（科学技术史专业论文）《恒星历指》研究.pdf

内蒙古师范大学硕士学位论文 中文摘要 崇祯历书是明末的一部大型历算丛书，代表了中国历法史上 的巨大变革。恒星历指作为崇祯历书的恒星理论部分，在崇 祯历书中占有非常重要的地位。本文主要运用文献分析法，通过全 面系统地研究和分析恒星历指的具体内容，说明其从四个方面建 构的以西法为基础的恒星理论，进一步对其所包含的天文学和数学等 内容进行分析和阐释，探讨其价值和影响。 本文主要包括五个部分： 第一章，简单地介绍了中国古代的恒星观测情况，并从恒星历 指版本、作者简介、地圆说知识等三个方面给出了研究恒星历指 的基础。 第二章，详细介绍并分析了恒星历指中关于恒星测量的具体 测算方法，认为其引入的西方古典和近代的观测理论和球面天文学具 有相当的系统性、科学性和可操作性，分析了恒星历指在测算方 法和仪器操作过程中为减少测量误差而采用的有效方法，以及用于减 少测量误差和消除视差的视差理论和蒙气差理论。 第三章，恒星历指通过大量的古今观测实例说明恒星本行的 存在，并分析了恒星本行对恒星赤道经纬度和黄道经纬度的影响。涉 及二十八宿距星位置的重新测算、黄赤距度的古远今近等内容，详细 分析了恒星黄道纬度变易，而黄道经度不变易的原因，以上重要结论 内蒙古师范大学硕士学位论文 将直接服务于星表的编算。 第四章，研究了以恒星之黄道经纬度求其赤道经纬度的多种方 法。这些解题与计算过程，显示了各自的原理与特点。抽提并揭示了 包含在具有几何特征的数学计算中的恒星计算理论。恒星星图是这次 崇祯改历中所取得的非常重要的直观的成果。本章进一步分析了恒 星历指中绘制星图的原理和方法，展示了其中所蕴涵的理论价值。 第五章，作为本文的结语部分，主要从理论价值、实践价值和对 明清天文学的影响及其不足之处阐述了恒星历指的价值和影响。 本文研究表明，恒星历指作为崇祯历书的法原部分，从 历差产生的三大原因入手，建立了比当时中法更为“密”的恒星测算 理论。而且恒星历指还给出了优于旧法的绘制星图的原理和方法。 因此恒星历指在中国恒星观测史上具有很重要的价值。 关键词：恒星历指，恒星测算，本行，崇祯历书 内蒙古师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h o n g z h e nl i s h ui sas e r i e so fl a r g ec a l e n d a ri nt h el a t em i n g d y n a s t y i ts t a n d sf o rag r e a tc h a n g ei nt h eh i s t o r yo ft h ec h i n e s e c a l e n d a r a ss t a rt h e o r yo fc h o n g z h e nl i s h u ，h e n g x i n gl i z h ip l a y sav e r y i m p o r t a n tp a r ti nc h o n g z h e nl i s h u t h i sp a p e rm a i n l yu s o sl i t e r a t u r e a n a l y s i st oa n a l y z et h es p e c i f i cc o n t e n to fh e n g x i n gl i z h ib a s e do na c o m p r e h e n s i v es y s t e m o fr e s e a r c ha n da n a l y s i s a n di t s h o w st h a t h e n g x i n gl i z h ic o n s t r u c t st h ew e s t e r nm e t h o d b a s e ds t a rt h e o r yi nf o u r a s p e c t s a n d i tf u r t h e rc o n d u c t sac o m p r e h e n s i v e a n a l y s i sa n d i n t e r p r e t a t i o no fh e n g x i n gl i z h ic o n t e n to na s t r o n o m ya n dm a t h e m a t i c s a n ds oo n t h ep a p e rd i s c u s s e si t sv a l u ea n di n f l u e n c e t h i sa r t i c l ei n c l u d e sf i v ep a r t s t h ef i r s tc h a p t e rg i v e sab r i e fo v e r v i e wo ft h es i t u a t i o ni na n c i e n t c h i n as t e l l a ro b s e r v a