《崇祯历书》理论基础及影响

第五节　《崇祯历书》理论基础及影响

《崇祯历书》卷帙庞大，包括46种共137卷著述，内容涉及天文学基本理论、天文表、以平面及球体三角学和几何学为主的数学知识、天文仪器以及传统方法与西法的度量单位换算表五类。《崇祯历书》的具体框架按纵横两个方向设计，纵向为“基本五目”：法原（天文学理论）、法数（天文表）、法算（天文学计算所需要的数学知识）、法器（天文仪器知识）、会通（中西换算表）。横向为“节次六目”：日躔历、横行历、月离历、日月交会历、五纬星历、五星交会历。在这些内容中，占《崇祯历书》篇幅最大的是“法原”，即理论部分，占到全书的三分之一，系统介绍了西方古典天文学理论和方法，着重阐述了托勒密（Ptolemy）、哥白尼（Copernicus）、第谷（Tycho Brahe）三人的工作，理论部分未超出开普勒行星运动三定律前的水平，但也有少数更先进的内容。具体的计算和大量天文表则都以丹麦天文学家第谷在1582年主张的以地心说为主要内容的第谷体系为基础，第谷体系与哥白尼、伽利略、开普勒的日心说是处于对立地位的。因此，有人认为《崇祯历书》所介绍的第谷体系是落后的。但我们不得不承认，相比较于中国传统的宇宙模型，第谷体系要先进和精确得多。

一、《崇祯历书》的理论基础

《崇祯历书》虽然主要介绍了第谷的理论体系，但是对哥白尼、托勒密、开普勒的理论也有所涉及，具体体现以下四点。⁽²⁵⁾

第一，《崇祯历书》以第谷的天文学研究作为基础，所以对第谷的天文学说介绍最为详尽。主要介绍了以下六个方面：

（1）第谷其人及著作。介绍了第谷最重要的三部著作：《新编天文学初阶》、《论天界之新现象》和《新天文学仪器》，并为前两种著作作了中文提要。这些内容主要是后来汤若望增补进去的。

（2）第谷的宇宙体系。《崇祯历书》介绍了托勒密和第谷的宇宙体系，对哥白尼体系也有所提及，但认为只有第谷体系是正确的。

（3）第谷的行星运动理论。《崇祯历书》“五纬历指”各卷对五大行星视运动所作的数学处理几乎全以第谷的方法为准。但由于第谷本人生前尚未形成完备的行星运动理论，所以《崇祯历书》的处理也未能完善。

（4）第谷的月运动及交蚀理论。《崇祯历书》只采用了第谷处理前人已发现的两项月球运动黄经差的模型。

（5）第谷的天文观测。包括他对大气折射的认识、他多年天文生涯中的观测活动，并大量引用第谷及其门人弟子的观测资料，又详细介绍第谷所用的各种天文学仪器。

（6）第谷所测定的天文数据。回归年长度、岁差常数、黄赤交角、太阳远地点周年进动、太阳远地点黄精、太阳轨道偏心率、太阳最大中心差和太阳地平视差。

第谷各方面的天文学研究不仅被作为《崇祯历书》的基础，此后也成为明末和清代中国学者学习、研究西方天文学的主要对象，在中国古代天文学史的最后阶段中有着特殊地位。

第二，《崇祯历书》在大量测算实例中常常将基于托勒密、哥白尼和第谷模型的测算方案依次列出，但并未正面介绍哥白尼的宇宙模型，只是有所引用，而且并不赞同，认为“实非正解”。《崇祯历书》中有引用哥白尼《天球运行论》中关于日心地动学说中的一些重要内容，例如在“五纬历指”卷一关于地动有如下记载：“今在地面以上见诸星左行，亦非星之本行，盖星无昼夜一周之行，而地及气火通为一球自西徂东，日一周耳。如人行船，见岸树等，不觉己行而觉岸行；地以上人见诸星之西行，理亦如此，是则以地之一行免天上之多行，以地之小周免天上之大周也”，这是用地球自转来说明天球的周日视运动，这无疑是哥白尼学说中的最重要内容，但《崇祯历书》并不赞同这一说法，理由是“在船如见岸行，曷不许在岸者得见船行乎？”这理由确实是站得住脚——船岸之说只是关于运动的相对性原理的比喻，却并不能构成对地动的证明。事实上，在撰写《崇祯历书》的年代，关于地球周年运动的确切证据也还未发现。王锡阐是一位“精究推步，兼通中西之学”的杰出天文学家，他对《崇祯历书》就有这样的看法：“吾谓西历善矣，然以为测候精详可也，以为深知法意未可也。”法意就是天文学的基本理论，表示了他对第谷体系的怀疑。

