褚龍飛 楊伯順

(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系 合肥 230026)

恒星觀(guān)測(cè)是我國(guó)古代天文學(xué)的重要內(nèi)容, 具有悠久的歷史. 最晚從漢代開(kāi)始, 便出現(xiàn)了測(cè)量周天星官坐標(biāo)的傳統(tǒng). 此前學(xué)界普遍認(rèn)為, 元代郭守敬的恒星觀(guān)測(cè)水平達(dá)到了傳統(tǒng)恒星觀(guān)測(cè)的最高水準(zhǔn);而明代一直到傳教士來(lái)華前, 在恒星觀(guān)測(cè)方面都無(wú)甚建樹(shù). 事實(shí)上這種觀(guān)點(diǎn)并不準(zhǔn)確, 明初不僅擁有數(shù)量豐富的天文人才, 還繼承了簡(jiǎn)儀等元代觀(guān)測(cè)儀器, 完全具備高水平恒星觀(guān)測(cè)的條件. 而明初欽天監(jiān)編撰的《大統(tǒng)通占》[1]中, 便保存了當(dāng)時(shí)觀(guān)測(cè)恒星的數(shù)據(jù), 是明初進(jìn)行過(guò)恒星觀(guān)測(cè)的直接證據(jù). 然而, 如此重要的文獻(xiàn)之前學(xué)界從未涉及, 因此本文首先擬分析相關(guān)線(xiàn)索以初步判斷其成書(shū)年代. 其次, 這次明初的恒星觀(guān)測(cè)未見(jiàn)載于史書(shū), 其觀(guān)測(cè)年代與精確性尚無(wú)人討論, 故本文將其整理成一份星表, 計(jì)算其觀(guān)測(cè)年代及精確性, 并就明初觀(guān)測(cè)恒星的條件等相關(guān)問(wèn)題做討論. 最后, 以這份精密星表為基礎(chǔ), 結(jié)合其他中國(guó)古代星表, 進(jìn)一步揭示中國(guó)古代星官的位置變化.

1 《大統(tǒng)通占》及其成書(shū)年代

《大統(tǒng)通占》目前僅存八冊(cè)十六卷, 為明烏絲欄鈔彩繪本1本文所用為國(guó)家圖書(shū)館網(wǎng)站收錄的黑白圖片版, 半頁(yè)12行, 每行字?jǐn)?shù)不等. 該書(shū)原藏于北平國(guó)立圖書(shū)館, 現(xiàn)藏于臺(tái)灣省臺(tái)北市故宮博物院. 其內(nèi)容豐富, 不僅包括五星占、星官占, 還有人物宮室占. 其現(xiàn)存各卷中, 卷五、六分別為五星總論與歲星占, 卷十一為紫微垣占, 卷十五至十六分別為亢氐2宿部占, 卷三十五為井宿(僅存一頁(yè)),卷三十六至四十一為鬼至軫宿部占, 而卷五十四至五十七則為人物宮室部占, 包括人鬼部、草木部、宮室城邑部、器服部4卷. 該本各卷首頁(yè)第1行為標(biāo)題“大統(tǒng)通占卷第×”, 第2、3行署名“承德郎欽天監(jiān)副劉哲等奉敕編”. 圖1為《大通通占》卷首頁(yè)示例.

圖1 《大統(tǒng)通占》五星部占Fig.1 The section of planetary divination of Datong Tongzhan

《大統(tǒng)通占》卷帙龐大, 內(nèi)容詳盡, 與天文相關(guān)的內(nèi)容為五星占與恒星占兩部分. 五星占部分雖僅存《五星總論》與《歲星占》2卷, 但仍足以見(jiàn)其內(nèi)容結(jié)構(gòu). 以《歲星占》為例, 其大體內(nèi)容與常規(guī)占書(shū)相似, 介紹了行度、光色、干犯3個(gè)方面的異變內(nèi)容. 但《大統(tǒng)通占》不僅材料更為豐富,結(jié)構(gòu)也更加完整: 與常規(guī)占書(shū)直接給出各種異變主題不同, 《大統(tǒng)通占》先總論歲星的星占性質(zhì),然后給出各類(lèi)異變總體占例, 如歲星犯五星占例、歲星去止占例等, 最后才分述更細(xì)致的異變主題,如歲星逆行、歲星五色、月犯歲星等. 值得一提的是, 除了一般的占驗(yàn)內(nèi)容, 《歲星占》一卷中也囊括了歲星行度、伏見(jiàn)率、距元率等歷法知識(shí); 書(shū)中對(duì)各種干犯情況還配有豐富插圖, 圖2即為《大統(tǒng)通占》中一些天象的圖示. 恒星占部分的體例結(jié)構(gòu)與《乾象通鑒》頗為一致, 如《紫微垣》: 先總論某星官, 再分述各種占驗(yàn), 如月暈紫微垣、五星犯紫微垣、客流彗孛犯紫微垣等. 總論中還記載了來(lái)自多種占書(shū)的恒星數(shù)據(jù), 一些重要的星官亦有圖示, 使人一目了然. 《大統(tǒng)通占》所引歷代占書(shū)亦頗為豐富, 其《歲星占》一卷引前書(shū)50種, 《紫微垣》一卷引前書(shū)70余種. 將《大統(tǒng)通占》與《乾象通鑒》比較, 后者對(duì)應(yīng)《歲星占》的《五緯歲星論》一卷僅引21種, 而對(duì)應(yīng)《紫微垣》的《紫微垣星論》、《紫微垣內(nèi)坐統(tǒng)論》、《紫微垣外坐統(tǒng)論》3卷也不過(guò)41種.

