卷七十三
明历沿革与西法输入
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本章概要
本章叙述明代历法沿革,从太祖吴元年刘基进《戊申大统历》至崇祯开设历局、西法传入,历次改历之争与实测验证。
阅读提示
注意各次改历争论的焦点在于历元、岁差和交食推算,并留意西法传入后带来的新概念。
太祖吴元年冬十一月,太史院使刘基率领他的下属高翼进献《戊申大统历》。
洪武元年冬十月,征召元朝太史院使张佑、张沂,司农卿兼太史院使成隶,太史同知郭让、朱茂,司天少监王可大、石泽、李义,太监赵恂,太史院监候刘孝忠,灵台郎张容,回回司天监黑的儿、阿都剌,司天监丞迭里月实共十四人,修订历法。
二年夏四月,征召元朝回回司天台官郑阿里等十一人到达京城讨论历法,观测天象。
三年六月,改司天监为钦天监。设置钦天监官员,学习的人分为四科:天文、漏刻、《大统历》、《回回历》,从五官正以下到天文生,各自专门学习一种。五官正负责历法,制定历书。每年制定《大统历》、《御览月令历》、《六壬遁甲历》、《御览天象七政躔度历》。历法注释中皇帝用的历有三十件事,民间历有三十二件事,壬遁历有六十七件事。灵台郎辨别日月星辰的运行轨迹和分野以占卜预测。保章正专门记录天象变化,辨别吉凶占卜。挈壶正掌管漏刻,用孔壶作为漏壶,浮箭作为刻标,用来测定中星和黄昏黎明的时刻,所有这些都统属于监正和监丞。
十五年,命令大学士吴伯宗等人翻译《回回历》、《经纬度》、《天文》等书籍。
十七年冬闰十月,钦天监博士元统上书说:“我听说一代的兴起,必然有一代的历法。随着时间修改,以符合天道。现在历法虽然以《大统》为名,但积分的算法仍然沿袭授时历的数据,这不是重视开始、敬重正统的做法。《授时》历以至元辛巳年为历元,到洪武甲子年累积一百零四年,用历法推算,得到三亿七千六百一十九万九千七百七十五分。经书上说大约七十年差一度,每年差一分五十秒。从辛巳年到现在,年数久远,数值增多,逐渐偏离天度,应当修改,请求以洪武甲子年冬至作为历元。而七政的运行,有快慢顺逆,隐现不一,其中的道理深奥,实在难以推算。听说磨勘司令王道亨有老师郭伯玉,精通九数之学,希望征召他来推算,以宣扬昭示一代的制度。”奏章呈上,得到批准,提升元统为监正。
二十年冬十一月,挑选年壮且通晓文字的历算家,到京城学习天文推算之术。
二十六年秋七月,钦天监副李德芳说:“故元至元辛巳年作为历元,向上推算古代,每百年增加一天,向下验证将来,每百年减少一天,永远不可改变。现在监正元统改作洪武甲子年历元,不用消长之法。考证《春秋》晋献公十五年戊寅年,距离至元辛巳年二千一百六十三年。以辛巳年为历元,推得天正冬至在甲寅日夜间子初三刻,与当时实测数据相合。洪武甲子年历元,向上距离献公戊寅年二千二百六十一年。推得天正冬至在己未日午正三刻,比以辛巳年为历元差四日六时五刻。应当以至元辛巳年为历元,并采用消长之法,才符合天道。”奏疏呈上,元统又说:“我所推算的甲子年历元,确实与旧法没有差错。”皇上说:“两种说法都难以凭信,只有检验七政交会行度没有差错才算正确。”于是钦天监以洪武甲子年为历元制定历法,按照《授时》法推算如初。
英宗正统十四年,制定《己巳大统历》。冬至和夏至,昼夜各六十一刻,采用后发现有疏漏,不久废止不用。学士杨廉说:“汉朝兴起四百年,三次修订历法。唐朝三百年,七次修订历法。宋朝三百多年,多达十八次修订历法。本朝从洪武至今,一百四十年没有修订历法,而交食一次一次验证都没有差错,由此可知许平仲、郭守敬所制定的历法,理论和数值极其精确,古今历法没有能超过它的,这是天生杰出的智慧,预为国家历数无疆的用途。”
