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朱熹對渾儀的研究
樂愛國(廈門大學哲學系副教授)

要:宋代理學家朱熹研究過天文學,而且有充分的史料證明「朱熹家有渾儀」。朱熹對渾儀的發展歷史以及渾儀的結構有過深入的研究,並作了詳細的描述。更為重要的是,他運用渾儀研究天的北極、北極星以及其他天文現象,以詮釋儒家經典中的天文知識,從而表現出朱熹既是理學家又是天文學家的雙重身份。

中國古代曾有過十分發達的天文學,並且早在漢代就已經有了測定天體方位的重要儀器——渾儀。宋代理學家朱熹研究過天文學;筆者曾撰文,稱朱熹是「一位被遺忘的天文學家」[1]。朱熹不僅在天文學理論上有所貢獻,還對古代的天文儀器,特別是渾儀,有過深入的研究。朱熹的家中曾有過一台渾儀,他對古代渾儀發展的歷史以及渾儀的結構做過研究,並且還使用渾儀觀測天象,解釋各種天文現象。[2]

(一)  據《宋史·天文志一》所載:「朱熹家有渾儀,頗考水運制度。」關於「朱熹家有渾儀」,還有一資料可以確證。據《朱子語類》卷二十三所載,黃義剛「癸酉(1193年,朱熹63歲)以後所聞」[3]

安卿問北辰。曰:「北辰是那中間無星處,這些子不動,是天之樞紐。北辰無星,緣是人要取此為極,不可無個記認,故就其傍取一小星謂之極星。……。」義剛問:「極星動不動?」曰:「極星也動。只是它近那辰後,雖動而不覺。……今人以管去窺那極星,見其動來動去,只在管堶情A不動出去。向來人說北極便是北辰,皆只說北極不動。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊,而極星依舊動。又一說,那空無星處皆謂之辰……。」又曰:「天轉,也非東而西,也非迴圈磨轉,卻是側轉。」義剛言:「樓上渾儀可見。」曰:「是。」……又曰:「南極在地下中處,南北極相對。天雖轉,極卻在中不動。」[4]

這堜珧O述的是朱熹與其弟子們正在討論北極是否有位移的問題。這堛漲w卿、義剛,均是朱熹晚年的弟子。據方彥壽先生所著《朱熹書院門人考》,安卿,名陳淳,號北溪,漳州龍溪縣人,紹熙元年(1190年)從學于朱熹;另一字為安卿者,名林學履,永福縣(今福建永泰)人,其兄林正蒙,字正卿,兄弟二人均于紹熙四年(1193年)師從于朱熹;黃義剛,字毅然,撫州臨川人,也於紹熙四年事師朱熹。[5]從以上所引的記述中可以看出,朱熹與其弟子們的討論涉及「北辰」,這堳的是北極,以及北極星、天球轉動的方向等。黃義剛說「樓上渾儀可見」,當是指朱熹家的樓上有渾儀。

至於朱熹家從何時開始有了渾儀,根據筆者目前所收集的史料看,尚未能給出確切的答案。據《朱文公文集》以及當今學者陳來先生所著《朱子書信編年考證》[6],朱熹在乾道七年(1171年,朱熹41歲)的《答蔡季通》中寫道:

曆法恐亦只可略說大概規模,蓋欲其詳,即須仰觀俯察乃可驗。今無其器,殆亦難盡究也。[7]

這堜珨〞滿u今無其器」,就是指還沒有渾儀這一天文儀器。可見,這時朱熹家中尚無渾儀。

淳熙十五年(1188年,朱熹58歲),朱熹有三封書信談到北宋天文學家蘇頌所著的有關水運儀象台以及渾儀製作技術的《新儀象法要》。其一,《答蘇晉叟》說道:

《儀象法要》頃過三衢已得之矣,今承寄示,尤荷留念。但其間亦誤一、二字,及有一、二要切處卻說得未相接。不知此書家藏定本尚無恙否?因書可稟知府丈丈再為讎正,庶幾觀者無複疑惑,亦幸之甚也。[8]

其二,《答江德功》說道:

渾儀詩甚佳,其間黃簿所謂渾象者是也。三衢有印本蘇子容丞相所撰《儀象法要》,正謂此俯視者為渾象也。但詳吳掾所說平分四孔加以中星者,不知是物如何製作?殊不可曉,恨未得見也。[9]

