試論阿拉伯天文對元朝天文的影響

試論阿拉伯天文對元朝天文的影響

中國是世界上航天運動發(fā)展的第一個國家之一，作出了悠久的歷史和偉大的貢獻。這主要是我們的祖先幾千年辛勤勞動、努力創(chuàng)造的結(jié)果,同時也有其它民族的促進和影響。阿拉伯天文學就曾對中國天文學發(fā)生過重大影響。本文試就阿拉伯天文學對元朝天文學的影響作些粗淺的探索。一中國古代的人工5.中國古代天文學經(jīng)過兩千多年的發(fā)展,至元朝達到了鼎盛時期,涌現(xiàn)出了郭守敬、王恂等杰出的天文學家,創(chuàng)造了世界上最先進的歷法——《授時歷》。元代天文學能取得如此重大的成就,一個重要原因,就是當時已擁有了以前任何一個朝代所不及的先進的天文儀器。而這些先進的天文儀器,在很大程度上是直接由阿拉伯人傳入和受了阿拉伯影響的。據(jù)《元史》記載,元世祖至元四年(公元1267年),阿拉伯天文學家扎馬魯丁受旭烈兀委派到中國,在北京建立觀象臺,并制造了下列七種天文儀器:1.咱禿哈剌吉(渾天儀),“漢言混天儀也。其制以銅為之,平設單環(huán),刻周天度,畫十二辰位,以準地面。側(cè)立雙環(huán)而結(jié)于平環(huán)之子午,半入地下,以分天度。內(nèi)第二雙環(huán),亦刻周天度,而參差相交,以結(jié)于側(cè)雙環(huán),去地平三十六度以為南北極,可以旋轉(zhuǎn),以象天運為日行之道。內(nèi)第三、第四環(huán),皆結(jié)于第二環(huán),又去南北極二十四度,亦可以運轉(zhuǎn)。凡可運三環(huán),各對綴銅方釘,皆有竅以代衡簫之仰窺焉”。2.咱禿朔八臺(經(jīng)緯儀),“漢言測驗周天星曜之器也。外周園墻,而東面啟門,中有小臺,立銅表高七尺五寸,上設機軸,懸銅尺,長五尺五寸,復加窺測之簫二,其長如之,下置橫尺,刻度數(shù)其上,以準掛尺。下本開圖之遠近,可以左右轉(zhuǎn)而周窺,可以高低舉而徧測”②。3.魯哈麻亦渺凹只(斜緯儀),“漢言春秋分晷影堂。為屋二間,脊開東西橫罅,以斜通日晷。中有臺,隨晷影南高北下,上仰置銅半環(huán),刻天度一百八十,以準地上之半天,斜倚銳首銅尺,長六尺,闊一寸六分,上結(jié)半環(huán)之中,下加半環(huán)之上,可以往來窺運,側(cè)望漏屋晷影,驗度數(shù),以定春秋二分?！雹?.魯哈麻亦木思塔余(平緯儀),“漢言冬夏至晷影堂也。為屋五間,屋下為坎,深二丈二尺,脊開南北一罅,以直通日晷。隨罅立壁,附壁懸銅尺,長一丈六寸。壁仰畫天度半規(guī),其尺亦可往來規(guī)運,直望漏屋晷影,以定冬夏二至”④。5.苦來亦撒麻(天球儀),“漢言渾天圖也。其制以銅為丸,斜刻日道交環(huán)度數(shù)于其腹,刻二十八宿形于其上。外平置銅單環(huán),刻周天度數(shù),列于十二辰位以準地。而側(cè)立單環(huán)二,一結(jié)于平環(huán)之子午,以銅丁象南北極,一結(jié)于平環(huán)之卯酉,皆刻天度。即渾天儀而不可運轉(zhuǎn)窺測者也”。(6)苦來亦阿兒子(地球儀),“漢言地理志也。其制以木為園毬,七分為水,其色綠,三分為土地,其色白。畫江河湖海,脈絡貫串于其中。畫作小方井,以計幅圓之廣袤、道里之遠近”⑥。(7)兀速都兒刺不定(星盤),“漢言晝夜時刻之器。