作者: 沈括(1031年-1095年),北宋时期的著名科学家、政治家、文学家。沈括是一位博学多才的学者,涵盖天文学、地理学、数学、物理学等多个领域,是中国古代科技史上的重要人物之一。
年代:成书于北宋(约11世纪)。
内容简要:《梦溪笔谈》是沈括的科学笔记和研究成果的总结,内容涵盖天文、物理、气象、矿物学、医学等各个领域。书中涉及了沈括在各个领域的创新思考与实验,尤其是他对自然现象的科学解释以及对传统文化的批判性分析。沈括在书中提出了一些重要的科学原理,如通过对天文现象的观测,提出了早期的地球自转和天体运动理论。此书是中国古代科技史的经典之一,也为后世的科学研究提供了丰富的资料。
泰始明昌国文-古籍-梦溪笔谈-象数一-原文
开元《大衍历法》最为精密,历代用其朔法。
至熙宁中考之,历已后天五十余刻,而前世历官皆不能知。
《奉元历》乃移其闰朔。
熙宁十年,天正元用午时。
新历改用子时;闰十二月改为闰正月。
四夷朝贡者用旧历,比来款塞,众论谓气至无显验可据。
因此以摇新历。
事下有司考定。
凡立冬晷景,与立春之景相若者也。
今二景短长不同,则知天正之气偏也。
移五十余刻,立冬、立春之景方停。
以此为验,论者乃屈。
元会使人亦至,历法遂定。
正月寅,二月卯,谓之建,其说谓斗杓所建,不必用此说。
但春为寅、卯、辰,夏为巳、午、未,理自当然,不须因斗建也。
缘斗建有岁差,盖古人未有岁差之法。
‘《颛帝历》’:‘冬至日宿斗初’今宿斗六度。
古者正月斗杓建寅,今则正月建丑矣。
又岁与岁合,今亦差一辰。
‘《尧曲》’:‘日短星昴。’今乃日短星东壁。
此皆随岁差移也。
天文家有浑仪,测天之器,设于崇台,以候垂象者,则古机衡是也。
浑象,象天之器,以水激之,或以水银转之,置于密室,与天行相符,张衡、陆绩所为,及开元中置于武成殿者,皆此器也。
皇祐中,礼部试《机衡正天文之器赋》,举人皆杂用浑象事,试官亦自不晓,第为高等。
汉以前皆以北辰居天中,故谓之极星,自祖亘以机衡考验天极不动外,乃在极星之末犹一度有余。
熙宁中,余受诏典领历官,杂考星历,以机衡求极星。
初夜在窥管中,少时复出,以此知窥管小,不能容极星游转,乃稍稍展窥管候之。
凡历三月,极星方游于窥管之内,常见不隐,然后知天极不动处,远极星犹三度有余。
每极星入窥管,别画为一图。
图为一圆规,乃画极星于规中。
具初夜、中夜、后夜所见各图之,凡为二百余图,极星方常循圆规之内,夜夜不差。
余于《熙宁历奏议》中叙之甚详。
古今言刻漏者数十家,悉皆疏谬。
历家言晷漏者,自《颛帝历》至今,见于世谓之大历者,凡二十五家。
其步漏之术,皆未合天度。
余占天侯景,以至验于仪象,考数下漏,凡十余年,方粗见真数,成书四卷,谓之《熙宁晷漏》,皆非袭蹈前人之迹。
其间二事尤微:一者,下漏家常患冬月水涩,夏月水利,以为水性如此;又疑冰澌所壅,万方理之。终不应法。
余以理求之,冬至日行速,天运已期,而日已过表,故百刻而有余;夏至日行迟,天运未期,而日已至表,故不及百刻。
既得此数,然后覆求晷景漏刻,莫不吻合。
此古人之所未知也。
二者,日之盈缩,其消长以渐,无一日顿殊之理。
历法皆以一日气短长之中者,播为刻分,累损益,气初日衰,每日消长常同;至交一气,则顿易刻衰。
故黄道有觚而不圆,纵有强为数以步之者,亦非乘理用算,而多形数相诡。
大凡物有定形,形有真数。
方圆端斜,定形也;乘除相荡,无所附益,泯然冥会者,真数也。
其术可以心得,不可以言喻。
黄道环天正圆,圆之为体,循之则其妥至均,不均不能中规衡;绝之则有舒有数,无舒数则不能成妥。
以圆法相荡而得衰,则衰无不均;以妥法相荡而得差,则差有疏数。
相因以求从,相消以求负;从、负相入,会一术以御日行。
以言其变,则秒刻之间,消长未尝同;以言其齐,则止用一衰,循环无端,终始如贯,不能议其隙。
此圆法之微,古之言算者,有所未知也。
以日衰生日积,及生日衰,终始相求,迭为宾主。
顺循之以索日变,衡别之求去极之度,合散无迹,泯如运规。
非深知造算之理者,不能与其微也。
其详具余《奏议》,藏在史官,及余所著《熙宁晷漏》四卷之中。
予编校昭文书时,预详定浑天仪。
官长问余:‘二十八宿,多者三十三度,少者止一度,如此不均,何也?’