其三,《答江德功》說道:

璣衡之制,在都下不久,又苦足痛,未能往觀。然聞極踈略,若不能作水輪,則姑亦如此可矣。要之以衡窺璣,仰占天象之實,自是一器。而今人所作小渾象,自是一器,不當並作一說也。元祐之制極精,然其書(指蘇頌的《新儀象法要》筆者注)亦有不備,乃最是緊切處,必是造者秘此一節,不欲盡以告人耳。[10]

從這三封書信可以看出,這時的朱熹家中仍然還沒有渾儀。但是可以看出,朱熹非常想瞭解渾儀的製作技術。

然而,朱熹在淳熙十六年(1189年,朱熹59歲)的《答蔡季通》中則寫道:

極星出地之度,趙君雲福州只廿四度,不知何故自福州至此已差四度,而自此至嶽台,卻只差八度也。子半之說尤可疑,豈非天旋地轉,閩浙卻是天地之中也耶?[11]

顯然,朱熹在這時已經使用渾儀觀測過「極星出地之度」,即北極星的位置與地面所構成的夾角,並試圖對各地的觀測結果進行比較。由此可見,朱熹家此時已有了渾儀,並且已經使用過。

通過以上分析可以看出,朱熹家有渾儀的時間大約在淳熙十五年(1188年,朱熹58歲)至淳熙十六年(1189年,朱熹59歲)之間。

至於朱熹家的渾儀,是怎麼來的,目前尚無可靠資料,但有一些線索。據《宋史·天文志一》記載:南宋朝廷曾於紹興十四年(1144年)「命宰臣秦檜提舉鑄渾儀,而以內侍邵諤專領其事」,於紹興三十二年(1162年)交給太史局。在此之後,朝廷中有一位與朱熹交往甚密的天文學家黃裳。黃裳(西元11471195年),字文叔,四川隆慶府普城(今四川梓潼)人,宋朝時期的天文學家、地理學家。據《宋史·黃裳傳》記載,黃裳長期在王府講授《春秋》,並曾經「作八圖以獻:曰太極,曰三才本性,曰皇帝王伯學術,曰九流學術,曰天文,曰地理,曰帝王紹運,以百官終焉,各述大旨陳之」,他還製作過渾天儀和地圖。現存的蘇州石刻天文圖即是當時的王致遠根據黃裳的天文圖所刻。黃裳還非常讚賞朱熹的學問,並曾予以薦舉。朱熹與黃裳有過密切的交往。慶元二年(1196年)朱熹在《答李季章》中說:「聞黃文叔頃年嘗作地理木圖以獻,其家必有元樣,欲煩為尋訪,刻得一枚見寄。」[12]朱熹托人到黃裳家去仿製木刻地圖,可見朱熹與黃裳的關係非同一般。而且,黃裳製作過渾天儀,朱熹家的渾儀是否與此有關?尚不得而知。

(二)  渾儀作為中國古代重要的天文儀器,很早就已出現。早在漢武帝時,天文學家落下閎就已經使用過渾儀,當時稱「渾天」。西漢末年的揚雄在《法言·重黎》中說:「或問渾天。曰:洛下閎營之,鮮於妄人度之,耿中丞象之。」[13]《隋書·天文志》引晉天文學家虞喜的話說:「洛下閎為漢武帝于地中轉渾天,定時節,作太初曆。」在中國古代,渾儀作為一種天文儀器,有一個不斷改進和完善的過程。至唐代,渾儀的結構基本完備。北宋時期,渾儀的結構更加成熟。當時的渾儀為三重結構,分為外層的六合儀、中層的三辰儀和內層的四遊儀。外層的六合儀是固定的,包括單環的地平圈和赤道圈,以及雙環的子午圈。中層的三辰儀包括黃道環、赤道環和白道環,分別表示太陽、甯P和月亮的運行軌道,整個三辰儀可以繞軸旋轉。內層的四遊儀是兩個圓環,並附有窺管。

朱熹對於渾儀的不斷改進的歷史過程甚感興趣,並作了深入的考察。慶元二年(1196年,朱熹66歲),朱熹開始編纂《儀禮經傳通解》,其中在注釋「舜在璿璣玉衡,以齊七政」時說:

