天文學(xué)論文范文
前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)天文學(xué)論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā)，助您在寫作的道路上更上一層樓。
第1篇
一. 天文學(xué)研究的歷程
朱熹對(duì)天文現(xiàn)象的思考很早就已開始。據(jù)朱熹門人黃義剛“癸丑（1193年，朱熹63歲）以后所聞”和林蘷孫“丁巳（1197年，朱熹67歲）以后所聞”，朱熹曾回憶說：“某自五、六歲，便煩惱道：‘天地四邊之外，是什么物事？’見人說四方無邊，某思量也須有個(gè)盡處。如這壁相似，壁后也須有什么物事。其時(shí)思量得幾乎成病。到而今也未知那壁后是何物？”[ ]可見，朱熹從小就關(guān)心天文，直到晚年仍對(duì)此難以忘懷，并孜孜以求。
然而，朱熹在其早期的學(xué)術(shù)生涯中，并沒有進(jìn)行天文學(xué)的研究。朱熹早年除讀儒家經(jīng)典外，“無所不學(xué)，禪、道文章，楚辭、詩、兵法，事事要學(xué)”[ ]。紹興三十年（1160年，朱熹30歲），朱熹正式拜二程的三傳弟子李侗為師，開始潛心于儒學(xué)，并接受李侗以“默坐澄心”于“分殊”上體認(rèn)“理一”的思想。
據(jù)《朱文公文集》以及當(dāng)今學(xué)者陳來先生所著《朱子書信編年考證》[ ]，朱熹最早論及天文學(xué)當(dāng)在乾道七年（1171年，朱熹41歲）的《答林擇之》，其中寫道：“竹尺一枚，煩以夏至日依古法立表以測(cè)其日中之景，細(xì)度其長(zhǎng)短。”[ ]
測(cè)量日影的長(zhǎng)度是古代重要的天文觀測(cè)活動(dòng)之一。最簡(jiǎn)單的方法是在地上直立一根長(zhǎng)八尺的表竿，通過測(cè)量日影的長(zhǎng)短來確定節(jié)氣；其中日影最短時(shí)為夏至，最長(zhǎng)時(shí)為冬至，又都稱為“日至”。與此同時(shí)，這種方法還用于確定“地中”。《周禮地官》載：“以土圭之法測(cè)土深，正日景以求地中。……日至之景，尺有五寸，謂之地中。”意思是，在夏至日中午測(cè)得日影為一尺五寸的地方，此地便是“地中”。而且，從“地中”向北，每一千里則影長(zhǎng)增一寸；向南，每一千里則影長(zhǎng)減一寸。這就是《周髀算經(jīng)》所謂“周髀長(zhǎng)八尺，勾之損益寸千里”。這一說法到南朝以后受到懷疑；唐朝的一行和南宮說通過不同地區(qū)日影的測(cè)量，進(jìn)一步予以糾正。朱熹要其弟子林擇之協(xié)助測(cè)量日影，顯然是要比較不同地區(qū)日影的長(zhǎng)短，其科學(xué)精神可見一斑。
在同年的《答蔡季通》中。朱熹寫道：“歷法恐亦只可略說大概規(guī)模，蓋欲其詳，即須仰觀俯察乃可驗(yàn)。今無其器，殆亦難盡究也。”[ ]
蔡季通，即蔡元定（1135～1198年）；建陽（今屬福建）人，學(xué)者稱西山先生；精于天文、地理、呂律、象數(shù)，著作有《律呂新書》、《大衍詳說》等；為朱熹“四大弟子（ 蔡元定、黃干、劉爚、陳淳）”之首。蔡元定的年齡僅比朱熹小5歲，并在天文學(xué)等科學(xué)上有所造詣，很受朱熹的器重。從以上所引《答蔡季通》可知，當(dāng)時(shí)朱熹正與蔡元定討論天文歷法，并且認(rèn)為，研究歷法必須用科學(xué)儀器進(jìn)行實(shí)際的天文觀測(cè)。
