中國通史（第九卷） · 第五十六章天文學
明皇朝建立以後，不僅仿效前代禁止民間學習和傳授天文，更將其禁令擴展到整個天文學領域，尤其是禁止私習曆法。研製新曆，改革舊曆，歷來是推動中國古代天文學向前發展的一個動力，而全面禁學天文的做法，則斷絕了天文人才的廣大來源，毀棄了天文學發展的群眾基礎，從而導致中國天文學發展出現低谷。禁令發布以後，天文工作集中到司天監，但無研製曆法任務，其日常工作就是按章編算每年的民用曆書，監視天空有無入占的天象。這是一種維持性的常規工作，人們不敢冒著生命危險圖求進取，所以官方天文工作也墨守陳規，毫無生氣。
明代末期出現了天文學研究復興之勢，可惜積弊時久，難以振興。就在這個時候，西方耶穌會傳教士進入中國，給渴望天文新知識的中國天文工作者帶來了歐洲天文學知識，開始了中國天文學發展的一個特殊階段——漢化西方天文學時期，即在傳統天文學框架內，搭入歐洲天文知識構件。
第一節厲禁和抗禁
按照中國歷代傳統，改朝換代要改換新曆。一部新的曆法往往與一個新的政權有關，皇帝要通過天文家溝通天人相通之途，天文家則靠解釋天象向皇帝傳達「天意」。明初，朱元璋不希望民間還有人懂天文，因為他們可能成為敵對政治勢力所需的人才。於是，對朱氏政權千秋萬代不會改換的願望，變成了對學習天文的厲禁。據明人沈德符《野獲編》記載：「國初學天文有厲禁，習歷者遣戍，造歷者殊死。」甚至規定，欽天監人員終生不得再從事它職，其子孫也不得學與欽天監無關的知識，以接替世襲，否則也要遣戍。厲禁造成了嚴重的後果，特別是天文人才的匱乏。十五世紀末，曆法常常與天象不合，禁令不得不稍有鬆動。當時官方希望徵用通曆法的人以備改歷之用，然而竟無人應徵。《野獲編》說：「至孝宗，弛其禁，且命征山林隱逸能通曆者以備其選，而卒無應者。」
朱元璋的做法壓制了數學與天文學，但畢竟還有抗禁的呼聲和行動，這一方面表現為呼籲改歷，另一方面表現為努力保存天文資料，以免其湮滅。現存常熟的一幅石刻天文圖就是明代的作品，原刻於弘治九年至十二年（1496—1499）。現存的常熟石刻星圖碑刻於正德元年（1506），是前後兩任縣令楊子器和計宗道刻制的。這幅星圖翻刻的是蘇州石刻星圖，楊子器有如下跋文：「此圖宋人刻於蘇州府學，年久磨滅，其中星位亦多缺亂，乃考甘石巫氏經而訂正之，翻刻於此，以示後來庶幾欲求其故者得觀夫大概。」這段話表現出他擔心天文失傳的急迫心情，並希望為改變這種狀況做些實事。
比常熟石刻星圖更為精巧的是隆福寺藻井星圖。隆福寺初建於明景泰四年（1453），其中萬善正黨殿為明代當時的建築，此殿上方藻井的裝飾，是一幅繪製有據的科學星圖。從此殿建成到1977年拆除，隆福寺星圖一直鮮為人知。這幅星圖直徑一米九八，繪有二百七十三個星官共一千四百三十二顆星。為什麼在禁學天文如此嚴厲的情況下，竟有人敢在離皇宮不遠的地方保存如此好的一幅星圖？就保存資料而言，也許這樣做更安全，另一方面星圖也確實掩飾得很好。如深藍色背景上的貼金星點在光亮處很顯眼，但放在光線不強又正懸頭頂較遠的地方就很不容易看到了。由此可見，當時人們為了給後人留下天文測量的成果真是費盡心機，而其重見天日竟然經過了五百多年。
此外，萬曆二十三年（1595），鄭王世子朱載堉自己編撰了一部新的曆法，以《聖壽萬年曆》為名進獻給皇帝。他因此而受到獎諭，得到「留心歷學，博通今古」的贊語。這實際上等於宣布解除了禁習曆法的禁令。但二百年的時間過去了，而明初開始實行的禁令對中國天文學的發展已經造成了不可彌補的損失。
