修崇祯历
明朝崇祯二年(1629)五月初一,根据钦天监的预测,这一天上午将出现日偏食。清晨,钦天监的官员们就爬上了北京东城齐化门城头上的观象台,忙着做各种准备工作,他们有的用日晷来核对时间,有的看漏壶,也是为了定时间。还有的人搬出了几只盆子,里面盛着清水,这是供人们观察日食用的,因为长时间注视太阳,会损伤眼睛,所以观察日食,采用水中倒影的办法比较好。
根据预测,日食将于上午十点三刻得开始。可是,时间到了,太阳仍射着光芒,没有一点日食的迹象,官员们立刻紧张起来,有的人额头上沁出汗珠。因为在封建社会,日食预示着国家的兴衰治乱,所以一直是受到严肃对待的,如果预测出了差错,很可能丢官,甚至丢掉性命。
官员们谁也没敢走开,都站在观象台上等着。直到午初一刻(就是上午11时1刻),一个黑影开始出现在太阳的西南边缘,日食开始了。
这次日偏食,从开始到结束,共经两小时。比预测迟半小时开始,也比预测迟半小时结束。
钦天监在日食前早把预测情况报告了崇祯帝。日食以后,他们又把实际经过情况向崇祯帝作了报告。过了几天,礼部转来了崇祯帝的一项批示:
“钦天监推算日食,前后刻数皆有差谬。天文历法,事关国运兴衰,民生大计,岂可掉以轻心!应研究对策,防止错讹。对敷衍塞责、尸位素餐者,严惩不贷。”
负责推算日食的官员戈丰年看了这项批示,大吃一惊,面如土色。他立即带着这张批示,到礼部找徐光启。徐光启这时在礼部任左侍郎,相当于现在的副部长,钦天监正是他的属下。
戈丰年见到徐光启,也没顾上施礼就说:“徐大人,您看到了皇上给我们的批示了吗?”
“看到了,我也着急哪。”
“是呀,徐大人,您是知道的。”戈丰年说,“我们钦天监推算日食,都是按照元朝郭守敬《授时历》的推算方法,结果刻数不对,我们也没有办法。如果要预测的准确,必须把郭守敬的推算方法大加修改,但要修改,谈何容易,我们哪有这么大的才能?我们只好等待下次推算错误,让皇上严惩不贷了。”
徐光启笑了笑,安慰戈丰年说:“不要着急,我会替你们奏明的。郭守敬虽是有名的天文学家,但他的推算方法也不能说完全精确。我记得史书记载,他在世的时候,预报日月食出现过差错。现在时隔300多年,他所实测的许多数据,误差逐渐加大,使钦天监的预测,提前几刻或推迟几刻,是常有的事,怎能保证无错?如要完全不错,必须重新实测天文方面的许多数据,把郭守敬的历法大加修改才行。我把这意见奏明皇上,看皇上如何指示。你看如何?”
“大人这样说,真是救了我的命了!”戈丰年说。
提起历法,徐光启是很感兴趣的。20多年前,徐光启曾向利玛窦学过西洋历法,也同厐迪我、熊三拔(传教士)等人讨论过历法。传教士传来的西洋历法,虽然不拒绝采用哥白尼“地绕日转”的先进理论,但是他们把地球看成一个球,地有经度、纬度,因而推算日食、月食,比中国旧法更准确。徐光启曾在1610年用西法推算预测过一次日食,和实际出现的日食符合;所以1612年钦天监预测日食误差四刻以后,就有人建议由徐光启,李之藻等人和西洋教士共同修订历法,但当时明神宗没有批准,也就作罢了。现在徐光启任礼部左侍郎,钦天监工作在他职权范围之内,所以,他很想把旧历法进行彻底的修改,以西洋历法为主,力求贯通中西,制订出更精确的新历法。
他的打算得到了崇祯帝的批准。崇祯帝决定成立一个历局,和钦天监配合,专管修订历法工作。历局由徐光启负责,从南京调李之藻来协助,并把西洋传教士龙华民(意大利人)、邓王函(瑞士人)请来,翻译西洋天文学理论和测算方法。
徐光启到观象台上检查一遍,感到仪器太陈旧。天文数据出自仪器的观测,仪器陈旧,观测数据岂能精确?数据不精确,推算日月交食怎能准确呢?他决定改进和制造新的天文仪器,学习西洋的长处。例如,“万国经纬地球仪”、“列宿经纬天球仪”,虽然中国早就有过类似的仪器,但这次充分吸收了西方天文仪器的先进技术。至于制造三架天文望远镜来观测天体,更是中国从古所无,是中国天文观测的一大进步。