淳熙元年（1174年，朱熹44歲），朱熹在《答呂子約》中寫道：“日月之說，沈存中筆談中說得好，日食時(shí)亦非光散，但為物掩耳。若論其實(shí)，須以終古不易者為體，但其光氣常新耳。”[ ]顯然，朱熹在此前已研讀過北宋著名科學(xué)家沈括的《夢(mèng)溪筆談》，并對(duì)沈括的有關(guān)天文學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行分析。胡道靜先生認(rèn)為，在整個(gè)宋代，朱熹是最最重視沈括著作的科學(xué)價(jià)值的唯一的學(xué)者，是宋代學(xué)者中最熟悉《夢(mèng)溪筆談》內(nèi)容并能對(duì)其科學(xué)觀點(diǎn)有所闡發(fā)的人。[ ]
淳熙十三年（1186年，朱熹56歲），朱熹在《答蔡季通》中寫道：“《星經(jīng)》紫垣固所當(dāng)先，太微、天市乃在二十八宿之中，若列于前，不知如何指其所在？恐當(dāng)云在紫垣之旁某星至某星之外，起某宿幾度，盡某宿幾度。又記其帝坐處須云在某宿幾度，距紫垣幾度，赤道幾度，距垣四面各幾度，與垣外某星相直，及記其昏見，及昏旦夜半當(dāng)中之星。其垣四面之星，亦須注與垣外某星相直，乃可易曉。……《星經(jīng)》可付三哥畢其事否？甚愿早見之也。近校得《步天歌》頗不錯(cuò)，其說雖淺而詞甚俚，然亦初學(xué)之階梯也。”[ ]可見，當(dāng)時(shí)朱熹正與蔡元定一起研究重要的天文學(xué)經(jīng)典著作《星經(jīng)》和以詩歌形式寫成的通俗天文學(xué)著作《步天歌》，并就如何確定天空中恒星的位置問題進(jìn)行討論，其中涉及三垣二十八宿星象體系。
同年，朱熹在《答蔡伯靜》中寫道：“天經(jīng)之說，今日所論乃中其病，然亦未盡。彼論之失，正坐以天形為可低昂反復(fù)耳。不知天形一定，其間隨人所望固有少不同處，而其南北高下自有定位，政使人能入于彈圓之下以望之，南極雖高，而北極之在北方，只有更高于南極，決不至反入地下而移過南方也。但入彈圓下者自不看見耳。蓋圖雖古所創(chuàng)，然終不似天體，孰若一大圓象，鉆穴為星，而虛其當(dāng)隱之規(guī)，以為甕口，乃設(shè)短軸于北極之外，以綴而運(yùn)之，又設(shè)短軸于南極之北，以承甕口，遂自甕口設(shè)四柱，小梯以入其中，而于梯末架空北入，以為地平，使可仰窺而不失渾體耶？”[ ]在這里，朱熹設(shè)想了一種可進(jìn)入其中觀看天象的龐大的渾天儀。
淳熙十四年（1187年，朱熹57歲），朱熹在《答廖子晦》中寫道：“日之南北雖不同，然皆隨黃道而行耳。月道雖不同，然亦常隨黃道而出其旁耳。其合朔時(shí)，日月同在一度；其望日，則日月極遠(yuǎn)而相對(duì)；其上下弦，則日月近一而遠(yuǎn)三。如日在午，則月或在卯，或在酉之類是也。故合朔之時(shí)，日月之東西雖同在一度，而月道之南北或差遠(yuǎn)，于日則不蝕。或南北雖亦相近，而日在內(nèi)，月在外，則不蝕。此正如一人秉燭，一人執(zhí)扇，相交而過。一人自內(nèi)觀之，其兩人相去差遠(yuǎn)，則雖扇在內(nèi)，燭在外，而扇不能掩燭。或秉燭者在內(nèi)，而執(zhí)扇在外，則雖近而扇亦不能掩燭。以此推之，大略可見。”[ ]在這里，朱熹對(duì)月亮盈虧變化的原因作了探討。
淳熙十六年（1189年，朱熹59歲），朱熹在《答蔡季通》中寫道：“極星出地之度，趙君云福州只廿四度，不知何故自福州至此已差四度，而自此至岳臺(tái)，卻只差八度也。子半之說尤可疑，豈非天旋地轉(zhuǎn)，閩浙卻是天地之中也耶？”[ ]在這里，朱熹試圖通過比較各地北極星的高度及其與地中岳臺(tái)的關(guān)系，以證明大地的運(yùn)動(dòng)。
