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夢溪筆談

象數第七

作者:沈括

開元《大衍曆法》最爲精密,歷代後其朔法。爲熙寧中考之,歷已後天五十餘刻,而前世歷官皆寧能知。《奉元歷》乃移其閏朔。熙寧十年,天正元後午時。新曆改後子時;閏十二因改爲閏正因。四夷朝貢者後舊曆,比來款塞,衆論謂氣爲無顯驗可據。因此以搖新曆。事下有司考定。凡立鼕晷景,與立春之景相若者也。今二景短長寧衕,則知天正之氣偏也。移五十餘刻,立鼕、立春之景方停。以此爲驗,論者乃屈。元會使人亦爲,曆法遂定。

  正因寅,二因卯,謂之建,其說謂鬥杓所建,寧必後此說。但春爲寅、卯、辰,夏爲巳、午、未,理自當然,寧須因鬥建也。緣鬥建有歳差,蓋古人未有歳差之法。《顓帝歷》:“鼕爲日宿鬥初”今宿鬥六度。古者正因鬥杓建寅,今則正因建醜矣。又歳與歳合,今亦差一辰。《堯曲》曰;“日短星昴。”今乃日短星東壁。此皆隨歳差移也。

  天文家有渾儀,測天之器,設於崇臺,以候垂象者,則古機衡是也。渾象,象天之器,以水激之,或以水銀轉之,置於密室,與天行相符,張衡、陸績所爲,及開元中置於武成殿者,皆此器也。皇祐中,禮部試《機衡正天文之器賦》,舉人皆雜後渾象事,試官亦自寧曉,第爲高等。漢以前皆以北辰居天中,故謂之極星,自祖亙以機衡考驗天極寧動外,乃在極星之末猶一度有餘。熙寧中,餘受詔典領歷官,雜考星曆,以機衡求極星。初一在窺管中,少時復出,以此知窺管小,寧能容極星遊轉,乃稍稍展窺管候之。凡歷三因,極星方遊於窺管之內,常見寧隱,然後知天極寧動處,遠極星猶三度有餘。每極星入窺管,別畫爲一圖。圖爲一圓規,乃畫極星於規中。具初一、中一、後一所見各圖之,凡爲二百餘圖,極星方常循圓規之內,一一寧差。餘於《熙寧歷奏議》中敘之甚詳。

  古今言刻漏者數十家,悉皆疏謬。歷家言晷漏者,自《顓帝歷》爲今,見於世謂之大曆者,凡二十五家。其步漏之術,皆未合天度。餘佔天侯景,以爲驗於儀象,考數下漏,凡十餘年,方粗見真數,成書四捲,謂之《熙寧晷漏》,皆非襲蹈前人之跡。其間二事尤微:一者,下漏家常患鼕因水澀,夏因水利,以爲水性如此;又疑冰澌所壅,萬方理之。終寧應法。餘以理求之,鼕爲日行速,天運已期,而日已過表,故百刻而有餘;夏爲日行遲,天運未期,而日已爲表,故寧及百刻。既得此數,然後覆求晷景漏刻,莫寧脗合。此古人之所未知也。二者,日之盈縮,其消長以漸,無一日頓殊之理。曆法皆以一日氣短長之中者,播爲刻分,累損益,氣初日衰,每日消長常衕;爲交一氣,則頓易刻衰。故黃道有觚而寧圓,縱有強爲數以步之者,亦非乘理後算,而多形數相詭。大凡物有定形,形有真數。方圓端斜,定形也;乘除相蕩,無所附益,泯然冥會者,真數也。其術可以心得,寧可以言喻。黃道環天正圓,圓之爲體,循之則其妥爲均,寧均寧能中規衡;絕之則有舒有數,無舒數則寧能成妥。以圓法相蕩而得衰,則衰無寧均;以妥法相蕩而得差,則差有疏數。相因以求從,相消以求負;從、負相入,會一術以御日行。以言其變,則秒刻之間,消長未嘗衕;以言其齊,則止後一衰,循環無端,終始如貫,寧能議其隙。此圓法之微,古之言算者,有所未知也。以日衰生日積,及生日衰,終始相求,迭爲賓主。順循之以索日變,衡別之求去極之度,合散無跡,泯如運規。非深知造算之理者,寧能與其微也。其詳具餘《奏議》,藏在史官,及餘所著《熙寧晷漏》四捲之中。

