷法后，繼續(xù)列出物候，可以為農(nóng)事提供參考。元末婁元禮編著的《田家五行》就是一部實(shí)用價(jià)值很高的氣象物候諺語(yǔ)專輯?！短锛椅逍小分邪嗽S多利用天象、物象預(yù)測(cè)天氣的條目。如論日篇：‘日暈則雨。諺云：“月暈主風(fēng)，日暈主雨?！比漳_占晴雨……日生耳主晴雨。論月篇： 荒諺云：“月照后壁，人食狗食?！庇秩缟暇怼跋闹猎谠鲁躅^，主水。諺云：“夏至端午前，叉手種年田……”這些農(nóng)事諺語(yǔ)，至今許多內(nèi)容還可作為參考。此外，牧草的豐美與否對(duì)生活在草原上的蒙古牧民的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、狩獵活動(dòng)尤為重要。草原牧民往往將牧業(yè)生產(chǎn)、狩獵活動(dòng)的進(jìn)行與草場(chǎng)的榮枯的周期聯(lián)系起來(lái)。草場(chǎng)“一歲一枯榮”，草原牧民便將草的榮枯視作為一歲，即一年。還將月亮的明暗圓缺作為計(jì)算月的單位。“從月滿到下月新月初升視為一個(gè)月”，牧民通過(guò)從今年草青到來(lái)年草青，其間月圓幾次來(lái)判斷一年之中有多少月份，并逐漸從中摸索出了水草豐美，適宜放牧打獵的月份時(shí)令，同時(shí)再進(jìn)行合理的休牧還草，這樣憑借時(shí)令從事畜牧業(yè)和狩獵活動(dòng)，使游牧經(jīng)濟(jì)得到了更好的發(fā)展。利用天象、物象預(yù)測(cè)天氣對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)起到了積極的指導(dǎo)作用。

歷法的記述，無(wú)不貫穿著政治的盛衰與人事的更替。統(tǒng)治者則更是有意利用天象宣揚(yáng)迷信思想以達(dá)到實(shí)現(xiàn)其政權(quán)統(tǒng)治的目的?！对贰分練v一中記載有：“中元庚午歲，國(guó)兵南伐”的事情。這里將自然天象“日月合璧，五星聯(lián)珠”說(shuō)成是“以應(yīng)太祖受命之符”，即太祖南伐是受天命而為的，宣揚(yáng)太祖所率軍隊(duì)是正義之師，為太祖南伐行為的合理性制造了輿論依據(jù)。同時(shí)太祖取得南伐的勝利，“天下略定”也是完成了天命的安排。以此來(lái)安撫民心，使天下民心所向。

實(shí)際上古代天文學(xué)與占星術(shù)是嚴(yán)密結(jié)合的。古代天文學(xué)家、占星術(shù)士經(jīng)常通過(guò)觀測(cè)星象活動(dòng)，用以推測(cè)禍福?！对贰分杏邢嚓P(guān)記載：“庚午，太陰犯昴。壬申，詔免今年賦稅?！薄靶梁?，太陰犯軒轅御女星。壬子，東平、太原、平陽(yáng)旱，分遣西僧祈雨。”“丙戌，太陰犯軒轅大星。己丑，遣太常卿合丹以所獲塗金爵三，獻(xiàn)于太廟?！薄岸〕?，太陰犯鬼。壬午……昌州及蓋里泊民饑，給鈔賑之?！边@里的“太陰”指的就是月亮。古代天文占星術(shù)中的“熒惑”即指火星。古代天文學(xué)家把它看作是一顆不詳?shù)男?，認(rèn)為它是“天官”中的執(zhí)法官，當(dāng)天下無(wú)道時(shí)，它便會(huì)出現(xiàn)于某國(guó)上空，就意味著該國(guó)將有災(zāi)禍降臨?！叭沙剑瑹苫蠓糕h鈐。癸巳，以昌、撫、蓋利泊等處薦罹兵革，免今歲租賦?！薄鞍四甏憾『?，熒惑犯太微西垣上將……命尚書(shū)省閱實(shí)天下戶口，頒條畫(huà)，諭天下。賑益都等路饑”“己亥，熒惑犯氐……膠州連歲大水，民采橡而食，命減價(jià)糶米以賑之。霸、漷二州霖雨害稼，免其今年田租?！痹诋?dāng)時(shí)的元朝，一旦出現(xiàn)上述種種天象，就會(huì)被統(tǒng)治者階級(jí)視為上天降下的某種征兆。于是他們就會(huì)立即采取一些如祭祀、檢田括戶、鐲免賦稅、賑濟(jì)饑民的舉措來(lái)祈求上天的保佑或者諒解，試圖以此避免災(zāi)禍。由元人這些對(duì)天象的重視行為，可見(jiàn)其對(duì)自然的崇拜敬畏之情以及渴望國(guó)泰民安的美好愿望。

元代在天文學(xué)史上取得了諸多輝煌成就，這些成就的取得離不開(kāi)元人對(duì)自然的信仰與崇拜，以及在長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐過(guò)程中探求真知的欲望。這些認(rèn)識(shí)成果是元代祖先智慧的凝結(jié)，不僅對(duì)當(dāng)時(shí)的政治、農(nóng)業(yè)產(chǎn)生起到積極的指導(dǎo)作用，更對(duì)后世產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，明清乃至今日的天文學(xué)更是在元代的基礎(chǔ)上進(jìn)步、發(fā)展的。

作者單位：內(nèi)蒙古民族大學(xué)