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授时历

《授时历》,为公元1281年(元至元十八年)实施的历法名,因元世祖忽必烈封赐而得名,原著及史书均称其为《授时历经》。其法以365.2425日为一岁,距近代观测值365.2422仅差25.92秒,精度与公历(指1582年《格里高利历》)相当,但比西方早采用了300多年。公元1276年(元十三年)元世祖命许衡“领太史院事”,全面负责这一工作,并以王询郭守敬为副,共同研订。

《授时历》,每月为29.530593日,以无中气之月为闰月。它正式废除了古代的上元积年,而截取近世任意一年为历元,打破了古代制历的习惯,是我国历法史上的第四次大改革。明初颁行的《大统历》基本上就是《授时历》,如把这两版历法看成一版,可以说是我国历史上施行最久的一版历法,达三百六十四年。《授时历》为公元1276年(元至元十三年)六月至公元1280年(至元十七年)二月间,许衡、王恂郭守敬、杨恭懿等在东西六千余里,南北长一万一千余里的广阔地带,建立了二十七所测验站点,进行实测完成(即四海测验 [1]

元朝《元朝名臣事略》、《元文类》等史料均记载许衡为《授时历》主编,特别是许衡遗著《许文正公遗书》卷十二有《授时历》全文《授时历经》。

元朝初年沿用过去金国的《重修大明历》。这个历法是公元1180年(金世宗大定二十年)修正颁行的。行用了几十年后,误差积累已经相当严重,所以发生了好几次预推与实际现象不符的事。再一次重新修改是迫切需要的了。

公元1276年(元至元十三年),元军占有了南宋都城临安。就在这一年,元世祖忽必烈迁都大都,并且采纳已死大臣刘秉忠的建议,决定修订历法,颁行元朝自己的历法。于是,元朝廷下令在新的京城里组织历局,调动了全国各地的天文学者,修订历法。这件工作名义上以张文谦为首脑,但实际负责历局事务和具体编算工作的是精通天文、数学的王恂。当时,王恂就想到了好友郭守敬。他长于制器和通晓天文。因此,郭守敬就由王恂的推荐,参加修历,奉命制造仪器,进行实际观测。从此,在郭守敬的科学活动史上又揭开了新的一章,他在天文学领域里发挥了高度的才能。

郭守敬首先检查了大都城里天文台的仪器装备。这些仪器都是过去金国的遗物。其中浑仪还是北宋时代的东西,是当年金国占有北宋的京城汴京以后,从那里搬运到金国中都来的。当初,一共搬来了三架浑仪。因为汴京的纬度和金中都相差约四度,不能直接使用。金国的天文官曾经改装了其中的一架。这架改装的仪器在元初也已经毁坏了。郭守敬就把余下的另一架加以改造,暂时使用。另外,天文台所用的圭表也因年深日久而变得歪斜不正。郭守敬立即着手修理,把它扶置到准确的位置。这些仪器终究是太古老了,虽经修整,但在天文观测必须日益精密的要求面前,仍然显得不相适应。郭守敬不得不创制一套更精密的仪器,为修历工作奠定坚实的技术基础。历法的制定工作中所必须的天文观测,主要是两类。一类是测定二十四节气,特别是冬至和夏至的确切时刻;用的仪器是圭表。一类是测定天体在天球上的位置,应用的主要工具是浑仪。圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱;“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候,表影就落在圭面上。量出表影的长度,就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候,冬至到了;表影最短的时候,夏至来临了。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种天文仪器。这种仪器看起来极简单,用起来却会遇到几个重大的困难。

首先是表影边缘并不清晰。阴影越靠近边缘越淡,到底什么地方才是影子的尽头,这条界线很难划分清楚。影子的边界不清,影长就量不准确。使用圭表时的第二个难题就是测量影长的技术不够精密。古代量长度的尺一般只能量到分,往下可以估计到厘,即十分之一分。按照千年来的传统方法,测定冬至时表影的长,如果量错一分,就足以使按比例推算出来的冬至时刻有半个至一个时辰的出入。(一个至两个小时)这是很大的误差。 还有,旧圭表只能观测日影。星、月的光弱,旧圭表就不能观测星影和月影。所以为了修订历法,元朝廷修建了观星台,并且进行了有史以来最大规模的天文学实际测量的工作,最北到达了西伯利亚,最南则到达了南海诸岛。通过一系列精准的天文测量,并且在南宋《成天历》的基础上,郭守敬等杰出的科学家终于克服了修订历法中的种种困难,非常成功的精确制订完成了《授时历》这部卓越的历法。

明初宋濂等撰《元史》记载,公元1276年(至元十三年)六月,元世祖王恂与江南日官置局修历,以张易董其事,易恂奏宜得许衡明历理,遂诏命许衡赴京领改历事,至元十五年诏郭守敬,十六年诏杨恭懿修历。而且在《历志》中明确指出许衡为《授时历》主编,“今衡、恂、守敬等所撰《历经》及谦《历议》故存,皆可考据”。在清魏源撰《元史新编历志》及其它诸多史书中均有同样记载。说明在明、清两朝同样记载许衡为《授时历》主编。