为了修订历法,徐光启主张广招人才。对那些世行天文理论,精于观测计算或精于制造天文仪器的人,不问原来有无官职,都量才选用。并且他还挑选能写会算的青年,作为学生,一面参加修历工作,一面学习天文知识。
经过三个月的筹划和奔走,历局的工作稍有头绪了。可是就在这时候,金军逼近北京,徐光启又接受了守卫京城制造兵器的任务,他不得不暂时放下历局的领导工作,以主要精力从事制造兵器和保卫京城。
在这次战争中,金军攻州打县,骚扰乡村,抢劫粮食,掳掠人口,明朝人民受到极大的损失。勉强可以自慰的,就是保住了北京城。按徐光启的看法,金军不敢再攻北京,也不敢再攻涿州,都是害怕西洋大炮。
涿州的西洋大炮哪里来的呢?是澳门商人送的。葡萄牙人以澳门为据点,垄断了欧洲和东方的贸易,每年获得很高的利润。这些商人为了讨好明朝,在1629年献给明朝四门大炮,由神父陆若汉率领军官、士兵和翻译等共24人,把大炮护送到北京。他们到涿州后,刚巧遇到金军南下,就担负了守卫涿州城的任务。直到金军撤离,他们才把大炮运进北京。
通过这次实战的检验,徐光启进一步认识了火器的威力。他认为中国必须仿造西洋火器才能克敌制胜。因为西洋火器“物料真,制作巧,药性猛,法度精”,打起仗来,发射快,射程远;有瞄准器,能精确命中;破坏力、杀伤力又强,小的能穿透几层铁军,大的一炮敌几百人。西洋大炮还装有车轮,便于进退行动。
徐光启主张趁金军撤走的时机,赶快整顿军备。他全力担负起铸炮、制火药、制炮弹以及教练使用火器的工作。澳门来的陆若汉等人,也被他挽留下来,协助工作。他还把西洋传教士罗雅各(意大利人)、汤若望(德国人)从河南、陕西请到北京来帮助制造火器。他请汤若望讲解西洋火器的制造和使用,记录整理出来,就编成了一部《火攻挈要》,作为中国人制造、使用火器的指南。徐光启是学习西方科学技术的伟大先驱者之一。
北京保卫战之后,徐光启又回到礼部任原职。他的精力又集中到天文历法方面来了。
徐光启亲自动笔起草了崇祯历书的第一本——《历书总目》。在《总目》中,他把历书的内容规定为五个方面:
(一)法原:就是天文学基础知识,包括太阳、月亮、五大行星(金星、木星、水星、火星、土星)、恒星在天空运行的规律,以及球面天文学原理等;
(二)法数:是观测计算得来的天文表,日、月、五星的运行情况都编成表格,便于查考;
(三)法算:是天文计算中用到的数字知识,主要是从西洋传来的三角学和几何学;
(四)法器:各种天文仪器的制造和使用说明;
(五)会通:是旧法和西法的度量单位换算表。
中国古代把天球定为3651/4度,太阳每天移动一度,计算很不方便。新历书照西法把天球定为360度,每度60分,每分60秒,计算起来方便多了。
《历书总目》是历书的总目录,它总汇了这部历书的几十种专题著作共130卷的内容。
历书的每一卷都由徐光启亲自审阅,修改定稿,然后再由历局里学习历法的学生抄录而成。徐光启对抄写工作要求很严,他吩咐要把历书抄出八套分别放到八个部门去保存,进呈给皇帝的历书要抄写得最工整。
徐光启问历局的官员道:
“抄录完成的那些书都校对过了吗?”
“每卷都校对了三遍。”
徐光启点了点头,顺手从桌上的一堆书中抽出几本书翻了翻,其中有一本抄写的非常好,便问:“这是谁抄写的?”
“是朱光灿抄写的,他是个很用功的学生。”
徐光启叫人把朱光灿找来,夸奖他说:“你抄写历书,工整秀丽,很好。”
朱光灿有些紧张地说道:“谢大人夸奖。”
徐光启看着这个青年人,心里很满意。问道:“你抄写的书,都读过吗?懂吗?”
