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[春节]中国古代历法发展

作者:高国彬         发布时间:2013/3/17 10:22:39         人气:1886次

                                             中国古代历法发展

        所谓历法,简单说就是根据天象变化的自然规律,计量较长的时间间隔,判断气候的变化,预示季节来临的法则。中国古代天文学史,在一定意义上来说,就是一部历法改革史。

        纵观中国古代历法,所包含的内容十分丰富,大致说来包括推算朔望、二十四节气、安置闰月以及日月食和行星位置的计算等。当然,这些内容是随着天文学的发展逐步充实到历法中去的,而且经历了一个相当长的历史阶段。如果再将这个“相当长的历史阶段”细分的话,大致又可以分为四个时期,即古历时期:汉武帝太初元年以前所采用的历法;中法时期:从汉太初元年以后,到清代初期改历为止。这期间制订历法者有七十余家,均有成文载于二十四史的《历志》或《律历志》中。诸家历法虽多有改革,但其原则却没有大的改变;中西合法时期:从清代期苏会传教士汤若望上呈《新法历书》到辛亥革命为止;公历时期:辛亥革命之后,于1912年孙中山先生宣布采用格里高历(即公历,又称阳历),即进入了公历时期,中华人民共和国成立后,在采用公历的同时,考虑到人们生产、生活的实际需要,还颁发中国传统的农历。

         在我国,根据传说,在黄帝时代就已经有了历法,但不足为凭。帝尧时代有粗疏历法的传说,可能还稍有根据,据成书于春秋时代的典籍《尚书·尧典》所载,帝尧曾经组织了一批天文官员到东、南、西、北四方去观测星象,用来编制历法、预报季节,但有关历法的材料至今尚未发现。

        成书年代不晚于春秋时代(公元前8世纪至公元前5世纪)的《夏小正》按12个月的顺序分别记述了当月星象、气象、物候,以及应该从事的农业和其他活动。例如,书中记载道:

        正月,鞠则见,初昏参中,斗柄悬在下。

        三月,参则伏。

        四月,昴则见,初昏南门正。

        五月,参则见,初昏大火中。

        六月,初昏斗柄正在上。

        七月,汉案户,初昏织女正东乡,斗柄悬在下则旦。

        八月,辰则伏,参中则旦。

        九月,内火,辰系于日。

        十月,初昏南门见,织女正北乡则旦。

        由《夏小正》给出的记述可以推知,夏代历法的基本轮廓是,将一年分为十二个月,除二月、十一月、十二月之外,每月均以某些显著星象的昏、旦中天,晨见、夕伏来表示节候,这虽然不能算是科学的历法,但称它为物候历和天文历的结合体可以的,或更确切地说,在观象授时方面已经有了一定的经验。《尚书·尧典》中也记载了古人利用显著星象于黄昏出现在正南天空来预报季节的方法,这就是著名的“四仲中星”,书中说:“日中星鸟,以殷仲春;日永星火,以正仲夏;宵中星,以殷仲秋;日短星昴,以正仲冬。”推求可知,“四仲中星”至晚是商末周初时代的实际天象,可见,至迟在商末周初人们利用星象预报季节已经有相当把握了。

        夏代已经有天干纪日法,即用甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸十天干周而复始地记日,夏朝末代的几个帝王有胤甲、履癸等名称就是佐证。商代在夏代天干纪日的基础上,发展为干支纪日,即将甲、乙、丙、丁……十天干和子、丑、寅、卯……十二地支顺序配对,组成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等六十干支,六十日一周循环使用,在出土的商代武乙时的一块牛胛骨上面刻着完整的六十天干地支,两个月共计60天,这也许就是当时的日历。还发现,有一组胛骨卜辞记着两个月共计59天,这证明商代已经有大、小月之分了,即大月30日,小月29日。另外,卜辞中还有分一年为13个月的多次记载,这又证明商代已经用闰月来调整节气和历法的关系了。从大量干支纪日的材料分析,学者们对商代历法较为一致的看法是:商代使用干支纪日、数字记月;月有大、小之分,大月30日,小月29日;有闰月,亦有连大月;闰月置于年终,称为十三月;季节和月份有较为固定的关系。