宪宗成化十七年秋八月,真定教谕俞正己说:“历象授时,是敬天勤民的关键事务。后世历法出现偏差,是因为没有得到古人随时增减的方法。我朝完全革除了前代的弊政,唯独历法可以商议。我私下认为经传所记载的,日月运行天下的常度,以历元为根本来推算;又以阴阳盈亏的道理来探求,用来验证现今的历法。详细确定成化十四年戊戌十一月初一日己丑子正初刻合朔,冬至,日月与天同会于斗宿七度。到三十三年丁巳十月初一日戊辰酉正初刻合朔,冬至,日月与天再次同会于斗宿七度。这就是所谓的气朔分齐,是一章。现在将一章十九年七闰的数目,冬至、月朔、闰月、节气、年、日、月、时,逐月开列,编成一册进献,请求敕令该部精心考订,仍然行文钦天监根据情况制定历法,颁布天下。”奏疏下到礼部,尚书周洪谟掌管钦天监事,童轩与正己参考讨论,整天不能决断。洪谟等因此上奏:“正己只依据邵子《皇极经世书》和历代《天文志》推算气朔,又承袭前代术数家评论岁差的意思,说古今历法都各有偏差。竟然不知道与天相合,虽有偏差也是可以的。现在正己拘泥于听闻,轻率妄议,请求交给司法部门治罪。”诏令锦衣卫逮捕治罪。
孝宗弘治十一年,访求世代从事历算的人,以及所有能通晓历象、遁甲、卜筮的人。
武宗正德十三年夏五月初一己亥日,日食,恢复不合,日官周濂请求验证交食,以更改历元。
十五年冬十月,礼部主事郑善夫上奏说:“今年和去年三次月食,我都和钦天监官员登上观象台观测验证,初亏、复圆的时刻分秒,多与推算不合。天道幽深玄妙,其数值精微,以人来符合天,确实也不容易。岁差的方法,晋朝虞喜定为五十年差一度,长久验证,不合。何承天定为一百年,刘焯定为七十五年,僧一行定为八十三年,长久验证,又不合。许衡、郭守敬定为六十六年有余,似乎已经精确了。现在根据此法推算,仍然不合,天道岂是容易说的!比如确定岁差的方法,积累四个周期多出一天,将一天分加到四个周期中,所以二至的时刻,只差丝忽,这是应该确定的。又如确定日的方法,一天一百刻,而变为九百四十分,是因为气朔有不尽的数难以分开。凡是每月三十日,二气盈四百一十一分二十五秒,一朔虚四百四十一分,积累虚实盈缩之数来制定闰月,所以确定朔日必须看四百四十一分前后为朓朒,只在一分之间,这又是应该确定的。如日月交食,只有日食最难测。月食的分数,只根据距交点的远近,没有其他四时加减,因为月亮小,暗虚大,月亮进入暗虚而食,所以八方所见都相同。如果日体被月亮遮掩而食,那么太阳大而月亮小,太阳在上而月亮在下,太阳远而月亮近,太阳的运行有四时的不同,月亮的运行有九道的差异,所以旁观者远近自然不同。比如北方食既,南方才半亏;南方食既,北方才半亏。所以食的时刻分秒,必须根据所在地设定表,根据时间寻求符合然后才准确。如正德九年八月初一日食,历官报食八分六十七秒,而福建、广东之地竟然达到食既。其时刻分秒,怎么能相同!现在根据交食来更改历元,时分为刻,刻分为分,分分为秒,极精极细。到半秒难分之处,也必须斟酌考虑以凑足。如果都是半秒,积累岁月,那么躔离朓朒,都会不合。汉、宋以来,都设置算学,与儒术同科,称为四门博士,九章之法大明,所以确定差法,更改历元,常常能得到合适的人。我朝算法已经废弃,而占天之书是国家法律所禁止的,官生之流,明白道理的人实在很少。必须明白道理,然后数值才能精确。当今天下儒术之中,固然有天资超迈,专心研究天人之学的,如果能让他尽观秘书,加上岁月,必定能上按往古,下推未来,差不多历元可以更改。”没有答复。