其制以銅如圓鏡而可掛,面刻十二辰位、晝夜時刻,上加銅條綴其中,可以園轉(zhuǎn)。銅條兩端,各屈其首為二竅以對望,晝則視日影,夜則窺星辰,以定時刻,以測休咎。背嵌鏡片,三面刻其圖凡七,以辨東西南北日影長短之不同、星辰向背之有異,故各異其圖,以畫天地之變焉”⑦。以上儀器,尤其是第六種“地球儀”和第七種“星盤”是中國所沒有的。這些新奇的儀器的傳入,對中國天文儀器的發(fā)展和天文觀測的進步無疑起了很大的促進作用。阿拉伯天文儀器傳入中國后,對中國產(chǎn)生了深刻的影響,使中國天文儀器在元代有了顯著的進步。我們從元朝太史院所用的天文儀器中就可清楚地看到,尤其是天文學大家郭守敬受其影響更為明顯。公元1276年元朝太史院以郭守敬為首制造了十三種天文儀器。有圭表、簡儀、候極儀、渾天儀、玲瓏儀、仰儀、立運儀、證理儀、景符、幾、日月食儀、星晷定、時儀。其中在天文觀測中起主要作用的圭表、簡儀、仰儀等就是受了阿拉伯的直接影響。圭表,是我國創(chuàng)制最古老、使用最熟悉的一種天文儀器,它也是我國古代測定一年長度的唯一儀器。公元前七世紀,我們的祖先就已經(jīng)開始用它來定冬至和夏至。但是它的發(fā)展過程卻是緩慢的。從公元前七世紀到元朝郭守敬以前一千多年以來,人們都以八尺長表為標準。雖然唐宋科學家也作過很多努力和嘗試來改進它,但始終沒能向巨型化方面發(fā)展,因此,所測數(shù)值總是不很精確。而元朝則出現(xiàn)了異常巨大的儀器,郭守敬所造的圭表高度就是以前的五倍。(至今還矗立在洛陽告成鎮(zhèn)的周公測景臺)由于表桿和影的相對加長,大大減少了觀測的誤差?，F(xiàn)代天文學家陳遵媯也說:“他(郭守敬)把八尺的表改為四丈長的表,推算夏至和冬至其精密超越前代。”正是由于使用了這種巨型精密的圭表,郭守敬才準確地算出了一年為365.2425天。可見,儀器巨型化是天文觀測進步的一個關鍵,在天文儀器發(fā)展史上是一次飛躍。那么,天文儀器巨型化為什么在元朝郭守敬時期出現(xiàn)了呢?我們不否認郭守敬等天文學家努力創(chuàng)造的成績,但在郭守敬以前,這種巨型化傾向和巨型儀器已在阿拉伯出現(xiàn)和使用了。公元995年阿拉伯天文學家阿布耳·瓦發(fā)·布茲賈尼使用的象限儀半徑近22呎。哈米德·伊本·基德·庫江迪的六分儀半徑長達57呎。后來的兀魯伯的儀器竟高達180呎。到十一世紀阿拉伯天文學家魁拉伽更明確地提出“儀器愈大,觀測愈精”。可見到元朝郭守敬時,天文儀器巨型化在阿拉伯至少有二百年的歷史了。當時中國同西亞、阿拉伯的經(jīng)濟文化交往很頻繁,在郭守敬造巨型圭表的前十年(1267年)阿拉伯天文學家扎馬魯丁已到中國,傳播阿拉伯天文知識,郭守敬又會見了他,所以元朝郭守敬所造的巨型圭表是不能不受阿拉伯影響的,英國著名學者李約瑟在《中國科學技術(shù)史》中也說:“郭守敬的工作雖說顯然具有獨立性,但我們以后將看到,那是在具有阿拉伯傳統(tǒng)的天文學家參加之下,并且是在傳入波斯馬拉加天文臺的模型或儀象圖之后完成的,他的表(四丈長的圭表)自然是中國天文學的一種發(fā)展,但看來確實受到了阿拉伯儀器巨型化傾向的激勵”。渾天儀,也叫渾儀,是我國古代研究天文、測定天體方位唯一的儀器。