圖2 《大統(tǒng)通占》插圖Fig.2 Some illustrations from Datong Tongzhan

《大統(tǒng)通占》具有很高的文獻(xiàn)價(jià)值, 且由署名可知其應(yīng)為明代欽天監(jiān)官方所使用. 然而, 如此重要的文獻(xiàn)筆者竟查不到任何相關(guān)記載, 或許此書(shū)為欽天監(jiān)內(nèi)部秘傳. 盡管如此, 據(jù)其署名“承德郎欽天監(jiān)副劉哲”仍可判斷該書(shū)應(yīng)編撰于明初. 按順治年間編撰的《河南通志》, 劉哲乃河南密縣人, 洪武十七年(1384年)被推舉進(jìn)入欽天監(jiān), 后官至監(jiān)正[2].此外, 圖3為一份明代欽天監(jiān)監(jiān)官名單, 載于隆慶年間周相所刊《大明大統(tǒng)歷法》. 名單中也提到: “劉哲, 密縣人, 由教諭任靈臺(tái)郎, 升監(jiān)正.”[3]可見(jiàn), 洪武十七年劉哲由教諭“舉天文”進(jìn)入欽天監(jiān), 后歷任靈臺(tái)郎、監(jiān)副(兼承德郎)、監(jiān)正, 而《大統(tǒng)通占》便是劉哲任監(jiān)副時(shí)所編.

圖3 《大明大統(tǒng)歷法》所載明代欽天監(jiān)監(jiān)官名單Fig.3 The list of officials in Astronomical Bureau kept in Daming Datong Lifa

那么, 劉哲究竟是什么時(shí)間任監(jiān)副的呢? 關(guān)于這個(gè)問(wèn)題, 相關(guān)史料未見(jiàn)直接記載, 筆者只能通過(guò)梳理明初欽天監(jiān)監(jiān)正、副的任命情況來(lái)判斷. 事實(shí)上, 洪武初欽天監(jiān)主管官員的職銜并非監(jiān)正、監(jiān)副, 而是監(jiān)令、監(jiān)丞等, 直到洪武二十二年(1389年)才“改(監(jiān))令為監(jiān)正、(監(jiān))丞為監(jiān)副”, 其中“監(jiān)正一人正五品, 監(jiān)副二人正六品”[4]. 此時(shí)的欽天監(jiān)監(jiān)正為元統(tǒng), 于洪武十七年上任監(jiān)丞, 何時(shí)結(jié)束任期不詳. 不過(guò), 至少洪武二十九年他編撰《緯度太陽(yáng)通徑》時(shí)仍為監(jiān)正2該書(shū)序言署名“長(zhǎng)安抱拙子元□謹(jǐn)志”, 正文之首稱(chēng)“洪武二十九年···監(jiān)正元□□按法編述于本監(jiān)之后廳”, 抱拙子為元統(tǒng)之號(hào).. 元統(tǒng)之后的監(jiān)正應(yīng)為王之臣, 建文帝兵敗時(shí)不知所蹤, 《皇明史竊》、《建文年譜》等文獻(xiàn)記載建文從亡諸臣名單都提到了“欽天監(jiān)監(jiān)正王之臣”[5–6]. 此時(shí)距元統(tǒng)編輯《緯度太陽(yáng)通徑》僅6年, 故王之臣應(yīng)為元統(tǒng)的繼任者. 王之臣之后的監(jiān)正為何人, 史籍未載, 其后最早的監(jiān)正任命記錄見(jiàn)永樂(lè)二十二年(1424年)《明實(shí)錄》,“升欽天監(jiān)副皇甫仲和為本監(jiān)正”. 4年后, “行在欽天監(jiān)監(jiān)副黃愷為監(jiān)正”. 正統(tǒng)元年末(1436年), 黃愷任滿(mǎn)[7], 次年末即“ 卒于官”[8], 而皇甫仲和則復(fù)任監(jiān)正. 正統(tǒng)九年, 監(jiān)正為彭德清, 十四年“欽天監(jiān)監(jiān)正彭德清死獄中”, 升中官正許惇為監(jiān)正[7]. 此時(shí)距離劉哲進(jìn)入欽天監(jiān)已65年, 他多半已不在人世, 所以劉哲任監(jiān)正應(yīng)在永樂(lè)元年(1403年)至二十一年之間.

另外, 在劉哲之前還有其他幾位官員擔(dān)任過(guò)欽天監(jiān)監(jiān)副. 張綖于洪武二十二年便為監(jiān)副[9], 是目前所見(jiàn)記載最早的明代監(jiān)副. 另一位記載較早的監(jiān)副是李德秀, 洪武二十六年他曾上奏元統(tǒng)不用歲實(shí)消長(zhǎng)之事[7]. 與李德秀時(shí)間接近的監(jiān)副還有徐伯陽(yáng), 《明實(shí)錄》記載他建文四年(1402年)十二月監(jiān)副考滿(mǎn), 永樂(lè)八年以監(jiān)副任卒[7]. 由于明代欽天監(jiān)以九年為考滿(mǎn)[10], 故徐伯陽(yáng)應(yīng)在洪武二十七年初已開(kāi)始任監(jiān)副, 并歷經(jīng)建文、永樂(lè), 在去世之前一直擔(dān)任此職. 繼任李德秀的監(jiān)副應(yīng)為劉伯完, 《建文朝野匯編》記載他“歷官欽天監(jiān)副”, 建文四年靈璧之戰(zhàn)后下落不明[11]. 因此, 劉伯完任監(jiān)副是在建文四年之前, 應(yīng)為繼李德秀之后, 徐伯陽(yáng)之外的另一位監(jiān)副. 以任職的連續(xù)性進(jìn)行判斷, 劉哲既然在建文時(shí)期尚未擔(dān)任監(jiān)副, 其上任時(shí)間則應(yīng)不早于永樂(lè)元年3上述梳理也證明, 圖3中羅列的監(jiān)正、副的先后順序與《明實(shí)錄》記載的實(shí)際任職時(shí)間一致. 以此判斷, 劉哲既名列徐伯陽(yáng)之后、皇甫仲和之前, 那么他任監(jiān)副、監(jiān)正也應(yīng)該在二者之間. 本文的推論也恰好與此相符.. 不僅如此, 劉哲的承德郎身份也有助于判斷《大統(tǒng)通占》的編撰時(shí)間. 按《大明會(huì)典》, 承德郎乃是六品官員對(duì)應(yīng)的散官; 而明代各品官員在任期內(nèi)滿(mǎn)3年、初次考核合格者, 才可升授相應(yīng)散官[12].由于監(jiān)副才是正六品, 故劉哲升授承德郎當(dāng)在任監(jiān)副3年之后, 則《大統(tǒng)通占》的編撰時(shí)間應(yīng)不早于永樂(lè)四年, 可能在1406至1423年之間.

