天文历法的演进——明清时期传统天文历法的没落和中西天文学的融合

明清时期，传统天文历法虽然在个别领域仍有所发展，在个别时期也曾有复兴的苗头，但从整体上看，它经历了长期停滞，渐趋衰落，并融入世界天文学发展的总潮流中去的历史过程。

一、传统天文历法的停滞和西学的东渐

自明初开始，到明万历年间的约二百年中，除了对异常天象的观测仍在继续，个别实用天文学（如航海天文学）有所进展外，天文历法的研究完全陷于停顿的状态。

明初统治者对天文历法采取了极其严厉的政策：“国初，学天文有严禁，习历者遣戍，造历者殊死。”这严重地摧残了民间对天文历法的研究。至明孝宗（1488—1505）时，曾“命征山林隐逸能通历学者以备其选，而卒无应者”，可见历法在民间几成绝学。此外，极少数有幸涉足天文历法的官员，多趋保守，满足于成规旧法以应付日历等的安排，久而久之，对于历理渐渐茫然无知，甚至出现以讹传讹的现象。间有改革历法的议论，亦并无真知灼见之识，或为“祖制不可变”的强大思潮所淹没。遂使有明一代，沿用元代授时历，一无更改，殊可悲叹！

到明万历年间（1573—1620），国初的禁令已松弛，间有朱载堉、邢云路等人起而对授时历进行较深入的研究。朱载堉先后献上圣寿万年历和黄钟历，虽然从整体上看它们乃是授时历的翻版，但在回归年长度古大今小等问题上较授时历有所修正。邢云路著《古今律历考》，对上自古四分历，下至授时历的历法作了全面的评述。邢云路还在兰州立六丈高表，进行了万历三十六年（1608）冬至时刻的实测工作，进而算得回归年长度值为365.24219日的新值，与理论值之差仅约2秒，是为我国古代、亦为当时世界上的最佳值，这是在传统历法经过长期停滞之后，迸发出的灿烂火花。

明末，正当人们渐渐从二百多年的迷蒙中醒来，开始发掘传统历法并有所发现的时候，西方传统的天文学知识，随着传教士的东来，开始传入中国。从此开始了两种不同体系的天文历法相互交锋，又彼此融汇的复杂过程。

先是以徐光启为首的一批学者，崇尚西法，他们与传教士一起，共同编纂了《崇祯历书》，对西法作了系统的介绍，对西法的传播起了极重要的作用。到明清之际，则有王锡阐、梅文鼎等人，兼通中西之法，他们尽力取中西法之长，力图融中西法于一炉，如王锡阐编撰的《晓庵新法》便是中西历法合璧的产物。清初，以杨光先为首的一批官员，对西法采取全然排斥的态度，其自身对传统历法又茫然无知，这对于天文历法的发展是无益有害的。这些情况，大概反映了明末清初人们对西法传入的三种不同态度。

1723年，清雍正皇帝下令把西方传教士赶出中国，自此到1840年鸦片战争爆发的一百余年中，清王朝采取的闭关锁国政策，和愈演愈烈的文字狱，对于天文学的发展，带来了极其严重的恶果。这时的学者只能埋头于对古代传统历法的注释和整理工作，而西方天文学在此间更取得突飞猛进的发展。如果说明末清初中国传统历法还可以与西方传统天文学相媲美，到此时则无以望其项背了，传统天文历法的落后状况已成定局，而这时的中国学者还不能自知。

1840年以后，长期禁锢的门户才被打开，近代天文学知识第二次以全新的面貌传入，在中国学者面前，展现了一个五彩纷呈的天文学知识的世界，人们才认识到自身的落后，开始翻译、学习新的天文学知识，踏上了追赶近现代天文学发展潮流的艰巨而漫长的道路。

二、航海天文知识的发展

在航海中，观测日、月、星辰以确定船位和航向的方法，至迟在汉代已见端倪，到明代则得到了很大的进步，这是明代前期郑和船队七次下西洋的伟大航行所促成的。

在《郑和航海图》中，从苏门答腊往西途中所经过的地点，共有64处当地所见北辰星（即北极星）和华盖星（即小熊星座β星、γ星等八颗星）地平高度的记录，这是航海中利用了天文定位法的明证。类似的记录，还见于清初的《顺风相送》一书中，说明天文定位法在明清时期得到了广泛的应用，它与利用指南针针经法相参照，是为这时航海定位的两大方法。