第三，托勒密在《崇祯历书》中也有特殊地位，认为“西洋之于天学，历数千年，经数百手而成……日久弥精，后出者益奇，要不越多禄某（托勒密）范围也”。（《西洋新法历书・历法西传》）这一评价与托勒密在天文学发展史上的地位大体是符合的。《崇祯历书》还为托勒密的《至大论》作了详细的提要，直到今天，这还是这部天文学巨著仅有的一篇中文提要。《崇祯历书》还大量引用《至大论》中的观测记录和几何示意图，一共引用了观测记录27项、图17幅。不过《崇祯历书》只是引用托勒密的数学处理方法，并不采用它的地心宇宙体系。

第四，历书还引用了开普勒的研究，最多的是他在天文光学方面的研究。开普勒《天文光学》一书中，如确定日月视直径的观测装置、确定食分的方法、小孔成像原理等，都被《崇祯历书》所采用，但是未提开普勒此书的书名。而同时，对于开普勒的《新天文学》一书，《崇祯历书》却未引用此书中最重要的成果——开普勒行星运动第一、第二定律，反而只引用了此书中一个不太重要的假说，即试图利用磁力来说明行星与太阳之间的相互作用。

以上均是《崇祯历书》中所引用的西方古典天文学中的重要理论，书中介绍和采用的天文学说，主要源于：第谷的《新编天文学初阶》、《论天界之新现象》、《新天文学仪器》、《论新星》；托勒密的《至大论》；哥白尼的《天球运行论》；开普勒的《天文光学》、《新天文学》、《宇宙和谐论》、《哥白尼天文学纲要》；伽利略的《星际使者》；朗高蒙田纳斯（Lougomontanus，第谷的弟子）的《丹麦天文学》，还有普尔巴赫（Purbach）和雷吉奥蒙田纳斯（Regiomontanus）的《托勒密至大论纲要》。上述《崇祯历书》引用的13种参考书均出自“西书七千部”中的16—17世纪的拉丁文天文学著作，有十种至今仍保存在北京的“北堂藏书”中。其中最晚的出版年份是1622年，全在《崇祯历书》编撰工作开始之前。⁽²⁶⁾

二、《崇祯历书》的影响

《崇祯历书》引用了西方古典天文学的重要理论，相对于中国传统历法有众多突破之处，主要表现在以下几方面。

第一，《崇祯历书》非常重视理论，中国改历一向都只注重修改数据和计算方法，这不利于系统的天文学知识的形成，《崇祯历书》就突破了这一局限。全书有40卷是关于理论的，即《法原》部分，从而把计算方法建立在比较科学的天体运动的理论基础之上。所采用的理论主要就是第谷的新地心系宇宙体系，即地球在宇宙中心，静止不动，行星绕太阳转，太阳则率行星绕地球转。这是一个介于哥白尼日心说和托勒密旧地心系之间的一个体系。在今天来看，这虽然不是最科学的一个体系，但对天体运动的规律解析比中国传统的宇宙模型更为合理和科学。

第二，引入球面和平面三角学的知识，大大简化了计算手续，提供了准确的计算公式。

第三，引入了视差和蒙气差的数值改正，区别了冬至点和日行最速点（即近地点）的不同。蒙气差又叫大气折射，它对测量的影响最早是由希腊人发现的，中国晋代的姜岌也有提出，但直到第谷才测量出蒙气差的值，从而区别了冬至日和近地点的不同。

第四，引进了欧洲天文学中的一些度量制度。如分圆周为360°，代替了中国旧时的；分一日为96刻，代替了中国的百刻制，一刻为15度，4刻为一小时，一天一夜就为24小时；采用60进位制等。