第二節曆法
1364年朱元璋稱吳王，吳元年（1367）十一月冬至，太史院使劉基等向吳王進獻《大統歷》。洪武元年（1368），改太史院為司天監，洪武三年又改司天監為欽天監，由欽天監編算每年使用的《大統歷》。洪武十七年（1384），漏刻博士元統上書，說明《大統歷》其實就是元代《授時曆》，且「年遠數盈，漸差天度，合修改」，「以成一代之制」①。但明太祖無意編制新曆，只是擢元統為欽天監監令。元統仍以《授時曆》為基礎，略加修訂，整理成《大統曆法通軌》四卷，並將曆元由元至元十八年（1281）改到洪武十七年。此後，儘管多人多次上書請求改歷都未獲准，終明一代使用的都是《大統歷》。
①《明史》卷三一《歷志一》。
第三節天文台
明初未建天文台，直到洪武十八年（1385），考慮到歷代都有建天文台的傳統，才在南京雞鳴山上建造了觀星台，並將前一年由元大都運抵南京的郭守敬製造的天文儀器放置在天文台上。
由於南京與北京的地理緯度不同，所以元大都的儀器不適合在南京使用，於是又對其中一些儀器做了調整，並新制了一台渾儀，以便進行觀測。關於南京天文台，利瑪竇曾有一段較為翔實的記述：「南京也設有欽天監觀星台，此台以建築宏偉著稱。..城之一隅有小山崗，然仍處於城牆之內。上有平台，寬闊宏敞，頗適於觀測之用。四周屋宇壯麗，乃昔年所建。司天者夜夜鵠立於此，以察天象，無論星隕、彗孛，皆詳記奏聞。所陳儀器皆鑄以青銅，製作精美，裝飾華麗，其宏偉雅致非歐洲所能匹敵。且諸器屹立於此垂二百五十年，幾經風霜雨雪，迄無所損。」①在二百五十年以後尚如此宏偉，可見該天文台之規模。據利瑪竇記載，該台最大的天文儀器有四件，即渾象，渾儀，高表和簡儀。
永樂十九年（1421），明成祖遷都北京，二十二年，曾在宮城內建一小型的內觀象台。但當時隨行的欽天監人員卻只能在齊化門（朝陽門）迤南的城牆上進行觀測，且無大型天文儀器。正統二年（1437），明英宗決定修建北京觀象台，並派人按照南京觀象台上的儀器製成木樣，然後運回北京鑄制銅儀。正統七年（1442），北京觀象台建成。從正統四年到正統七年間又先後製成簡儀、渾儀、渾象、八尺圭表等大型天文儀器，安裝在觀象台上。正統十一年，又修造晷影堂。至此，北京觀象台已粗具規模。其遺址就是今北京建國門附近的古觀象台。此外，景泰六年（1455），明代宗還曾在內觀象台造簡儀和漏壺。但關於內觀象台的具體情況和觀測記錄，則缺乏更多的史料記載。
正統年間鑄造的天文儀器十分精美，現在部分陳列在南京紫金山天文台上。但這些精美的儀器，在當時卻安裝得相當粗糙，如簡儀極軸傾角與極高不合，渾儀二分二至與黃道實際位置不合，高表的尺寸不一等等，直到嘉靖七年（1528）才調整合適。明代的一些大型天文儀器，從製成到能正常使用，竟花費了近九十年的時間，可見當時欽天監工作的混亂和落後。
①見ChinaintheSixtiethCentury：theJournalofMathewRicci（1583—1610），Random，HomseNewYork，1953.（《利瑪竇中國札記》第四卷第五章）
第四節回回天文學