t i o n s a n dt h e ni ti n t r o d u c e st h er e s e a r c hb a s eo f h e n g x i n g l i z h ii nt h r e ea s p e c t ss u c ha st h ev e r s i o no f h e n g x i n gl i z h i ，t h e b r i e fi n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r sa n dt h et h e o r yo ft h er o u n de a r t h t h es e c o n dc h a p t e ra n a l y z e ss p e c i f i co b s e r v a t i o na n dc a l c u l a t i o n m e t h o d so fh e n g x i n gl i z h ii nd e t a i l t h e c h a p t e ra l s od i s c u s s e st h e i i i 内蒙古师范大学硕士学位论文 s y s t e m a t i c ，s c i e n t i f i ca n d o p e r a t i o n a l w e s t e r nc l a s s i c a la n dm o d e m t h e o r i e so fs p h e r i c a la s t r o n o m ya n ds t a ro b s e r v a t i o n i tf u t h e re x p l o r e s e f f e c t i v em e t h o d so f h e n g x i n g l i z h ii n r e d u c i n g t h ee r r o r si n m e a s u r e m e n ta n di n s t r u m e n to p e r a t i o n i td i s c u s s e st h et h e o r i e so f p a r a l l a xa n da t m o s p h e r i cr e f r a c t i o n t h et h i r dc h a p t e rs t u d i e st h ep r e s e n c eo fb e n x i n gb yal a r g en u m b e r o fe x a m p l e s i tf u r t h e ra n a l y z e sh o wb e n x i n gi n f l u e n c e s t h es t e l l a r l a t i t u d e sa n dl o n g i t u d e so ft h ee q u a t o ra n dt h ee c l i p t i c t h i s c h a p t e r i n v o l v e st h el o c a t i o n s r e m e a s u r e m e n to ft w e n t y - - e i g h tx i u s l a r g e ，s t a r s a n dt h ec h a n g eo ft h ed i s t a n c eb e t w e e nt h ee q u a t o ra n dt h ee c l i p t i c l o t s o f e x a m p l e ss h o w e dt h er e a s o nw h yt h es t a re c l i p t i cl a t i t u d e ss h i f ta n dt h e e c l i p t i cl o n g i t u d e sd on o ts h i f t t h e s ec o r ef i n d i n g sw i l ld i r e c t l ys e r v et h e s t a rt a b l e sc o m p i l e d t h ef o u r t hc h a p t e ra n a l y z e sd i f f e r e n tw a y so fu s i n gt h ee c l i p t i c l o n g i t u d ea n dl a t i t u d et og e tt h ee q u a t o r i a ll a t i t u d ea n dl o n g i t u d e t h e s p e c i f i cp r o b l e m s o l v i n gp r o c e s sa b o u th o wt og e te q u a t o r i a ll a t i t u d ea