第五，引进了严格的黄道坐标系，加强了对各种天体运动情况的研究，采用从赤道起算的90°纬度制和十二次系统的经度制，这种经度制比中国传统的二十八星宿系统精确得多。

第六，在历日制度上，彻底采用定朔、定气注历，并以无定中气之月为闰月，从而使节气的安排更符合太阳在黄道上的实际视运动。

第七，引入了明确的地球概念和经纬度及其有关的测定计算方法，从而使得日月食计算和其他天文计算比中国传统历法进了一大步。

在中国天文历法中，以上种种，均有开创性的意义，所以说《崇祯历书》是中国近代天文学开创之作毫不为过。它的编撰完成，标志着中国天文学从此纳入世界天文学的共同轨道。但我们也不能忽略一点，《崇祯历书》并不是完全剔出中国传统历法中的落后部分。徐光启虽用西法，但其基本思想却是：“镕彼方之材质，入大统之型模。”中西历法的“型模”不同。“大统历”的型模属于天文历，中国当时不能直接采用西方的“格雷历”（后成为世界公历，我国到1912年才采用），对传统历法中的某些落后方面也不能不有所迁就。

三、中西历法的八次较量及《崇祯历书》的颁布

《崇祯历书》对中国天文学有如此突破性的意义，而且也是奉旨修历，但在编撰过程中，还是受到保守派人士的阻挠，他们毅然反复坚持主张中国传统历法，极力排斥西法。如在南京教案中的沈，是从根本上反对改历的；四川资县生员冷守忠，自认为十分了解历法，藐视西法；满城布衣魏文魁，著有《历元》、《历测》二书，也自认为自己学识了得，无视西法。徐光启去世后，魏文魁还挑起历法之争，并得到一些守旧官僚的支持，成立了一个以魏文魁为首的新历局，当时叫做“东局”。他们坚持用旧历法，与以李天经领导的“西局”相对抗。正因为有这些保守派的激烈反对，再加上崇祯皇帝又指示对各方呈上的种种方案都“必须细心互参，不可偏执”。所以，《崇祯历书》修成十年之后，仍未能颁行天下。保守派反对颁行新历，最主要的原因还是自认为中历了得，怀疑新历的精确性，均表示要用实际观测的精确度来检验中西历法的优劣。《明史・历志》中记载了当时双方的八次较量。双方各自根据自己的天文学方法预测天象出现的时刻、方位等，然后再看实测中谁“疏”（不精确）谁“密”（精确）。这八次的较量年份和天象内容分别如下。⁽²⁷⁾

（1）1629年日食。“崇祯二年五月乙酉朔日食，礼部侍郎徐光启依西法预推，顺天府见食二分有奇……大统、回回所推顺天食分时刻与光启互异。已而光启法验，余皆疏。帝切责监官。”

（2）1631年月食。“夏四月戊午夜望月食，光启预推分秒时刻方位……已而四川报冷守中推月食实差二时，而新法密合。”

（3）1634年木星运动。“天经（1633年徐光启去世后，李天经接替其领导历局）预推五星凌犯会合行度，言闰八月二十四，木犯积尸气……而文魁（魏文魁）则言天经所报木星犯积尸不合……天经又推木星退行、顺行，两经鬼宿，其度分晷刻，已而皆验。于是文魁说绌。”

（4）1635年水星及木星运动。“天经推水星伏见及木星所在之度，皆与大统各殊，而新法为合。”

（5）1635年木星、火星及月亮位置。李天经“推八月二十七日寅正二刻，木、火、月三曜同在张六度；而大统推木在张四度，火、月张三度。至期，果同在张六度”。

（6）1636年月食。“九年正月十五日辛酉晓望月食。天经及大统、回回、东局各预推亏圆食甚分秒时刻。天经恐至期云掩难见，乃按里差推河南、山西所见时刻，奏遣官分行测验。其日，天经与罗雅谷、汤若望、大理评事王应遴、礼臣李焻及监官守登、文魁等赴台测验，惟天经所推独合。已而河南报尽合原推。”

（7）1637年日食。“十年正月辛丑朔日食，天经等预推京师见食一分十一秒……大统推食一分六十三秒，回回推食三分七十秒，东局所推止游气侵光三十余秒。而食时推验，惟天经为密。”

（8）1643年日食。“迨十六年三月乙丑朔日食，测又独验。”