“读过,都懂。”
“我们历局以研究西洋历法为主。可是对于中国原有的历法也要研究,采长补短。青年人一定要博古通今,学贯中西,才能真正通晓天文学。”
“大人的教诲,学生将铭刻于心。学生学过郭守敬的历法和回回历(阿拉伯历法),我们的历法比西洋历法难学。西洋历法先讲道理,再讲计算,就使人知道为什么要这样计算。我们的历法常常只教人怎么推算,却不讲为什么,知其然而不知所以然。遇到计算结果和天象不一致,也说不出什么道理,不知道怎样改正。”
朱光灿把西洋历法的这个特点说得很明白,使徐光启感到由衷的高兴。他连声说:“对!对!”然后突然说:“我想考考你。”
朱光灿恭恭敬敬地说:“请大人命题。”
徐光启打开抽屉,拿出一封公文,是四川监察御史马如蛟发来的,介绍秀才冷守中的历法研究的,并附有冷守中的著作。冷守中以旧历法为根据,提出自己的一套历法理论,向新历法挑战,而马如蛟支持他。
徐光启对朱光灿说,“你把这份材料看一看,对冷守中的历法著作给以评价,明天上午你回答冷守中算法的优劣。”
第二天,朱光灿高高兴兴地找到徐光启说:“大人,早几天我们不是对太阳实测过今年冬至的时刻吗?是十一月十九日丑初一刻又五分四十一秒。钦天监用郭守敬法,定为十八日亥正一刻,误差十二刻还多;而冷守中却推算为十八日酉正一刻,误差竟达二十八刻(合七个小时)之多。这个人算法并不高明。”
“你说得对。”徐光启称赞说,“不过,这样答复他,他未必心服。因为我们实测冬至,他没有看见,可以不相信。他还可以说,我们测量的漏壶不准确,时间算错了。”
“那么,还有明年4月15日的月食。我们已经推算好了,那次月食,北京在卯初初刻复圆,四川成都在寅正初刻复圆,可是冷守中却推算说,这次月食要白天才结束,显然更是错误的。”
徐光启笑着赞扬朱光灿说:“你这一下可打中了他的要害了。唉,茫茫太空的事,我们至今不能完全了解,你说西洋历法好,他偏不信,你也说不服他。独有日食、月食,各家历法都可以事先推算,到时候大家一起看,谁推算正确,谁推算错误,谁的误差大,谁的误差小,有目共睹,是非分明。所以,验证历法的优劣,通过日月食最有说服力。为什么每逢日月食,我总叫你们一起上观象台去看?就是让你们凭亲眼所见,比较多种历法的优劣。为什么明年4月15日的月食,我们今年就要预报出去?而且我们不但预报北京见食时间,还要预报各省省会见食时间?这就是要使全国的人到时候都来验证,相信我们新历法的正确。万一新历法误差较大,我们也可以追查原因,进行一些修改。所以,你拿这次月食的时刻来指出他的错误,正合我意。我打算写信给冷守中,叫他到时候对天验证。”
朱光灿受到徐光启的夸奖,很兴奋地说:“如果那天月食确实到白昼才结束……”
“那我们甘拜下风。”徐光启说:“我们把冷守中请到北京来,给我们上课。”
“假如那天月食却像我们预测的,寅正初刻就复圆了,那就要叫冷守中……”
“叫他虚心就是了。我再考你一个问题。”
朱光灿很喜欢接受考试:“请大人出题目吧。”
“为什么北京复圆在卯初,成都复圆在寅正?”
朱光灿流利地回答说:“月食复圆,天下共见,不过因为地球是圆的,北京和成都经度不同,时间就不一样。”
“答得对。这个现象,中国古代的历法都没提到,回回历也不提,只有西洋历法讲得清楚。可是,北京和成都经度相差多少,我们没经过实地测量,只是约略估计,认为两地经度差十四度左右,时间相差将近四刻,很不精确。所以,即使北京见食时间我们预报完全正确,成都见食时间也还有差。要等月食出现时,两地实测见食时间,我们再凭见食时间的差数来算出经度的差数,那个经度差数就比较正确了。”
朱光灿起身说道:“大人说得对。学生记住了。”
徐光启满意地说:“回去不要骄傲,要继续虚心学习。”忽然他想起一件事,叫住朱光灿。他拿出一张图递给朱光灿说:“明年4月15日的月食,我画了一张月食过程的草图,太潦草了,请你改画成一幅清楚正确的月食图,这也是我们预报的内容,我准备刻印发到全国去。”
徐光启这时候已经是年近70岁的老人了。然而在修历的工作中,他仍然和壮年时代从事农业科学试验一样,非常注重实践,经常亲自登上观象台进行观察测验,对照比较历书推算结果。
崇祯四年(1631)10月1日出现日食,徐光启率领历局全体人员和钦天监的官员一同观测日食。日食的全过程所用的时间比预报的时间短,徐光启就和大家一起分析差错的原因,根据测得的结果,对历书中的有关计算方法作了一些改进。
徐光启深感自己年事已高,就想在有生之年为修历工作多做一些事情,所以常常是挑灯夜战,审阅修订历法文摘。
有一次,徐尔爵(徐光启的孙子)领朋友张溥拜访徐光启,已是掌灯时分,徐光启还在伏案阅读。桌上摆着一大堆文稿。
张溥见徐光启霜鬓雪发,精神矍铄地审阅文稿,不禁肃然直敬,十分关心地说:
“老大人年过古稀,依然废寝忘食地工作,真让晚辈敬重与担心啊!”
徐光启听到张溥善意的忠告,高兴地说:
“老朽虽已日薄西山,但深得圣上信任,荣膺改历大任,岂敢怠慢!可惜‘夕阳无限好,只是近黄昏’了。我深恐没有完成新的历书,就辞世而去啊!”
张溥也是个爱好文学的人,他听徐光启引用了古人的诗,立即回答说:
“老大人真正是‘老骥伏枥,志在千里。烈士暮年,壮心不已。’唐代诗人刘禹锡说得好:‘莫道桑榆晚,为霞尚满天!’老大人的才智将与您的历书一起,化做满天霞光,照亮子孙万代!”
徐光启胡子颤抖地说:“过奖了,过奖了!不敢当,不敢当!”
这次相见使张溥终生难忘,多年之后,他又再次撰写文章称赞徐光启致力科学孜孜不倦、老而弥坚的精神。
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