n d l o n g i t u d es h o w st h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tm e t h o d s a n di te x t r a c t s a n dr e v e a l st h eg e o m e t r i c a lc h a r a c t e r i s t i c si n c l u d e di nt h em a t h e m a t i c a l t h e o r yo fc o m p u t a t i o ni nt h es t a r s s t a rm a p sa r ev e r yi m p o r t a n tv i s u a l r e s u l t so ft h ec a l e n d a rr e f o r m t h i sc h a p t e rf u r t h e ra n a l y z e st h ep r i n c i p l e s a n dm e t h o d so fd r a w i n gs t a rm a p sa n ds h o w st h et h e o r e t i c a lv a l u e a st h ec o n c l u s i o np a r to ft h i sa r t i c l e ，t h ef i f t hc h a p t e rd e s c r i b e st h e i v 内蒙吉师范大学硕士学位论文 t h e o r e t i c a lv a l u e ，p r a c t i c a lv a l u e ，i m p a c to fa s t r o n o m yi nt h em i n ga n d q i n gd y n a s t i e sa n dt h ed e f i c i e n c i e so fh e n g x i n gl i z h i f r o mt h i sp a p e r , w ec a nd r a wac o n c l u s i o nt h a ta ss t a rt h e o r yo f c h o n g z h e nl i s h u ，h e n g x i n gl i z h ir e a l l ye s t a b l i s h e das e to fs t a rt h e o r y b a s e do nw e s t e r nm e t h o d sw h i c ha r ep r e c i s e rt h a nc h i n e s em e t h o d s s o h e n g x i n gl i z h ip l a y sa ni m p o r t a n tp a r ti nt h eh i s t o r yo fc h i n a ss t a r o b s e r v a t i o n k e yw o r d s ：h e n g x i n gl i z h i , o b s e r v a t i o na n dc a l c u l a t i o no fs t a r , b e n x i n go fs t a r , c h o n g z h e nl i s h u v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机 密、商业秘密及其他合法权益。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。 签名：壅缝蛭 日期：仞声年月叫日 |v| 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学 位论文的规定：内蒙古9 币范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 鲐翻呼 导师签名：孓p 狮 日期： 7 1 0i o 年6 月二f 日 引言 引言 1 历史背景 十五至十七世纪，随着地理大发现和新航路的开辟，欧洲发生了巨大的变化。 于此同时，宗教改革也取得了巨大的成功。罗耀拉( t l o y o l a ，1 4 9 1 1 5 5 6 ) 于 1 5 4 0 年创立了耶稣会。耶稣会从欧洲向亚洲的扩张活动客观上带来了欧洲古典 的和刚刚兴起的科学技术。1 5 8 2 年，意大利的利玛窦( m a t t e or i c c i ，1 5 5 2 1 6 1 0 ) 入华拉开了耶稣会传教士在华的传教工作。之后大批的耶稣会传教士抵达中国， 有意大利龙华民( n i c o l a sl o n g o b a r d i ，1 5 5 9 1 6 5 4 ) 、罗雅谷( j a c q u e sr h o ，1 5 9 3 - 1 6 3 8 ) ， 瑞士邓玉函( j e a nt e r r e n z ，1 5 7 6 1 6 3 0 ) ，德国汤若望( a d a ms c h a l lv o nb e l l ，1 5 9 1 1 6 6 6 ) 等人。