世界古代后期科技史-第4章
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更加合理，并在农历中沿用至今，该历还建立了一套推算五星位置的方法。
这为后世立法奠定了模型。
西汉时已形成了月亮每日平均度值的概念，误差仅为17秒。东汉早期，
天文学家李梵、苏统等人发现月亮视运动不均（即月行有快慢），并指出月
行快慢因月道距地球的远近状况而定。这无疑是个很重要的发现。
东汉人李梵、贾逵等人编制而成的“四分历”，比之“太初历”有显著
进步。该历增加了24节气昏旦中星、昼夜刻漏和晷影长度等内容，并使黄赤
交角的数值更为精确，这些都为后世历法所遵循。
公元206年，刘洪制成“乾象历”，指出白道（月行轨道面）同黄道（地
球赤道面无限延伸同天球的交线）之间有一个6度的夹角（这与实际相近）；
黄白交点有退行现象，实际上已给出了交点月的长度值，这是天文学史上的
首次发现。“乾象历”给出的一近点月长度为27。5533590日，与今天的推值
相差约百秒，并将测得的一近点月内月亮每天的实行度数列成表，列有每天
实行度数不及或超过平均速度的改正项，由此得到月亮的位置。这就大大提
高了推算日月食的准确度，而且因为大体确定了月亮运动的速度变化，也为
月离表的出现奠定了基础。两汉历法以对日月五星视运动的各种周期（朔望
月、近点月、交点月、恒星月、回归年长度、交食周期、五星会合周期等）
和有关天文常数 （黄赤交角、黄白交角、二十八宿的距度、岁差值学）的测
定，对月亮在一近点月内逐日运行的情况，太阳在一回归年内逐节的运行情
况以及五星在一个会合周期内的动态的测定为基本框架；以某一特定历元到
该时刻的长度，减去相应周期长度若干倍的余数为前提，采用代数的方法对
月离、日躔或五星动态表作进一步地计算；从而推算出时刻日月五星的具体
位置，并解决气、朔、交食等相应的问题。这些颇具东方文化特色的科学内
容和基本方法，形成了一个独特的历法体系。这一体系又与中国古代特有的
天文仪器、宇宙理论和系统齐备的天象观测融汇贯通，构成了中国古代特有
的天文学体系。
②天文仪器和天象记录
天文仪器的改进是秦汉时期天文学上的一大成就。汉武帝时的落下闳改
进了浑仪，并重新测量了“二十八星宿”的距度；宣帝时的耿寿昌铸成浑象，
用来演示天象。东汉和帝时出现了置有黄道环的浑仪（用以观测日、月行度）
和太史黄道铜仪。张衡浑天仪的出现，代表了秦汉天文仪器发展的最高成就。
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秦汉时期的天象记录较之以前更加齐备，详尽和精细。如记载太阳黑子
时，天文学家对黑子出现的时间、形象、大小、位置等都作了明确的记述。
据《汉书·天文志》记载：“元光元年（公元前134年）月，客星见于房”，
这是中外天文史上对新星的首次记载。显然，这是建立在日常观测记录基础
之上的，这些记录，积累了大量有关黑子、日月食、流星雨、彗星、新星、
极光等准确的材料，为天文学研究提供了不可替代的历史资料。
③天体结构理论
天、地、日、月、星辰之间的关系如何？怎样运动？这些问题一直困扰
着古人。到了汉代，“三家”谈天说地之说基本形成。这“三家”即“宣夜
说”、“盖天说”、“浑天说”。它们的思想渊源都可以追溯到春秋战国时
代。东汉前期，郗萌对宣夜说作了系统的总结和明确的表述。大意是：天什
么也没有，空空的，极远极高，看上去郁郁苍苍，象是有颜色的；这正像是
远处的黄山，看去满山碧绿，若俯视深谷，则又黝黑一片，但碧绿与黝黑都
不是它的本色。日月星辰也是如此，它就在这个无边无际的虚空中飘浮着，
互不相干，进退自然，无所限制。这一学说道出了宇宙的无限性，日月星辰
飘于宇宙之中的道理。但它忽视了众星间的联系及其运行规律，因而受到怀
疑，也就难为人们所接受。《周髀算经》是西汉盖天说的代表作，书中指出：
半圆形的天，拱形的大地，日月星辰附着天而平转，因此不能转到地的下面
去，等等。这一学说被越来越多的天文观测事实所否定，也难以持久。而浑
天说在西汉时期得到了很大发展，落下闳、鲜于妄人、耿寿昌、扬雄等人都
为其作出了贡献。浑天说认为：天体的基本结构是，天像鸡蛋壳，地像蛋黄，
天大地小，地在天内；天表里都有水，天地都浮在水上，靠水而运动；天不
下坠，是由于中间有气，地不下坠，是由于水的悬浮。浑天说的出现给盖天
说以致命的打击。东汉杰出的科学家张衡则是浑天说的集大成者。