世宗嘉靖三年,光禄少卿管监事华湘说:“天子顺应阴阳,治理历法明确时节。时节用来做事,做事用来厚生,而社会随之治理。时节如果不明确,将每朔弦晦望失去节令,分至启闭违背时期,无法周济生灵,而社会就混乱了。历法的典籍,每代都有作者,何尝不广集众思,人无遗智,法无遗巧,期望永久不变呢!然而不过几年就出现偏差。历法之所以有偏差,是因为天周有余而日周不足。日的偏差验证于中星,尧时冬至黄昏昴星在南方正中,而太阳在虚宿七度,运行到玄枵的子位。现在冬至黄昏室宿在南方正中,太阳在箕宿三度,运行到析木的寅位。计算距离尧时三千多年,而偏差已经五十度了。再以赤道黄道考察,至元辛巳年改历时,冬至赤道岁差一度五十秒,现在退天三度五十二分五十秒了。黄道岁差九十二分九十八秒,现在退天三度二十五分七十四秒了。因此正德戊寅年日食,庚辰年月食,时刻分秒,起复方位,大致都与推算相违背。恭敬地想到皇上入继大统之年,恰好与元朝革命改宪之年相合。那么调元正历,本来就等待今日。我私下考察古今善于治历的有三家,汉《太初》以钟律,唐《大衍》以蓍策,元《授时》以晷景;而晷景最为接近,它所依据的是根本。想要修正历法而不登台测量日影,我私下认为都是空话臆见,不是事实。恳请允许我暂时停止朝参,监督同中官正周濂以及选拔精通本业的历算家子弟,到冬至前,前往观象台,昼夜推测。每日记录每月书写,到明年冬至,以验证二十四气分至合朔,日躔月离,黄赤二道,昏旦中星,七政紫气,月孛罗㬋计都的度数,与元朝辛巳年所测的,依次记录上闻。从前班固作《汉志》,说治历有不可不选择的三种人,专门世家的后裔,明经的儒生,精算的人士。臣三种都没有,日夜惶恐,不知如何是好。请求敕令礼部延请访求有能知晓历理如扬雄,精研历理如邵雍,智巧天授如僧一行、郭守敬的人,征召到京城,命令详细确定岁差,成就一代的典制。”没有答复。
神宗万历二十三年秋七月,郑世子载堉上疏请求修改历法,大致说:“高皇帝受命之时,元朝历法使用不久,节气朔望没有差错,所以沿用旧制,不必改作,只需讨论润色而已。如今积年已久,节气朔望逐渐出现偏差,似乎应当修治。《后汉志》所说的三百年斗历改宪,正应在此时。敬仰列位圣上即位以来,未曾以历法作为年号,到皇上,才以万历为年号。而九年辛巳岁,距离至元辛巳正好三百年,正当斗历改宪之期,又符合乾元用九之义,而历元应当在此了。继承先人事业的盛举,岂能不在今日等待呢?前代人君,或有新历考成,就改年号,以历法为名来纪念,作为福寿的征兆,但这不过是后天而奉天时罢了。圣上预先以万历为年号,这是先天而天不违,本应有历法来应和,作为圣寿万万岁的嘉兆,却等待了很久而未见。这是我日夜所恳切期望的。于是采集众说之长,辑成一书,名叫《律历融通》,其学说大旨出于许衡,而与衡历不同。《后汉志》说:‘阴阳和则日影至,律气应则灰除。因此天子常在冬至夏至日驾临前殿,会合八能之士,陈列八音,听乐均,度日影,候钟律,权土灰,效法阴阳,效验则和,否则占卜。’《晋志》说:‘冬至日,音比林钟,渐渐变浊;夏至日,音比黄钟,渐渐变清。十二律应和二十四气的变化。作为音,一律而生五音,十二律而为六十音,因而六之,六六三十六,所以三百六十音,以对应一年的日子。所以律历之数,是天地之道。’黄钟是律历的本原,而旧历很少谈及。新法则以推步律吕爻象为首,这与旧历不同,这是第一。尧时冬至太阳所在的宿次,刘宋何承天以岁差及中星考察,应在须女十度左右。唐一行《大衍历》议说:‘刘炫推算尧时太阳在虚危之间,则夏至时火已过中。虞𠚳推算尧时太阳在斗牛之间,则冬至时昴尚未中。’大概尧时太阳在女虚之间,则春分时昏张一度中。秋分时虚九度中,冬至时胃二度中,昴距星正当午正之东十二度。夏至时尾十一度中,心后星正当午正之西十二度,四序进退,不超过午正之间,是轨漏使然。元人历议也说尧时冬至太阳在女虚之交。而《授时历》考证,却在牛宿二度,这是与虞𠚳相同。《大统历》考证,却在危宿一度,这是与刘炫相同。相差二十六度,都不与《尧典》相合。新法上考尧元年甲辰岁,夏至午中太阳在柳宿十二度左右,冬至午中太阳在女宿十度左右,心昴昏中,各离午正不超过半次,与承天、一行两家之说相合,而与旧历不同,这是第二。《春秋左传》昭公二十年己丑,日南至,《授时历》推算得戊子,比《左传》早一日;《大统历》推算得壬辰,比《左传》晚三日;新法推算与《左传》相合。