耶稣会士进入中国之际，适逢大统历。历法有误，历局依靠传统 数学天文学知识无法解决问题。这些耶稣会士倚仗自己渊博的学识、良好的品行 以及锲而不舍的精神，得以在中国立足，进而接近朝廷大员，直至最终进入钦天 监。在徐光启的领导下，中外学者共同促使中国最大的天算引进项目崇祯 历书的编撰1 ，这使得以几何体系为特征的西方天文学方法在中- 国最终获得官 方钦定的地位。 耶稣会士在华的传教工作是比较成功的。他们经过努力不仅得以朝见当朝的 中国皇帝，被中国上层社会所接纳，而且确实找到了进入中国宫廷的“通天捷径”。 他们的目的是来传教，但他们同时也带来了西方的科学，包括历算天文之学等。 众所周知，明代行用的大统历是由元授时历改编而成。授时历 颁行于至元十八年( 1 2 8 1 ) ，到明万历年已行用了三百多年。由于行用时间太长 以及岁差等原因，而不断出现差误，预报日月食等屡屡不准，误差同益严重。在 这种情况下，本应由封建朝廷主持改革历法。 中国历史上的封建统治者大都注意历法改革。因为历法在中国古代起着非常 重要的作用。它不仅与人们的生产劳动和生活休戚相关，而且更与皇权的稳固和 朝代的兴衰紧密联系在一起。因此我国古代历朝历代的统治者都非常看重颁布一 1 李迪中国历史上一次最大的天算引进项目内蒙古师范人学学报( 自然科学版) 2 0 0 7 ( 6 ) ，6 5 9 6 6 l 内蒙古师范大学硕士学位论文 部符合天象的精确的历法。然而，明朝在开国之初，便立法严禁民间学习和研究 天文历法，因此，明朝在天文历法上的因循守旧势力十分强大。明朝无论是官方 还是民间研习历法的名家大师都相对比较少，明代历法一度出现停滞不前的局 面。明代统治者又一再以“祖宗之法不可改”为理由反对制订新历，有的人因主 张改革历法而被投入监狱。明万历三十八年十一月壬寅( 1 6 1 0 年1 2 月1 5 日) 日食预 报错误，激起了明末改历的呼声，事件持续了一年有余。这一事件影响深远，至 此以后改历的乎声一直不断。到崇祯二年( 1 6 2 9 年) ，明廷要求改历的呼声已持 续多年。这年五月乙酉朔( 6 月2 1 日) 日食，钦天监依据大统历推算所作的 天象预报又发生显著错误，而礼部侍郎徐光启( 1 5 6 2 1 6 3 3 ) 依据欧洲天文学方 法所作的预报却符合天象，登位不久的崇祯帝对钦天监官员进行了严厉的批评。 可是钦天监官员只会按成法推算，明知有差，无能修改。当时徐光启正任礼部侍 郎，而礼部正管辖钦天监事务。正所谓天时、地利、人和。礼部奏请丌局改历顺 利通过，并得到朱由检的批准，从明初就一直未断的改历呼吁成为现实。同年七 月，徐光启受命督修历法。九月，在北京宣武门内首善书院正式成立历局，开始 了修历工作。 在徐光启等人的一再要求下，崇祯帝才接受改历的建议，但这时明王朝已经 处于灭亡的前夕，在这种情况下进行改历有更多的困难，主要有两点，第一点是 经费短缺，第二点是缺少高水平的人才。这些短缺就为引进和接纳外国优秀的天 文人才客观上提供了条件。另多 i - n 玛窦慧眼识英才，利玛窦向耶稣会传教士们推 荐的徐光启确实是沟通中西文化的最佳人选。徐光启博学多才，并擅长天文，特 别是他能够接受先进的思想，位居高官，得到皇帝的信赖，并能很好地施展自己 的才华。崇祯历书的成功编撰最终证明了这一点。独一无二的徐光启，他被 誉为“中西文化会通第一人”。2 西方天文学的许多内容是中国“古所未闻的，“惟西历有之。而舍此数法， 则交食凌犯，终无密合之”，所以改历“宜取其法，参互考订，使与大统法会同 归一”。于是，徐光启制定了一个以西法为基础的改历方案。这也体现了他的“会 通中西 的思想。 2 宋浩杰主编中西文化会通第一人：徐光启学术研讨会论文集上海：上海古籍出版社， 2 0 0 6 ，3 3 4 7 2 引言 徐光启制定以西法为基础的改历方案，这在当时也是由多种因素和条件决定 的。( 1 ) 思想上：自从利玛窦来华以后，带来了一些较为先进的科技知识、书籍、 仪器等，在他在华传教的过程中也大量传播了西方先进的知识，也使一些人从思 想上陆续开始接受西方外来文化。后来来华的耶稣会传教士的进步努力，加深 了国人对西方天文学理论和知识等的接纳程度。( 2 ) 理论上：西法的球面天文 学公式和一些测量推算的方法等具有较合理的数学基础。而旧法则很多是经验公 式。旧法虽然在某些计算上是有优点的，但它需要长期测验修正之下才能得到较 好的结果，一时之间是难有成就的s 。虽然授时历法“古今称为极密。然中 间刻数，依其本法尚不能无差”4 ，也就是其本身亦有不完善之处。“即守敬以至元 十八年成历，越十八年为大德三年八月，已推当食而不食，大德六年六月又食而 失推，载在律历志，可查也。是时守敬方以昭文殿大学士知太史院事，亦付 之无可奈何。盖一时心思技术，己尽于此，不能复有进步矣。+ ”l 而且郭守敬所 撰的授时历，“进书五种，二十六卷，后三十年续进书九种，七十九卷，则成 之綦难已。