予对曰:‘天事本无度,推历者无以寓其数,乃以日所分天为三百六十五度有奇。日平行三百六十五日有馀而一期天,故以一日为一度。既分之,必有物记之,然后可窥而数,于是以当度之星记之。循黄道,日之所行一期,当者止二十八宿星而已。度如伞盖,当度谓正当伞盖上者。故车盖二十八弓,以象二十八宿。则余《浑仪奏议》所谓‘度不可见,可见者星也。日月五星之所由,有星焉。当度之画者凡二十有八,谓之舍。舍所以挈度,度所以生数也。’今所谓‘距度星’者是也。非不欲均也。黄道所由当度之星,止有此而已。’
又问予以‘日月之形,如丸邪?如扇也?若如丸,则其相遇岂不相碍?’
余对曰:‘日月之形如丸。何以知之?以月盈亏可验也。月本无光,犹银丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光侧而所见才如钩;日渐远,则斜照,而光稍满。如一弹丸,以粉涂其半,侧视之,则粉处如钩;对视之,则正圆,此有以知其如丸也。日、月,气也,有形而无质,故相直而无碍。’
又问:“日月之行,日一合一对,而有蚀不蚀,何也?”
余对曰:“黄道与月道,如二环相叠而小差。
凡日月同在一度相遇,则日为之蚀;正一度相对,则月为小亏。
虽同一度,而月道与黄道不相近,自不相侵;同度而又近黄道、月道之交。
日月相值,乃相凌掩。
正当其交处则蚀而既;不全当交道,则随其相犯浅深而蚀。
凡日蚀,当月道自外而交入于内,则蚀起于西南,復于东北;自内而交出于外,则蚀起于西北,而復于东南。
日在交东,则蚀其内;日在交西,则蚀其外。
蚀既,则起于正西,復于正东。
凡月蚀,月道自外入内,则蚀起于东南,復于西北;自内出外,则蚀起于东北,而復于西南。
月在交东,则蚀其外;月在交西,则蚀其内。
蚀既,则起于正东,復于西。
交道每月退一度余,凡二百四十九交而一期。
故西天法罗睺、计都,皆逆步之,乃今之交道也。
交初谓之‘罗睺’,交中谓之‘计都’。
庆历中,有一术士姓李,多巧思。
尝木刻一“舞钟馗”,高二三尺,右手持铁简,以香饵置钟馗左手中。
鼠缘手取食,则左手扼鼠,右手运简毙之。
以献荆王,王馆于门下。
会太史言月当蚀于昏时,李自云:“有术可禳。”
荆王试使为之,是夜月果不蚀。
王大神之,即日表闻,诏付内侍省问状。
李云:“本善历术,知《崇天历》蚀限太弱,此月所蚀,当有浊中。
以微贱不能自通,始以机巧干荆邸,今又假禳以动朝廷耳。”
诏送司天监考验。
李与判监楚衍推步日月蚀,遂加蚀限二刻;李补司天学生。
至熙宁元年七月,日辰蚀东方,不效。
却是蚀限太强,历官皆坐谪。
令监官周琮重修,復减去庆历所加二刻。
苟欲求熙宁日蚀,而庆历之蚀復失之,议久纷纷,卒无巧算,遂废《明天》,復行《崇天》。
至熙宁五年,卫朴造《奉元历》,始知旧蚀法止用日平度,故在疾者过之,在迟者不及。
《崇》、《明》二历加减,皆不曾求其所因,至是方究其失。
泰始明昌国文-古籍-梦溪笔谈-象数一-译文