元初來自西域的札馬魯丁等天文學家都有較高水平，他們世代執掌回回司天監，為中國天文學發展作出了重要貢獻。可是到了後來他們的後人逐漸成為應付差事的官員，回回天文學出現了停滯不前的局面。明洪武元年（1368）置回回司天監，一如元制。又詔征元太史院張佑、回回司天監黑的兒等十四人，原上都回回司天台的鄭阿里等十一人去南京討論曆法。這些人雖然可以編算每年行用的回回曆書，但對西域天文學已不甚精通。而原藏秘書監的天文書籍又多為波斯文或阿拉伯文，「言殊字異，無能知者」。於是，朱元璋決定派遣使臣去西域再聘專家，與原回回司天監的天文學家合作翻譯阿拉伯天文學著作。他說：「爾來西域陰陽家，推測天象至為精密，有驗其緯度之法，又中國書之所未備，此其有關於天人甚大，宜譯其書。」①《聚真堂馬氏宗譜》簡要記述了明初禮聘天文學家馬德魯丁的情況②：「洪武元年，為創立政府，成立欽天監，派欽使到阿拉伯滿覬（麥加）政府聘請精於歷學專家，乃聘到准帶地方古來氏族學者，即我來華始祖德魯丁公字彥明者，於洪武二年來至江蘇省江寧縣。明朝之南京成立欽天監，授欽天監監正，帶來隨員甚多，皆分任欽天監職務。」當時劉基為司天監監正，馬德魯丁擔任的是回回司天監監正。洪武三年改稱欽天監和回回欽天監，洪武三十一年（1398）罷回回欽天監，改設回回曆科。馬德魯丁因其測天之學而被稱為大測先生，留下了「大測堂馬」的譽稱。他曾以其學推測天象，預報結果優於《大統歷》，因而備受尊崇。《馬氏宗譜》載：「明太祖尊我祖如師，晉封回回太師。因國事初定，關於建設多所顧問，而言聽計從，大為劉基所忌。」
馬德魯丁的一項重要工作是翻譯阿拉伯天文書籍，但他於洪武七年逝世，所以譯書的任務落到了他的兒子身上。長子馬沙亦黑，字仲德，接任回回欽天監監正之職；次子馬哈麻，字仲良，洪武三年起任回回欽天監監副、文林郎。馬沙亦黑主要負責回回曆法。《明史·歷志》記載：「命翰林李翀、吳伯宗同回回大師馬沙亦黑等譯其書」，但漢人不懂西域文字，只能作文字加工和修飾潤色，以使其符合漢語習慣，因此，主要工作是馬沙亦黑做的。經過幾年的研究，馬沙亦黑對大統歷的長處及缺陷有了較深的了解，也明白這一譯事對皇帝的重要性，純粹翻譯並不適合在中國使用，所以他實際上做的是編譯工作。馬沙亦黑編譯完成了《回回曆法》三卷。
馬哈麻主要負責回回天文星占著作的翻譯，於洪武十六年（1383）譯成了《明譯天文書》（亦稱《天文寶書》）四卷。此書原為阿拉伯天文學家闊識牙耳（971—1029）所著星占書，原名《占星術及原則導引》，譯名還有《天文書》、《乾方秘書》、《天文象宗西占》等。朱元璋對此書給以很高的評價，他說：「今數月所譯之理，知上下、察幽微，其測天之道甚是精詳於我。」①《回回曆法》的編譯和《明譯天文書》的譯成，是明代天文學發展的大①《明譯天文書》吳伯宗序。
②《聚真堂馬氏宗譜》，現藏北京民族文化宮圖書館。
①見馬哈麻譯《乾方秘書》，北京圖書館藏抄本。
事，對當時和後世學習和研究回回天文學產生了重要的影響。例如有一位名叫劉信的漢族學者，曾擔任過明英宗正統年間的欽天監夏官正。他所撰寫的《曆法通徑》四卷，講的就是回回曆法。此後貝琳根據回回曆法的基本理論和編算曆書經驗，系統整理成《七政推步》一書，這是明代研究回回天文學的重要成果。
第五節航海
天文學明代遠洋航行成就突出。在明永樂至宣德年間（1403—1435），鄭和率船隊七次下西洋，航行期間，曾採用天文定向和天文定位。明末茅元儀所著《武備志》收有鄭和航海圖，在其中四幅過洋牽星圖上標有天體出水平線高度等沿途所見的天空景象和有關數據，如「北辰星一指平水」、「燈籠骨星正，十四指半平水」、「南門雙星六指平水」等等。據今人研究，一指約在1°34′—1°36′之間，也有人認為一指相當於1.9°。此外，他們還用南北星高度及方位確定所在地大約的地理位置，並用四方星相對位置定航向。這些都是了解古代航海天文知識的寶貴資料，從中也反映了明代航海天文知識的進步。