④张衡的天文学成就
张衡（公元78—139年），中国东汉时期伟大的天文学家，字平之，南
阳西鄂（今河南省南阳县石桥镇）人。年轻时他常到西汉故都长安及其附近
地区考察历史古迹，调查民情风俗以及社会经济情况，随后又到过都城洛阳
求学。公元100年，他开始担任南阳太守鲍德的主簿。在南阳的这段时间里，
他写出了流传千古的《二京赋》，并对哲学、数学、天文进行了研究，一时
间声名鹊起。汉安帝永初五年（公元111年），他被朝廷召到洛阳，担任郎
中与尚书侍郎。自公元115年起，又两度担任太史令，时间长达14年。在此
期间，他利用职务之便，进行了广泛地科学研究，取得了卓越的成就，尤其
在天文学上功勋卓著。
张衡是浑天说的集大成者。他认为天像鸡蛋壳，地如鸡蛋黄，地在天中；
天地乘气而立，因水而浮；天体每天绕地球旋转一周，总是半见于地平之上，
半隐于地平之下，等等。这些论述，十分形象地说明了天与地的关系。他还
认为，浑圆的天体并不是宇宙的边界，宇宙在时间和空间上都是无限的。在
《灵宪》中，他用朴素的、变化发展的辩证思想来解答天、地的起源和演化
问题。他认为；天地曾合一，未分时一片混沌，既分之后，轻者上升为天，
重者下沉凝结为地；天为阳气，地为阴气，二者相互作用而创造万物；星辰
则是由地溢出的气凝聚而成。他还用距离的远近变化来解释行星运行的快
慢，提出五星视运动的重要理论，这些观点在当时具有相当重要的进步意义。
张衡不但在理论上倡导浑天说，而且注重实践。他在前人工作的基础上，
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亲自设计和制造了漏水转浑天仪（即水运浑象）。候风地动仪制成于公元132
年，是世界最早测验地震的仪器。浑天仪为西汉耿寿昌发明，张衡对它进行
了改进。他以一个直径约165厘米的空心铜球表示天球，上画二十八宿，中
外星官及互成24度交角的黄、赤道等。紧附在球外所有地平圈和子午圈，天
球半露在地平圈之上，半隐于地平圈之下，天轴则支架在子午圈上，天球可
绕轴转动。他采用齿轮系统使浑象均匀地旋转，一天刚好转一周。这就自动
地、近似准确地把天象演示出来。这项创造是唐、宋进一步改进水运浑象的
先声。
张衡还对许多天象进行了观察和分析。他基本掌握了月食的原理，认为
月食是由于地球的影子遮掩了月亮而引起的自然现象。他测出日、月的视直
365。25
径为 度（约为0。5度）同日月平均角直径31 ′59 ″26和31 ′5 ″2
730
相差不多。他还认为，早中晚的太阳都一样大，视觉上的大小只是光学作用
而已；由暗处看明处太阳则显大。
张衡还批判了当时的《四分历》之争。他认为，历法的改革与否，不应
以是否合乎图谶为标准，而应以天文观测的结果为依据。最终使妄图用唯心
主义的图谶之学来附会历法的作法均以失败而告终，唯物论战胜了唯心论。
张衡不仅是著名的天文学家，还是优秀的地理学家、数学家、文学家和
画家，一生著作颇丰，对中华民族的科学技术和历史文化的发展作出了卓越
的贡献。
（2）魏晋南北朝的天文历法
魏晋南北朝时期，天文历法的研究异常活跃，涌现出大量的学术著作。
根据实际观测，科学家们对前代的天体运动理论进行了修正，使之发展到一
个新的水平。同时，发现了闰周的变化、岁差和日行迟疾，以及旧历中的种
种重大进展等等，大大充实了我国古代天文学体系的内容。这些成绩的取得，
有力地说明，魏晋南北朝时期是中国古代天文历法史上一个极为重要的历史
时期。
①天体结构理论的进一步发展
魏晋南北朝时期，是探索宇宙理论的一个活跃时期，围绕着盖天、浑天、
昼夜之说，逐渐形成了安天论、穹天论、昕天论等理论。东晋虞喜针对“忧
天坠”的思想，写成了“安天论”，在昼夜说的基础上提出了“安天论”。
大意是说天极高，地极厚，天上地下，天地静止不动，日月星辰在其间运行，
不全部附在天上，天地形状一致，方则同方，圆也同圆。这一学说与昼夜说
基本相同，只是认为地极厚，与天形状相同。地极厚和天地静止的说法都是
错误的。因此影响不大，但是它关于宇宙无限和天地万物皆有自身运动规律
的思想，丰富和发展了古代朴素的唯物主义和辩证法思想。
虞喜的族祖虞耸在《穹天论》中提出了“穹天说”，认为：地在海中，
海与天接，天穹像半个扣着的鸡蛋壳，中间充满元气，使天不沉没于海中。
它基本上沿袭了“盖天说”。但又混合了“浑天说”；它采用盖天说的数值
来修正浑天说日行水中的理论。说明他对气体的性质有着一定的认识。