开元的《大衍历法》是最精密的,历代都使用它的朔法。到了熙宁年间检查时,发现历法已经落后了五十多刻,而前代的历官都不能知道这一点。《奉元历》就调整了它的闰月和朔月。熙宁十年,天正元用午时。新的历法改用子时;闰十二月改为闰正月。四方朝贡者使用旧历,最近来款塞,大家认为气至没有明显的验证可以依据。因此开始使用新的历法。这件事交给有司去考察确定。每当立冬时晷影和立春时的晷影相似。现在两个时刻的长度不同,这就知道天正之气是偏斜的。移动五十多刻,立冬、立春的晷影才对齐。以此为验证,争论的人就屈服了。元会使人也到了,历法于是确定下来。
正月是寅,二月是卯,称之为建,这种说法是斗柄所指,不必用这种说法。但是春天是寅、卯、辰,夏天是巳、午、未,道理自然是这样的,不需要因为斗柄而改变。因为斗柄有岁差,古人没有岁差的方法。《颛帝历》中说:‘冬至日宿斗初’,现在宿斗已经到了六度。古时候正月斗柄建在寅,现在正月建在丑了。又因为岁与岁相合,现在也差了一个辰。《尧曲》中说:‘日短星昴’,现在却是日短星东壁。这些都是随着岁差而移动的。
天文学家有浑仪,是测量天空的仪器,设在崇高的台子上,用来观测天象的,这就是古时候的机衡。浑象,是模拟天空的仪器,用水推动它,或者用水银转动它,放在密室中,与天体的运行相符合,张衡、陆绩制作的,以及开元年间放在武成殿的,都是这种仪器。皇祐年间,礼部考试《机衡正天文之器赋》,举人们都杂用浑象的事,试官自己也不懂,只是给了高等。汉以前都以北辰居天中,所以称为极星,自从祖亘以来用机衡检验天极不动之外,它在极星之末还有一度多。熙宁年间,我受诏负责历官,综合考察星历,用机衡寻找极星。最初夜晚在窥管中,不久又出现,由此知道窥管小,不能容纳极星游动,于是逐渐扩大窥管来等待它。经过三个月,极星才在窥管内游动,常见不隐,然后知道天极不动的地方,距离极星还有三度多。每当极星进入窥管,就另外画一张图。图是一个圆规,就在圆规中画上极星。把初夜、中夜、后夜所见的图都画出来,一共画了两百多张,极星总是在圆规之内,夜晚夜晚不差。我在《熙宁历奏议》中详细叙述了这些。
古时候谈论刻漏的有几十家,都都很粗疏错误。历法家中谈论晷漏的,从《颛帝历》到今天,被称为大历的,共有二十五家。他们步漏的方法,都没有符合天度的。我观察天候的晷影,以至于用仪器验证,考察了十多年,才大致看到真实的数值,写成四卷书,叫做《熙宁晷漏》,都不是模仿前人的。其中两件事尤其微妙:一方面,下漏的人家常担心冬天水涩,夏天水滑,认为水性就是这样;又怀疑冰块堵塞了,多方设法处理,但终究不符合法度。我用理性去研究,发现冬至日运行速度快,天运已经到了期限,而日已经超过了表,所以是一百刻还有多余;夏至日运行速度慢,天运还没有到期限,而日已经到了表,所以不足一百刻。得到了这个数,然后再次求晷影和漏刻,无不吻合。这是古人所不知道的。另一方面,日子的盈亏,它的增减是逐渐的,没有一天突然改变的道理。历法都把一天的气短长中点,作为刻分的起点,累积增减,气最初日衰,每天增减总是相同的;到了交气的时候,就突然改变刻数的增减。所以黄道有觚而不圆,即使有人强行计算它,也不是根据道理用算,而是多形态数相互矛盾。一般来说,物体有固定的形状,形状有真实的数值。方圆、端正、倾斜,是固定的形状;乘除相消,没有增加,完全理解的人,是真实的数值。这种方法可以通过心领神会,但不能用言语表达。