2 《大統(tǒng)通占》中的明初星表

從天文學(xué)史的角度來(lái)說(shuō), 《大統(tǒng)通占》一個(gè)非常重要的價(jià)值在于保存了很多恒星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù).這些數(shù)據(jù)主要位于書(shū)中星官占卷冊(cè)中的各星官“總論”部分,圖4所示即“陣車(chē)星”總論部分引用的數(shù)據(jù).其中很多數(shù)據(jù)引自其他占書(shū), 如《增廣考異》、《宋天文》、《乾象通鑒》等; 但還有一類(lèi)數(shù)據(jù), 多位于“總論”的結(jié)尾處, 以“今按”起句, 應(yīng)為《大統(tǒng)通占》編纂者根據(jù)明初欽天監(jiān)恒星觀(guān)測(cè)記錄增入. 這些“今按”數(shù)據(jù)十分詳細(xì),除記錄入宿度、去極度外,還記載了赤道內(nèi)外度(等價(jià)于赤緯). 赤道內(nèi)外度可與去極度互相參校, 便于發(fā)現(xiàn)和修正數(shù)據(jù)傳抄之誤. 如北斗天樞星, “今按”記載其坐標(biāo)為“入張一十五度二十分, 去極二十五度四十分, 在赤道內(nèi)六十五度九十一分”, 去極25度40分與赤道內(nèi)65度91分相加正好為91度31分, 即四分之一周天. 若相加不等于91度31分, 則數(shù)據(jù)應(yīng)存在傳抄訛誤, 需要參考實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行校對(duì): 如去極度更接近實(shí)際坐標(biāo), 則調(diào)整赤道內(nèi)外度, 反之則調(diào)整去極度. 由于《大統(tǒng)通占》現(xiàn)存僅為殘本, 因此“今按”數(shù)據(jù)也無(wú)法涵蓋全天星官, 其所包括的星官有29座, 共計(jì)87顆星, 其中17顆(7官)屬紫微垣, 25顆(11官)屬東方亢、氐二宿, 45顆(8官)屬南方井至軫七宿. 我們將“今按”數(shù)據(jù)整理為一份星表, 稱(chēng)為《大統(tǒng)通占》星表. 盡管這只是一份不完整的星表, 但它卻是學(xué)界此前從未提及的一次恒星觀(guān)測(cè)記錄, 對(duì)于研究明初天文學(xué)的發(fā)展具有重要價(jià)值, 毋庸置疑是意義重大的珍貴史料.

圖4 《大統(tǒng)通占》所載恒星位置數(shù)據(jù)Fig.4 The positional data of stars kept in Datong Tongzhan

不過(guò), 《大統(tǒng)通占》星表的確切觀(guān)測(cè)時(shí)間仍需進(jìn)一步論證. 雖然這些數(shù)據(jù)是劉哲等編撰《大統(tǒng)通占》時(shí)增入, 卻并不一定是他們親自觀(guān)測(cè)的結(jié)果.總體來(lái)說(shuō), 這份星表應(yīng)觀(guān)測(cè)于明朝建立到《大統(tǒng)通占》編纂完成的半個(gè)世紀(jì)中, 但要得到更具體的時(shí)間還需要對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行分析. 確定古星表數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)年代無(wú)法避免對(duì)恒星進(jìn)行證認(rèn)4對(duì)古代恒星進(jìn)行數(shù)據(jù)分析必須先進(jìn)行證認(rèn), 即以記載值將古代星與天空中的恒星一一對(duì)應(yīng). 隨后以現(xiàn)代星表數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行歲差變換, 得到若干個(gè)歷史年代(如依次間隔10年)的恒星坐標(biāo), 從中選擇整體坐標(biāo)最接近古代星記載值的年代, 古人的觀(guān)測(cè)年代便在這個(gè)年代左右., 根據(jù)《大統(tǒng)通占》星表中的北斗七星與九宿距星坐標(biāo)可以初步判斷其觀(guān)測(cè)時(shí)間為1380年前后, 故本文即利用該年的星空背景進(jìn)行證認(rèn). 表1為星表及證認(rèn)結(jié)果5由于恒星坐標(biāo)在幾十年中的位置變化不大, 所以只需要大致的觀(guān)測(cè)年代也可以進(jìn)行恒星證認(rèn). 在計(jì)算出觀(guān)測(cè)年代(1378年)與系統(tǒng)偏差后, 我們?nèi)コ到y(tǒng)偏差, 根據(jù)1378年的星空背景再次證認(rèn), 得出的結(jié)果與首次證認(rèn)一致..在證認(rèn)中, 筆者按照前文所述原則修正了一些錯(cuò)誤的赤道內(nèi)外度記載值, 并將記載值放在正確數(shù)值后的括號(hào)中. 通過(guò)證認(rèn)發(fā)現(xiàn), 《大統(tǒng)通占》星表中的天棓五星與實(shí)際天空相比南北順序顛倒, 左、右攝提也顛倒, 本文對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)糾正. 不過(guò), 內(nèi)階、內(nèi)廚二星數(shù)據(jù)偏離傳統(tǒng)認(rèn)知的正常位置過(guò)大, 且附近無(wú)星, 無(wú)法證認(rèn); 而開(kāi)陽(yáng)、天廚、翼宿距星去極度誤差明顯大于其他值, 很可能是觀(guān)測(cè)過(guò)程中操作失誤所致, 將其計(jì)入全體數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算會(huì)對(duì)結(jié)果造成極大的影響, 故下文進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)將其剔除6數(shù)據(jù)分析應(yīng)該盡量在隨機(jī)誤差均勻分布的情況下進(jìn)行, 避免個(gè)別極端值的影響, 整體誤差值應(yīng)分布在一定的范圍之內(nèi). 但這幾個(gè)異常值相對(duì)全體誤差范圍偏離過(guò)大, 顯然不是正常情況下的觀(guān)測(cè)誤差. 如果將它們加入全體數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算, 對(duì)計(jì)算結(jié)果觀(guān)測(cè)年份的影響將達(dá)幾十年, 也會(huì)使計(jì)算出的正常誤差水平翻倍..

