浑仪议(熙宁七年七月) 北宋 · 沈括
出处:全宋文卷一六八九
五星之行有疾舒,日月之交有见匿,求其次舍经劘之会,其法一寓于日。冬至之日,日之端南者也。日行周天而复集于表锐,凡三百六十有五日四分日之几一,而谓之岁。周天之体,日别之谓之度。度之离,其数有二:日行则舒,则疾,会而均,别之曰赤道之度;日行自南而北,升降四十有八度而迤,别之曰黄道之度。度不可见,其可见者星也。日、月、五星之所由,有星焉,当度之画者凡二十有八,而谓之舍。舍所以挈度,度所以生数也。度在天者也,为之玑衡,则度在器。度在器,则日月五星可以抟乎器中,而天无所豫也。天无所豫,则在天者不为难知也。自汉以前,为历者必有玑衡以自验迹。其后虽有玑衡,而不为历作;为历亦不复以器自考,气朔星纬,而皆莫能知其必当之数。至唐僧一行改《步天大衍历法》,始复用浑仪参实,故其术所得,比诸家为多。臣尝考古今仪象之法。《虞书》所谓璿玑玉衡,惟郑康成粗记其法;至洛下闳制圆仪,贾逵又加黄道,其详皆不存于书。其后张衡为铜仪于密室中,以水转之,盖所谓浑象,非古之玑衡也。吴孙氏时,王蕃、陆绩皆尝为仪及象,其说以为:旧以二分为一度,而患星辰稠穊;张衡改用四分,而复椎重难运。故蕃以三分为度,周丈有九寸五分寸之三,而具黄赤道焉。绩之说以天形如鸟卵,小椭,而黄赤道短长相害,不能应法。至刘曜时,南阳孔定制铜仪,有双规,规正距子午以象天;有横规,判仪之中以象地;有时规,斜络天腹以候赤道;南北植干,以法二极;其中乃为游规、窥管。刘曜太史令晁崇、斛兰皆尝为铁仪,其规有六,四常定,一象地,一象赤道,其二象二极,乃是定所谓双规者也。其制与定法大同,唯南北柱曲抱双规,下有纵横水平,以银错星度,小变旧法。而皆不言有黄道,疑其失传也。唐李淳风别为圆仪三重:其外曰六合,有天经双规、金浑纬规、金常规;次曰三辰,转于六合之内,圆径八尺,有璿玑规、月游规,所谓璿玑者,黄、赤道属焉;又次曰四游,南北为天枢,中为游筒,可以升降游转,别有月道,傍列二百四十九交以携月游。一行以为难用,而其法亦亡。其后率府兵曹梁令瓒更以木为游仪,因淳风之法而稍附新意,诏与一行杂校得失,改铸铜仪,古今称其详确。至道中,初铸浑天仪于司天监,多因斛兰、晁崇之法。皇祐中,改铸铜仪于天文院,姑用令瓒、一行之论,而去取交有失得。臣今辑古今之说以求数象,有不合者十有三事。其一,旧说以谓「今中国于地为东南,当令西北望极星,置天极不当中北」。又曰:「天常倾西北,故极星不得居中」。臣谓以中国规观之,天常北倚可也,谓极星偏西则不然。所谓东西南北者,何从而得之?岂不以日之所出者为东,日之所入者为西乎?臣观古之候天者,自安南都护府至浚仪大岳台才六千里,而北极之差凡十五度,稍北不已,庸讵知极星之不直人上也?臣尝读黄帝《素问》书:「立于午而面子,立于子而面午,至于自卯而望酉,自酉而望卯,皆曰北面。立于卯而负酉,立于酉而负卯,至于自午而望南,自子而望北,则皆曰南面」。臣始不喻其理,逮今思之,乃常以天中为北也。常以天中为北,则盖以极星常居天中也。《素问》尤为善言天者。今南北才五百里,则北极辄差一度以上;而东南西北数千里閒,日分之时候之,日未尝不出于卯半而入于酉半,则又知天枢既中,则日之所出者定为东,日之所入者定为西,天枢则常为北无疑矣。以衡窥之,日分之时,以浑仪抵极星以候日之出没,则常在卯酉之半少北。此殆放乎四海而同者,何从而知中国之为东南也?彼徒见中国东南皆际海而为是说也。臣以为极星之果中,果非中,皆无足论者。彼北极之出地,六千里之閒,所差者已如是,又安知其茫昧几千万里之外耶?今直当据建邦之地,人目之所及者,裁以为法,不足为法者宜置而勿议可也。其二曰,纮平设以象地体,今浑仪置于崇台之上,下瞰日月之所出,则纮不与地际相当者。臣详此说虽粗有理,然天地之广大,不为一台之高下有所推迁。盖浑仪考天地之体,有实数,有准数。所谓实者,此数即彼数也,此移赤,彼亦移赤之谓也。