黄道环绕天正圆,圆的形状,遵循它就会均匀,不均匀就不能中规中矩;断开它就有伸展和数量,没有伸展和数量就不能成圆。用圆法相消得到衰,那么衰就不会不均匀;用圆法相消得到差,那么差就有疏密。相互求从,相互求负;从和负相互结合,用一种方法来控制日子的运行。从变化的角度来说,秒刻之间,增减从不相同;从统一的角度来说,只使用一个衰,循环无端,始终如一,不能讨论它的缝隙。这是圆法的微妙之处,古时候谈论算术的人,有所不知。用日衰生日积,以及日积生日衰,始终相互求,轮流为主客。顺着它寻找日子的变化,用仪器分别求去极星的度数,合散无迹,如同运转的圆规。不是真正了解造算的道理的人,不能理解它的微妙。详细内容在我的《奏议》中,藏在史官那里,以及我所著的《熙宁晷漏》四卷中。
我在编校昭文书的时候,预先详细制定了浑天仪。官长问我:‘二十八宿,多的有三十三度,少的只有一度,这样不均匀,是什么原因呢?’我回答说:‘天的事情本来没有度,推算历法的人没有地方寄托这个数,就把日所分割的天分为三百六十五度有余。日平行三百六十五天有余而完成一个天周期,所以把一天算作一度。既然分割了,就必须有东西来标记它,然后才能观察并计算,于是就用当度之星来标记。顺着黄道,日所行的一个周期,当度的只有二十八宿星而已。度就像伞柄,当度就是指正对伞柄的地方。所以车盖有二十八根弓,用来象征二十八宿。那么我《浑仪奏议》中所说的‘度不可见,可见者星也。日月五星之所由,有星焉。当度之画者凡二十有八,谓之舍。舍所以挈度,度所以生数也。’现在所说的‘距度星’就是这样的。并不是不想均匀。黄道所经过的当度之星,只有这些而已。
又问我说:‘日月之形,是圆的吗?还是像扇子一样?如果是圆的,那么它们相遇不会相互妨碍吗?’我回答说:‘日月之形是圆的。怎么知道呢?可以通过月亮的盈亏来验证。月亮本来没有光,就像银球一样,太阳照耀它才有光。光最初产生时,太阳在它的旁边,所以光侧着看才像钩子;太阳逐渐远离,就斜着照射,光就逐渐饱满。就像一个弹丸,把一半涂上粉,侧着看,粉的地方就像钩子;正面看,就正圆,这就知道它像圆球一样。日、月,是气,有形状但没有实质,所以直接相遇而不妨碍。’
他又问:‘太阳和月亮的运行,每天相遇一次,有时候会发生日食,有时候又不发生,这是为什么?’我回答说:‘黄道和月道就像两个重叠的环形,但它们之间有一点小差距。每当太阳和月亮在同一位置相遇时,就会发生日食;当它们正好相对时,月亮就会发生小亏蚀。虽然它们在同一位置,但如果月道和黄道距离较远,它们就不会相互干扰;如果它们在同一位置且靠近黄道和月道的交界处,那么日月相遇时就会发生重叠,如果在交界处相遇,就会发生完全的日食;如果不在交界处完全相遇,那么日食的程度就会根据它们相互干扰的程度而有所不同。一般来说,如果月道从外向内与黄道相交,日食就会从西南开始,然后恢复到东北;如果从内向外与黄道相交,日食就会从西北开始,然后恢复到东南。如果太阳在交点东边,就会蚀掉内部;如果太阳在交点西边,就会蚀掉外部。日食结束后,就会从正西开始,然后恢复到正东。至于月食,如果月道从外向内,月食就会从东南开始,然后恢复到西北;如果从内向外,月食就会从东北开始,然后恢复到西南。如果月亮在交点东边,就会蚀掉外部;如果月亮在交点西边,就会蚀掉内部。月食结束后,就会从正东开始,然后恢复到西边。黄道每个月会后退一度多,经过249次交点后就会完成一个周期。因此,西方的天文学家在计算罗睺和计都时,都是按照这个逆行的步骤,这就是现在的交道。交点开始时称为“罗睺”,交点中间称为“计都”。