朱熹在一生中最后的十年里，在天文學(xué)研究上下了較多的功夫，并取得了重要的科學(xué)成就。南宋黎靖德所編《朱子語類》卷一“理氣上太極天地上”和卷二“理氣下天地下”編入大量朱熹有關(guān)天文學(xué)的言論，其中大都是這一時(shí)期朱熹門人所記錄的。例如：《朱子語類》卷二朱熹門人陳淳“庚戌（1190年，朱熹60歲）、己未（1199年，朱熹69歲）所聞”：“天日月星皆是左旋，只有遲速。天行較急，一日一夜繞地一周三百六十五度四分度之一，而又進(jìn)過一度。日行稍遲，一日一夜繞地恰一周，而於天為退一度。至一年，方與天相值在恰好處，是謂一年一周天。月行又遲，一日一夜繞地不能匝，而於天常退十三度十九分度之七。至二十九日半強(qiáng)，恰與天相值在恰好處，是謂一月一周天。月只是受日光。月質(zhì)常圓，不曾缺，如圓毬，只有一面受日光。望日日在酉，月在卯，正相對(duì)，受光為盛。天積氣，上面勁，只中間空，為日月來往。地在天中，不甚大，四邊空。……”[ ]
《朱子語類》的其它卷中也有此類記錄。例如：《朱子語類》卷二十三黃義剛“癸丑（1193年，朱熹63歲）以后所聞”：安卿問北辰。曰：“北辰是那中間無星處，這些子不動(dòng)，是天之樞紐。北辰無星……。”義剛問：“極星動(dòng)不動(dòng)？”曰：“極星也動(dòng)。只是它近那辰后，雖動(dòng)而不覺。……今人以管去窺那極星，見其動(dòng)來動(dòng)去，只在管里面，不動(dòng)出去。向來人說北極便是北辰，皆只說北極不動(dòng)。至本朝人方去推得是北極只是北辰頭邊，而極星依舊動(dòng)。又一說，那空無星處皆謂之辰……。”又曰：“天轉(zhuǎn)，也非東而西，也非循環(huán)磨轉(zhuǎn)，卻是側(cè)轉(zhuǎn)。”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(duì)。天雖轉(zhuǎn)，極卻在中不動(dòng)。”[ ]
《朱文公文集》卷七十二朱熹所著《北辰辨》（大約寫成于1196年，朱熹66歲）以及卷六十五朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》（大約寫成于1198年，朱熹68歲）都包含有豐富的天文學(xué)觀點(diǎn)。《北辰辨》是朱熹專門討論天球北極星座的論文；在所注的《堯典》中，朱熹討論了當(dāng)時(shí)天文學(xué)的歲差、置閏法等概念；在所注《舜典》中討論了早期的渾天說、渾天儀的結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)記錄了當(dāng)時(shí)的渾天儀結(jié)構(gòu)。
這一時(shí)期朱熹所編《楚辭集注》（成書于1195年，朱熹65歲）之《天問》中也有一些注釋反映了他在天文學(xué)方面的研究和造詣。
二. 天文學(xué)的成就
就朱熹研究天文學(xué)的方法而言，其最根本的研究方法是[ ]：
其一，細(xì)心觀察各種天文現(xiàn)象。朱熹是重視親身觀察、善于觀察的人。他經(jīng)常運(yùn)用儀器觀察天文現(xiàn)象；并運(yùn)用觀察所得驗(yàn)證、反駁或提出各種見解。
其二，用“氣”、“陰陽”等抽象概念解釋天文現(xiàn)象。朱熹所采用的這一方法與中國古代科學(xué)家普遍采用的研究方法是一致的。
其三，運(yùn)用推類獲取新知。朱熹經(jīng)常運(yùn)用“以類而推”的方法，用已知的東西、直觀的東西，對(duì)天文現(xiàn)象進(jìn)行類推解釋。
其四，闡發(fā)前人的天文學(xué)研究成果。朱熹研讀過包括沈括《夢(mèng)溪筆談》在內(nèi)的大量科學(xué)論著，對(duì)前人的天文學(xué)觀點(diǎn)均予以評(píng)述，并提出自己的看法。
從現(xiàn)代科學(xué)的角度看，朱熹的天文學(xué)研究方法，固然有其不足之處，這主要是由于古代科學(xué)所處的階段而導(dǎo)致的。在古代科學(xué)的范疇中，朱熹的天文學(xué)研究方法應(yīng)當(dāng)屬于合理。更為重要的是，朱熹運(yùn)用這些方法在天文學(xué)上取得了重要的成就。