第六節西方天文學的傳入
1583年，義大利耶穌會士利瑪竇來華傳教。他與李之藻合寫的《渾蓋通憲圖說》是早期傳入中國的歐洲天文知識。此書分兩卷。第一卷主要是講星盤的構造、原理及其中坐標網的繪製方法，第二卷主要講星盤的使用方法，另有一篇介紹渾象的專文。在這本書中有不少對中國天文學家來說是新鮮的內容，如第一次傳入完整的黃道坐標系，即沒有考慮黃極的黃道坐標；明確晨昏蒙影的嚴格意義，但將晨昏蒙影的原因歸之於日大地小則是不正確的；講述了中國古代極少論及的五星遠近問題，並給出了數量結果；傳入西方星等劃分的概念，但將星的亮度差別僅歸之於星大小不同是不全面的，此外還討論了地理經度的測量等。
利瑪竇和李之藻合寫的《經天該》一書，是以西方星圖為依據、《步天歌》為體裁的認星七言款詞，其中包含了中西星名的對照工作。《經天該》的歌詞頗為上口，例如關於獵戶座的歌詞為：「參宿七星明燭宵，兩肩兩足三為腰。參伐下垂三四點，玉井四星右足交。玉井下方曰軍井，屏星二點井南標。四顆廁星屏左立，屎星一點廁下拋。丈人子孫各連二，老人最巨南望遙。」
利瑪竇在十七世紀初還與徐光啟合作將《幾何原本》前六卷譯成漢文。
這是傳教士進入中國後翻譯的第一部科學著作，譯自利瑪竇的老師德國數學家克拉維斯對歐幾里得原書的注釋本。西方早期天文學關於行星運動的討論多以幾何為工具，《幾何原本》的傳入對學習了解西方天文學是十分重要的。另一位耶穌會士熊三拔依據星盤原理，製成專門測量太陽經緯度的簡平儀，徐光啟的譯著《簡平儀說》就講述了這種儀器及其使用方法。例如根據測得的太陽赤經與赤緯，怎樣定時間與地理緯度等。書中論述大地為球形的內容也是新鮮的知識。陽瑪諾編寫的《天問略》，則對各種各樣的天文問題逐條作了回答。在這本問答體裁的書中介紹了托勒密的地心體系，太陽在黃道上的運動，月相成因，交食及交食深淺的原因，伽利略發明的望遠鏡及其新發現等等。雖然這本書有濃重的宗教色彩，但許多天文學內容為中國過去完全不知道的。
德國傳教士湯若望與中國欽天監官員李祖白合譯的《遠鏡說》，在介紹伽利略及其發現方面比《天問略》更詳細。這些在歐洲也屬於嶄新的天文學知識傳入中國並不算晚，只是傳播範圍很小，影響還很有限。但當時一些接觸到這些新天文學知識的人，已經開始進行初步的研究和消化。如萬曆四十年（1612）左右，王英明著《歷體略》三卷，其中既有中國傳統天文學知識，也介紹了西方天文學知識，尤為可貴的是他對外來知識並不生吞活剝，如不承認有上帝居住的第十二重天，也不承認有兩重歲差天，融進了自己的見解。天啟年間（1621—1627），陸仲玉著《日月星晷式》，是最早利用歐幾里得幾何作圖法解決天球坐標在不同平面上投影的一本著作。
傳教士進入中國之際，正是中國天文科學的饑渴時期。當時接觸到西方天文知識的中國知識分子，希望通過介紹新天文知識彌補明代「大傷元氣」的天文學，以便為中國天文學的繼續發展開闢出一條新路。這一願望在明末改歷工作中得到了一定程度的實現。
第七節《崇禎曆書》