庆历年间,有一个名叫李的术士,有很多巧妙的想法。他曾经用木头刻了一个‘舞钟馗’雕像,高约二三尺,钟馗的右手拿着一根铁棒,左手拿着香饵放在钟馗的手中。老鼠沿着手爬上来取食,钟馗的左手就抓住老鼠,右手用铁棒将其打死。他将这个雕像献给荆王,荆王将它安置在府门下。正逢太史说月亮将在傍晚时发生月食,李自称有方法可以破解。荆王试着让他做,那天晚上月亮果然没有发生月食。荆王非常佩服他,当天就上报朝廷,朝廷下诏让内侍省询问情况。李说:‘我本来擅长历法,知道《崇天历》的蚀限太弱,这个月的月食,应该会有浊气。因为我地位低微,不能自己向朝廷推荐,最初我只是用机巧的方法在荆王府中施展,现在又用破解月食的方法来引起朝廷的注意。’朝廷下诏将李送到司天监进行考验。李和司天监的判官楚衍推算日月蚀,于是将蚀限增加了两刻;李被补为司天学生的职位。到了熙宁元年七月,东方发生了日食,但没有效果。这是因为蚀限太强,历法官员都因此被贬谪。命令监官周琮重新修订,又减去了庆历时期增加的两刻。如果想要计算熙宁年的日食,而庆历的月食又计算失误,讨论了很久也没有找到巧妙的计算方法,于是废弃了《明天历》,重新实行《崇天历》。到了熙宁五年,卫朴制定了《奉元历》,才明白以前的蚀法只使用了日平度,所以快的超过了,慢的没赶上。《崇天历》和《明天历》的加减,都没有寻找其原因,直到这时才找到了它们的错误。
泰始明昌国文-古籍-梦溪笔谈-象数一-注解
大衍历法:《大衍历法》是中国古代的一部著名历法,由唐代天文学家僧一行编制,因其在历法编制上的精密性而得名。
朔法:朔法是指历法中计算月亮朔望的方法,即月亮从一次新月到下一次新月的时间间隔。
熙宁:熙宁是北宋时期的一个年号,熙宁年间(1068-1077年),宋神宗推行新法,这一时期在天文历法方面也有重要的发展。
闰朔:闰朔是指为了调整历法与实际天象的偏差而设置的闰月和闰日。
子时:子时是古代计时法中的一个时辰,相当于现在的23:00至01:00。
寅:寅是中国古代历法中的地支之一,对应于农历正月。
卯:卯是中国古代历法中的地支之一,对应于农历二月。
建:建是指历法中的起始点,即一年中第一个月令的开始。
斗杓:斗杓是指北斗七星中的斗柄,古代天文观测中用来确定方位。
岁差:岁差是指地球公转轨道面相对于黄道的长期缓慢移动。
浑仪:浑仪是古代中国的一种天文观测仪器,用于测量天体的位置。
垂象:垂象是指天象,即天空中出现的各种天文现象。
机衡:机衡是指古代天文仪器中的平衡装置,用于观测天体的运动。
浑象:浑象是一种古代的天文仪器,可以模拟天体运动。
水银:水银是汞的俗称,古代浑象中常用水银作为动力源。
皇祐:皇祐是北宋时期的一个年号,皇祐年间(1049-1054年),宋仁宗推行改革。
机衡正天文之器赋:这是一篇关于天文仪器的赋文,由宋代的礼部试官撰写。