这与旧历不同,这是第三。《授时历》以至元十八年为历元,《大统历》以洪武十七年为历元,新法则以万历九年为历元。其余各条,不同的很多,详见历议新法。与《授时》相比,差不多是青出于蓝而胜于蓝。”奏章下发礼部,回复说:“历名沿袭已久,不敢轻易议论。至于岁差之法,应当考正。用来求它的方法,大约有三种:一是考月令中的中星,移次应节。二是测二至的日影,长短应候。三是验交食的分秒,起复应时。用衡管考,用臬表测,用刻漏验,这样也差不多能得到。天体的广袤,历家用周天三百六十五度四分度之一,来记录日月星辰的运行次序,又析一度为百分,一分为百秒,可谓精密了。但在天一度,对应地二千九百三十二里。其在分秒又可推算。譬如轮毂,外面广而中间渐窄,到了辐条聚集之处,间隙容不下一根发丝。浑仪之体,直径仅几尺,外面分布三百六十五度四分度之一,每度不到一指宽,哪里能放置分秒呢?至于臬表的树立,不过几尺,刻漏的筹,不越几寸。以天的高且广,而用径尺寸之物去求它,想要它纤毫不差,不也很难吗?所以当误差在分秒之间,无法验证,到超过一度,才能用管窥测。这就是为什么穷尽古今的智巧,不能穷尽它的变化吧?如今谈论历法的人,或得到算法,而没有测验的器具,即使有器具而放置的地方不对,高下悬殊,则也没有标准,应当不是墨守成规的人所能自信的。就如世子所说,以《大统》、《授时》二历相较,考古代则气差三日,推今时则时差九刻。那九刻的时差,在亥子之间,就移一日,在晦朔之交,就移一月,这可以在近处验证。假设移前,则生明在二日的黄昏;假设移后,则生明在四日的傍晚了。弦望也应各差一日,如今似乎未到这样。这以历家虽有成法,还是以测验为准。为今之计,直接令星历之官再加详细推求,以求岁差的缘故,赶快更正。曾听说前礼官郑继之有言:‘要定岁差,应在二至定岁法,在余分丝忽之间;在气朔定日法,在盈虚一画之际;在日月交食定于半秒难分之所。’这话似乎切中历家的关键,关键在于得到精思善算,而又懂历理的人,来主管其事。确实广泛寻求,不能说世上没有这样的人。而其根本又在我皇上秉持敬顺之诚,来建中和之极,光调玉烛,默运璇玑。修正历数以永远继承《大统》的传承,是在今日,确实是千载一时。”载堉的建议于是被搁置不行。
二十四年,河南按察司佥事邢云路上奏:“观测天象的器具,没有超过观象、测景、候时、筹策四事的。如今今年的冬至,《大统》推在申正二刻,臣测在未正一刻,这是《大统》实际上落后天时九刻多了。不仅如此,今年立春、夏至、立冬,都正逢子午之交。臣测立春是乙亥,而《大统》推是丙子。臣测夏至是壬辰,而《大统》推是癸巳。臣测立冬是己酉,而《大统》推是庚戌。立春与立冬,是王者施行阳德阴德之令,而夏至是祭祀方泽的日期。如今都相隔一日,那么治理人事侍奉神明的意义何在,这哪里是小事!而且历法的疏密,验证在交食,自古以来就记载了。今年闰八月朔,有日食。《大统》推初亏在巳正二刻,食几乎既,而臣候初亏在巳正一刻,食止七分多,《大统》实际上后天将近二刻,而计闰应及转应若交应,则各应按法增损了。大约日食八分以下,阴历交前初亏西北,本来是历家所共知的。如今闰八月朔日食,实在阴历交前。初亏西北,其食七分多很明显。那么怎么能说是初亏正西,食甚九分八十六秒呢?而《大统》不效验也很明显。然而这是八月,如果或逢元旦在子半,则应当退履端于月穷。而朝贺大礼,应当在月正二日了。又可以说是小事吗?这如果不改,臣私下恐怕越久越差,将不会流到《春秋》所记载的食晦不止。臣所以说闰应、转应、交应都应该修改。”过了很久,刑科给事中李应策也说:“国朝历元,圣祖曾崇高议论二说难凭,只验七政交会,行度没有差错的就是对的。只有当时以至元辛巳来推算,洪武甲子,仅一百四年,用差法来测度,似乎不太远。到正德、嘉靖已应当退三度多,哪里等到今天呢?《春秋》不食朔,还直书官员失职。