自漢以后歷代天文學家都以制造渾天儀為第一重要任務,其制作經(jīng)過一千多年的發(fā)展,到北宋蘇頌時達到了頂峰,黃道經(jīng)緯、赤道經(jīng)緯、地平經(jīng)緯都可以測定,但是這種渾天儀的結(jié)構(gòu)卻存在著很大的缺點和弊病。如:由于園環(huán)重疊,縮小了觀測范圍,等等。郭守敬針對這些缺點進行了重大改革,去掉了黃道部件,將地平經(jīng)緯、赤道經(jīng)緯、日晷三器合而為一,創(chuàng)制了中外著名的“簡儀”。其精巧正象陳遵媯評價的那樣:“簡儀則分別位置,有同時并測的效用而沒有規(guī)環(huán)掩映的毛病,誠空前的巨作?！比欢?這“空前的巨作”也是在阿拉伯天文學的影響下出現(xiàn)的。它是在阿拉伯天文學家已到中國、阿拉伯三角學傳入中國后產(chǎn)生的,它創(chuàng)制的理論基礎是弧三角法計算的發(fā)明。因為只有發(fā)明使用了弧三角法后,星體運行位置的度數(shù),才可以脫開那些繁雜的儀器,不再從渾儀中直接觀測,而間接地通過三角學計算求得?？梢?正是由于弧三角法的發(fā)明,才使郭守敬簡化結(jié)構(gòu)、創(chuàng)制簡儀的想法成為可能。不然,黃道部件是無法去掉的,日晷三器也是沒法合并的。而這種弧三角法及其在簡儀中的應用就是從阿拉伯傳入的。康稅爾說:“幾何學在中國數(shù)學上是最脆弱的一環(huán),中國人關于幾何學的應用,可以說只限于直角三角形(勾股形)的最基本的命題。公元1300年前后,元朝郭守敬首先采用的弧三角學,雖為有明一代的學者所稱道,但似乎只是阿拉伯弧三角學的漢文譯本?！眴讨嗡_敦也說:“郭守敬曾將伊斯蘭教徒所發(fā)明的弧三角學傳入中國”。我國學者、阿拉伯史專家馬堅也指出:“郭守敬的測算,得力于割元術(shù),他不僅割平園且能割渾園。割平園就是算弧三角法,中國本來沒有弧三角法,這或許是回回人扎馬魯丁傳入中國的,因為弧三角法是伊斯蘭教徒所發(fā)明的?！?1郭守敬簡儀的理論基礎,不僅來源于阿拉伯弧三角學,就“簡儀”本身的制造來說,也是受了阿拉伯人的啟發(fā)的。早在十二世紀中葉,阿拉伯天文學家賈博·伊本·阿弗拉已經(jīng)發(fā)明了與簡儀原理一致、作用基本相同的“黃赤道轉(zhuǎn)換儀”。到郭守敬時黃赤道轉(zhuǎn)換儀在阿拉伯的使用已經(jīng)有一百多年的歷史了。實際上郭守敬的簡儀就是阿拉伯黃赤道轉(zhuǎn)換儀的簡化品,是在黃赤道轉(zhuǎn)換儀的基礎上改造而成的。在談及簡儀與黃赤道轉(zhuǎn)換儀的關系時,李約瑟指出:雖然扎馬魯丁傳入中國的七種儀器中沒有黃赤道轉(zhuǎn)換儀,但是扎馬魯丁一定把這種儀器制造的方法傳到中國?！惫鼐吹暮唭x是因為受到與阿拉伯科學接觸的影響而產(chǎn)生的。從一切旁證看來,確實如此?！薄翱墒枪鼐礊榱耸顾m合中國天文學的特點,已作了修改,即改用了赤道座標系?！?2這確是個經(jīng)過認真研究后的科學的結(jié)論。下面我們再看一下被人們稱為郭守敬獨創(chuàng)的儀器——仰儀。它是一個銅制的中空的半球面,形狀象一口仰放著的鍋,半球的口上刻著東西南北的方向,半球面上刻著與觀測地緯度相應的縱橫線格網(wǎng)。球面中心有一塊帶小孔的板,太陽光通過小孔在球面上投下一個園形的象,映照在所刻的線格網(wǎng)上,立刻可讀出太陽在天球上的位置。若發(fā)生日食,仰儀面上的日象也相應地發(fā)生虧缺。