北辰:北辰是指北极星,古代天文观测中用来确定天空的北极位置。
极星:极星即北极星,是古代天文观测中的一个重要标志。
天侯景:天侯景是指天象变化,即天空中的各种现象。
刻漏:刻漏是古代中国的一种计时器,通过水滴漏的方式计时。
觚:觚是古代的一种酒器,此处比喻黄道上的不规则形状。
真数:真数是指事物内在的、真实的数值。
圆法:圆法是指古代数学中关于圆的计算方法。
方圆端斜:方圆端斜是指几何形状,方是正方形,圆是圆形,端是尖端,斜是斜边。
伞虡:伞虡是指古代的一种伞形建筑,此处比喻天空中星宿的位置。
舍:舍是指古代天文仪器中用来标记星宿位置的装置。
距度星:距度星是指天空中距离观测者一定距离的星宿。
日月之形:日月之形是指太阳和月亮的形状。
日月之行:指太阳和月亮的运行轨迹,即天体运行的路径。
日一合一对:指太阳和月亮每天相遇一次,形成日食和月食。
黄道:指地球公转轨道面在天球上的投影,是太阳和其他行星视运动轨迹的集合。
月道:指月亮围绕地球运行的轨道在天球上的投影。
蚀:指日食或月食,即天体之间的相互遮挡。
罗睺:古代天文学中的一种术语,指日月食的周期。
计都:古代天文学中的一种术语,指日月食发生的特定时刻。
黄道与月道,如二环相叠而小差:形容月亮轨道和太阳轨道相互叠加,但存在细微的偏差。
交道:指月亮轨道与太阳轨道的交点。
舞钟馗:古代传说中的一种神祇,常被用来驱邪避灾。
荆王:指古代某位诸侯国的君主。
太史:古代官职,负责天文观测和记录。
《崇天历》:古代中国的一部历法。
蚀限:指发生日食或月食的时间范围。
《明天》:古代中国的一部历法。
《奉元历》:古代中国的一部历法,由卫朴所造。
泰始明昌国文-古籍-梦溪笔谈-象数一-评注
此段古文出自《汉书·天文志》,作者为班固。文中涉及天文、历法、占卜等多个领域,反映了古代中国在天文观测和历法制定方面的成就,以及术士在政治生活中的作用。
首先,文中对日月食的成因进行了详细的解释。作者通过黄道与月道的相对位置变化,解释了日食和月食的形成原理。黄道与月道如二环相叠而小差,当日月同在一度相遇时,发生日食;正一度相对时,发生月食。这种解释体现了古代中国天文学对日月食现象的认识水平。
其次,文中描述了日月食的具体现象。作者详细描述了日月食发生的起始位置、方向以及恢复的位置,如日蚀起于西南,复于东北;月蚀起于东南,复于西北。这种描述不仅展示了古代中国天文学的观测技术,也反映了当时人们对天文现象的细致观察。
再者,文中提到了术士在政治生活中的作用。庆历年间,术士李姓巧思,利用自己的技艺制作了“舞钟馗”,以此献给了荆王,从而得到了官职。这说明在古代中国,术士凭借自己的技艺和占卜能力,可以在政治生活中发挥重要作用。
此外,文中还涉及了古代中国的历法制定。作者指出,历法制定需要考虑日月食等因素,如《崇天历》蚀限太弱,导致历法出现误差。这说明古代中国在历法制定方面已经具备了一定的科学性和准确性。
最后,文中提到了《明天历》和《崇天历》的废立过程。由于《明天历》在日蚀观测方面存在误差,导致历法被废除,而《崇天历》得以继续使用。这反映了古代中国在历法制定方面的严谨态度和不断改进的精神。