表1 續(xù)Table 1 Continued

表1 續(xù)Table 1 Continued

表1 《大統(tǒng)通占》星表及其證認(rèn)結(jié)果Table 1 The Datong Tongzhan star catalogue and the results of identification

前人分析古代星表觀(guān)測(cè)年代的方法雖有多種7利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析星表, 需要足夠數(shù)量且離散程度不大的數(shù)據(jù). 不少學(xué)者僅以28宿距星數(shù)據(jù)分析星表, 且有時(shí)候離散程度較大, 無(wú)疑會(huì)對(duì)結(jié)果的可靠性產(chǎn)生相當(dāng)大的影響. 在計(jì)算中, 本文剔除了去極度誤差大于0.5度的開(kāi)陽(yáng)、天廚、翼宿距星, 因?yàn)樗鼈冊(cè)跀?shù)據(jù)擬合時(shí)對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大.,但其原理基本一致, 都是以最小二乘法推求現(xiàn)代理論值與古代觀(guān)測(cè)值整體誤差最小的時(shí)間點(diǎn). 為了更直觀(guān)地展現(xiàn)《大統(tǒng)通占》星表的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)偏差, 本文擬采用傅里葉分析方法[13], 思路如下:若某星表的實(shí)際觀(guān)測(cè)年代為T(mén)r, 在該年代前后設(shè)置多個(gè)時(shí)間間隔固定的假設(shè)觀(guān)測(cè)年代Tis(i為不同假設(shè)年代), 然后以現(xiàn)代星表8本文使用了van Leeuwen F重新修正過(guò)的依巴谷星表(2007), 該表可以從斯特拉斯堡天文臺(tái)網(wǎng)站上獲取: http://cdsarc.u-strasbg.fr/vizbin/cat/I/311.為基礎(chǔ)、利用歲差公式求出各個(gè)假設(shè)年代的恒星赤緯Dis, 再將Dis與古代觀(guān)測(cè)值Dr比較, 可得到差值δi=Dr-Dis. 假定隨機(jī)誤差均勻分布的情況下, 此差值可以通過(guò)傅里葉擬合變換為以下形式:δi=C+n(Tis-Tr)cosα,其中C為常數(shù)項(xiàng), 代表赤緯觀(guān)測(cè)值的系統(tǒng)偏差; 一次余弦項(xiàng)A=n(Tis-Tr)cosα表示赤緯觀(guān)測(cè)的年代系統(tǒng)誤差,n=0.5567°/百年, 是與歲差相關(guān)的常數(shù)項(xiàng),α為恒星赤經(jīng). 當(dāng)余弦項(xiàng)系數(shù)n(Tis-Tr)為零時(shí),即Tis=Tr, 假設(shè)觀(guān)測(cè)年代則為實(shí)際觀(guān)測(cè)年代. 以前述1380年為中心, 本文假設(shè)了1340–1420年間、以十年為間隔的9個(gè)年代, 并計(jì)算各年代的余弦項(xiàng)系數(shù)、常數(shù)項(xiàng)及相應(yīng)誤差標(biāo)準(zhǔn)差. 圖5為各假設(shè)年代的赤緯誤差傅里葉擬合曲線(xiàn), 圖中D代表赤緯的誤差, RA代表赤經(jīng), 根據(jù)代表赤緯誤差的散點(diǎn)擬合出的曲線(xiàn)越平直, 表示假設(shè)年代越接近實(shí)際觀(guān)測(cè)年代. 如圖5所示, 假設(shè)年代為1380年的擬合曲線(xiàn)最平滑. 表2是各假設(shè)年代緯度誤差的分析結(jié)果, 其中求得的觀(guān)測(cè)年代也都指向1378或1377年.圖5最后一幅圖為另外增加的假設(shè)年代為1378年時(shí)的擬合曲線(xiàn), 結(jié)果顯示此時(shí)一次余弦項(xiàng)A約為零, 擬合曲線(xiàn)完全水平. 根據(jù)假設(shè)年代為1378年求得的誤差標(biāo)準(zhǔn)差, 可算出推算結(jié)果的不確定性為另外考慮到該星表由明欽天監(jiān)觀(guān)測(cè), 應(yīng)不早于1368年, 故本文認(rèn)為《大統(tǒng)通占》星表當(dāng)觀(guān)測(cè)于1368–1399年之間, 基本對(duì)應(yīng)整個(gè)洪武時(shí)期.