以上八次中西历法的孰密孰疏的较量，可用表3-3可以表示。

表3-3　1629—1943年，中西历法八次孰密孰疏的较量

这八次较量的结果是，中国传统天文学方法“全军覆没”，其中三次发生在《崇祯历书》编成之前。在双方的较量到了第七次时，崇祯皇帝“已深知西法之密”⁽²⁸⁾。最后一次较量的结果使他下定决心要将新历颁行天下，崇祯十六年八月（1643），“诏西法果密，即改为《大统历法》，通行天下”。只可惜“未几国变，竟未实施”。1644年3月，李自成攻入北京，崇祯皇帝自缢。李自成军又很快被吴三桂与清军联军所败；5月1日，清军进入北京，明王朝灭亡已成定局。辉煌的《崇祯历书》只能默默藏在汤若望的怀中，等待着下个朝代君主的发现。

四、汤若望对《崇祯历书》的补充

《崇祯历书》开始于徐光启，但最后是在汤若望手中完成的。在介绍西学、沟通中西天文学上，汤若望功不可没。正如李天经的奏疏中所写的：“译书撰表，殚其夙学，制缮仪器摅以心法。融通度分时刻于数万里外，讲解躔交食于四五载中，可谓劳苦功高矣！”⁽²⁹⁾1645年，汤若望对卷帙庞大的《崇祯历书》作了删改、补充和修订，使之更为精炼划一。在修改中，汤若望对原书的理论部分没有做很大改动，对星格部分则做了重大删节。将原来的137卷压缩成70卷，又加进了徐光启的《学历小辩》（历局与魏文魁辩论文稿）和他自己翻译的《远镜说》、《历法西传》、《新法历引》、《新法表异》、《策食略》、《新历晓惑》、《黄赤正球》、《浑天仪说》、《几何要法》等十几种共30卷。将《崇祯历书》进行这番整理后，进呈给清王朝。

《崇祯历书》中，由汤若望新增补的内容是新法历书中十分重要的部分。《远镜说》是汤若望第一部介绍西方光学理论的书籍。该书介绍了望远镜的光学原理、结构、功能、制作方法和使用说明，书中还附有一幅整架望远镜的外形图，是我国出版的最早论述望远镜的专著。《新法表异》叙述中国天文学的发展概况，介绍了中国历代历法，比较了新旧历法42个不同之处，解释了新历法的先进之处。《历法西传》对欧洲天文学，如托勒密的《天文学大成》、哥白尼的《天球运行论》以及伽利略的新发现等进行了介绍。汤若望对中西天文学的阐述，为沟通中西天文学奠定了基础。汤若望进呈的历书很快得到了采纳，并由顺治皇帝亲笔题名《西洋新法历书》，共100卷，当即颁行天下，并据以编制新的日月历书即《时宪历》。

这样，明末完成的《崇祯历书》终于在清初得到了正式颁行，中国历法史上这一次重要改革终于完成。汤若望也因献历之功，再加上他的多方努力，被任命为钦天监负责人，开创了清朝任用耶稣会传教士掌管钦天监的将近二百年之久的传统。

乾隆年间修《四库全书》，将《西洋新法历书》收入，改名为《新法算书》，全书还是100卷：⁽³⁰⁾

《治历缘起》8卷；

《大测》2卷；

《测天约说》2卷；

《测食略》2卷，汤若望述；

《学历小辩》1卷，历局与魏文魁辩论稿；

《浑天仪说》5卷，汤若望译撰，罗雅谷订；

《比例规解》1卷；

《筹算》1卷，罗雅谷译撰，汤若望订；

《远镜说》1卷，汤若望译撰；

《日躔历指》1卷；

《日躔表》2卷；

《黄赤正球》、《黄道交极圈角表说》、《黄道交极圈内角表》三种共1卷；

《月离历指》4卷；

《月离表》4卷；

《五纬历指》9卷；

《五纬表》11卷；

《恒星历指》3卷；

《恒星表》2卷；

《恒星图说》1卷；

《恒星出没表》2卷；

《交食历指》7卷；

《古今交食考》1卷；

《交食表》9卷；

《八线表》2卷，邓玉函、罗雅谷、汤若望同译撰；

《几何要法》4卷，艾儒略口译，瞿式谷笔受；

《测量全义》10卷；

《新法历引》1卷，汤若望删定；

《历法西传》1卷，汤若望著；

《新法表异》2卷，汤若望著。

把这份目录与《崇祯历书》五次进呈的书目相比较，可以发现，两者的差别还是比较大的，去掉了其中的一部分，加进去了将近10种，有的还将原来两书合为一种等。但不得不承认的一点是，所有的书都是在明末完成的，属于明代范围，而且是在西方传教士的大力支持下完成的，西方传教士在其中所发挥的作用不可忽略，这是毋庸置疑的。

