中国古代的天文历算

目前我国最早有关天文历算的实物是1960年在山东莒县和1973年在山东诸城分别出土的两个距今约4500年的陶尊，上都有一个象形符号。有人释为“旦”字，因为它就像山上的云气托出初升的太阳，其为早晨景象，宛然如绘。最早的文献记载见于：《尚书·尧典》说“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授人时”，说明在传说中的帝尧时期已经有了专职的天文官，从事观象授时，而也郑重表明中国历法是参照“日月星辰”这三光四象的，远远不是简单理解上的参照月的阴历或参照日的阳历。而实际上在下的姓氏“刘”据考证最早是表示研究星相的人——如果放在仓颉造字的时代，那就是黄帝时期啦！
    《尧典》还说，一年分为四季有366天，用闰月来调整月份和季节，这已具有现代历法的基本内容。
    从夏朝流传下来的《夏小正》一书，反映的可能是夏代的天文历法知识：一年分为十二个月等等。《夏小正》中还明确了对“昏中星”、“旦中星”以及北斗星的参照。
    夏朝末代和殷商时期就已有了流传至今的甲骨文物，证明了完整的六十组天干地支配合已被采用，可能当时已用于相当完整的日历。从当时大量干支纪日的记录，学者对当时的历法得出比较一致的意见：殷代用干支纪日，数字记月；月有大小之分，大月30日，小月29日；有连大月，有闰月；闰月置于年终，称为十三月；季节和月份有大体固定的关系。甲骨卜辞中还有日食、月食和新星纪事。
    西周时期铸在铜器(钟、鼎等)上的金文中有大量关于月相的记载，但无朔字。《诗经》中“七月流火”、“三星在户”和“月离于毕”…… ……更是有大量有关天文历算的记录。《诗经》中还记载了金星和银河，以及利用土圭测定方向。如果认为《周礼》也反映西周的情况，那么在西周时代应该已经使用漏壶记时，而且按照二十八宿和十二干来划分天区了。到了西周末期，中国天文学已经初具规模了。
    大概在春秋中叶(公元前600年左右)，我国已开始用土圭来观测日影长短的变化，以定冬至和夏至的日期。那时把冬至叫作“日南至”，以有日南至之月为“春王正月”。《礼记·月令》虽是战国晚期的作品，但据近人考证，它所反映的天象是公元前600年左右的现象，应能代表春秋中叶的天文学水平。它是在二十八宿产生以后，以二十八宿为参照物，给出每月月初的昏旦中星和太阳所在的位置。它已经是相关完备的“日月星辰”合参的体系。
    同时的《春秋》和《左传》，都载有丰富的天文资料。中国科学史专家钱宝琮的研究认为：《左传》里有两次“日南至”的记载，间距为133年。在这133年中，记录闰月4日次，失闰1次，共计应有49个闰月，恰合“十九年七闰”。又两次“日南至”之间的天数为809个甲子周期又38日，即48578日，合一年为：365又33/133日。为简便起见取尾数为四分之一。凡以这个数字为回归年长度的历法，就叫作“四分历”。已经基本与现代所谓“公历”几乎同样精确啦。
    在汉武帝改历以前所用的古代六种历法(黄帝历、颛顼历、夏历殷历、周历、鲁历)都是四分历；之所以有不同的名称或因行用的地区不同，或因采用的岁首不同；名称并不代表时间的先后，它们大概都是战国时期创制的。因为战国时期的四分历采用一年为365.25日，而这也正是太阳在天球上移动一周所需的时间(实际上是地球运动的反映)，所以中国古代也就规定圆周为365.25度。太阳每天移动一度，这个规定构成中国古代天文学体系的一个特点。
    春秋战国时代，已有人设计出一种只同天象联系，而与人间社会变迁无关的纪年方法，这就是岁星纪年法。岁星即木星，古人认为它的恒周期是十二年。因此，若将黄、赤道带分成十二个部分，称为十二次，则木星每年行经一次。这样，就可以用木星每年行经的星次来纪年。岁星纪年法后来不断演变，到汉以后就发展成为干支纪年法。西方的“黄道十二宫”星座好象是更成功在算命上！而所谓公历的“正统”前身罗马儒略历，还带着强烈的儒略个人因素（而儒略本人的生平还要晚于汉武皇帝）。
    战国时期从老子的《道德经》、《庄子·天运》和《楚辞·天问》等等已明确将这个问题提到了哲学层面。
    秦统一中国以后，在全国颁行统一的历法——颛顼历。颛顼历行用夏正，以十月为岁首，岁终置闰。以甲寅年正月甲寅朔旦立春为历元，在历元这一天，日月五星同时晨出东方。汉承秦制，用颛顼历，一直沿用到太初年间。
    战国以后，与农业生产有密切关系的二十四节气已逐步形成，它们的明确完整名称也始见于《淮南子》。二十四节气，简称“气”，这是中国古代历法的阳历成分，而“朔”则是中国古代历法的阴历成分，气和朔相配合构成中国传统的阴阳历。
    汉武皇帝于元封七年(公元前104年)五月颁行邓平、落下闳等人创制的新历，改此年为太初元年。新历因而被后人称为《太初历》。（太初之后的年号即“天汉”，天汉元年即公元前100年）
    《太初历》是中国第一部有完整文字记载的历法，它的朔望月和回归年的数据虽然不比四分历精确，但有以下显著进步：以正月为岁首，以没有中气的月份为闰月，使月份与季节配合得更合理；将行星的会合周期测得很准，如水星为115.87日，比今测值只小0.01日；采用135个月的交食周期，一周期中太阳通过黄白交点23次，两次为一食年，即1食年=346.66日，比今测值大不到0.04日。