圖5 1340—1420年的赤緯誤差傅里葉擬合曲線(xiàn)Fig.5 Fourier fitting curves of declinational errors from 1340 to 1420

表2 《大統(tǒng)通占》星表緯度誤差分析結(jié)果(1340—1420年)Table 2 Analysis of declinational errors of the star catalogue of Datong Tongzhan from 1340 to 1420

本文分析結(jié)果還表明, 《大統(tǒng)通占》星表的系統(tǒng)偏差約為0.06°, 即當(dāng)時(shí)觀(guān)測(cè)儀器在緯度上的系統(tǒng)誤差為3.6′, 隨機(jī)誤差為0.0868°(5.2′), 標(biāo)準(zhǔn)差為0.1161°(6.97′). 如此高精度的觀(guān)測(cè)在中國(guó)傳統(tǒng)星表中可以說(shuō)是絕無(wú)僅有的, 無(wú)論宋代的《楊惟德星表》和《周琮星表》, 還是元明之交的《天文匯鈔》星表, 都達(dá)不到這樣的水平. 另外, 本文在前人整理的基礎(chǔ)上, 重新證認(rèn)了《周琮星表》9在對(duì)宋代星表的研究中, 潘鼐先生的工作較為綜合全面. 潘鼐研究發(fā)現(xiàn), 《楊惟德星表》誤差較大, 而《周琮星表》精度較好. 我們以后者作為北宋恒星觀(guān)測(cè)水平的代表. 但潘鼐的恒星證認(rèn)中存在著一些錯(cuò)誤, 筆者對(duì)《周琮星表》進(jìn)行了重新證認(rèn)., 并利用傅里葉分析的方法重新核算其觀(guān)測(cè)精度, 發(fā)現(xiàn)該星表的系統(tǒng)偏差為14.2′, 隨機(jī)誤差為26.1′, 標(biāo)準(zhǔn)差為34.6′. 而《天文匯鈔》星表的系統(tǒng)誤差約為6′, 去極度隨機(jī)誤差約為12′10前人對(duì)于《天文匯鈔》星表的精度計(jì)算結(jié)果相差不大, 但由于其他幾位研究者未分別給出系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差, 故本文這里以曹軍的計(jì)算作為參考.[14]. 很明顯, 《大統(tǒng)通占》星表和《天文匯鈔》星表的誤差整體小于《周琮星表》, 而《大統(tǒng)通占》星表的隨機(jī)誤差比《天文匯鈔》星表還要小11. 系統(tǒng)偏差的減小一定程度上反映了觀(guān)測(cè)儀器北極校準(zhǔn)得到改善, 隨機(jī)誤差及標(biāo)準(zhǔn)差的降低反映了觀(guān)測(cè)精度的提高, 從上述3份星表的比較也可以看出北宋到元明時(shí)期恒星觀(guān)測(cè)水平的提高.

11考慮到《大統(tǒng)通占》星表的不完整性, 尤其數(shù)據(jù)量較少可能會(huì)影響到精度分析結(jié)果, 本文特意對(duì)《天文匯鈔》星表中與《大統(tǒng)通占》星表重疊星(67顆)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較, 結(jié)果顯示《天文匯鈔》星表觀(guān)測(cè)年代為1354年前后, 隨機(jī)誤差為7.67′, 標(biāo)準(zhǔn)差為9.63′, 其誤差雖較曹軍分析全體星得到的結(jié)果小, 但仍比不上《大統(tǒng)通占》星表的精度.

3 明初的恒星觀(guān)測(cè)條件

由于史料的不足, 前人對(duì)明代前期的恒星觀(guān)測(cè)往往語(yǔ)焉不詳, 但長(zhǎng)期以來(lái)學(xué)界普遍認(rèn)為明代恒星位置觀(guān)測(cè)基本上承襲元代數(shù)據(jù), 并未另行觀(guān)測(cè)過(guò),以至于在西學(xué)東漸之前無(wú)甚作為[15–16]. 事實(shí)上, 明王朝建立之初對(duì)天文極為重視, 此前雖已有學(xué)者注意到了這一點(diǎn), 但主流看法依舊認(rèn)為明初儀器廢置, 未曾進(jìn)行恒星實(shí)測(cè)[17]. 《大統(tǒng)通占》星表的出現(xiàn), 說(shuō)明明初不但進(jìn)行過(guò)恒星觀(guān)測(cè), 且達(dá)到了相當(dāng)高的水準(zhǔn). 事實(shí)上, 從明初欽天監(jiān)的觀(guān)測(cè)條件來(lái)看,的確有進(jìn)行高水平恒星觀(guān)測(cè)的可能.

首先, 朱元璋對(duì)天文觀(guān)測(cè)非常重視. 他很早便對(duì)天象產(chǎn)生了興趣, 從起兵之初便和擅長(zhǎng)推步者仰觀(guān)天象, 持續(xù)二十幾年興趣不減. 他經(jīng)常將星占應(yīng)用于軍事行動(dòng)的決策, 還親自進(jìn)行觀(guān)測(cè), 以預(yù)知吉兇. 如洪武九年、十八年, 他分別以火星與金星犯上將、五星與太陰犯井宿等天象, 按占書(shū)所云進(jìn)行軍事行動(dòng)部署[7]. 他不僅依賴(lài)于專(zhuān)業(yè)的觀(guān)象人士, 自己也沉迷于觀(guān)星之中, 《九朝談纂》記載他“每夕膳后自于禁中露坐, 玩索天象, 有達(dá)旦不寐者”[18]. 為了更方便開(kāi)展觀(guān)象工作, 他在明朝建立之前(1358年)便“建觀(guān)星樓于分省治之東偏”, 在建國(guó)后短短十幾年中又分別下令建立了3座觀(guān)星臺(tái)[7].