高皇帝倡兴大业，无期所有，典章散失；止存授时成法数卷，元统等 因之为大统历，仅能依法布算，而不能言其所以然之故。后来有志之士，亦止将 前史历志，揣摩推度，并未有守敬等数年实测之功力，又无前代灼然可据之 遗书，所以言之而未可行，用之而不必验也。”6 可见继续沿用中国传统的历法进 行改历是很难有所进步了。( 3 ) 人员上：阐述大统历原理的书籍极少，而历 局内能透彻了解旧法的全部优劣根源的中方人员更少。万历三十八年倡议改历的 朱载墒、徐光启、刑云路、范守己、崔儒秀、李之藻等人中比较熟悉中国传统历 法的刑云路、朱载墒、范守己、崔儒秀均已故世。络绎东来的西方耶稣会传教士 大多数都精通天文历法，掌握先进的天文学知识。此外，徐光启、李天经等一批 中国学者也接受并很好地掌握了“西法”。( 4 ) 仪器上：耶稣会传教士带来了当 时欧洲的更为先进和精密的天文学测量仪器。他们不仅带来了先进的天文学理 论，而且还带来了更为先进和精密的天文学测量仪器。( 5 ) 实践上：西法在当时 3 薄树人薄树人文集安徽：中国科学技术大学出版社，2 0 0 3 ，5 6 4 4 徐光启礼部为日食刻数不对请敕部修改疏，见王重民辑校徐光启文集治历疏稿 一，3 1 9 5 徐光启礼部为日食刻数不对请敕部修改疏，见王重民辑校徐光启文集治历疏稿 一，3 2 0 6 徐光启礼部为奉旨修改历法开列事宜乞裁疏，见王重民辑校徐光启文集治历疏 稿一，3 2 6 内蒙古师范大学硕士学位论文 确实比旧法推算较准。 世界的大发展趋势以及中国当时历法的多次不准，加之大批耶稣会传教士来 华在思想上、理论上、仪器工具上以及天文人员配备等方面的条件和准备，终于 在中国的大地上成熟并要结果了。 2 研究现状 崇祯历书作为大型历算丛书，在中国历法上是一次巨大的变革。这部巨 著汇集了托勒密、哥白尼、第谷等西方天文学家之理论。它在形式上虽以中国传 统的历法问世，但在内容上已完全不同于中国的传统历法。它是用西方的天文学 理论来探讨解决中国的历法问题。但是崇祯历书由于卷帙浩繁，至今尚无人 能把全部历书深入、全面地进行整理研究。 恒星历指作为。崇祯历书的恒星理论部分，它属于法原部分，在崇 祯历书中占有非常重要的地位。因此对恒星历指进行全面系统的研究是有 必要的，也是非常有价值的。 笔者经过对恒星历指的研究资料进行收集和整理，目前尚未见到国内外 有关于恒星历指的专门研究。仅在一些著作和期刊论文中见到相关内容。笔 者根据所收集的资料，将前人研究成果主要分为三个方面的内容。其一是涉及到 崇祯历书作者、历史背景、成果及评价等方面的论著。其二是涉及到恒星观 测基本概念和天文学基础理论的论著。其三是涉及到恒星历指测量计算、仪 器、恒星理论、星表星图等方面的论著。前两部分是笔者研究工作的基础，而第 三部分是学术界已有的相关研究成果，是本文的重要参考资料。 涉及到第一方面内容的研究成果有：薄树人著薄树人文集、江晓原，钮 卫星著天文西学东渐集、杜异云，崔振华，苗永宽，肖耐圆主编的中国古 代天文学的转轨与近代天文学、宋浩杰主编的中西文化会通第一人：徐光启 学术研讨会论文集等。这部分的资料为笔者宏观地了解恒星历指的学术背 景，编撰的目的和宗旨等起到了重要的作用。编撰崇祯历书的一个重要背景 是，在预报天象方面以“密”而取胜，显示了西法终将战胜中法。这为笔者提供 了研究恒星历指的基调。 涉及到第二方面内容的研究成果有：陈久金，杨怡著中国古代的天文与历 4 引言 法、刘学富著基础天文学、陈鹰的“天文汇抄星表与郭守敬的恒星观测 工作”( 自然科学史研究，1 9 8 6 ) 徐振韬主编的中国古代天文学词典、江晓 原的文章欧洲天文学在清代社会中的影响( 上海交通大学学报，2 0 0 6 ) 等。 这部分内容的研究成果一方面为笔者提供了恒星测算方面的基础理论知识，起到 了工具书的作用，另一方面开启了笔者的研究思路。在研究恒星历指中，笔 者多次感到对天文术语和天文知识理解的困难，这方面的资料为笔者输送了天文 营养，拓宽了思路，并使笔者能进一步研究下去。 涉及到第三方面内容的研究成果有：潘鼐著中国恒星观测史中“徐光启 对恒星观测所作的贡献”、“崇祯历书中恒星表与星图及赤道南北两总星图”， 这是目前笔者见到的比较珍贵的对恒星历指中的内容和成果做出一定著述的 资料。吴守贤，全和钧主编的中国古代天体测量学及天文仪器、张柏春的论文 明清测天仪器之欧化，从技术史的角度对恒星历指中所涉及到仪器进行 了一定的论述。孙小淳的“崇祯历书星表与星图”( 自然科学史研究，1 9 9 5 ) 、 张兆鑫的“西洋新法历书星表之源流”( 自然辩证法通讯，2 0 0 8 ) 涉及到恒 星历指相关的星表与星图的内容。付邦红，石云里的“崇祯历书和历象 考成后编中所述的蒙气差修正问题”( 中国科技史料，2 0 0 1 ) 、王广超的“明 清之际中国天文学关于岁差理论之争议与解释( 自然科学史研究，2 0 0 9 ) 等文 章，从对天体运动理论的探究给出了恒星历指中用于坐标修正的原理。总之， 这部分的资料从点滴涉及到了恒星历指的具体内容，虽然没有一篇是完整地 论述恒星历指的某个方面，但还是蛛丝马迹地显示了对恒星历指和相关 理论的探究。