朱熹在天文學(xué)方面的科學(xué)成就主要反映在他最后十年里有關(guān)的言論中。概括起來主要有三個(gè)方面：
第一，提出了以“氣”為起點(diǎn)的宇宙演化學(xué)說。朱熹曾經(jīng)說：“天地初間只是陰陽之氣。這一個(gè)氣運(yùn)行，磨來磨去，磨得急了便拶許多渣滓；里面無處出，便結(jié)成個(gè)地在中央。氣之清者便為天，為日月，為星辰，只在外，常周環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。地便只在中央不動(dòng)。不是在下。”[ ]這里描繪了一幅宇宙演化途徑的圖景。
在朱熹看來，宇宙的初始是由陰陽之氣構(gòu)成的氣團(tuán)。陰陽之氣的氣團(tuán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由于內(nèi)部相互磨擦發(fā)生分化；其中“清剛者為天，重濁者為地”[ ]，重濁之氣聚合為“渣滓”，為地，清剛之氣則在地的周圍形成天和日月星辰。朱熹還明確說：“天地始初混沌未分時(shí)，想只有水火二者。水之滓腳便成地。今登高而望，群山皆為波浪之狀，便是水泛如此。只不知因什么時(shí)凝了。初間極軟，后來方凝得硬。……水之極濁便成地，火之極輕便成風(fēng)霆雷電日星之屬。”[ ]他根據(jù)直觀的經(jīng)驗(yàn)推斷認(rèn)為，大地是在水的作用下通過沉積而形成的，日月星辰是由火而形成的。
將宇宙的初始看作是運(yùn)動(dòng)的氣，這一思想與近代天文學(xué)關(guān)于太陽系起源的星云說有某些相似之處。1755年，德國哲學(xué)家康德提出了太陽系起源的星云說；1796年，法國天文學(xué)家拉普拉斯也獨(dú)立地提出星云說。星云說認(rèn)為，太陽系內(nèi)的所有天體都是由同一團(tuán)原始星云形成的。然而，在他們500多年之前，朱熹就提出了類似之說；盡管尚缺乏科學(xué)依據(jù)和定量的推算，但其通過思辯而獲得的結(jié)果則是超前的。
對(duì)此，英國科學(xué)史家梅森在其《自然科學(xué)史》一書中予以記述：“宋朝最出名的新儒家是朱熹。他認(rèn)為，在太初，宇宙只是在運(yùn)動(dòng)中的一團(tuán)渾沌的物質(zhì)。這種運(yùn)動(dòng)是漩渦的運(yùn)動(dòng)，而由于這種運(yùn)動(dòng)，重濁物質(zhì)與清剛物質(zhì)就分離開來，重濁者趨向宇宙大旋渦的中心而成為地，清剛者則居于上而成為天。……”[ ]
第二，提出了地以“氣”懸空于宇宙之中的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說。朱熹贊同早期的渾天說，但作了重大的修改和發(fā)展。早期的渾天說認(rèn)為：“天如雞子，地如雞中黃，孤居于天內(nèi)，天大而地小。天表里有水，天地各乘氣而立，載水而行”[ ]但是，當(dāng)天半繞地下時(shí)，日月星辰如何從水中通過？這是困擾古代天文學(xué)家的一大難題。朱熹不贊同地載水而浮的說法，他說：“天以氣而依地之形，地以形而附天之氣。天包乎地，地特天中之一物爾。天以氣而運(yùn)乎外，故地?fù)n在中間，隤然不動(dòng)。”[ ]這就是說，地以“氣”懸空在宇宙之中。
至于地如何以“氣”懸空在宇宙中央，朱熹說：“天運(yùn)不息，晝夜輾轉(zhuǎn)，故地?fù)n在中間。使天有一息之停，則地須陷下。惟天運(yùn)轉(zhuǎn)之急，故凝結(jié)得許多渣滓在中間。”[ ]又說：“地則氣之渣滓，聚成形質(zhì)者；但以其束于勁風(fēng)旋轉(zhuǎn)之中，故得以兀然浮空，甚久而不墜耳。”[ ]朱熹認(rèn)為，宇宙中“氣”的旋轉(zhuǎn)使得地能夠懸空于宇宙中央。朱熹的解釋克服了以往天文學(xué)家關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說的弱點(diǎn)，把傳統(tǒng)的渾天說發(fā)展到了一個(gè)新水平。[ ]