這樣,從仰儀上又可以直接觀測出日食的方向、虧缺的多少,以及發(fā)生各種食象的時刻等。的確,是個很巧妙的儀器,但是,這種儀器二百年前在阿拉伯就已出現(xiàn)了。十一世紀時阿拉伯天文學家就已經(jīng)利用日光通過小孔成象的原理來觀測日食,以及日面的虧缺、食象的時刻等,原理、功用及操作方法和郭守敬的仰儀完全相同13。郭守敬的貢獻則是在球面上增添了觀測地所處的相應緯度,觀測時可以直接讀出數(shù)據(jù)?？傊?元朝時阿拉伯天文儀器傳入中國,對中國產(chǎn)生了深刻的影響,它促進了中國天文儀器的進步,從而也促進了中國天文學的發(fā)展。二《授時歷》是與道德教育、認知承用金的一種中國古代天文史,實際上就是一部歷學史。我們從《黃帝歷》起,到太平天國《天歷》止,共有一百零二種歷法?？梢哉f世界上沒有一個國家能夠象我們祖先那樣地重視歷法。在歐洲歷法傳入中國前,中國歷法以元朝《授時歷》為最精。魏源說:“有元一代制度,莫善于歷,歷出于郭守敬,全憑實測,不事虛算,故西洋來至以前,唯授時歷為無弊?！?4《新元史》也說:“郭守敬創(chuàng)制諸儀表,臺官遵用百年,測驗之精,遠逾前代。”15天文歷算大家梅文鼎也指出:“按古歷并溯太古為元,未免牽合,故久而多差。惟授時歷不用積年,截用至元辛巳為元,一憑實測,而無假借,故自元迄明,承用三四百年,法無大差,以和漢晉唐宋之屢改屢差,不啻齊壤,故曰授時歷集諸家大成,蓋自西歷以前未有精於授時者”16。然而,被歷代所稱道的《授時歷》,它同樣深受阿拉伯天文學的影響,它是在阿拉伯歷法傳入中國后產(chǎn)生的,它的基礎和藍本是《庚午元歷》和《萬年歷》。《癸巳存稿》卷八指出：“先是耶律文正(耶律楚材)麻答把法,增益庚午元法,萬年法,而為授時所本?！瘪R堅也說:“西征庚午元歷雖不果頒用,萬年歷雖不復傳,但授時歷是以這兩種歷為藍本的。”17這個結(jié)論已被很多專家所共認,無需贅述。這里我們所需弄清楚的是作為授時歷藍本的庚午元歷、萬年歷是從何而來的?！陡缭獨v》是耶律楚材隨元太祖成吉思汗征服回教各國時作的。《元史》卷五十二載“元初承用金《大明歷》,庚辰歲,太祖西征,五月望,月食不效,二月、五月朔,微月見于西南。中書令耶律楚材以《大明歷》后天,乃損節(jié)氣之分,減周天之秒,去交終之率,治月轉(zhuǎn)之余,課兩曜之后先,調(diào)五行之出沒,以正《大明歷》之失。且以中元庚午歲,國兵南伐,而天下略定,推上元庚午歲天正十一月壬戌朔,子正冬至,日月合璧,五星聯(lián)珠,同會虛宿六度,以應太祖受命之符。又以西域、中原地里殊遠,創(chuàng)為里差以增損之,雖東西萬里,不復差忒。遂題其名曰《西征庚午元歷》”。耶律楚材作《庚午元歷》時曾參考阿拉伯歷法。亞烈偉力說:“耶律楚材隨成吉思汗西征中央亞細亞時,曾從事于日月食的計算,他與波斯的天文家交游之際,曾獲得許多天文知識,毫無疑義?！?8宋君榮也說:“耶律楚材曾奉成吉思汗之命重修歷法。這位天文學家秉承成吉思汗的意旨,依西法(阿拉伯歷法)進行修改,后來頒布了一種歷書(庚午元歷)?！?9馬堅更明確指出:“耶律楚材作庚午元歷的時候,曾參考回回歷法?！?0至于《萬年歷》則是阿拉伯天文學家扎馬魯丁直接傳入的,并于公元1267年由元政府在全國頒布實行?！对贰肪砦迨f“至元四年(1267年)西域扎馬魯丁撰進《萬年歷》,世祖稍頒行之?！