在《郑和航海图》中，还有四幅附图，称为“过洋牵星图”，（图14—16）它以图示的方法标出船位经印度洋某些地区时所见若干星辰的方位和高度角，这就更具体和形象地表明当时人们由测量星辰的地平坐标以确定船位的天文方法。而在《顺风相送》等书中，还有关于观测太阳出没以确定方向的方法，它是以歌诀的形式表达的，是民间的比较通用的一种天文导航法。

用来观测星辰方位角的仪器大约是指南针，而观测星辰的高度角的仪器叫做牵星板。据明代李翊的《戒庵老人漫笔》记载，它由12块乌木板（最大约22×22厘米，依次减小）和一块四角皆缺（缺口大小不一，分别代表某一定角度）的象牙板组成。观测时，左手拿一块乌木板，向前方伸出，右手牵直穿于木板中央的引绳，使绳与木板垂直，又令木板的下边缘与水平线相切，眼在绳端仰视，使木板的上边缘（或置象牙板在木板上边缘以调节之）与星辰相切，由此便可测知星辰的地平高度。

三、《崇祯历书》的编纂

崇祯二至七年（1629—1634），在徐光启和李天经先后领导下的历局，聘请龙华民、邓玉函、罗雅谷等耶稣会士参加，编辑了一部比较系统地介绍欧洲天文学的卷帙浩繁的著作——《崇祯历书》，共计137卷。

该书分为节次六目和基本五目，前者是将历法分为日躔、恒星、月离、日月交会、五纬星和五星凌犯六个部分；后者是指法原（天文学理论）、法数（天文用表）、法算（天文学计算中必备的数学知识，主要是三角学和几何学）、法器（测量仪器和计算工具）以及会通（中西各种度量单位的换算表）五大部分。其中法原40卷，约占全书的三分之一，是全书的核心，它不但论述了历法本身，而且还着重讨论了作为历法基础的天文学理论和计算方法等问题。

该书采用了16世纪丹麦天文学家第谷的宇宙体系，以为地球是宇宙的中心，月亮、太阳和恒星绕地球旋转，而五大行星则绕太阳运行。这个体系比利玛窦等人传来的托勒玫地心学说有进步，但较哥白尼体系却是个退步。该书还采用本轮、均轮等一整套小轮系统来解释日月五星运动的不均匀性现象，而此时小轮系统已被开普勒证明是一种主观的虚构，天体绕中心体作椭圆轨道运动才是真谛。从这两方面看，《崇祯历书》所根据的并不是当时先进的理论，而是业已落后的东西。

尽管如此，第谷体系和小轮系统对中国学者来说，也还是较新颖的知识。更重要的是，该书还引进了一系列新的天文概念和计算方法。如明确的地球概念，测量经纬度的方法，日月食计算新法，周日视差和蒙气差的改正值，球面和平面三角学的准确公式，严格的黄道坐标系统，冬至点和太阳近地点的区别，圆周的360°制等等。它还介绍了哥白尼、第谷、伽利略、开普勒等人的部分科学成果和天文数据。如它大量引用了哥白尼《天体运行论》中的材料，基本上译出了其中的八章，译用了哥白尼发表的27项观测记录中的17项；介绍了伽利略关于太阳黑子在日面上运行的新发现；译出了开普勒《论火星的运动》一书中的几段材料，等等。这些都大大扩展了人们在天文学领域的视野。

清初，传教士汤若望又将《崇祯历书》略作整理进呈给清帝，改书名为《西洋历法新书》，共100卷。在其后相当长一段时间内，它一直成为当时天文学家学习和研究西方天文学的最主要著作，对我国天文学的发展产生了很大影响。

四、王锡阐、梅文鼎等人的天文工作

清初，涌现出一批积极学习、研究中西天文学的学者，形成了一个兼通中西天文学的流派，王锡阐和梅文鼎便是其代表人物。

王锡阐（1628—1682），字寅旭，号晓庵，江苏吴江人。梅文鼎（1633—1721），字定九，号勿庵，安徽宣城人。他们对中西天文学均采取去伪存真的科学态度，并脚踏实地作了大量的工作。

王氏之学以精深见长。在深入钻研中西天文学和亲自从事天文观测实践的基础上，他提出了不少独到的见解。他指出西法有精到之处，但还存在不完善以至讹误的地方。如西法以为月亮在近地点时视半径大，因而月食食分就相对地要小些。王锡阐则正确地申明：月亮在近地点时，其本身大小是不变的，而地球影锥的截面却肯定要大些，所以月食食分不会反而减小。又如，他指出了传教士汤若望在计算日食时刻时，把定朔时刻和食甚时刻混为一谈的错误，以及把平气和定气合二为一的曲解。王锡阐还认为中法虽有不及西法之处，但也不乏超胜的部分。他极力阐明传统历法的优点，在对我国历代黄赤交角测量结果分析中，敏锐地提出了黄赤交角古大今小的正确概念。