關(guān)于地之外的天，朱熹說：“天之形，……亦無形質(zhì)。……天體，而實(shí)非有體也。”[ ]“天無體，只二十八宿便是天體。”[ ]又說：“星不是貼天。天是陰陽之氣在上面”；“天積氣，上面勁，只中間空，為日月來往。地在天中，不甚大，四邊空，”[ ]這顯然是吸取了傳統(tǒng)宣夜說所謂“天了無質(zhì)，……日月眾星，自然浮生虛空之中，其行無止，皆須氣也”[ ]的思想。
第三，提出了天有九重和天體運(yùn)行軌道的思想。朱熹認(rèn)為，屈原《天問》的“圜則九重”就是指“九天”，指天有九重。事實(shí)上，在朱熹之前，關(guān)于“九天”的說法可見《呂氏春秋有始覽》：中央曰鈞天，東方曰蒼天，東北曰變天，北方曰玄天，西北曰幽天，西方曰顥天，西南曰朱天，南方曰炎天，東南曰陽天；后來的《淮南子天文訓(xùn)》等也有類似的說法；直到北宋末年洪興祖撰《楚辭補(bǔ)注》，其中《天文章句》對(duì)“九天”的解釋是：東方皞天，東南方陽天，南方赤天，西南方朱天，西方成天，西北方幽天，北方玄天，東北方變天，中央鈞天。顯然，這些解釋都不包括天有九重的思想。
朱熹則明確地提出天有九重的觀點(diǎn)，并且還說“自地之外，氣之旋轉(zhuǎn)，益遠(yuǎn)益大，益清益剛，究陽之?dāng)?shù)，而至于九，則極清極剛，而無復(fù)有涯矣”[ ]；同時(shí)，朱熹贊同張載所謂“日月五星順天左旋”的說法。他進(jìn)一步解釋說：“蓋天行甚健，一日一夜周三百六十五度四分度之一，又進(jìn)過一度。日行速，健次于天，一日一夜周三百六十五度四分度之一，正恰好。比天進(jìn)一度，則日為退一度。二日天進(jìn)二度，則日為退二度。積至三百六十五日四分日之一，則天所進(jìn)過之度，又恰周得本數(shù)；而日所退之度，亦恰退盡本數(shù)，遂與天會(huì)而成一年。月行遲，一日一夜三百六十五度四分度之一行不盡，比天為退了十三度有奇。進(jìn)數(shù)為順天而左，退數(shù)為逆天而右。”[ ]《朱子語類》卷二朱熹的門人在闡釋所謂“天左旋，日月亦左旋”時(shí)說：“此亦易見。如以一大輪在外，一小輪載日月在內(nèi)，大輪轉(zhuǎn)急，小輪轉(zhuǎn)慢。雖都是左轉(zhuǎn)，只有急有慢，便覺日月似右轉(zhuǎn)了。”朱熹贊同此說。[ ]
對(duì)此，英國著名科學(xué)史家李約瑟說：“這位哲學(xué)家曾談到‘大輪’和‘小輪’，也就是日、月的小‘軌道’以及行星和恒星的大‘軌道’。特別有趣的是，他已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，‘逆行’不過是由于天體相對(duì)速度不同而產(chǎn)生的一種視現(xiàn)象。”[ ]因此李約瑟認(rèn)為，不能匆忙假定中國天文學(xué)家從未理解行星的運(yùn)動(dòng)軌道。
在天文學(xué)研究中，朱熹除了提出以上新見外，還對(duì)沈括有關(guān)天文學(xué)的觀點(diǎn)做過詳細(xì)的闡述。例如：沈括曾說：“月本無光，猶銀丸，日耀之乃光耳。光之初生，日在其傍，故光側(cè)，而所見才如鉤；日漸遠(yuǎn)，則斜照，而光稍滿。如一彈丸，以粉涂其半，側(cè)視之，則粉處如鉤；對(duì)視之，則正圓。”[ ]朱熹贊同此說，并接著說：“以此觀之則知月光常滿，但自人所立處視之，有偏有正，故見其光有盈有虧。”[ ]他還說：“月體常圓無闕，但常受日光為明。初三、四是日在下照，月在西邊明，人在這邊望，只見在弦光。十五、六則日在地下，其光由地四邊而射出，月被其光而明。……月，古今人皆言有闕，惟沈存中云無闕。”[ ]