当然，汤若望等人最初参与修历，并不是一心想改变中国落后的天文历法，最根本的宗旨是“弘教”，也终于实现了利玛窦生前利用天文学知识进入朝廷的设想，走通了利玛窦所设计的这条“通天捷径”。此后，北京城里的钦天监一直是来华耶稣会传教士最重要的据点。加上汤若望大获顺治皇帝的尊敬和恩宠，在后妃、大臣等群体中也有许多好友，为传教事业带来的利益是难以衡量的。同时，还应注意，就汤若望来说，其主要工作还是继承历代中国王朝皇家天文学家所从事的占候和择机等事物，钦天监的主要职责并没有改变。所以我们说，新历法的颁行并不等于完成了中国的天文学革命，明末清初西方天文学知识的输入，还只是作为一种计算技术来引进，中国传统的天文历法的性质并没有因《崇祯历书》的完成而发生根本的改变。

【注释】

(1)徐光启编纂.潘鼐汇编.崇祯历书[M].上海：上海古籍出版社，2009.前言：28－33.

(2)陈亚兰.沟通中西天文学的汤若望[M].科学出版社，2000.19.

(3)利玛窦，金尼阁著.利玛窦中国札记・附录[M].北京：中华书局，2005.662.

(4)王国强，孙小淳.《崇祯历书》中的开普勒物理天文学思想[J].中国科技史杂志，2008，29（1）：42－53.

(5)樊龙智.论第一次西学东渐停止的原因[J].北京化工大学学报（社会科学版），2003，（2）：57－62.

(6)艾儒略著，谢方校释.职方外纪校释[M].北京：中华书局，1996.27－159.

(7)陈子龙等选辑.明经世文编（第六册）[M].北京：中华书局，1987，5321－5323.

(8)利玛窦.利玛窦全集（第三册）[M].台北：台湾光启出版社，1986.23.

(9)赵敦华.第一次中西文化交流得失之考察[J].东南学术，2003，（3）：91－101.

(10)利玛窦.利玛窦全集（第一册）[M].台北：台湾光启出版社，1986.23.

(11)何高济等译.利玛窦中国札记[M].北京：中华书局，1983.347.

(12)潘吉星.李约瑟文集[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，1986.459－460.

(13)席文.文化整体：古代科学研究之新路[J].中国科技史杂志，2005，（2）：99－106.

(14)吴文俊主编.中国数学史大系・第七卷[M].北京师范大学出版社，2000.21.

(15)石云里，王淼.刑云路测算回归年长度问题之再研究[J].自然科学史研究，2003，22（2）：128－144.

(16)吴文俊主编.中国数学史大系・第七卷[M].北京师范大学出版社，2000.22－23.

(17)杜赫德编，耿昇译.耶稣会士中国书简集——中国回忆录（Ⅳ）[C].郑州：大象出版社，2005.38－45.

(18)陈垣.陈垣学术论文集・第一集[M].北京：中华书局，1982.74.

(19)樊洪业.耶稣会士与中国科学[M].北京：中国人民大学出版社，1992.55

(20)陈卫平，李春勇著.徐光启评传[M].南京大学出版社，2006.213.

(21)樊洪业.耶稣会士与中国科学[M].北京：中国人民大学出版社，1992.85.

(22)王重民辑校.徐光启集[M].上海：上海古籍出版社，1984.75.

(23)王重民辑校.徐光启集[M].上海：上海古籍出版社，1984.66.

(24)王重民辑校.徐光启集[M].上海：上海古籍出版社，1992.337－338.

(25)江晓原，钮卫星.中国天学史[M].上海：上海人民出版社，2005.296－297.

(26)江晓原.天学外史[M].上海：上海人民出版社，1999.195－196.

(27)江晓原.第谷（Tycho）天文体系的先进性问题——三方面的考察及有关讨论[J].自然辩证法通讯，1989，11（1）：46－52.

(28)江晓原.天学外史[M].上海：上海人民出版社，1999.199.

(29)陈亚兰.沟通中西天文学的汤若望[M].北京：科学出版社，2000.49.

(30)吴文俊主编.中国数学史大系・第七卷[M].北京：北京师范大学出版社，2000.27－29.