如今日食后天将近二刻,冬至后天超过九刻,计气应应损九百多分,却说没有失误吗?历理精微奥妙,日月五星运转交会,都取应于窥管测表,欧阳修所说的事中最容易有差错的,虽然古代《太初》、《大衍》诸书,难道不深思玄解,得到羲和氏的历象授时遗意吗?然而果真以钟律为数没有差错,则《太初历》应即定于汉,而后来的《三统》、《四分》又怎样?又果真以蓍策为术没有差错,则《大衍历》也应即定于唐,而后来的《五纪》、《贞元》、《观象》又怎样?大约阴阳交替运行,随动而移,移而错,错而乖违,日陷不止,则躔离的谬误,分至的差错,积此而穷尽。云路持观象、测景、候时、筹策四事,议论者应都修改,使得中秘星历书一编,阅览而校对,必自有收获。”于是钦天监正张应侯等上疏诋毁其虚妄。礼部说:“假使旧法没有差错,确实应当世代遵守。而如今既然觉得稍有差错,失今不修,将岁越久差越远,那用什么来齐七政而厘百工呢!理应依从云路的请求,立即进行考求磨算,逐渐修改。但历数本极玄妙精微,修改不可轻易议论。因为改历之初,上考往古数千年,布算虽有一定的方法,而成历之后,下行将来数百年,不无分秒的差错。此前不觉,不是其术的疏漏。以分秒布于百余年间,其微小不可记载,大概也无从测识。必须积至数百年差至数分,才开始略微见其端倪。如今想验证它,也必须测候数年,才开始略微得其大概。即使现在该监人员,不过因袭故常,推衍成法而已。若想斟酌损益,缘旧为新,必须得到精谙历理的人,来总理其事。选习星家,多方测候,积算累岁,较析毫芒,然后才可作为准信,裁定规制。伏乞即以邢云路提督钦天监事,该监人员皆听约束。本部仍博访通晓历法之士,悉送本官委用,务亲自督率官属,测候二至太阳晷刻,逐月中星躔度,及验日月交食起复时刻分秒方位诸数,随得随录,一切开呈御览。积之数年,酌定岁差,修正旧法,则万世的章程不变,而一代的历宝惟新,其对国家敬天勤民之政,确实大有裨益。”疏奏上,留中未发。
四十一年,南京太仆寺少卿李之藻上西洋历法,大致说:“近年来台谏失职,推算日月交食,时刻亏分,往往差谬,交食既差,定朔定气,因此都错。伏见大西洋国归化陪臣庞迪我、龙化民、熊三拔、阳玛诺等人,慕义远来,读书谈道,都以聪慧的资质,洞知历算之学,携带该国书籍极多。长久受声教影响,通晓华语。他们谈论天文历数,有我们中国前贤所未曾道及的。一是天包地外,地在天中,其体都圆,都以三百六十度算之。地经各有测法,从地观天,其从地心测算,与从地面测算的,都有不同。二是地面西北,其北极出地高低度分不等,其赤道所离天顶,也因此而异,以辨别地方风气寒暑的节令。三是各处地方所见黄道,各有高低斜直的差异,所以其昼夜长短,也各不同。所得日影有表北影有表南影,也有周围圆影。四是七政行度不同,各为一重天,层层包裹。推算周经,各有其法。五是列宿在天另行度,以二万七千余岁一周。这是古今中星所以不同的缘故,不应当指列宿之天,为昼夜一周之天。六是五星之天,各有小轮,原本都平行,只是小轮旋转于大轮的上下,所以人从地面测之,觉得有顺逆迟疾的差异。七是岁差分秒多少,古今不同。大约列宿天外,另有两重之天,动运不同。其一东西差,出入二度二十四分;其一南北差,出入一十四分,各有定算。其差极微,从古不觉。八是七政诸天的中心,各与地心不同处所,春分至秋分多九日,秋分至春分少九日。这是由于太阳天心与地心不同处所,人从地面望之,觉得有盈缩的差异,其本行初无盈缩。九是太阴小轮,不但算得迟疾,又且测得高下远近大小的差异,交食多少非此不确。十是日月交食,随其出地高低之度,看法不同。而人从所居地面南北望之,又都不同。兼此二者,食分乃审。十一是日月交食,人从地面望之,东方先见,西方后见。凡地面差三十度,则时差八刻二十分。而以南北相距三百五十里作一度,东西则视所离赤道以为减差。十二是日食与合朔不同。日食在午前,则先食后合;在午后,则先合后食。