漢武帝時落下閎、鮮於妄人始為渾天之法,宣帝時司農中丞耿壽昌始鑄銅為之象,史官施用焉,後漢張衡作《靈憲》以說其狀,蔡邕、鄭玄、陸績,吳時王蕃,晉世姜岌、張衡、葛洪皆論渾天之義,並以渾說為長。江南宋元嘉中皮延宗又作是《渾天論》,太史丞錢樂鑄銅作渾天儀,傳于齊、梁,周平江陵,遷其器于長安,今在太史台矣。衡長八尺,璣徑八尺,圓周二丈五尺,強轉而望之,有其法也。唐正觀中李淳風為之,開元中浮屠一行、梁令瓚又為之,唐亂而亡。我宋太平興國中蜀人張思訓始創為之,至元祐中蘇頌更造,其法尤密,置渾儀於上以仰觀,置渾象於下以俯視,樞機輪軸隱於中,以水激輪則渾象皆動,不假人力。[14]

這段論述概括性地描述了渾儀發展的歷史,表明朱熹對於渾儀這一天文儀器的重視。

朱熹不僅考察了渾儀發展的歷史過程,而且還對渾儀的結構作了細心的研究,並作了詳細的描述。慶元四年(1198年,朱熹68),朱熹注釋《尚書》的《堯典》與《舜典》;在所注的《舜典》中,朱熹對當時的渾儀結構作了詳細的描述,其中說道:

(渾儀)為儀三重,其在外者曰六合儀。平置單環,上刻十二辰,八十四隅在地之位以准地而面定四方。側立黑雙環,具刻去極度數,以中分天脊,直跨地平,使其半出地上,半入地下,而結於其子午,以為天經。斜倚赤單環,具刻赤道度數,以平分天腹,橫繞天經,亦使半出地上,半入地下,而結於其卯酉,以為天緯。二環表堿蛣略ㄟ吽C其天經之環則南北二極皆為圓軸,虛中而內向以挈三辰、四遊之環。以其上下四方於是可考,故曰六合。次其內曰三辰儀,側立黑雙環,亦刻去極度數,外貫天經之軸,內挈黃、赤二道。其赤道則為赤單環,外依天緯,亦刻宿度,而結于黑雙環之卯酉。其黃道則為黃雙環,亦刻宿度,而又斜倚於赤道之腹,以交結於卯酉。而半入其內,以為春分後之日軌,半出其外,以為秋分後之日軌。又為白單環以承其交,使不傾。墊下設機輪,以水激之,使其日夜隨天東西運轉,以為象天行。以其日月星辰於是可考,故曰三辰。其最在內者曰四遊儀,亦為黑雙環,如三辰儀之制,以貫天經之軸。其環之內則兩面當中各施直距,外跬指兩軸,而當其要中之內,又為小窾,以受玉衡要中之小軸,使衡既得隨環東西運轉,又可隨處南北低昂,以待占候者之仰窺焉。以其東西南北無不周徧,故曰四遊。此其法之大略也。[15]

朱熹所描述的渾儀結構為三重結構,由外到內依次是六合儀、三辰儀和四遊儀。六合儀包括地平單環、子午雙環和赤道單環,各環均刻有度數;三辰儀中包括黃道雙環、赤道單環和白道單環,各環都有各自固定的位置和刻度,而且整個三辰儀可以繞軸旋轉;最堶悸漱@層為「四遊儀」,包括極軸,赤經雙環和窺管等,平行的赤經雙環夾著窺管繞極軸旋轉,窺管可以在赤經雙環內自由移動。顯然,朱熹所描述的渾儀實際上代表了當時渾儀的水平。而且,從朱熹對渾儀結構的描述來看,朱熹對於渾儀的結構以及功用是相當熟悉的。後來朱熹的弟子蔡沈依朱熹所囑作《書集傳》,收入了以上朱熹對於渾儀結構的描述,而《書集傳》是宋代以後科舉考試的重要教科書之一。值得一提的是,雖然朱熹沒有明確指出這媢鼢儀的描述是參照了他自己家中的渾儀,但這種可能性是相當大的。