        周代在继承和发展商代观象授时成果的基础上,将制订历法的工作推进了一步。周代(大允是春秋中叶,即公元前600年左右)已经发明了用土圭测日影来确定冬至(一年中正午日影最长的日子)和夏至(一年中正午日影最短的日子)等重要节气的方法,这样再加上推算,就可以将回归年的长度定得更准确了。周代的天文学家已经掌握了推算日月全朔的方法,并能够定出朔日,这可以从反映周代乃至周代以前资料的《诗经》中得到证实,该书的《小雅· 十月之交》中记载到:“十月之交·朔月辛卯,日有食之,……彼月而食,则维其常,此日而食,于何不臧?”“朔月”二字在我国典籍中这是首次出现,也是我国第一次明确地记载日期(周幽王六年,即公元前776年)的一次日食。周代历法的第三个进展是,到春秋末至战国时代,已经定出回归年长为365日,并发现了19年设置7个闰月的方法。在这些成果的基础上,诞生了具有历史意义的科学历法——四分历。在欧洲,罗马人在公元前43年采用的儒略历中,也用365日这个数据,但比我国晚了大约500年左右。19年7闰法,古代希腊人默冬在公元前432年才发现,比我国也晚大约100年。四分历的问世,标志我国历法已经进入了相当成熟的时期。当时各诸侯国分别使用的黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历,即人们所统称的古六历,其实都是四分历。四分历问世以后,随着科学技术的发展,历代编历家屡有改革,遂使中国古代历法不断完善,内容亦日趋丰富起来。对四分历的第一次改革,当属西汉武帝时期由邓平、落下闳等人提出的八十一分律历。由于汉武帝下令造新历是在元封七年(公元前104年),故把元封七年改为太初元年,并规定以十二月底为太初元年终,以后每年都从孟春正月开始,到季冬十二月年终。这部历法即叫做《太初历》。这部历法朔望长为29日,故称八十一分法,或八十一分律历。

        《太初历》是中国有完整资料的第一部传世历法,与四分历相比其进步之处有三点:以正月为岁首,将我国独创的二十四节气分配于十二个月中,并以没有中气的月份为闰月,从而使月份与季节配合得更合理;行星的会合周期测得较准确,如水星为115.87日,比现在测量值115.88日仅小0.01日;采用135个月的交食周期,即一食年为346.66日,比今测值只在0.04日。

        东汉末年刘洪(公元158-167年)制订的《乾象历》,首次将回归年的尾数降至1/4以下,成为365.2462日;他第一次将月球运行有快、慢变化引入历法,成为第一部载有定朔算法的历法,这部历法还给出了黄道和白道的交角数值为六度左右,并且由此推断,只有月球距黄、白道交点在十五度以内时,才有可能发生日食,这实际上提出了“食限”的概念。

        中气和十二个月的对应关系

        月份  正月  二月  三月  四月  五月  六月

        中气  雨水  春分  谷雨  小满  夏至  大暑

        黄经  330°  0°  30°  60°  90°  120°

        月份  七月  八月  九月  十月  十一月 十二月

        中气  处暑  秋分  霜降  小雪  冬至  大寒

        黄经  150° 180°  210° 240°  270° 300°

       南北朝时代的祖冲之,首次将东晋虞喜(公元281-356年)发现的岁差引用到他编制的《大明历》中,并且定出了四十五年十一个月差一度的岁差值,这个数值虽然偏大,但首创之业绩是伟大的。祖冲之测定的交点月长为27.21223日,与今测值仅差十万分之一。到了隋代,刘焯(公元544-610年)在制订《皇极历》时,他采用的岁差值较为精确,是七十五年差一度。刘焯制订的《皇极历》还考虑了太阳和月亮运行的不均匀性,为推得朔的准确时刻,他创立了等间距的二次差内插法的公式,这一创造,不仅在中国制历史上有重要意义,在中国数学史上亦占重要地位。

        唐代值得介绍的历法还有《大衍历》和《宣明历》。

        唐代一行在大规模天体测量的基础上,于开元十五年(公元727年)撰成《大衍历》的初稿,一行去世后,由张说和陈玄景等人整理成书。

        《大衍历》用定气编制太阳运动表,一行为完成这项计算,发明了不等间二次差内插法。《大衍历》还用了具有正弦函数性质的表格和含有三次差的近似内插法,来处理行星运动的不均性问题。《大衍历》以其革新号称“唐历之冠”,又以其条理清楚而成为后代历法的典范。