孙吴时的姚信在《昕天论》中提出“昕天论”。主要内容是把人与天相
比，认为人与天的结构大体相同，天南面低于地下，北面偏高。冬至时天南
移则天冷，极降低，日行地中深，昼短夜长；夏至时天北移，日距人近，与
南气相接而暖，北极上升使日行地中线。夜短天长。这一理论纯粹是唯心的
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谬说，毫无科学意义，因而得不到流传。
②岁差和大气消光现象
由于太阳、月亮和行星对地球赤道部分的吸引，导致地球自转轴的方向
发生变化，从而使冬至点在恒星间的位置逐年西移，每年的移动值就叫做岁
差，即二至、二分点的移动而引起的每年长短之差。
起初人们不知有岁差的存在，认为二至、二分点是固定的，但在制历的
实际测量中，冬至点的移动是早已被测出，而且人们也在不断地改变着对冬
至点位置的认识。直到东晋虞喜发现岁差之后，人们才从理论上认识了这个
问题。
大约在公元330年，虞喜通过同一时节星辰出没时刻与古代记录的比
较，发现恒星提前出没，这表明二至、二分点已向西移动。由此得出：太阳
周年视运动一周天，并非就是冬至一周岁。即太阳一周天与二至一复的时间
并不相同。他根据历史记录进行计算，提出每50年向西移动4度的岁差值《
较准确值应该是70。6年差一度》，这是中国历史上首次对岁差规律揭示，无
疑是天文学的重大发现和创新。虽然数值差距较大。但为后人的深入研究奠
定了基础。南朝何承天对岁差也进行了研究，得出100年差1度的结论。刘
宋的祖冲之首次将岁差的存在应用到历法的编制中，极大地提高了历法的推
算精度，并形成常例，以后岁差值越来越精确。
东晋时的姜岌首先发现了蒙气差的存在。蒙气差主要是地球大气层对天
体光线的折射所引发的视觉差，姜岌通过长期观测，认为天体视亮度的变化
是由于“游气”的影响，在地平线附近时影响大，在天顶附近时影响小，这
同现代大气消光的理论颇为相似，但他对为什么蒙气（即游气）会产生视差
则不甚了解。虽然如此，这也算是人类认识的一大进步了，比西方早了1000
多年。③星图与浑仪、浑象魏晋南北朝时期，有关天文仪器和天象图径的著
作纷纷问世，先后有许多人制造浑仪和绘制星图。其中的孙吴时陈卓所绘的
星图和北魏时铸造的铁浑仪最为著名。星图起源于盖天说的演示仪器——盖
图。盖图是由两块丝绢构成，上面画有7个等间距的同心圆，分别表示夏至
圈、赤道、冬至圈等，圆心为北天极，还有和冬、夏至圈相切的圆（表示黄
道），附近画有二十八宿等。若把底层绢按逆时针方向环绕天极转动，即可
显示一天内和一年内所见星空的大致情况。这种圆型盖天式星图是我国古代
星图的主要形式。孙吴、西晋的太史令陈卓在前人的基础上，使这类星图定
型化，圆中收有283官，1，464星。这一成果，历来为后人所沿用。中国历
史上唯一的一台铁制浑仪，铸成于北魏时期。它的底座上设有“十字水平”，
以校准仪器安装，这是中国科技史上利用水准仪的开端。这架铁仪一直沿用
到唐代，长达300多年。此外，孙吴人葛衡制造的浑象也很有名。该仪器是
一个空心球，球面上穿孔代表星宿，当人在空心球内时，可从孔看到阳光，
如同看到天上的星星一般。这是近代天文馆中天象仪的原始模型。
④历法理论的创新
从东汉末刘洪制定乾象历到隋统一全国，中国历法的改变颇为频繁，仅
正史记载的就有20余次。而且此时的历法理论也有很多创新，这些成就将这
一时期的历法学推向繁荣。代表这一时期历法繁荣的主要成就表现在4个方
面。
第一，岁差理论在历法中的应用
公元462年，祖冲之将岁差理论用于《大明历》中，这在中国尚属首例，
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标志着中国古代历法科学的一大进步。
第二，由平朔向定朔的改变
中国古代历法以日月交会时刻所在日为朔日（农历每月初一日）。在以
前的历法中，往往以朔策 （计算月朔时须用的参数采用月行周期的平均值，
约为29。5306日）为依据。但是，由于月球运行有快有慢，使每月的实际日
数并不相等，所以用平均月数求得的朔日与实际日数往往不符，有时差距还
很大，竟将月底或初二定为朔日。这种情形显然违背了天文理论的基本原则，
因此用朔策的平均值来推算朔日的平朔法必然要有所改进，方能适应实际需
要。
南朝宋人何承天在制定《元嘉历》时正式废去了平朔法，而采用定朔法
即由月行的实际速度来推算朔日。严格说，日月交会的时刻不但受月行速度
的影响，还要受日行速
