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天文测量,唐代著名僧人一行的历史贡献

日期:2019-10-04编辑作者:中国古代

在唐玄宗李隆基的励精图治之下,开元时期百业俱兴,并且铸造了诸多成就。在科技文化方面,天文测量,数学医学,建筑地学,农业手工等方面,均有巨大成功。这些成就的获得和玄宗时期的政治统治和治国措施是分不开的。 唐朝在天文学上的成就,最著名人物的就是僧一行、王希明等。 唐玄宗开元十二年,僧一行进行了天文测量。一行和尚,本名张遂,魏州昌乐人。他从小就聪慧过人,青年时期勤奋苦读,博 览群书,尤其对天文、历象、阴阳五行之学十分精通。道士尹祟知识渊博,有很多藏书。一行向他借览杨雄的《太玄经》,很快就归还了。尹崇说:这本书很深 奥,研习了这么多年,我还未通其要义,你想研求,不用这么急归还。一行回答:书中所要表达的意思,我已经全明白了。并向尹崇展示自己所撰Ⅸ大衍玄图 及《义决》一卷。尹祟惊赞不已,就与一行共同研究《太玄经》。从那以后一行声名大振,那时候的世人甚至把他比作孔子的得意弟子颜回。武则天的侄子武三思听 说后很想结交他,他避而币见,历拜在禅宗大师普寂门下,削发为僧,取法号一行,隐居在嵩山。李旦即位后又派东部留守韦安石带厚礼邀请一行出山。一行借生病 拒绝了这次邀请。一行访师求学,先后到天台山、荆州当阳山学习佛教经律和天文。 开元五年,唐玄宗对一行的大名早有耳 闻,就派他的族叔礼部郎中张洽拿着自己的诏挡召他到宫中侍奉,将他安置在光太殿。玄宗听说他记忆力惊人,为了试试他,递给他一本宫女名册。一行从头至尾看 了一遍,马上将宫女的名字全部背出,这种记忆力让唐玄宗惊叹不已,佩服致极。唐玄宗还经常向他询问和征求治理国家和安定天下的方法,一行也毫无保留地提出 自己的看法。开元八年,天竺僧金刚智到长安传授密宗,一行拜其为师,此后成为唐朝密宗的一位领袖。 古代的封建帝王一向都 很注重历律的修订。玄宗时期用的是高宗李淳风的《麟德历》,存在很大的误差,与当时天体的运行已很不一致。开元九年,太史屡次上奏旧历预报日 蚀不准确,唐玄宗对这件事十分重视,就命一行对前代诸家历法逐一考订,写出一本新的历律一行认为,创历立元,须知黄道进退情况。但却没有黄道游仪。当他得 知率府兵曹梁令瓒在丽正书院设计出黄道游仪,并已经制出一个十分精密的木制模型时,就向玄宗建议将木模游仪改用铜铁铸造。得到获准后,一行与梁令瓒合作, 于开元十一年完成。为了符合岁差现象,与天体实际运行相一致,这架仪器的黄道是可以在赤道上移动而非固定不变的。玄宗十分高兴,亲自提笔写了 铭文,把仪器安放在灵台以考星度。 一行使用这个仪器测量恒星的赤道坐标和对黄道的相对位置,在与汉朝前人观测的结果 进行比较研究时,他发现了恒星也在不断移动的天文现象。将近一千年后,英国天文学家哈雷才有类似的发现。通过浑仪,一行还发现了一种对以后制历意义重大的 一个现象,即太阳运行速度不均匀的规律。不久,一行和粱令瓒又奉皇上的命令制造出了一台具仪器水运浑象,称为水运浑天或开元水运浑天俯视图。古代最初的浑 象可能是西汉人耿寿昌发明的。东汉天文学家张暂所制成的漏水转浑天仪具,利用了铜壶漏水的力量。一行等人的浑象就是在前人基础上研制出来的。这种用铜铸成 的倥器,推动轮子依靠的是流水的动力。如此,仪器便可以昼夜自转一周。又把太阳和月球缀于二轮上,可绕浑象运行,每天西转一周,日东行一度,月行十三度十 九分,转二十九周多一点即日月相会。地平用木柜作成,仪器的一半埋于土中,可以极准确地反映出晦明朔望的变化。