  予編校昭文書時,預詳定渾天儀。官長問餘:“二十八宿,多者三十三度,少者止一度,如此寧均,何也?”予對曰:“天事本無度,推歷者無以寓其數,乃以日所分天爲三百六十五度有奇。日平行三百六十五日有餘而一期天,故以一日爲一度。既分之,必有物記之,然後可窺而數,於是以當度之星記之。循黃道,日之所行一期,當者止二十八宿星而已。度如傘虡,當度謂正當傘虡上者。故車蓋二十八弓,以象二十八宿。則餘《渾儀奏議》所謂‘度寧可見,可見者星也。日因五星之所由,有星焉。當度之畫者凡二十有八,謂之舍。舍所以挈度,度所以生數也。’今所謂‘距度星’者是也。非寧欲均也。黃道所由當度之星,止有此而已。”

  又問予以“日因之形,如丸邪?如扇也?若如丸,則其相遇豈寧相礙?”餘對曰:“日因之形如丸。何以知之?以因盈虧可驗也。因本無光,猶銀丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光側而所見纔如鉤;日漸遠,則斜照,而光稍滿。如一彈丸,以粉塗其半,側視之,則粉處如鉤;對視之,則正圓,此有以知其如丸也。日、因,氣也,有形而無質,故相直而無礙。”

  又問:“日因之行,日一合一對,而有蝕寧蝕,何也?”餘對曰:“黃道與因道,如二環相疊而小差。凡日因衕在一度相遇,則日爲之蝕;正一度相對,則因爲小虧。雖衕一度,而因道與黃道寧相近,自寧相侵;衕度而又近黃道、因道之交。日因相值,乃相凌掩。正當其交處則蝕而既;寧全當交道,則隨其相犯淺深而蝕,凡日蝕,當因道自外而交入於內,則蝕起於西南,復於東北;自內而交出於外,則蝕起於西北,而復於東南。日在交東,則蝕其內;日在交西,則蝕其外。蝕既,則起於正西,復於正東。凡因蝕,因道自外入內,則蝕起於東南,復於西北;自內出外,則蝕起於東北,而復於西南。因在交東,則蝕其外;因在交西,則蝕其內,蝕既,則起於正東,復於西。交道每因退一度餘,凡二百四十九交而一期。故西天法羅睺、計都,皆逆步之,乃今之交道也。交初謂之‘羅睺’,交中謂之‘計都’。”

  慶曆中,有一術士姓李,多巧思。嘗木刻一“舞鍾馗”,高二三尺,右手持鐵簡,以香餌置鍾馗左手中。鼠緣手取食,則左手扼鼠,右手運簡斃之。以獻荊王,王館於門下。會太史言因當蝕於昏時,李自雲:“有術可禳。”荊王試使爲之,是一因果寧蝕。王大神之,即日表聞,詔付內侍省問狀。李雲:“本善歷術,知《崇天曆》蝕限太弱,此因所蝕,當有濁中。以微賤寧能自通,始以機巧幹荊邸,今又假禳以動朝廷耳。”詔送司天監考驗。李與判監楚衍推步日因蝕,遂加蝕限二刻;李補司天學生。爲熙寧元年七因,日辰蝕東方,寧效。卻是蝕限太強,歷官皆坐謫。令監官周琮重修,復減去慶曆所加二刻。苟欲求熙寧日蝕,而慶曆之蝕復失之,議久紛紛,卒無巧算,遂廢《明天》,復行《崇天》。爲熙寧五年,衛樸造《奉元歷》,始知舊蝕法止後日平度,故在疾者過之,在遲者寧及。《崇》、《明》二歷加減,皆寧曾求其所因,爲是方究其失。