       徐昂制订的《宣明历》颁发实行于长庆二年(公元822年),是继《大衍历》之后,唐代的又一部优良历法,它给出的近点月以及交点月日数分别为27.55455日(今测值27.5545503日)和27.2122日(今测值27.2122206日);它尤以提出日食三差,即时差、气差、刻差而著称,这就提高了推算日食的准确度。

         宋代在三百余年内颁发过18种历法,其中以南宋杨忠辅制定的《统天历》最优。《统天历》取回归年长为365.2425日,是当时世界上最精密的数值,欧洲著名的《格里高历》,即当今世界通行的公历,其回归年长亦取365.2425日(公元1582年颁发),但比《统天历》晚了383年。《统天历》还指出了回归年的长度在逐渐变化,其数值是古大今小。

        宋代最富有革新的历法,莫过于北宋时期沈括提出的十二气历。我国历代颁发的历法,均将十二个月分配于春、夏、秋、冬四季,每季三个月,如遇闰月,所含闰月之季即四个月;而天文学上又以立春、立夏、立秋、立冬四个节令,做为春、夏、秋、冬四季的开始。所以,这两者之间的矛盾在历法上难以统一。针对这一弊端,沈括提出了以“十二气”为一年的历法,后世称它为《十二气历》。沈括在他的名著《梦溪笔谈》中写道:“直以立春之日为孟春之一日,惊蛰为仲春之一日,大尽三十一日,小尽三十日;岁岁齐尽,永无闰月。十二气常一大一小相间,纵有两小相并,一岁不过一次。”《十二气历》实为一种阳历,它既与实际星象和季节相合,又能更简便地服务于生产活动,可惜,由于传统习惯势力太大而未能颁发实行。

        中国古代历法,历经各代制历家的改革,至元代郭守敬、王恂等人制订的《授时历》达到了高峰。郭守敬、王恂等人在制订《授时历》过程中,既总结、借鉴前人的经验,又研制大批观天仪器;在此基础上郭守敬主持并参加了全国规模的天文观测,他在全国建立了27个观测点,其分布范围是空前的,南起北纬15°,北至北纬65°;东边起东经138°,西至东经102°。这些地点的观测成果为制订优良的《授时历》奠定了基础。《授时历》博采众家之长,如朔望月、近点月、交点月等数值,采用了金代赵之微《重修大明历》的数据;回归年长则取《统天历》的数值等。《授时历》创新之处颇多,如废弃了沿用已久的上元积年;取消了用分数表示天文数据尾数的旧飞;创三次差内插法求取太阳每日在黄道上的视运行速度和月球每日绕地球的运转速度;用类似于球面三角的弧矢割圆术,由太阳的黄经求其赤经、赤纬,推算白赤交角等。

       《授时历》于至元十七年(公元1280年)制成,次年正式颁发实行,一直延用到明亡(公元1644年),长达363年,足见《授时历》的精密。

        明代末年,一批懂天文学的耶稣会传教士来华传教,中国学者向他们学习了欧洲天文学的计算方法。万历三十八年(公元1610年)和崇祯二年五月乙酉朔(公元1629年6月21日)日食,钦天监预报有错,而徐光启按西法预报均得应验。于是,崇祯皇帝接受礼部建议,授权徐光启组织历局,修订历法。徐光启除选用中国制历家之外,还聘用了耶稣会士邓玉函、罗雅谷、汤若望等人来历局工作。历经五年的努力,撰成46种137卷的《崇祯历书》,该历书引进了欧洲天文学知识、计算方法和度量单位等,例如采用了第谷的宇宙体系和几何学的计算体系;引入了圆形地球、地理经度和地理纬度的明确概念;引入了球面和平面的三角学的准确公式;采用欧洲通用的度量单位,分圆周为360°,分一日为96刻,24小时 ,度、时以下60进位制等。徐光启的编历,不仅是中国古代制历的一次大改革,也为中国天文学由古代向现代发展,奠定了一定的理论和思想基础。

        《崇祯历书》撰完后,明已近灭亡,未能用来编历。清初,汤若望将《崇祯历书》删改为103卷,连同他编撰的新历本一起上呈清政府,得到颁发实行。新历本定名为《时宪书》。删改后的《崇祯历书》更名为《西洋新法历书》。