(三)  從現有的資料看,朱熹家的渾儀主要是用於觀測北極星,並測定天球北極的位置。天球北極,在當時又稱「北辰」, 從以上所引黃義剛「癸酉(1193年,朱熹63歲)以後所聞」可看出,當時,朱熹正在與他的學生們討論北極星、北極的有關問題,並提出要用渾儀進行觀測以驗證。慶元二年(1196年,朱熹66歲),朱熹寫成科學論文《北辰辨》,其中寫道:

帝坐惟在紫微者,據北極七十二度常見不隱之中,故有北辰之號而常居其所。蓋天形運轉,晝夜不息,而此為之樞。如輪之轂,如磑之臍,雖欲動而不可得,非有意於不動也。若太微之在翼,天市之在尾,攝提之在亢,其南距赤道也皆近,其北距天極也皆遠,則固不容於不動,而不免與二十八宿同其運行矣。故其或東或西,或隱或現,各有度數。仰而觀之,蓋無晷刻之或停也。……[16]

朱熹之所以要研究北辰,除了要瞭解天文現象之外,又與注釋孔子在《論語·為政》中所言:「為政以德,譬如北辰,居其所而眾星共之」有關。朱熹對該句注曰:

政之為言正也,所以正人之不正也。德之為言得也,得於心而不失也。北辰,北極,天之樞也。居其所,不動也。共,向也,言眾星四面旋繞而歸向之也。為政以德,則無為而天下歸之,其象如此。[17]

《朱子語類》中也有類似記述:

眾問「為政以德」章,曰:「……『為政以德』者,不是把德去為政,是自家有這德,人自歸仰,如眾星拱北辰。北辰者,天之樞紐。」[18]

在這堙A理學與科學融合在一起,表現出朱熹既是理學家又是天文學家的雙重身份。

朱熹一生以重新詮釋儒家經典為己任,然而,在儒家經典中,包含著大量的古代科技知識,尤其以天文知識最為豐富;《詩經》、《尚書·堯典》、《大戴禮記·夏小正》以及《禮記·月令》等都包含著豐富的天文知識。[19]因此,朱熹要詮釋這樣的儒家經典,就必須具備天文學知識,必須進行天文觀測和研究,只有這樣,才能對儒家經典中所涉及的天文知識做出證明和解釋。從朱熹的《儀禮經傳通解》對《歷數》、《夏小正》和《月令》的詮釋以及《朱文公文集》卷六十五所載朱熹對《尚書·舜典》的詮釋中可以看出,朱熹對各種天文現象做過詳細的觀測。以朱熹的《儀禮經傳通解·歷數》為例,朱熹在注釋「日中星鳥,以殷仲春」、「日永星火,以正仲夏」、「宵中星虛,以殷仲秋」、「日短星昴,以正仲冬」時說道:

蓋仲春之月,日在昴,入於酉地,則初昏之時,鶉火之星見於南方正午之位,當是時也,晝五十刻,夜五十刻,是為春分之氣,故曰:日中星鳥,以殷仲春。仲夏之月,日在星,入於酉地,初昏之時,大火之星見於南方正午之位,當是時也,晝長夜短,晝六十刻,夜四十刻,是為夏至之氣,故曰:日永星火,以正仲夏。仲秋之月,日在心,入於酉地,則初昏之時,虛之星見於南方正午之位,當是時也,晝夜分,晝五十刻,夜五十刻,是為秋分之氣,故曰:宵中星虛,以殷仲秋。仲冬之月,日在虛,入於酉地,初昏之時,昴星見於南方正午之位,當是時也,晝短夜長,晝四十刻,夜六十刻,是為冬至之氣,故曰:日短星昴,以正仲冬。[20]

由於歲差的原因,每一年的春分日、夏至日、秋分日、冬至日的太陽位置並不完全相同。因此,歷代儒家在注釋儒家經典中有關的天文知識時,都必須重新進行天文觀測。以上朱熹的這段論述,很可能也是朱熹通過自己親身的天文觀測才做出的。既然是進行天文觀測,那麼就很可能要用到渾儀。