睆纳峡梢?《授時歷》是以《庚午元歷》、《萬年歷》為藍本的,而《庚午元歷》和《萬年歷》又是阿拉伯人直接傳入和受了阿拉伯歷法影響的,故《授時歷》與阿拉伯歷法有間接的或直接的關系。下面我們再從天文工作者的角度作以考察。《元史》卷五十二載:“十三年,平宋遂詔前中書左丞許衡、太子贊善王恂、都水少監(jiān)郭守敬改治新歷?！吣甓?歷成,詔賜名日《授時歷》。十八年,頒行天下”。從元政府召集郭守敬等著手編歷到歷書編成僅僅四年,試想在這短短的四年中,能觀測出《授時歷》所需要的種種數(shù)據(jù)嗎?正象馬堅所說:“郭守敬‘不用積年’、‘全憑實測’、‘不事虛算’,這是回回天文學家傳統(tǒng)的精神,但在短短的六年中(實為四年)就能做到‘測驗之精,遠逾前代’,郭守敬就是天才學者,事實上也不可能,研究天文歷算的人,大概都明白這個道理,無需多說,因此,我們可以說,郭守敬所憑的實測,大部分是回回人的遺產(chǎn)?！?1靳朋也說:“伊本、優(yōu)努斯(阿拉伯杰出天文學家1007年卒在開羅天文臺制作一部偉大的歷書,稱為哈克慕歷,曾代替了自古以來的一切歷書,后來的一切天文學書都抄襲哈克慕歷;公元1280年中國郭守敬所編的歷書,也曾抄襲它?！?2除此,我們還可以找出許多證據(jù)來證明《授時歷》確實受了阿拉伯歷法的影響。三明清時期,哈薩克斯坦傳統(tǒng)文化的傳播對中國天監(jiān)制度的影響阿拉伯人不僅把先進的儀器和完善的歷法傳入中國,而且還直接參加了中國的天文工作。元、明、清三朝他們與中國歷法和天文工作者占有同等重要的地位。元朝設有回回司天監(jiān)專署。《元史》百官志說“回回司天監(jiān),秩正四品。掌觀象衍歷。提點一員,司天監(jiān)三員,少監(jiān)二員,監(jiān)承二員,品秩同上;知事一員,令史二員,通事兼知印一人,奏差一人,屬官:教授一員,天文科管勾一員,算歷科管勾一員,三式科管勾一員,測驗科管勾一員,漏刻科管勾一員,陰陽人一十八人。世祖在潛邸時,有旨征回回為星學者,扎馬刺丁等以其藝進,未有官署。至元八年(1271年),始置司天臺,秩從五品。十七年,置行監(jiān)?；蕬c元年(1312年)改為監(jiān),秩正四品。延祐元年(1314年)陞正三品,置司天監(jiān)。二年,命秘書卿提調(diào)監(jiān)事。四年,復正四品?！睋?jù)《元史》百官志,元政府司天監(jiān)秩正四品,回回司天監(jiān)也是正四品,而且元政府又在全國頒布阿拉伯人的《萬年歷》,當時阿拉伯歷法和天文工作者在中國地位之高,由此可知。明朝時國家天文機構(gòu)雖有改革,但阿拉伯歷法的地位卻沒變動?！睹魇芳o事本末》說:“洪武元年(1368年)冬十月,征元太史院使張佑、張沂、司農(nóng)卿兼太史院史成隸太史同知郭讓、朱茂,司天少監(jiān)王可大,石澤、李義,太監(jiān)趙恂,太史院監(jiān)候劉孝忠,靈臺郎張容,回回司天監(jiān)黑的兒、阿都刺,司天監(jiān)丞迭里月實一十四人,修定歷數(shù)。二年夏四月,征元回回司天臺官鄭阿里等十一人至京議歷法,占天象。三年六月,改司天監(jiān)為欽天監(jiān)。設欽天監(jiān)官,其習業(yè)者分四科:曰天文,曰漏刻,曰《大統(tǒng)歷》,曰《回回歷》”23?！睹魇贰份d“十五年秋,太祖