郭守敬等人还接受了修订历法的任务。公元1277年左右,郭守敬向朝廷建议,为修订历法,组织一次全国范围的大规模的天文观测。元世祖忽必烈接受了建议,派十四名天文学家,到国内二十六处地点进行了几项重要的天文观测,历史上把这项活动称为“四海测验”,测定了夏至日的表影长度和昼、夜时间的长度,为修订历法提供了很多精确的数据。

公元1280年(元世祖至元十七年)春天。元世祖按照“敬授民时”的古语,将修订完成的历法取名为《授时历》。

这部历法,反映了当时我国天文历法的新水平。它有不少革新创造,例如,定一回归年为365.2425日,比地球绕太阳公转一周的实际时间,仅差25.92秒,和现代世界通用的公历完全相同。在编制过程中,他们所创立的“三差内插公式”和“球面三角公式”,是具有世界意义的杰出成就。按照《授时历》的推断,1299年(大德三年)八月己酉朔巳时,应有日食,“日食二分有奇”。但到了那一天,“至期不食”。是否《授时历》错了?根据现代天文学推算,那天确实有日食发生,是一次路线经过西伯利亚极东部的日环食。只是食分太小,加之时近中午,阳光很亮,肉眼没能观察到罢了。《授时历》经受住了时间考验。它在我国沿用了三百多年,产生了重大影响。朝鲜、越南都曾采用过《授时历》。

许衡,字仲平,学者称之鲁斋先生,祖籍怀州河内(今河南省焦作市沁阳 )。出生于金卫绍王大安元年(宋宁宗嘉定二年、元太祖四年)四月初三,为农历己巳年己巳月丙寅日、公元1209年5月8日,卒于元至元十八年三月初三,为农历辛巳年壬辰月戊戌日、公元1281年3月23日。许衡通过传道授业,对于汉、蒙文化的融合和交流作出了卓越的贡献。许衡精通天文、历算。至元十三年(公元1276年)元世祖“以海宇混一,宜协时正日”,故须摒弃沿用已久舛误甚多的金代《重修大明历》而修订历法。于是,遂命许衡“领太史院事”,全面负责这一工作,并以王询郭守敬为副,共同研订。经过全们的积极努力,至元十七年(公元1280年),终于完成了这一艰巨复杂的任务。 在此期间,许衡以年届七旬的高龄,辛劳擘划,艰苦备尝。创制了简仪、仰仪、圭表、景符等天文仪器,在全国各地修建27所观测台,进行实地观测。制订了《授时历》。他用近世截元法代替了上元积年法,并推算出了365.2425日为一年,这个结论,比地球围绕太阳公转一周的实际数字只差26秒,比欧洲著名的《格列高利历》还要早三百年。《授时历》使用的时间,前后达363年(公元1281年~1644年)之久,是我国历史上使用时间最长的一部历法,是我国历法史上的第四次重大改革。明初著名学者宋濂赞扬许衡等的功绩说:“至元十三年,世祖诏前中书左承许衡、太子赞善王恂、都水少监郭守敬修订历法,……自古及今,其推算之精,盖未有出于此者也。”这是十分中肯、公允的评价。许衡对程朱理学的造诣也是很深的,对程朱理学的研究有其独到之处,提出了“命”“义”之说。许衡精研程朱理学而不拘泥,提出了著名的“治生论。”他说:“言为学者,治生最为要务。”许衡是元代儒学的主要继承人和传播人。元代有人赞扬他说,“继往圣,开来学,功不在文公下。”明代大儒薛则称为之“朱之后一人”。

王恂(1235-1281)是元代数学家、文学家。字敬甫。中山唐县(今河北唐县)人。生于元太宗七年,卒于元世祖至元十八年。幼小从刘秉忠学习数学、天文、后与郭守敬一道从刘秉忠学习数学和天文历法,精通历算之学。1253年,荐于忽必烈,命辅导皇太子真金。中统二年(1261年),擢太子赞善。真金任中书令,凡有咨禀,必令他与闻。后领国子祭酒。至元十三年(1276年)奉命改历,议修金《重修大明历》,和郭守敬一道组织太史局(后改称太史院),王恂任太史令,分掌天文观测和推算方面的工作,推步于下,遍考历书四十余家。在《授时历》的编制工作中,其贡献与郭守敬齐名。《授时历》编制后,至元十八年,王恂的父亲去世。王恂悲伤过度,每日只能喝一小勺水,不久去世,时年四十六岁。王恂死后,他的推算方法没有定稿,由郭守敬加以整理为《推步》七卷、《立成》二卷、《历议拟稿》三卷、《转神选择》二卷、《上中下三历注式》十二卷。由于王恂书生出身,家里没有什么储蓄,皇帝重赏他家。1315年(延佑二年),赠他为推忠守正功臣、光禄大夫(从一品)、司徒、上柱国(从一品)、定国公,谥号文肃。王恂为我国天文、历法、数学科学事业的发展,做出了一定的贡献。

郭守敬(1231-1316),元朝的天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。字若思,汉族,顺德邢台(今河北邢台)人。生于元太宗三年,卒于元仁宗延二年。郭守敬曾担任都水监,负责修治元大都至通州的运河。1276年郭守敬修订历法,经4年时间制订出《授时历》,通行360多年。是当时世界上最先进的一种历法。1981年,为纪念郭守敬诞辰750周年,国际天文学会以他的名字为月球上的一座环形山命名。

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