明初以來，據《大統歷》推算所作的天象預報，就已多次不准。崇禎二年五月乙酉朔（1629年6月21日）日食，欽天監的預報又發生顯著錯誤，而禮部侍郎徐光啟依據歐洲天文學方法所作的預報卻符合天象，因而崇禎帝對欽天監進行了嚴厲的批評。此後，管轄欽天監的禮部奏請開局改歷，並得到朱由檢的批准，從明初就一直未斷的改歷呼籲總算成為現實。同年七月，禮部決定在北京宣武門內首善書院開設曆局，命徐光啟督修曆法。
徐光啟深知，西方天文學的許多內容是中國「古所未聞」的，「惟西曆有之。而舍此數法，則交食凌犯，終無密合之理」①，所以改歷「宜取其法，參互考訂，使與大統法會同歸一」②。於是，他制定了一個以西法為基礎的改歷方案。在他領導下，曆局從翻譯西方天文學資料起步，力圖系統地和全面地引進西方天文學的成就，當時還聘用了義大利龍華民、羅雅各，瑞士鄧玉函，德國湯若望等人，與曆局的中國天文學家一道譯書，編譯或節譯哥白尼、第谷、伽利略、克卜勒等歐洲著名天文學家的著作。這是曆局的中心工作。其結果是從崇禎二年到崇禎七年（1629—1634）歷經六年，完成了卷帙浩繁的《崇禎曆書》。徐光啟於崇禎六年去世，經他定稿的有105卷，其餘32卷最後審定人為李天經。此外，曆局人員在製造觀測儀器，天象推算和實際觀測方面也做了不少工作。
《崇禎曆書》是較全面介紹歐洲古典天文學的重要著作。全書共46種，137卷，分節次六目和基本五目。節次六目分別為日躔、恆星、月離、日月交合、五緯星和五星凌犯；基本五目分別為法原、法數、法算、法器和會通。其中以講述天文學基礎理論法原所占篇幅最大，有40卷之多，法數為天文用表，法算為天文學計算必備的數學知識，如三角學、幾何學等，法器為天文儀器及其使用方法，會通為中西度量單位換算表。
《崇禎曆書》採用的是丹麥天文學家第谷所創立的宇宙體系和幾何學的計算方法。其中引入了明確的地球概念和地理經緯度概念，引入了球面天文學，以及視差、蒙氣差等重要天文概念和相應的計算方法。它還採用了西方較精確的天文數據和通行的一些度量單位，如一周天分為360°，度以下用60進位制等。這部書也有不少錯誤和缺點，如第谷體系是對托勒密地心說和哥白尼日心說的折衷體系，在當時歐洲並不先進，其維護地靜觀，否認天體自轉，以及對歲差現象的解釋等，也都是錯誤的。
《崇禎曆書》貫徹了徐光啟以西法為基礎的設想，基本上納入了「熔彼方之材質，入大統之型模」①的規範。儘管此書大量內容為西方體系，但最後仍落實到編歷問題上，並未突破《大統歷》的框架。實際上，所謂「入大統之型模」，就是以曆法服務於皇家，將天文學研究僅僅局限於編修曆法這項具體應用上，而難以使之真正成為探索天體運動、變化及其規律的科學。總的來說，《崇禎曆書》是漢化西方天文學的產物。其中雖然有很多新天文學知識，但由於傳授者的保留和扭曲，以及接受者的被動和因循，這些新知識①《明史》卷三一《歷志一》。
②《明史》卷三一《歷志一》。
①《徐光啟集》卷八《曆書總目表》，中華書局1963年版。
在中國並沒有產生像在西方那樣的革命力量。但無論如何，《崇禎曆書》的編成仍然是明代天文學發展所取得的偉大成就。
此外，《崇禎曆書》內容的重大變化，也引起了保守派的攻擊。他們以其「未入大統之型模」為藉口，以不符合祖制為大棒，力阻《崇禎曆書》的頒行，使得優柔寡斷的崇禎皇帝始終拿不定主意。崇禎十六年（1643）八月，他終於下定頒發新曆的決心，但這時明朝政權已面臨崩潰邊緣，再也無力顧及曆法的事情了。入清後，湯若望將《崇禎曆書》改訂為100餘卷，改稱《西洋新法曆書》，得以刊行。