仪器还在地平线上安放了两个棰木人,面前置 有钟鼓。每隔一刻就有一个术人击鼓,每隔一时辰,一木人出来敲钟,这种自动报时装置,形成中国特有的天文钟传统。 开元十三年,唐玄宗很爽快地答应了一行组织人员在全国进行太阳影子长度和北极高度测量的要求。实际担任此事的,还有太吏监南宫说和太吏宫人相元太等。 这次大规模的天文实测,南至林邑,北抵铁勒(今内蒙古自治区以北),中间选12个测量点。这次测量的内容包括:每个测量点二分二至时正午日影长度,测点的北极高度,以便确定南北昼夜的陡短、各地日食的食分等等。在这次测量中,以一行所领导的、由南宫说等人所主 持的河南一段的测量更为精细。开元十二年,测量人员以今河南焦作为中心,在河南白马、浚仪、扶沟、上蔡四 个测量点,测量了夏至日影长和北极高度,用绳子测量测点之间的距离。虽然一行他们经过实测所得到的子午线长度与现代高新技术测得的数据结果相比还有较大的 误差,但是用较为科学的方法实地测量子午线,这还是世界上的第一次,比西方的阿尔曼孟于公元814年测量子午线早九十年。这次全国大地测量,对于一行《大 衍历》关于日食和昼夜长短的计算有很重要的意义。 在海南,测量队还看到了在大陆从未见过的老人星(又称南极老人或寿星)下的璀璨群星及南极二十度以上的星群,这些星群都是自古以来没有被命名的。 开元十三年,一行开始编订新历。他研究了历代旧历,考证古今得失,两年之后初步完稿,命名为《大衍历》。同年,一行不幸去世,年仅四十五岁。玄宗马上令已经退休而仍兼集贤殿学士的特进张说和历官陈玄景继续修订整理成书。 《大衍历》结构严谨,演算步骤合乎逻辑,与此前所有的历法相比是最精密的一部。这部历书共有十八篇,历术七篇,略例一篇,历仪十篇。此招对太阳周年视运 动中速度变化的规律的描述与以往所有历法相比都更与实际相符。它在日食计算中,首次考虑了全国同地点的日食情况,提出全国不同地点相对于标准点阳城计算食 差的办法,这就是九服食差。一行在天文计算方面也很有成绩。他在刘焯的基础上确立了不等间距二次差内插法的计算公式,在编制天文数表时,吸收运用了从 印度传入的正弦函数一又在计算月亮距黄道度数时提出用等间距三次差内插法的近似公式,极大地推动了古代天文学的计算。 唐朝在日食计算 上的进步,可见于一行《大衍历》关于不同地区所见食分不同的描述:日月交食,大小相差,而月在日下,自京师钭射而望之,假中国食既,则南方载日之下,所 亏才半。这段叙述,事实上已隐约谈到全食带及食带以外见食不同的道理了。关于判别日食的亏超方位问题,一行《大衍历》也作出了很好的论述,比汉代人日 食皆从西,月食皆从东,无上下中央者的认识更为全面和细致。《大衍历》写道:月食:月在阴历,初起东南,甚于正南,复于西南。月在阳历 ,初起东北,甚于正北,复于西北。其食十二分以上者,皆起于正东,复于正南。日食:月在阴历,初起西北,甚于正北,复干 东北。月在阳历,初起西南,甚于正南,复于东南。其食十一分以上者,皆起正西,复于正东。

制造仪器和观测 一行主张在实测的基础上编订历法。为此,首先需要有测量天体位置的仪器。他于开元九年率府兵曹参军梁令瓒设计黄道 游仪,并制成木模。一行决定用铜铁铸造,于开元十一年完成。这架仪器的黄道不是固定的,可以在赤道上移位,以符合岁差现象(当时认为岁差是黄道沿赤道西 退,实则相反)。 后来,一行和梁令瓒等又设计制造水运浑象。这个以水力推动而运转的浑象,附有报时装置,可以自动报时,称为水运浑天 或开元水运浑天俯视图。