其次, 明初網(wǎng)羅了一大批天文人才. 在明代建立之前, 朱元璋身邊就有劉基、張中等擅長(zhǎng)天文者跟隨. 既平元都, 朱元璋下令收其圖籍、儀象,并“昭征元太史院使張佑、張沂···回回司天太監(jiān)黑的兒、阿都剌、監(jiān)丞迭里月實(shí)十四人至京”, 次年又“征故元回回司天臺(tái)官鄭阿里等十一人至京師”.另外, 朱元璋還注重從民間遴選天文學(xué)人才與天文學(xué)生, 劉哲便是在洪武十七年因擅長(zhǎng)天文而被推舉進(jìn)入欽天監(jiān). 洪武二十年, 朱元璋又特意“命禮部選天下陰陽(yáng)官子孫, 年十二以上二十五以下, 質(zhì)美而讀書(shū)者, 赴京習(xí)天文推步之術(shù)”[7]. 這一系列舉措應(yīng)使得明初欽天監(jiān)并不缺乏天文觀(guān)測(cè)人才. 李亮認(rèn)為, 明代前中期欽天監(jiān)人數(shù)應(yīng)該并不比其他朝代要少[19].

最后也是最重要的一點(diǎn)是, 明初欽天監(jiān)擁有元代留下的觀(guān)測(cè)儀器. 從史料記載來(lái)看, 元代儀器在明初便已被轉(zhuǎn)移到南京; 此外, 明初在南京也沒(méi)有制造用于觀(guān)測(cè)恒星坐標(biāo)的新儀器. 關(guān)于明初南京觀(guān)象臺(tái)所設(shè)儀器, 史料記載頗詳. 《明實(shí)錄》提到,明軍滅元之后, 朱元璋便下令收集秘書(shū)監(jiān)、太史院所藏典籍以及天文儀象, 并昭告天下尋求散在民間的天文儀器[7]. 嘉靖時(shí)期黃佐亦稱(chēng): “既平元都, 遷其儀象于留都雞鳴山. 其所增簡(jiǎn)儀、仰儀、景符、長(zhǎng)表等器皆在焉[20].” 故元亡之后, 大都儀器便被送往南京用于觀(guān)測(cè). 明末利瑪竇到訪(fǎng)南京雞鳴山觀(guān)象臺(tái)時(shí)曾見(jiàn)過(guò)臺(tái)上陳列簡(jiǎn)儀、渾儀兩種恒星觀(guān)測(cè)儀器[21]. 這些儀器在入清之后又被送往北京, 梅玨成曾見(jiàn)北京觀(guān)象臺(tái)下簡(jiǎn)儀等有“王珣郭守敬監(jiān)造姓名”[22]. 由此可知, 明初南京觀(guān)象臺(tái)測(cè)星儀器至少有二, 一為元郭守敬所造簡(jiǎn)儀, 一為渾儀.

另外, 明代關(guān)于南京天文儀器的制造記錄僅有兩條: 洪武十七年(1384年)“制欽天監(jiān)觀(guān)星盤(pán)”, 二十四年“鑄渾天儀成”. 觀(guān)星盤(pán)記錄不詳, 可能是類(lèi)似星晷的儀器; “渾天儀”可能指代“渾儀”, 也可能指代“渾象”. 但若是前者, 那么利瑪竇在參觀(guān)雞鳴山觀(guān)象臺(tái)時(shí)便不會(huì)稱(chēng)渾儀“緯度與南京不符”12利瑪竇指出二儀北極高度與南京緯度不符, 并不適合南京觀(guān)測(cè), 應(yīng)是別處制造. 利瑪竇稱(chēng)這些儀器“均在北極上6度(即38度)”[21], 可見(jiàn)其測(cè)量應(yīng)不精細(xì), 但與南京緯度不符這一點(diǎn)應(yīng)該不錯(cuò).. 故南京渾儀不似明初新造, 應(yīng)該來(lái)自元大都.

前人對(duì)該渾儀是宋儀還是元儀有著爭(zhēng)議[23–25],但應(yīng)注意到他們基本是基于仿制渾儀的結(jié)構(gòu)及記載進(jìn)行論述, 因?yàn)槟暇唭x原件已熔毀, 相關(guān)記載亦甚少. 事實(shí)上, 若仿渾儀工藝水平不足, 致使黃赤交點(diǎn)、北極高度相對(duì)南京渾儀發(fā)生明顯變化, 則無(wú)法判斷南京渾儀是宋儀還是元儀. 若南京渾儀為宋儀, 其刻度應(yīng)較為粗疏, 1度最多分為4格, 而《大統(tǒng)通占》星表數(shù)據(jù)精確到10古分, 故宋儀不大可能是明初觀(guān)測(cè)所用儀器. 總之, 不論明初實(shí)際使用究竟是渾儀還是簡(jiǎn)儀, 都應(yīng)為元代制造, 因?yàn)?度劃為10小格乃是元代郭守敬對(duì)儀器的一大改進(jìn).

關(guān)于該儀器的情況, 我們從《大統(tǒng)通占》星表去極數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差可以窺知一二. 一般來(lái)說(shuō), 恒星觀(guān)測(cè)中的隨機(jī)誤差有幾方面的來(lái)源: 儀器刻度不夠精細(xì)、儀器刻度不均勻、操作者的觀(guān)測(cè)失誤等.在不進(jìn)行估讀的情況下, 刻度細(xì)密程度決定了隨機(jī)誤差的下限范圍. 郭守敬將1度劃為10小格, 每格代表10古分(1古分為0.01古度), 在讀數(shù)正確的情況下, 最小隨機(jī)誤差僅有0–5古分, 相對(duì)宋代已大大降低. 但即便儀器刻度細(xì)密, 若分布不均勻, 也會(huì)造成較大的隨機(jī)誤差. 圖6所示為《大統(tǒng)通占》星表赤緯隨機(jī)誤差分布情況, 從中可見(jiàn)《大統(tǒng)通占》星表去極度誤差多數(shù)集中在較小的范圍內(nèi), 且大體遵循正態(tài)分布的規(guī)律, 符合理想儀器下肉眼觀(guān)測(cè)失誤的情況. 可見(jiàn)元代儀器較好地解決了前代儀器刻度不均等鑄造問(wèn)題, 工藝應(yīng)是相當(dāng)精良的. 另外, 郭守敬在儀器望孔中增加了類(lèi)似十字絲的兩根輔助線(xiàn), 也降低了操作者的觀(guān)測(cè)失誤.

