夢溪筆談·改造天文儀器

熙寧五年(公元1072年),沈括受命提舉司天監。當時,司天監的官員大多是一些根本不懂曆法的市井小人,而天文儀器則沿用古代舊物,既不精確,又難使用。沈括繼任後,罷免了六個失職的官吏,舉薦平民天文算學家衛朴入監修正曆法,並對天象觀測儀器作了重要改進,繼而寫了《夢溪筆談·改造天文儀器》

作品原文

司天監銅渾儀,景德中歷官韓顯符所造,依仿劉曜時孔挺、晁崇、斛蘭之法,失於簡略。天文院渾儀,皇佑中冬官正舒易簡所造,乃用唐梁令瓚、僧一行之法,頗為詳備,而失於難用。熙寧中,予更造渾儀,並創為玉壺浮漏、銅表,皆置天文院,別設官領之。天文院舊銅儀,送朝服法物庫收藏,以備講求。
註:【渾儀】古代用來測量天體經緯度的儀器,類似現代的天文經緯儀
【韓顯符】宋初天文官,曾製造渾儀,據《宋史》記載,韓顯符造渾儀在至道(公元995—997年)年間,不在景德中。
【劉曜】東晉時十六國前趙國王,公元316—329年在位。
【孔挺】前趙史官丞,曾造渾天儀。
【晁崇】善天文術數,為後魏太史郎。
【斛蘭】後魏人,《舊唐書》說他製造渾儀。
【天文院】與司天監共同掌渾儀台觀測星象,以防欺偽
【舒易簡】宋仁宗皇佑年間的掌理司天監的長官,曾奉命修造漏刻、圭表。
【梁令瓚】唐玄宗時官員,曾與一行合作修改曆法,創製了渾天儀。
【一行】唐代高僧,俗姓張,名遂,精通天文歷算。
【玉壺浮漏】古代一種計時器,即漏刻。
【銅表】古代測日影的儀器,即圭表。
【朝服法物庫】宮廷的倉庫,專門收藏前代的服裝、器物等。

作品譯文

司天監的銅渾儀是景德年間歷官韓顯符製造的,他仿照劉曜時代的孔挺、晁崇、斛蘭的製造方法,缺點是太簡略。天文院的渾儀是冬官正舒易簡在皇佑年間製造的,是用唐代梁令瓚、高僧一行的辦法,相當周詳完備,缺點是不好用。熙寧中,我又造渾儀,並創製了玉壺浮漏、銅製圭表,都放在天文院裡,另外設定官員管理。天文院的舊銅儀送到朝服法物庫收藏起來,以供討論研究時參考。

作品賞析

沈括改造的天文儀器主要包括渾儀、浮漏、景表。他的改造原則是:一要簡化儀器的構造,二要提高觀測的精確度。熙寧七年(公元1074年),新的渾儀、浮漏等製成,朝廷於迎陽門召集大臣考查,觀測的結果達到“校其疏密,無可比較”的地步。
天象觀測儀器的改進,大大提高了觀測的精確度,從而為沈括制訂新曆以及觀測發現天體運行規律提供了準確的依據。

作者簡介

沈括(公元1031~1095年),字存中,號夢溪丈人,宋杭州錢塘縣(今浙江杭州)人 ,漢族。1歲時南遷至福建的武夷山、建陽一帶,後隱居於福建的尤溪一帶。仁宗嘉祐八年(公元1063年)進士。神宗時參與王安石變法運動。熙寧五年(公元1072年)提舉司天監,次年赴兩浙考察水利、差役。熙寧八年(公元1075年)出使遼國,駁斥遼的爭地要求。次年任翰林學士,權三司使,整頓陝西鹽政。後知延州(今陝西延安),加強對西夏的防禦。元豐五年(1082年)以宋軍於永樂城之戰中為西夏所敗,連累被貶。晚年在鎮江夢溪園撰寫了《夢溪筆談》。

沈括沈括
沈括的科學成就是多方面的。他精研天文,所提倡的新曆法,與今天的陽曆相似。在物理學方面,他記錄了指南針原理及多種製作法;發現地磁偏角的存在,比歐洲早了四百多年;又曾闡述凹面鏡成像 的原理;還對共振等規律加以研究。在數學方面,他創立「隙積術」(二階等差級數的求和法)、「會圓術」(已知圓的直徑和弓形的高,求弓形的弦和弧長的方法)。在地質學方面,他對沖積平原形成、水的侵蝕作用等,都有研究,並首先提出石油的命名。醫學方面,對於有效的藥方,多有記錄,並有多部醫學著作。此外,他對當時科學發展和生產技術的情況,如畢升發明活字印刷術、金屬冶煉的方法等,皆詳為記錄。 沈括自幼對天文、地理等有著濃厚的興趣,勤學好問,刻苦鑽研。少年時代他隨做泉州州官的父親在福建泉州居住多年,當時的一些見聞,均收入《夢溪筆談》。在天文學方面,沈括也取得了很大成就,他曾經製造過我國古代觀測天文的主要儀器——渾天儀;表示太陽影子的景表等。為了測得北極星準確位置,他連續三個月,每天用渾天儀觀測北極星位置,把初夜、中夜、後夜所見到的北極星方位,分別畫於圖上,經過精心研究,最後得出北極星與北極距三度。這一科學根據在《夢溪筆談》中有詳細的記載。《夢溪筆談》中還記載了沈括在數學方面的貢獻,他發展了《九章算術》以來的等差級數,創造了新的高等級數求和法——隙積數。幾何學中,他發明了會圓術,即從已知圓的直徑和弓形高度來求弓形底和弓形弧的方法。為此日本數學家三上義夫曾給予沈括以極高的評價。

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