凡出地入地之时,近于地平,其差多至八刻,渐近于午,则其差时渐少。十三是日月食所在之宫,每次不同,都有捷法定理,可以用仪器转动测量。十四是节气应当求太阳真度,如春秋分日,乃太阳正当黄赤二道相交之处,不应当计日均匀分配。共此十四件事,臣观前此天文历志诸书,都未能涉及。或有依稀揣度,颇与相近,然而也初无一定的见解,只有诸臣能详细论述。不但论述其度数而已,又能论述其所以然的道理。大约因为该国不以天文历学为禁,五千年来全国的俊才,聚集而讲求它。窥测既核,研究也审。与中国数百年来才得到一人,无师无友,自悟自是,这哪里可以用疏密来比较呢!看他们所制作的窥天窥日之器,种种精绝。即使郭守敬等人在世,或许未能测其皮毛。又何况现在台谏诸臣,刻漏尘封,星台迹断的,哪里可与之同日而语!往年利玛窦最称博览超悟,其学未传,溘然早逝,士人议论至今惋惜。如今庞迪我等须发已白,年龄向衰,失今不图,政恐后来无人理解。伏乞敕下礼部,赶快开设馆局,先将陪臣庞迪我等所有历法,依照原文,译出成书,其对鼓吹休明,观文成化,不无裨补。”
怀宗崇祯二年九月癸卯日,开设历局,任命吏部左侍郎徐光启督修历法。在此之前,五月乙酉朔日发生日食,时刻不准确,皇上严厉斥责钦天监官员。五官夏官正戈丰年等上奏说:“《大统历》是国初监正元统所定,其实也就是元朝太史郭守敬所造的《授时历》。二百六十年来,历官按照法规推算,一毫都没有增减,不是不敢,也是不能。如果胡乱更改,那么误差就更远了。详细考察历法始于唐尧,至今四千年,其方法从粗糙到精细,从疏漏到严密。汉、唐以来,有误差到二日一日的,后来有误差到一二个时辰的。至于守敬的《授时》之法,古今称为极其精密,但是中间的刻数,依照其本法,尚且不能没有误差。这是其立法本来就是这样,不是我们所能更改的,岂止是我们,即使守敬在至元十八年完成历法,过了十八年到大德三年八月,已经推算出应当发生日食却没有发生;大德六年六月,又发生日食而推算出错,记载在《律历志》中,可以考查。那时守敬正以昭文殿大学士掌管太史院事,也未能有所增改。确实是因为心思技术已经穷尽于此,不能再有进步了。”于是礼部答复说:“历法是大典,唐、虞以来,都受到隆重对待,所以没有百年不更改的历法。我高皇帝神圣出自上天,深明天文,而一时的历官如元统、李德芳等人,才力有限,不能超出守敬之上,因循至今。后来专门设官修正的,有童轩、乐頀、华湘等人。著书考定的,有郑世子载堉、副使刑云路等人。建议改正的,有俞正己、周濂、周相等人。这些都是明知守敬旧法本未尽善美,也或许是年代久远历数有盈余,即使守敬在世,也必须重新更改的缘故。况且历法这一志,历代以来,记载于国史,如《史记》、《汉书》、《晋书》、《唐书》、《宋史》、《元史》,尤其精审完备。后来的作者,禀承为成式,因而增修。我朝事业超越前代,而唯独这一件事,没有更定。如万历年间纂修国史,打算将《元史》旧志誊录成书,这怎么能昭示圣朝的完美典章呢!”不久徐光启上呈历法修正十事:“其一,讨论岁差,每年东行渐长渐短的数目,来纠正自古以来一百五十年、六十六年多少互异的说法。其二,讨论岁实的小余,过去多现在少,逐渐改变,以及日影长短,年年不同的原因,来定冬至,以校正气朔。其三,每天测验太阳运行的经度,来定盈缩加减的真实比率,东西南北高低不同造成的差异,来推算太阳的运行。其四,夜间测量月行经纬度数,来定交转迟疾的真实比率,东西南北高低之差,来推算月亮的运行。其五,密测列宿的经纬行度,来定七政的盈缩迟疾顺逆违离远近之数。其六,密测五星的经纬行度,来定小轮行度迟疾留逆伏见之数,东西南北高低之差,来推步凌犯。其七,推变黄赤道的宽窄度数,密测三道之间的距度,以及月和五星各道与黄道相距的度数,来定交转。其八,讨论日月离开交点的远近以及真会似会的原因,来定距午时差的真实比率,以校正交食。其九,测量太阳运行,考知两极出入地的高度,来定周天纬度,以齐七政。通过月食考知东西相距的地轮经度,来定交食时刻。其十,按照唐、元的方法,随地测验两极出入地的高度,地轮的经纬,来求昼夜晨昏的长短,以校正交食的有无先后多少之数。”因而推举南京太仆寺少卿李之藻,西洋人龙华民、邓玉函一同协助历事。奏疏呈上,批复同意,所以有这个任命。