一行等以新制的黄道游仪观测日月五星的运动,测量一些恒星的赤道坐标和对黄道的相对位置,发现这些恒星的位置同汉代所测结果有很大 变动。 主持天文大地测量 从开元十二年起,一行主持大规模的全国天文大地测量,其中以南宫说等人在河南所进行的一 组观测最有成就。他们在今河南省四个地方测量了当地的北极高度、夏至日影长度,又测量了四地间的距离。经一行归算,得出了北极高度差一度,南北两地相距 351米80步的结论。这实际上就是求出了地球子午线一度之长。 制定《大衍历》 从开元十三年起,一行开始编历。经过两年时间,写成草稿,定名为《大衍历》。一行不幸去世时年仅45岁。《大衍历》后经张说和历官陈玄景等人整理成书。 从开元十七年起,根据《大衍历》编算成的每年的历书颁行全国。经过检验,《大衍历》比唐代已有的其他历法都更精密。开元二十一年传入日本,行用近百年。 道学功底深厚 一行自幼就聪慧机敏,博览经史,经常到藏书丰富的长安城南玄都观去看书,颇受观主尹崇赏识。 一次,他从尹崇处借得西汉扬雄《太玄经》,此书意旨深奥,尹崇自称研读一数年尚不能晓,他仅数日就读完,并能究其义而撰《大衍玄图》一卷。尹崇大惊,对人说:“此后生颜子也。”年轻的一行成了长安城里的知名学者。 时值之侄武三思任春官尚书,非常钦慕一行的学问和品行,封他为梁王。武三思有权有势,但没有才学,一行不屑与他为伍,于是就到嵩山出家当了和尚,取法名一行。 奉诏制定新历 一行不仅道学功底深厚,也刻苦钻研天文学和数学。他曾到天台山国清寺投师学算。开元五年,一行被唐皇朝强征回京,由于 他不愿做官,被安置在长安城内的华严寺编译佛经。开元九年,“太史频奏日食不效”。当时所用《麟馨德历》已经用了50多年,误差渐大,已 需改革历法。于是,诏令一行负责主持制定新历。 一行全力力以赴地投入到这项工作,从开元九年到开元十五年,为了编制新历法,在一行领导下进行了大量的天象观测工作。 为适应实测的需要,一行与机械制造家梁令瓒合作,创制出了一些新的科学仪器,如“覆矩”、“黄道游仪”和“水运浑象”等。 在掌握大量实测资料的基础上,一行重新测定了150多颗恒星的位置,发现古籍上所载的这些恒星位置与实际位置不符。他第一次发现了恒星运动现象,比英国天文学家哈雷1712年提出恒星自行观点早1000年。 科学方面贡献巨大 一行在科学方面的贡献主要在天文仪器制造、大地测量、编制《大衍历》三个方面。尤其是《大衍历》是当时最精密的历法,这在当时的条件下是很了不起的成就,受到世人的称颂。 道士邢和璞称赞一行说:“汉之洛下闳造历云:‘后800岁当差一日,必有圣人正之。’今年期毕矣,而一行造《大衍历》正其差谬,则洛下闳之言信矣,非圣 人而何?”可见当时人们对一行贡献的崇敬。一行还和梁令瓒等设计制造了用水力运转的浑天铜仪,上刻日月星辰,每昼夜自转一周,和天象符合。更奇妙的是,仪 器中还有两个木头人,一个每刻击鼓,一个每时辰敲钟,都能按时自动。浑天铜仪不仅是天文仪器,也是世界上最早有机械转动的计时器。一行在《大衍历》“步晷 漏术”中建立了一个从0度到80度的每度影长与太阳天顶距对应数表,这是世界数学史上最早的一张正切函数表。