所谓准者,以此准彼,此之一分,则准彼之几千里之谓也。今台之高下乃所谓实数,一台之高不过数丈,彼之所差者亦不过此,天地之大,岂数丈足累其高下?若衡之低昂,则所谓准数者也。衡移一分,则彼不知其几千里,则衡之低昂当审,而台之高下非所当恤也。其三曰,月行之道,过交则入黄道六度而稍却,复交则出于黄道之南亦如之。月行周于黄道,如绳之绕木,故月交而行日之阴,则日为之亏;入蚀法而不亏者,行日之阳也。每月退交,二百四十九周有奇然后复会。今月道既不能环绕黄道,又退交之渐当每日差池,今必候月终而顿移,亦终不能符会天度。当省去月环,其候月之出入,专以历法步之。其四,衡上下二端皆径一度有半,用日之径也。若衡端不能全容日月之体,则无由审日月定次。欲日月正满上衡之端,不可动移,此其所以用一度有半为法也。下端亦一度有半,则不然。若人目迫下端之东,以窥上端之西,则差几三度。凡求星之法,必令所求之星正当穿之中心。今两端既等,则人目游动,无因知其正中。今以钩股法求之,下径三分,上径一度有半,则两窍相覆,大小略等。人目不摇,则所察自正。其五,前世皆以极星为天中,自祖暅以玑衡窥考天极不动处,乃在极星之末犹一度有馀。今铜仪天枢内径一度有半,乃谬以衡端之度为率。若玑衡端平,则极星常游天枢之外;玑衡小偏,则极星乍出乍入。令瓒旧法,天枢乃径二度有半,盖欲使极星游于枢中也。臣考验极星更三月,而后知天中不动处远极星乃三度有馀,则祖暅窥考犹为未审。今当为天枢径七度,使人目切南枢望之,极星正循北极里周,常见不隐,天体方正。其六,令瓒以辰刻、十干、八卦皆刻于纮,然纮平正而黄道斜运,当子午之间,则日径度而道促;卯酉之际,则日迤行而道舒。如此,辰刻不能无谬。新铜仪则移刻于纬,四游均平,辰刻不失。然令瓒天中单环,直中国人顶之上,而新铜仪纬斜络南北极之中,与赤道相直。旧法设之无用,新仪移之为是。然当侧规如车轮之牙,而不当衡规如鼓陶,其旁迫狭,难赋辰刻,而又蔽映星度。其七,司天铜仪,黄赤道与纮合铸,不可转移,虽与天运不符,至于窥测之时,先以距度星考定三辰所舍,复运游仪抵本宿度,乃求出入黄道与去极度,所得无以异于令瓒之术。其法本于晁崇、斛兰之旧制,虽不甚精缛,而颇为简易。李淳风尝谓斛兰所作铁仪,赤道不动,乃如胶柱,以考月行,差或至十七度,少不减十度。此正谓直以赤道候月行,其差如此。今黄赤道度,再运游仪抵所舍宿度求之,而月行则以月历每日去极度算率之,不可谓之胶也。新法定宿而变黄道,此定黄道而变宿,但可赋三百六十五度而不能具馀分,此其为略也。其八,令瓒旧法,黄道设于月道之上,赤道又次月道,而玑最处其下。每月移交,则黄赤道辄变。今当省去月道,徙玑于赤道之上,而黄道居赤道之下,则二道与衡端相迫,而星度易审。其九,旧法规环一面刻周天度,一面加银丁。所以施银丁者,夜候天晦,不可以目察,则以手切之也。古之人以璿为之,璿者珠之属也。今司天监三辰仪,设齿于环背,不与横箫会,当移列两旁,以便参察。其十,旧法重玑皆广四寸,厚四分。其他规轴,椎重朴拙,不可旋运。今小损其制,使之轻利。其十一,古之人知黄道岁易,不知赤道之因变也。黄道之度,与赤道之度相偶者也。黄道徙而西,则赤道不得独胶。今当变赤道与黄道同法。其十二,旧法黄赤道平设,正当天度,掩蔽人目,不可占察。其后乃别加钻孔,尤为拙谬。今当侧置少偏,使天度出北际之外,自不淩蔽。其十三,旧法地纮正络天经之半,凡候三辰出入,则地际正为地纮所伏。今当徙纮稍下,使地际与纮之上际相直。候三辰伏见,专以纮际为率,自当默与天合。
按:《长兴集》卷三。又见《皇朝文鉴》卷一○六,《宋会要辑稿》运历二之三。第三册第二一四五页《玉海》卷四,《宋史》卷四八《天文志》一,《经济类编》卷七五,《文章辨体汇选》卷四二五,《奇赏斋古文汇编》卷一四七,《渊鉴类函》卷三六九。
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