崇祯三年夏五月,征召西洋陪臣汤若望,秋七月,征召西洋陪臣罗雅谷供职历局。
崇祯四年春正月,礼部尚书徐光启进献《日躔历指》一卷、《测天约说》二卷、《大测》二卷、《日躔表》二卷、《割圆八线表》六卷、《黄道升度》七卷、《黄赤距度表》一卷、《通率表》一卷。
崇祯四年夏四月戊午日,夜晚望月食,徐光启预定月食分秒时刻方位。上奏说:“日食随地不同,那么同地纬度算其日分多少,用地经度算其加时早晚,月食分数天下相同,只用经度推算先后时刻。汉安帝元初三年三月二日日食,史官没有看见,辽东上报。五年八月朔日食,史官没有看见,张掖上报。大概食在早晨,独独在辽东可见;食在晚上,独独在张掖可见。当时京师没有看见食,不是史官的罪过,但不能说出辽东、张掖看见食,那么其方法还不精密。《唐书》记载北极出地高度,从林邑十七度,到蔚州四十度。元人设置四海测验二十七所,差不多知道详尽求经纬的方法了。臣特地从舆地图约略推算,开列记载各省。如今食初亏的度分,因为食分多少,既然天下都相同,那么其余的比率可以类推,不像日食的经纬名目不同,必须详备。又月体为十五分,那么全部进入暗虚,也只有十五分。而臣如今推二十六分六十秒,是因为暗虚体大于月,如果食时离交点稍远,那么月体不能全部进入暗虚。只从月体论其分数,这晚的食极接近两道之交,所以月入暗虚十五分,才为食既。再进十一分有余,才得生光,所以为二十六分有余。如《回回历》推十八分四十七秒,大致同此法。”
崇祯四年冬十月辛丑朔日,发生日食。光启又上呈《测候四说》。其大略说:“日食有时差,旧法用距午为限,中午前应当加,中午后应当减,来定加时早晚。如果食在正中,则无时差,不用加减,所以台官相传,说日食加时有差,多在早晚,日中必合。唯独今日这个食,已经在日中,而加时则旧术在后,新术在前,应当差三刻以上。所以如此,是因为七政运行都依黄道,不由赤道,旧法所谓中,是赤道的午中,而不知道所谓中,是黄道的正中。黄赤二道之中,唯独冬夏二至才得同度,其余日子逐渐相离。今天十月初一,离冬至度数尚远,两中相差,二十三度有余,怎么能因食限近午,不加不减呢?如果食在二至,又正午相值,果然可以无差,即使食于其他时候而不在日中,那么差的根源还多,也难以分辨。恰好遇到这一天,又遇到这个时辰,足以作为显证,这可以验证时差的正确方法其一。交食之法,既然没有差误,及至临期实际观测,其加时也或许稍有先后,这不是因天度而是因地度。地度,是地的经度。本方地的经度,没有求得真实比率,那么加时难以确定其法。必须从交食时测验数次,才可以比较勘定统一。如今这个食依新术测候,其加时刻分,或许前后不合。应当取从前所记地经度分,斟酌改定,这可以求里差的真实比率其二。时差这一方法,沉溺于所听闻,只知道正中不用加减,而不知道中分为黄赤。如今一经眼见,一经口授,人人知道加时因黄道,人人知道黄道极的岁一周天,为什么用赤道的午正为黄道的中限呢?臣如今取黄道中限,随时随地,算就立成。监官已经誊录,临时用之,无不简便。其他各种方法,也多类似。足以明白学习十分容易其三。该监诸臣最苦的,是从来议论历法的人,诋毁为擅自更改。不知道他们斤斤墨守的,是郭守敬的方法,即使想改也不能。守敬的方法,已经胜过前人了,但说它至今没有差误,也不能。如时差等术,大概不是一人一世的聪明所能揣测,必须因千百年累积的观测,而后智者融会贯通立法,如果前无基础,即使守敬也不能立刻得到它,何况诸臣呢!这足以表明疏失并非他们的罪过其四。有这四个方面,即使分数很少,也应当详细测候,以求显著验证,所以冒昧上奏。”