4166am金沙,张遂(一行,公元673――727年),唐朝魏州昌乐(今河南濮阳市南乐县)人。张遂自幼天资聪颖、刻苦好学,博览群书。青年时代到长安拜师求学,研究天文和数学,很有成就,成为著名的学者。 武则天当皇帝后,其侄子武三思身居显位。为沽名钓誉,到处拉拢文人名士以抬高自己,几次欲与结交,但张遂不愿与之为伍,愤然离京,东去嵩山当了和尚,取名为一行,故称一行和尚。 公元712年,唐玄宗即位,得知一行和尚精通天文和数学,就把他召到京都长安,做了朝廷的天文学顾问。张遂在长安生活了10年,使他有机会从事天文学的观测和历法改革。 开元年间,唐玄宗下令让张遂主持修订历法。在修订历法的实践中,为了测量日、月、星辰在其轨道上的位置和掌握其运动规律,与梁令瓒共同制造了观测天象的浑天铜仪和"黄道游仪",浑天铜仪是在汉代张衡的"浑天仪"的基础上制造的,上面画着星宿,仪器用水力运转,每昼夜运转一周,与天象相符。还装了两个木人,一个每刻敲鼓,一个每辰敲钟,其精密程度超过了张衡的浑天仪。黄道游仪的用处,是观测天象时可以直接测量出日、月、星辰在轨道的座标位置。张遂使用这两个仪器,有效的进行了对天文学的研究。 在张遂以前,天文学家包括象张衡这样的伟大天文学家都认为恒星是不运动的。但是,张遂却用浑天铜仪、黄道游仪等仪器,重新测定了150多颗恒星的位置,多次测定了二十八宿距天体北极的度数。从而发现恒星在运动。根据这个事实,张遂推断出天体上的恒星肯定也是移动的。于是推翻了前人的恒星不运动的结论,张遂成了发现恒星运动的第一个中国人。英国天文学家哈雷(公元1656――1742)年也提出了恒星自己移动的观点,但比张遂的发现晚一千多年。 张遂是重视实践的科学家,他使用的科学方法,对他取得的成就 有决定作用。张遂和南宫说等人一起,用标竿测量日影,推算出太阳位置与节气的关系。张遂设计制造了复矩图的天文学仪器,用于测量全国各地北极的高度。他用实地测量计算得出的数据,推翻了王畿千里,影差一寸的不准确结论。 张遂修订的《大衍历》是一部具有创新精神的历法,它继承了中国古代天文学的优点和长处,对不足之处和缺点作了修正,因此,取得了巨大成就。最突出的表现在它比较正确地掌握了太阳在黄道上运动的速度与变化规律。自汉代以来,历代天文学家都认为太阳在黄道上运行的速度是均匀不变的。张遂采用了不等间距二次内插法推算出每两个节气之间,黄经差相同,而时间距却不同。这种算法基本符合天文实际,在天文学上是一个巨大的进步。不仅如此,张遂的《大衍历》应用内插法中三次差来计算月行去支黄道的度数,还提出了月行黄道一周并不返回原处,要比原处退回一度多的科学结论。《大衍历》对中国天文学的影响是很大的,直到明末的历法家们都采用这种计算方法,并取得了好的效果。 公元724-725年,一行组织了全国13个点的天文大地测量。这次测量以天文学家南宫说等人在河南的工作最为重要。一行从南宫说等人测量的数据中,得出了北极高度相差一度,南北距离就相差351里80步(合现代131.3公里)的结论。这个数据就是地球子午线一度的弧长。这与现在计算北纬34°5地方子午线一度弧长110.6公里,仅差20.7公里。唐朝测出子午线的长度,在当时的世界上还是第一次。一行从725年开始编订历法,至逝世前完成草稿,即《大衍历》,728年颁行。 《大衍历》结构严谨,演算合乎逻辑,在日食的计算上,首次考虑到全国不同地点的见食情况。《大衍历》比以往的历法更为精密,为后世历法所师。733年,此历传入日本。 张遂在天文学上的成就,不仅在国内闻名,而且在世界上都有很大影响。他修订的《大衍历》是当时世界上比较先进的历法。日本曾派留学生吉备真备来中国学习天文学,回国时带走了《大衍历经》一卷,《大衍历主成》十二卷。于是《大衍历》便在日本广泛流传起来,其影响甚大。此外,张遂的天文学观点,有的比世界著名天文学家早一千多年。称张遂是中国古代伟大的天文学家,是丝毫也不过分的。

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