圖6 《大統(tǒng)通占》星表赤緯隨機(jī)誤差分布Fig.6 The distribution of random errors in declination of Datong Tongzhan star catalogue

由此看來(lái), 明初除了前兩點(diǎn)條件為欽天監(jiān)開(kāi)展恒星觀(guān)測(cè)提供保障之外, 還應(yīng)該使用了元代留下的觀(guān)測(cè)儀器13事實(shí)上, 即便這次觀(guān)測(cè)所用為明初制造的某件未見(jiàn)記載的儀器, 該儀器也必然繼承了郭守敬對(duì)儀器所做的改進(jìn).. 郭守敬對(duì)儀器的改進(jìn), 使得恒星觀(guān)測(cè)的精度大大提高. 既然有著統(tǒng)治者的支持、充足的天文人才以及優(yōu)良的觀(guān)測(cè)儀器, 明初欽天監(jiān)的確有可能做出高水平的恒星觀(guān)測(cè).

4 結(jié)論與討論

《大統(tǒng)通占》應(yīng)為1406–1423年間奉敕編撰,內(nèi)容詳盡、卷帙浩繁, 更勝《開(kāi)元占經(jīng)》與《乾象通鑒》, 顯然在明初欽天監(jiān)中占有重要地位. 今雖已殘缺不全, 但其中所引“今按”恒星數(shù)據(jù), 乃是學(xué)界此前從未提及的一次明初恒星觀(guān)測(cè)記錄, 對(duì)研究明初乃至中國(guó)傳統(tǒng)的恒星觀(guān)測(cè)具有重大意義. 經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析, 本文發(fā)現(xiàn)該星表達(dá)到了相當(dāng)高的精度,勝過(guò)其他傳世的傳統(tǒng)星表, 刷新了我國(guó)古代恒星觀(guān)測(cè)的精度記錄. 明初能取得如此高水平的觀(guān)測(cè)結(jié)果, 除了外部環(huán)境良好與觀(guān)測(cè)人員盡心之外, 郭守敬對(duì)觀(guān)測(cè)儀器的改進(jìn)功不可沒(méi).

觀(guān)測(cè)儀器的精良工藝保證了觀(guān)測(cè)人員測(cè)量恒星坐標(biāo)的精度, 但是我們?cè)谧C認(rèn)《大統(tǒng)通占》星表中的某些星官時(shí), 以前人根據(jù)其他星表證認(rèn)的結(jié)果與其進(jìn)行對(duì)比, 有相當(dāng)大的差異, 相隔幾度甚至十幾度之遠(yuǎn); 這顯然不是測(cè)量誤差造成的, 而可能是這些傳統(tǒng)星官對(duì)應(yīng)的恒星發(fā)生了變化. 圖7為不同星表記載的太尊星位置差異, 圖中圓點(diǎn)代表依據(jù)現(xiàn)代依巴谷星表數(shù)據(jù)計(jì)算的1378年星空背景, 灰色星點(diǎn)亮度較高在5等以?xún)?nèi), 黑色則為5–6.5等星, 坐標(biāo)網(wǎng)格1格為1度; ■代表《楊惟德星表》記載值的位置, ?為《周琮星表》記載值位置,×為《天文匯鈔》星表記載值的位置,*為《大統(tǒng)通占》星表記載的位置14在這些星表中, 前兩者年代差距遠(yuǎn), 皆進(jìn)行了歲差轉(zhuǎn)換; 而《天文匯鈔》星表年代與1378年接近, 無(wú)須歲差轉(zhuǎn)換. 下文兩幅星圖除了特意說(shuō)明之外, 相關(guān)符號(hào)代表含義與此相同.. 其中, 《楊惟德星表》所記數(shù)據(jù)證認(rèn)結(jié)果為HIP 50509 (6.4等), 《周琮星表》所記數(shù)據(jù)證認(rèn)結(jié)果為HIP 5246915潘鼐將《周琮星表》中的太尊星證認(rèn)為ψ Uma, 但據(jù)圖7可見(jiàn), 雖然ψ Uma亮度較高, 但距離記載位置過(guò)遠(yuǎn).(5.15等), 孫小淳先生據(jù)《天文匯鈔》星表記載數(shù)據(jù)證認(rèn)結(jié)果為55 Uma(HIP 55266, 4.75等)[26], 而本文根據(jù)《大統(tǒng)通占》所記載數(shù)據(jù)證認(rèn)的結(jié)果為ψUma (HIP 54539, 3等星). 以上4者除了右上方兩顆之外, 彼此距離基本在七、八度以上, 不太可能是觀(guān)測(cè)誤差, 應(yīng)該是認(rèn)星的差異. 《晉書(shū)·天文志》稱(chēng)“中臺(tái)之北一星曰太尊”, 《開(kāi)元占經(jīng)》亦記載“太尊一星在中臺(tái)北”, 宋代《楊惟德星表》的記載較符合這個(gè)位置, 而《周琮星表》的記載亦勉強(qiáng)符合; 相較而言, 元明之際的《天文匯鈔》星表與明初《大統(tǒng)通占》星表記載的太尊星并不符合古籍記載的位置. 因此, 明末王英明等人稱(chēng)太尊“在下臺(tái)之上”[27], 或許是尊重當(dāng)時(shí)的太尊位置而對(duì)傳統(tǒng)說(shuō)法進(jìn)行了主動(dòng)修改.