    由于太初历的回归年和朔望月的数值偏大，《太初历》用了188年以后，长期积累的误差就很可观了，于是在东汉元和二年(公元85年)又改用《四分历》，这时使用的回归年长度虽和古代的四分历相同，仍为365.25日，但在其他方面则大为进步。
    在讨论《四分历》期间，贾逵大力宣传民间天文学家傅安从黄道测定二十八宿的距度和日月的运行的作法，决然地把冬至点从古四分历的牵牛初度移到斗21.25度，这是祖冲之发现岁差的前导。贾逵还确证月球运动的速度是不均匀的，月球的近地点移动很快，每月移动三度多。为表示这种变化，他提出“九道术”，企图用九条月道来表示这种运动(这样做与五行观念有关)。
    东汉末年，刘洪在《乾象历》中第一次把回归年的尾数降到1/4以下，成为365.2462日，并且确定了黄白交角和月球在一个近点月内每日的实行度数，使朔望和日月食的计算都前进了一大步。《乾象历》还是第一部传世的载有定朔算法的历法。
    东汉时代(公元25～220年)，中国出现一位多才多艺的科学家，那就是张衡。他以发明候风地动仪闻名于世。在天文学方面，他是浑天说的代表人物，主张“天圆如弹丸，地如卵中黄”；并且在耿寿昌所发明的浑象的基础上，制成漏水转浑天仪演示他的学说，成为中国水运仪象传统的始祖。所以中国人在古代对地球的认知绝不止于“天圆地方”，也不会晚于张衡。
    除了盖天说和浑天说以外，比张衡略早的郗萌还提出他先师宣传的宣夜说，这个学说认为并没有一个硬壳式的天，宇宙是无限的，空间到处有气存在，天体都漂浮在气中，它们的运动也是受气制约的……直到英国的物顿提出“万有引力”，人类对此问题的认识才又上了一个台阶。
    两汉时期对天象观察的细致和精密程度，令人十分惊叹。1973年在湖南长沙三号汉墓出土的帛书中有关于行星的《五星占》8000字和29幅彗星图。前者列有金星、木星和土星在七十年间的位置，后者的画法显示了当时已观测到彗头、彗核和彗尾，而彗头和彗尾还有不同的类型。
    《汉书·五行志》记载征和四年(公元前89年)的日食，有太阳的视位置，有食分，有初亏和复圆时刻，有亏、复方位，非常具体；而河平元年(公元前28年)三月关于日面黑子的记载。则是全世界最早的记录。《汉书·天文志》说：“元光元年六月，客星见于房”，这正是希腊天文学家喜帕恰斯所见到的新星，但喜帕恰斯没有留下关于时间和方位的记载。自汉代以来关于奇异天象记录的详细和丰富，构成中国古代天文学体系的又一特色。
    总之，到汉代为止，中国古代天文学的各项内容大体均已完备，一个富有特色的体系已经建立起来。之后起起浮浮发展至今，绝不仅仅是用“阴历”或“农历”这样的通俗词汇能概括得了的！
    其间林林总总，简单提几个：
    东晋虞喜发现岁差，南朝祖冲之把它引进历法，将恒星年与回归年区别开来，这是一大进步。祖冲之测定一个交点月的日数为27.21223，同今测值只差十万分之一，堪称精确，其贡献绝不仅止于圆周率的记算。
    唐朝李淳风也绝不只有《推背图》，他主持制成了《麟德历》，于唐高宗麟德二年(公元665年)颁行，采用定朔安捧日用历谱，即不但在计算日月食时要考虑日月运行不均匀性的问题，而且在安排日历时也考虑进去。这个办法东晋南北朝时的何承天早已提出，但由于习惯势力的阻挠，经过二百多年的斗争，至此才取得胜利。《麟德历》还废除了闰周，完全依靠观测和统计来求得回归年和朔望月的精密数据。

                                
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现在英国伦敦博物馆保存的敦煌卷子中有一卷星图，也可能与李淳风有关，因为在星图的前面还有48条气象杂占，每条都是上图下文，在第十五条下有“臣淳风言”的字样。——可惜流失在外，我国人员难得研究……
    宋代沈括在历法上独树一帜，提出十二气历，“直以立春之一日为孟春之一日，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。”(《梦溪笔谈·补笔谈卷二》)这实际上是一种阳历、一种基于二十四节气的历法，由于传统习惯，这个历法未能实行。而实际看来，比现在的“公历”还要公整得多。
    1276年元军攻下南宋都城临安(今杭州)以后，忽必烈把金、宋两个司天监的人员集中到大都(今北京)，再加上新选拔的一些人才，组成了一支强大的天文队伍。这支队伍在王恂、郭守敬主持下，从事制造仪器，进行测量和编制新历，在短短的五年时间(1276～1280年)中取得了极大的成就，将中国古代天文学推向新的高峰。其中于至元十七年(公元1280年)编成《授时历》，从元代一直用到明亡(公元1644年)。在明代把它改名为《大统历》，但方法上只是把北京所见的日出日没时刻改为南京所见的时刻，以洪武十七年(公元1384年)为历元，省去了回归年百年消长之法等，其他都无改变。
明清之际，我国天文历算开始了与世界其他文明的多种深入交流，包括阿拉伯、波斯和欧洲等。
    1900年八国联军侵入北京以后，法、德两国军队把清朝钦天监的仪器全部劫走。法国劫走的五件仪器运到法国大，由于中国人民的强烈反对，于第三年送回；德军抢走的五件则运到柏林，直到第一次世界大战后，根据凡尔赛和约才于1921年归还中国。经过这样一场浩劫，清政府的天文机构已经奄奄一息…… ……