外国学者对恒星历指的研究很少。日本学者桥本敬造对此有少 许的研究。 3 研究思路及选题意义 本文主要通过对恒星历指的具体内容进行解读和分析，进而得出在大统 历书籍绝少以及了解旧法的人员极少的情况下，作为崇祯历书法原部分的恒 星历指，建构了怎样的恒星理论，另外恒星理论具体都包含哪些天文学和数学 内容。这是以前的学者鲜有系统研究的，尤其是对它所采用的几何特征的恒星理 论的计算体系的研究更少：本文分五章对恒星历指进行研究。第1 章恒 内蒙古师范大学硕士学位论文 星历指研究基础，通过对中国古代的恒星观测概观、恒星历指版本、作者 简介、地圆说进行展开。第2 章介绍了恒星测量基本方法和基础理论。这一章内 容从恒星测量的方法、考察恒星测量的精度、恒星赤道经纬度求其黄道经纬度的 方法、测量恒星的条件、测量恒星的仪器以及影响恒星观测精度的因素之一的蒙 气差修正等方面阐释恒星历指建立了具有几何特征的以西法为基础的恒星测 量的基本方法和基础理论。第3 章恒星本行及经纬度变易通过对天体运动规律的 探究分析并得出了恒星本行的充在及其对恒星黄、赤道经纬度的影响。第3 章的 内容使得第2 章所建立的恒星测量的基本方法和基础理论能随时间的变化而对 其值进行修正。第4 章恒星黄赤道位置的变换方法以及绘制星图的原理和方法 中分析了建构恒星黄道经纬度求其赤道经纬度的多种方法，并在恒星黄赤道经纬 度都具备的情况下，分析了绘制星图的原理和方法。第5 章通过对恒星历指 的价值和影响魄分析对恒星历指做出评价，指出了它的史学价值。 本文对恒星历指的恒星理论进行初步的粗浅的探究，而这也是本论文的 创新点。由于笔者水平有限，在这罩笔者希望本文起到抛砖引玉的作用，待有识 之士作更深更细的探究。 6 第1 章恒星历指研究基础 第1 章研究恒星历指的基础 1 1 中国古代的恒星观测概观 天文学是一门观测科学。观测包含观察、测定和量算，因而天文测算是天文 学的基础。恒星观测可以说是天文学中最古老的一种工作。古代为了创立一部适 合于农业生产的历法，就对恒星在天空中的确切位置进行细致的观测。另一方面， 由于占星的需要，历代统治者设立专职，负责观察天上的变化和灾异的发生。7 中国的天文学源远流长，其中恒星的观测可追溯到数千年前的新石器时代。 在距今约四千至五六千年以前的新石器时代出现了目前所知的我国最早的天文 星象图8 。在先秦著作中散记着大约2 0 0 多颗恒星。司马迁的史记天官书 是最早记载星数的专著，包括恒星5 0 0 多颗。春秋战国后，出现了著名的占星家 - 有石申、甘德和巫成等：三国时吴国的陈卓，归纳了石申、甘德和巫成的工作， 并同存异，统计出1 4 6 4 颗恒星。 恒星的位置并不“恒定”，只不过因为距离地球非常遥远，它们的位置变化， 几百年甚至更长的时间都很难察觉出来。于是，古人在探索太阳、月亮和五大行 星的运动规律时，顺理成章地把虮匾定”的星空背景作为坐标参照系。 对于浩瀚的星空，中国古代天文学家是按什么方法对它们进行定位的呢? 最 初根据恒星分布的特征，把恒星划分成若干个星群，叫做星官。每个星官的星数 不同，少则一颗，多则几十颗，根据它们组成的形状被赋予相似物的名称。但中 国的星官数目太多，不便于辨认。于是就需要更高一层次的划分。史记天官 书曾把可见星空分成五大天区，叫五宫。中宫是指北极附近的星空，除中宫以 外的天空，以春分那一天黄昏时的观测为准，按东西南北分为四宫，每宫又派生 出七宿，共二十八宿，所有星官包括在中宫和二十八宿中，成为大单位下的小单 位。中宫后来又分成三个区，即紫微垣、太微垣和天市垣。垣就是墙的意思。由 于这三个天区都有像围墙一样的星官，所以这样命名。东宫七宿为角亢氐房心尾 箕，北宫七宿为斗牛女虚危室壁，西宫七宿为奎娄胃昂毕觜参，南宫七宿为井鬼 7 陈遵妫中国天文学史( 中) 上海：上海人民出版社，2 0 0 6 ，5 8 2 8 潘鼐中国恒星观测史上海：学林出版社，1 9 8 9 ，1 9 陈久金，杨愉中国古代的天文与历法北京：商务印似馆，1 9 9 8 ，4 1 7 内蒙古师范大学硕士学位论文 柳星张翼轸。中国二十八宿的距度值是不等的，大的达3 3 。，小的只有l 。1 0 将 全天星空分配于三垣二十八宿，从史记天官书就开始了，但三垣和二十八 宿的划分不是一次完成的，直到唐代的天文启蒙读物丹元子步天歌，才第一 次较全面地以三垣二十八宿概括全天可见星空。“ 为了确定和测量天体在天空中的位置，在二十八宿中所选定的标准星，称为 距星。根据天体与距星的相对位置，可确定天体在天空中的方位。 正如李约瑟所言：中国天文局的建立来自两个方面：颁布一个正确无误的历 法，另一个强烈的动机是观察天象。1 2 可见颁布一个正确无误的历法在中国一直 占据着非常重要的地位。随着对天象、天文理论认识的进一步深化，天文观测仪 器的改进和精密化发展，以及更为先进的计算方法的改良和采纳，历法就会有一 个由“疏”到“密 的进程。 在历法由“疏 到“密”的进程中，起着坐标体系的恒星位置的精密测量历 来是中国古代天文学家非常重视的常规工作。历理、仪器和计算方法中任何一项 的向前发展，都会对恒星位置的精密测量起着重要的作用。