圖7 不同星表“太尊”位置差異Fig.7 Different positions of the star “Tai Zun” in various star catalogues

另外一顆位置有顯著差異的星是招搖. 本文與孫小淳先生在《石氏星表》與《天文匯鈔》星表中對(duì)招搖星的證認(rèn)結(jié)果相同, 為3等星γBoo (HIP 71075). 宋《周琮星表》亦記載招搖數(shù)據(jù), 其證認(rèn)結(jié)果為4.8等的A Boo (HIP 69879);γBoo則被劃分到七公中, 成為七公西星[28]. 《周琮星表》記載的七公、招搖位置與宋代星圖高度一致. 圖8展示了《周琮星表》等星表(▽代表《石氏星表》記載位置)與蘇州石刻天文圖記載的招搖相對(duì)于七公西星、梗河、大角等星的位置比較, 從中可以發(fā)現(xiàn)《周琮星表》與蘇州石刻天文圖在此處的天區(qū)吻合得很好. 這說(shuō)明, 這些北宋觀(guān)測(cè)者選用的招搖星確與《石氏星表》、《天文匯鈔》星表、《大統(tǒng)通占》星表不同.

圖8 不同星表以及蘇州石刻天文圖中的“招搖”位置Fig.8 Postions of the star “Zhao Yao” in different star catalogues and Suzhou Astronomical Chart

另外, 在證認(rèn)過(guò)程中, 我們還發(fā)現(xiàn)了二十八宿距星的變化. 《大統(tǒng)通占》記載“今按: 柳宿距星系西第一星, 入本宿初度, 去極八十五度九十分,在赤道內(nèi)五度四十一分”, 證認(rèn)可知該距星乃是σHya, 而根據(jù)其他傳統(tǒng)星表如《石氏星表》、《周琮星表》、《天文匯鈔》星表等記載數(shù)據(jù)證認(rèn)得到的柳宿距星則為δHya. 圖9展示了二者在柳宿中的位置, 其中上圖為筆者根據(jù)《大統(tǒng)通占》星表中柳宿各星名與數(shù)據(jù)繪制而成, 下圖為筆者根據(jù)《天文匯鈔》中的柳宿圖像與各星數(shù)據(jù)繪制. 圖中可見(jiàn)二者的距星與勾連方式皆不相同.

圖9 兩種不同的柳宿距星Fig.9 Different Juxing (Key star) of the lodge Liu

這種星官/距星變化的現(xiàn)象, 前人也曾有過(guò)關(guān)注. 孫小淳等人曾在對(duì)漢代星空的研究中, 發(fā)現(xiàn)甘氏星官“亢池”與后代星圖標(biāo)記的位置不同, 而巫咸星官“長(zhǎng)垣”與石氏星官“少微”本是一體, 在后世才發(fā)生了分化[29]. 馬莉萍等人使用中國(guó)古代月與行星的掩犯記錄考證了黃道附近的傳統(tǒng)星官,認(rèn)為哭、泣二座星官在宋代發(fā)生了位置上的變化,導(dǎo)致宋代之后在記錄凌犯位置時(shí)有了3種不同的哭星[30]. 此外, 距星變化的現(xiàn)象學(xué)界也早有注意,《開(kāi)元占經(jīng)》在二十八宿之下除記載石氏宿度之外, 還記有一套不同的劉向《洪范傳》“古度”, 而這些古度恰好與1977年7月安徽出土的漢初汝陰侯墓天文圓盤(pán)所刻宿度一致. 潘鼐對(duì)古度進(jìn)行了考察, 發(fā)現(xiàn)其中距星與石氏距星有十七宿不同[28]. 郭盛熾先生對(duì)漢代之后歷代二十八宿距星進(jìn)行歷時(shí)比較證認(rèn), 發(fā)現(xiàn)明代之前有五宿距星在逐漸發(fā)生變化[31].

星官位置變化的現(xiàn)象, 可能早在唐代便已經(jīng)為當(dāng)時(shí)的學(xué)者注意到了. 《開(kāi)元占經(jīng)》卷一百〇六至卷一百一十中以新測(cè)天象與一份舊星圖比較三家星官的古今同異, 指出許多星官形狀、相對(duì)位置乃至坐標(biāo)的變化, 如“大尊(即太尊)舊在中臺(tái)西, 子規(guī)外, 今在中臺(tái)北, 子規(guī)內(nèi), 一星中臺(tái)北”, “長(zhǎng)垣舊在黃道外, 有二星, 今并在黃道內(nèi), 四星少微西, 南北列”[32]. 當(dāng)然, 雖然這些古今差異有可能反映了“今測(cè)”與“舊圖”觀(guān)測(cè)者認(rèn)星的不同, 但也可能是“舊圖”繪制不精造成的, 畢竟在星圖的流傳中的確難以保持最初的形態(tài). 相對(duì)于星圖而言, 不同古代星表保留下的恒星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為這種現(xiàn)象提供了更明確的證據(jù). 畢竟相對(duì)于七、八度以上的星官位置變化, 上文提到的幾種古代星表數(shù)據(jù)相對(duì)于真實(shí)的恒星位置大部分不會(huì)超過(guò)2度. 通過(guò)對(duì)不同時(shí)代星表數(shù)據(jù)的比較, 對(duì)星官的變化現(xiàn)象, 我們有了更大的把握. 但限于《大統(tǒng)通占》星表涵蓋的星官數(shù)量,本文僅列出有限的幾例; 若要對(duì)星官變化的現(xiàn)象有更全面的認(rèn)知, 還需要對(duì)更多星表進(jìn)行比較研究.另外, 造成星官變化的原因究竟是什么? 這種變化反映了中國(guó)傳統(tǒng)恒星觀(guān)測(cè)的什么特質(zhì)? 這些問(wèn)題還有待更深層次的探究.