崇祯六年冬十月,任命山东布政司右参政李天经督修历法。当时徐光启因病辞去历务,过了一个月去世,所著的《崇祯历书》将近一百卷。
崇祯七年春正月乙巳日,督修历法山东右参政李天经上疏说:“七政之余,依新法则火土金三星本年九月初旬会于尾宿的天江左右。木星在这个月之前,犯鬼宿的积尸气,一时五纬,已经有四颗,不一定用数合天,这就是天验证法的一个依据。从来历家对于列宿借星,有经度无纬度,虽然《回回历》接近,还是古法。所以臣等所推经纬度数时刻,与监局推的各各不同。如本年八月秋分,《大统历》算在八月三十日未正一刻,新法算在闰八月二日未初一刻一十分,相距两天。臣在闰八月二日,同监局官生,测太阳午正高五十度零六分,还差一分入交。推变时刻,应该在未初一刻一十分,吻合新历。随即取转臣徐光启从前测景簿,数年都合。《春秋传》说:‘分,同道也;至,相过也。’这两句话可以作为今日节气变化错误的证据。因为太阳行黄道中线,到二分而黄道与赤道相交,这是昼夜所以平分,而分应所由起。到二至则过赤道内外各二十三度有余,过赤道三十三度为真至,那么两道相交于一线,难道不算是真分吗!太阳有平行,有实行,平则每天约行若干,而实则有多有少,不只是秋分为然。谨将诸曜会合凌犯行度,开具礼部,委派司官同监局官生详细讨论上报。”
蒲城布衣魏文魁上言:“今年甲戌二月十六日癸酉,早晨刻月食。如今历官所订是二月十五日壬申夜。八月应有乙卯月食,如今却以甲寅,于是让八月十五为晦日,连同白露、秋分,都不是其期,错误荒谬还能说吗!”奏上,命文魁入京测验。
崇祯七年秋七月甲辰日,李天经上呈《历元》二十七卷,《星屏》一。
崇祯七年冬十一月,日晷星晷仪器完成,皇上命令太监卢维、宁魏征到历局检验。在此之前,西洋人罗雅谷、汤若望在历局,制造测仪六式:一叫象限悬仪,二叫平面悬仪,三叫象限立运仪,四叫象限座正仪,五叫象限大仪,六叫三直游仪。又有弩仪、弧矢仪、纪限仪各种器械,不都记录。
谷应泰说:古今改历的,不少于数十家。从黄帝到秦共六改,从汉初到汉末共五改,从曹魏到隋共十三改,从唐到周共十六改,从宋初到宋末共十八改,从金熙宗到元共三改。其中杰出名家,汉《太初》用钟律,唐《大衍》用蓍策,元《授时》用晷景,而晷景最为精密。
明太祖吴元年,太史令刘基率领其属官进献《戊申大统历》。不久钦天监博士元统请求以洪武甲子岁冬至为历元,大约名称虽然不同,立成没有差异,与《授时》都没有增减。确实是因为才能不如守敬,改革旧的更难。从此以后,建议改正的,则有俞正己、郑善夫、周濂、周相等人。专官修治的,则有童轩、乐頀、华湘等人。著书考定的,则有郑世子载堉、副使邢云路等人。志在持筹,事同筑室,人人说法不同,不久又停止。到了万历,西方学者来朝,相继到来,一时天文历算之说,远远超出寻常,默默与天符合。李之藻在定陵时推举,徐光启在怀庙继续引进,在京城开局,确实称得上盛大。其法以二十四刻二十一分八十八秒六十四微为平行,岁实小余,而用均数加减,则为定冬至。因此太阳有平行实行,而三百六十五度的盈缩由此而来。太阳有自行次轮,又次轮而朔望的迟疾由此而来。交食有时差、里差、视差,而食时的刻数分秒方位由此而来。有所为根数的,如同《授时》的气应;引数的,如同《授时》的盈缩历迟疾限;均数的,如同《授时》的加减差;黄道东行一分四十三秒余的,如同《授时》的岁差一分五十秒。至于如午中分黄赤的辨别,分至有赢缩的差异,而随动、自动、疾动、迟动不同,那么交道的宽窄由此产生。阐发精微分析幽深,思想超出天象之外,即使让扬雄谈玄,洛下闳握算,也不能达到。众人言论混乱,最终未能颁布。适逢我皇南向之时,下诏司天西历的颁布,法象更新,玑衡更密,难道是宏大的制度尚缺于垂成,而大典终究归于等待吗!盛世啊!