每一步的发展都有着 独特的历史背景和历史发展过程。作为衡量其他恒星的标准恒星，各个星官的入 宿度和去极度，就成了每次测量的重点。作为天文观测坐标的二十八宿的方位， 历代天文学家无疑更重视对它进行精密测定。李淳风在唐代贞观年间( 公元 6 2 7 - - - - 6 4 9 年) 的观测，发现了二十八宿的距度值与前代不同，但出于某种顾虑， 他仍然使用汉代太初历的数据。1 0 0 多年后，一行遇到同样的问题，他没有怀疑 自己的测量结果，果断地采用了新数据。宋皇j ；占年间( 公元1 0 4 9 1 0 5 4 年) 的 观测，记录下3 4 5 个星官距星的入宿度和去极度，是明末清初西方星表引入以前 现存星数最多的星表。宋代姚舜辅为了编撰纪元历，于崇宁年间( 公元 n 0 卜1 1 0 6 年) 进行了一次观测，这次观测精度很高，测量误差只有0 1 5 。，” 二十八宿距度被再次更新。元代郭守敬既精于仪器制造又精于天体测量，他的观 测精度较之姚舜辅又提高了一步：二十八宿距度的平均测量误差小于0 1 。二 十八宿距度值的一次又一次的更新，充分反映了我国天文水平在恒星测量方面的 1 0 陈久金，杨怡中国古代的天文与历法北京：商务印书馆1 9 9 8 ，4 0 4 4 1 1 陈久金，杨怡中国古代的天文与历法北京：商务印书馆1 9 9 8 ，4 4 1 2 潘吉星主编李约瑟文集沈阳：辽宁科学技术出版社，1 9 8 6 ，4 9 2 1 3 陈久金，杨怡中国古代的天文与历法北京：商务印1 弓馆1 9 9 8 ，4 4 陈久金，杨怡中国古代的天文与历法北京：商务印书馆 1 9 9 8 ，4 4 8 第1 章恒星历指研究基础 发展。 1 2 恒星历指的版本 1 7 世纪初，中国历史上发生过一次重大的科学改革运动，即徐光启领导的 崇祯改历，其宗旨是引进西方先进的天文历法，以提高中国天文学水平。明崇祯 二年( 1 6 2 9 年) 七月，徐光启奉旨筹办历局，全面开展改历工作。崇祯四年至七 年( 1 6 3 1 年一1 6 3 5 年) ，徐光启及其继任者李天经五次进呈的崇祯历书，包 含历书4 6 种1 3 7 卷。 崇祯历书涉及到天文学理论、仪器制造和观测、历法推算以及天象预测 等诸多方面，其中恒星观测是基本的工作，徐光启及德国耶稣会士汤若望等一起 进行了恒星表的测算和星图的绘制。 崇祯四年八月第二次进呈的书目中有静叵星历指三卷、恒星历表四卷、 恒星总图一折、恒星图象卷。崇祯七年第五次进呈书目中有恒星出 没表二卷、恒星屏障一架。以上就是崇祯历书中有关恒星的内容。 本文主要分析清刊本四库全书收入的新法算书中的恒星历指三 卷。仔 从崇祯历书到新法算书中间经历了很多变故。简要说明如下： 满清入关后，汤若望将崇祯历书改编进呈清廷，并于顺治二年( 1 6 4 5 年) 刊行，更名为西洋新法历书1 0 3 卷。其中，汤若望将恒星历表四卷删改 为两卷恒星经纬表，将恒星总图等合为恒星经纬图说为恒星历指 的第四卷。康熙初年( 1 6 6 2 年) 西洋新法历书1 0 5 卷再次刊行，汤若望又对 星表作少许删改。 康熙十二年( 1 6 7 3 年) ，比利时耶稣会士南怀仁( f e r d i n a n dv e r b i e s t ，1 6 2 3 1 6 8 8 ) 将西洋新法历书更名为新法历书，删改为1 0 0 卷刊行。 康熙二十二年( 1 6 8 3 年) 再版时，南怀仁为了突出其新制灵台仪象志的 地位，删去恒星经纬图说和恒星经纬表。乾隆年间新法历书收入四 库全书，再次更名为新法算书1 0 0 卷，重新收入恒星经纬图说和恒 1 5 由于明刊本崇祯历书在国内己很难得，所以本文主要分析清刊本四库全书收入 的新法算书中的恒星历指三卷。 9 内蒙古师范大学硕士学位论文 星经纬表，内容编排也参照康熙初年版。 需要说明的是在这一系列变故中，恒星历指三卷作为崇祯历书的法 原部分基本没有删改。 1 3 作者简介 徐光启字子先，号玄扈。松江府上海县( 今上海市) 人。生于明嘉靖四十 一年( 1 5 6 2 ) ，卒于崇祯六年( 1 6 3 3 ) 。少年好学，万历九年( 1 5 8 1 ) 中秀才， 十六年后中举。万历三十一年( 1 6 0 3 ) ，他在南京受洗礼，加入天主教。第二年 考中进士，从此步入仕途。曾任翰林院庶吉士、翰林院检讨、詹事府少詹事兼 河南道监察御史、礼部左侍郎、礼部尚书兼东阁大学士、太子太保和文渊阁大 学士等职，死后谥号文定。他从入教以后，即学习西方科学技术，同时研究农 学、数学、军事和天文历法等，并把中西文化结合起来，在多方面做出杰出的 ， 成就，是中国历史上一个不可多得的全面人才。他在天文学方面的成就，主要 是主持崇祯历书的编撰和为完成此书所做的大量有关工作。此外，他在数 学上翻译了欧几里得( e u c l i d ) 的名著几何原本，在农学上撰成6 0 卷的农 政全书，在军事学上撰成选练百字诀和火攻要略等书，对中国古代 科学的发展和中西科学思想的交流，都产生了巨大的影响坩。 汤若望，德国传教士。字道未，原名j o h a n na d a ms c h a l lv o nb e l l 。