在《五星行度解》一书中，王锡阐还在第谷体系的基础上，建立了一套独特的行星运动理论，并推导出了一组公式，用于行星位置的预报。

《晓庵新法》是王锡阐融汇中西天文学的杰作，这是我国古代最后一部以传统体例形制出现的历法，在内容上兼收中西历法的长处，并有所发明创造。如提出了日月食初亏和复圆方位角计算的新方法，独立发明了计算金星、水星凌日的方法，还提出了细致地计算月掩行星和五星凌犯的初、终时刻的方法，等等。

梅氏则以博大闻名，他的最主要工作是在数学方面，但对天文学亦多所论述。仅天文学著述就达四十余种之多，有对传统历法的评述、注释和研究，有对《崇祯历书》的评论及正误补缺的工作，有对古代天文仪器的研究，和对他自己所创制的仪器的说明等等。这些著作对于中西天文学的异同得失有着十分深入中肯的评介，对中西法的融通起了重要的历史作用。

薛凤祚是与王锡阐齐名的另一位学者。他经过三十余年的学习和研究，写成了《历学会通》一书，十分系统、详尽地介绍了欧洲天体运动的计算方法，并充分利用了传入不久的对数这一有效的数学方法。该书是我国学者独立完成的影响很大的介绍西方天文学的著作。

五、近代天文学知识的传入

1760年，法国耶稣会士蒋友仁向乾隆帝进献《坤舆全图》，在图的四周说明文字中，肯定了哥白尼学说是唯一正确的理论，并介绍了开普勒运动定律和地球为椭球体的事实。但是，这幅世界地图，连同前不久传入的表演哥白尼学说的两架仪器，都被锁在深宫密室之中，没起到它应有的作用。自1840年鸦片战争失败以后，中国才真正掀起了学习西方天文学的热潮。

1844年，魏源编成《海国图志》一书，书中对西方各国的政治、经济、军事和科学技术作了介绍。其中译载了好几篇有关哥白尼学说的文章，并附有地球沿椭圆形轨道绕太阳运行的图像，这是第一批公开宣扬和肯定哥白尼学说的中文文献。

1859年，中国学者李善兰和英国传教士伟烈亚力通力合作，翻译出版了《谈天》一书，这是近代天文学传入中国的一个重大事件。该书是英国天文学家约翰·赫歇耳编著的一部深入浅出的优秀天文学著作，原名《天文学纲要》，在西方曾风靡一时，广为流传。《谈天》是据原书1851年新版译出的，书中全面地介绍了当时西方已取得的先进的天文学知识：有对太阳系结构和行星运动理论的较详细的叙述，有对万有引力定律、光行差、太阳黑子理论、行星摄动理论（包括其轨道根数摄动的几何解等）、彗星轨道理论等的论述，有对恒星系，如变星、双星、星团、星云等的讨论。从而展示了一幅崭新的、丰富多彩的天文学画图。（图14—17与图14—18）

李善兰为《谈天》写了篇极其精彩的序言，极力宣传哥白尼的地动日心说、开普勒三大定律和牛顿的万有引力学说的正确性，尖锐地批评当时一些保守的中国学者对哥白尼学说的歪曲和攻击。《谈天》出版后，受到广大读者的欢迎。1874年，徐建寅又把1871年为止的天文学最新进展补充进去，出版了《谈天》增订本。经由李善兰等人的努力，从哥白尼开始到牛顿完成的建立在牛顿经典力学体系之上的近代天文学知识，在中国站稳了脚跟。

1885年，康有为写了《诸天讲》一书，其后屡经修改，到1930年他去世以后才正式发表。该书介绍了许多天文学最新知识：恒星光谱型，太阳的化学元素组成，太阳上的核反应，以及康德一拉普拉斯的星云假设，张伯伦和摩尔顿提出的太阳系形成的半碰撞假说，乔治·达尔文的关于月亮起源于因地球迅速自转而从地球分离出来的假说，等等。

康有为以及严复、谭嗣同，以至革命的先行者孙中山都是哥白尼和牛顿学说的信奉者，又都十分重视对宇宙演化学说的学习、研究和引申，这些都曾是他们批判封建主义而变法革新的思想武器。他们的工作，为近代天文学的传播，起了独特的和重要的作用。