朱熹重視渾儀,研究渾儀,並運用渾儀觀測天文現象,其中一個重要的原因就是為了闡發儒家經典中的科技知識。其實,這也是中國古代不少科學家研究科學的重要動機之一。中國古代科學是在以儒家文化為主流的背景中產生和發展起來的,不僅科學家的人格素質、價值觀、學識要受到儒家思想的影響,而且,科學家從事科學研究的動機、知識基礎、研究方法也與儒家文化密切相關。[21]朱熹為了闡發儒家經典中的科技知識,而運用渾儀觀測天文現象並加以研究,這與中國古代許多科學家的科學研究是相一致的,因而也應當是一種自然科學的研究。更為重要的是,朱熹的天文學研究還取得了重要的成就。[22]

注釋:

[1]樂愛國:《朱熹:一位被遺忘的天文學家》,《東南學術》,2002年第6期,第3641頁。

[2]關於朱熹在科學上的貢獻,日本著名科學史學者山 田慶兒在所著的《朱子的自然學》(〔日〕山田慶児:《朱子の自然學》,東京:岩波書店, 1978)中對朱熹在宇宙論、天文學和氣象學等方面的成就予以了全面的論述和評價,並且稱朱熹是「一位被遺忘的自然學家」;英國著名科學史家李約瑟先生對朱熹在科學方面的工作和成就也是肯定的,並稱「朱熹是一位深入觀察各種自然現象的人」(李約瑟:《雪花晶體的最早觀察》,載《李約瑟文集》,瀋陽:遼寧科學技術出版社,1986年);著名中國科技史家胡道靜先生稱「朱熹是歷史上一位有相當成就的自然科學家」(胡道靜:《朱子對沈括科學學說的鑽研與發展》,載《朱熹與中國文化》,上海:學林出版社,1989年);還有科技史專家董光璧先生也論定,朱熹是「一位有創造力的科學家」,並且說:「這種看法也得到了中國科學院院士、天文學家席澤宗先生的認同。」(董光璧:《作為科學家的朱子》,載《朱子學與21世紀國際學術研討會論文集》西安:三秦出版社,2001年)

[3]本文所引述朱熹語錄的年代確定,主要根據〔宋〕黎靖德所編《朱子語類》,北京:中華書局,1986年;陳來所著《朱子書信編年考證》,上海:上海人民出版社,1989年。

[4]〔宋〕黎靖德編:《朱子語類》卷第二十三,北京:中華書局,1986年,第534535頁。

[5]方彥壽:《朱熹書院門人考》,上海:華東師範大學出版社,2000年,第143220195181頁。

[6]陳來:《朱子書信編年考證》,上海:上海人民出版社,1989年,第87頁。

[7]《晦菴先生朱文公文集》續集卷二《答蔡季通》,四部叢刊初編。

[8]《晦菴先生朱文公文集》卷五十五《答蘇晉叟》,四部叢刊初編。

[9]《晦菴先生朱文公文集》卷五十四《答江德功》,四部叢刊初編。

[10]《晦菴先生朱文公文集》卷五十四《答江德功》, 四部叢刊初編。

[11]《晦菴先生朱文公文集》續集卷二《答蔡季通》,四部叢刊初編。

[12]《晦菴先生朱文公文集》卷三十八《答李季章》,四部叢刊初編。

[13]〔漢〕揚雄:《揚子法言》卷七《重黎篇》,《景印文淵閣四庫全書》,臺灣:臺灣商務印書館中華民國75年版。

[14]《朱子全書》第2冊《儀禮經傳通解》,上海:上海古籍出版社、合肥:安徽教育出版社,2003年,第891892頁。

[15] 《晦菴先生朱文公文集》卷六十五《尚書·舜典》,四部叢刊初編。

[16] 《晦菴先生朱文公文集》卷七十二《北辰辨》,四部叢刊初編。

[17]〔宋〕朱熹:《四書章句集注·論語集注》,上海:上海書店,1987年,第7頁。

[18]〔宋〕黎靖德編:《朱子語類》卷第二十三,北京:中華書局,1986年,第534頁。

[19] 樂愛國:《儒家經典中的科技知識》,《中華文化論壇》,2004年第1期,第133137頁。

[20]《朱子全書》第2冊《儀禮經傳通解》,上海:上海古籍出版社、合肥:安徽教育出版社,2003年,第 888頁。

[21] 樂愛國:《儒家文化與中國古代科技》,北京:中華書局,2002年,第306頁。

[22] 樂愛國:《朱熹:一位被遺忘的天文學家》,《東南學術》,2002年第6期,第3641頁。

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