1 5 9 2 年 5 月1 日生于德国科隆，1 6 6 6 年8 月1 5 日卒于北京。出生于德国贵族家庭，自 幼受到良好教育。1 6 1 1 年加入耶稣会，后入罗马学院学习神学及自然科学相关 学科。1 6 1 7 年升为神父。1 6 18 年随金尼阁( n i c o l a st r i g a u l t ) 传教团来华。明末 徐光启督修历法，经徐推荐，汤氏于1 6 3 0 年奉诏赴京参加历居工作。他用西法 推历并制作仪器进行实测，参加崇祯历书的编撰工作，深受崇祯帝的褒奖。 清顺治初年，他奉命修订崇祯历书，更名为西洋新法历书，即时宪历。 同时被顺治帝授以钦天监监正之职，主持领导国家天文台的工作。后又加封为太 常寺少卿、通议大夫、太常寺卿、通政使司通政使和光禄大夫等职。从崇祯历 书的编撰到时宪历的制定，汤氏系统地介绍了当时西方著名天文学家依巴 谷、托勒玫、哥白尼、第谷、开普勒和伽利略的学说和研究成果，并采用第谷宇 1 6 徐振韬主编中国古代天文学词典北京：中国科学技术出版社，2 0 0 9 2 8 6 2 8 7 l o 第1 章恒星历指研究基础 宙体系和几何学的计算方法，使新历精度大为提高，一直行用2 0 年，在传播西方 天文学和促进东西文化交流中起了重要作用。除时宪历外，他还著有远镜 说部，于1 6 2 6 年出版。该书介绍伽利略式望远镜的制作、用法以及所能观 测到的天象。这是中国最早出版的望远镜著作，很是珍贵。此外，他还翻译过火 药、兵器以及矿冶方面的书籍，在传播西方技术方面起了一定的作用。 康熙八年十一月十六日( 1 6 6 9 年1 2 月8 日) ，刻在汤若望墓碑上的御制祭 文：皇帝谕祭原任通政使司通政使，a n - - - 级又加一级，掌钦天监印务事，故汤若 望之灵日：鞠躬尽瘁，臣子之芳踪；恤死报勤，国家之盛典。尔汤若望，来自西 域，晓习天文，特畀象历之司，爰锡通微教师之号。遽尔长逝，朕用悼焉， 特加恩恤，谴官致祭。呜呼! 聿垂不朽之荣，庶享匪躬之报，尔有所知，尚克歆 享。，1 8 1 4 地圆说 恒星历指不仅引入地球是球体的概念，而且对它的数量级也给予了确 认。在中国学者对地圆说还没有明确认可的情况下，恒星历指中直接把地半 径用于计算和量算，虽然太白到地心的距离( 8 1 5 r 。) 还不是十分准确，但是它开 启了国人对地圆说理解和探究的历程。这是崇祯历书中先进概念引入的一 个例证，而且直接用于实际计算中。 之后中国学者们展开了对地圆说的论证。清朝天文学造诣较高的学者，如 王锡阐、梅文鼎、江永等都对地圆说持接受态度。梅文鼎对地圆说的解释“所 疑者地即浑圆，则人居地上不能平立也。然吾以近事征之。江南地极高三十二 度，浙江高三十度，相去两度，则其所戴之天项即差二度。各以所居之方为正， 则遥看异地皆成斜立。又况京师极高四十度，琼海极高二十度，若自京师而观 琼海，其人立处皆当倾斜。而今不然，岂非首戴皆天，足履皆地。撙” 江永支持地圆说的理由有以下几条： “问地为圆形，周围九万里，南北则以二极之低昂而知之，南北行二百五 1 7 徐振韬主编中国古代天文学词典北京：中国科学技术出版社，2 0 0 9 ，2 3 3 1 3 德】恩斯特斯托莫著“通玄教师汤若望达素彬，张晓虎泽北京：中国人民大学 出版社，1 9 8 9 ，1 1 3 1 9 【清】梅文鼎历学疑问“论地圆可信”梅氏丛书辑要卷四十六 内蒙古师范大学硕士学位论文 十里，极高下差一度。东西则以月食之早晚而知之。地赤道经东西相距七千五 百里，则月食先后差一时。此唯知历者能信。” “今试泛舟于江湖，登舟之高处望之。水之来不见其端，水之去不见其尾， 但觉微有湾环之形，唯舟所到即是高处。此何也? 人目能望数十里，此数十里 即以渐而圆故也。“而地圆之最可见者，如月食于地影。月之亏必作湾形， 由地影圆故也。2 0 这些解释说明中国学者已经接受地圆说的概念，并且在逐渐生根发芽，引发 学者们的思索与探究。 2 。 清 江永数学八卷卷一历学补论“论地圆”，四库全书文渊阁影印本第7 9 6 册6 1 0 6 1 2 1 2 第2 章恒星测量基本方法和理论介绍 第2 章恒星测量基本方法和理论介绍 2 1 i i 亘星测量三法及其操作 “凡治历以七政经纬度分为本，欲知七政经纬度分以恒星度分为本 2 恒 星历指卷一开头的第一句话直接点明了恒星方位的准确测量在治历中的重要作 用，是准确治历的关键一步。 古往今来，测量恒星的方法很多。恒星历指卷一开篇介绍了三种测量恒 星的方法。按照时间顺序分别是“古法”、“近世之法”和“近岁之法”。 没有比较就没有鉴别。一是古法，用太阴即月亮。测太阳和月亮以及月亮和 恒星之间的角距以确定恒星的位置。此法缺点有三，( 1 ) 月亮体积大，它的中点 难测，它的边也难测。( 2 ) 月亮本行疾速。先与太阳同测，次与恒星同测，在两 测之间所过的时刻，月亮又自有经行度分。( 3 ) 月亮有视差。早晚间高度愈寡差 度愈多。二是近世之法，用仪器。即用水漏、自鸣钟之类定时仪器，定恒星过 子午线的时刻并测其高度，再根据太阳行度求得恒星经纬度。缺点有二， ( 1 ) 仪器的精确性和人的观测的准确性能否达到。( 2 ) 仪器操作繁