三. 對(duì)后世的影響
中國古代的天文學(xué)大致包括宇宙結(jié)構(gòu)理論和歷法兩大主要部分，尤以歷法最為突出。宇宙結(jié)構(gòu)理論自漢代形成蓋天說、渾天說和宣夜說之后，也經(jīng)歷了不斷的發(fā)展，主要表現(xiàn)為占主導(dǎo)地位的渾天說不斷吸取各家學(xué)說之長(zhǎng)而逐步得到完善。
朱熹的天文學(xué)研究側(cè)重于對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)理論的研究。他通過自己的天文觀測(cè)和科學(xué)研究，以渾天說為主干，吸取了蓋天說和宣夜說的某些觀點(diǎn)，提出了較以往更加完善的宇宙結(jié)構(gòu)理論，把古代的渾天說推到一個(gè)新的階段，這應(yīng)當(dāng)是朱熹對(duì)于古代天文學(xué)發(fā)展的一大貢獻(xiàn)。
但是，由于朱熹的天文學(xué)研究只是專注于宇宙的結(jié)構(gòu)，對(duì)于當(dāng)時(shí)在天文觀測(cè)和歷法方面的研究進(jìn)展關(guān)注不夠，在這些方面的研究稍顯不足。因此，他的宇宙結(jié)構(gòu)理論在某些具體的細(xì)節(jié)方面，尤其是定量方面，尚有一些不足之處，有些見解和解釋是欠妥當(dāng)?shù)摹?/p>
然而，他畢竟對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)等天文學(xué)問題作了純科學(xué)意義上的研究，代表了宋代以至后來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期中國古代天文學(xué)在宇宙結(jié)構(gòu)理論研究方面的水平。而且，朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論在后來直至清代一直受到了不少學(xué)者的重視和引述。
朱熹之后宋末的重要學(xué)者王應(yīng)麟(1223～1296年，字伯厚，號(hào)深寧居士)撰《六經(jīng)天文編》六卷，記述了儒家經(jīng)典中大量有關(guān)天文學(xué)方面的重要論述，《四庫全書六經(jīng)天文編》“提要”說：“是編裒六經(jīng)之言天文者，以易、書、詩所載為上卷，周禮、禮記、春秋所載為下卷。”該著作也記述了朱熹的許多有關(guān)天文學(xué)方面的論述。
元代之后科舉考試以“四書五經(jīng)”為官定教科書。其中《尚書》以蔡沈的《書集傳》為主。蔡沈（1167～1230年，字仲默，號(hào)九峰）曾隨其父蔡元定從學(xué)于朱熹。他的《書集傳》是承朱熹之命而作，其中包含了朱熹所注《尚書》之《堯典》、《舜典》等內(nèi)容，涉及不少有關(guān)天文學(xué)方面的論述。另有元代學(xué)者史伯璿（生卒不詳）著《管窺外篇》；《四庫全書管窺外篇》“提要”說：該書中“于天文、歷學(xué)、地理、田制言之頗詳，多能有所闡發(fā)。”在論及天文學(xué)時(shí)，該書對(duì)朱熹的言論多有引述，并認(rèn)為“天以極健至勁之氣運(yùn)乎外，而束水與地于其中”。這與朱熹的宇宙結(jié)構(gòu)理論是一致的。
明初的胡廣等纂修《性理大全》，其中輯錄了大量朱熹有關(guān)天文學(xué)的論述。明末清初的天文學(xué)家游藝（生卒不詳，字子六，號(hào)岱峰）融中西天文學(xué)于一體，撰天文學(xué)著作《天經(jīng)或問》，后被收入《四庫全書》，并流傳于日本。該書在回答地球何以“能浮空而不墜”時(shí)說：“天虛晝夜運(yùn)旋于外，地實(shí)確然不動(dòng)于中……天裹著地，運(yùn)旋之氣升降不息，四面緊塞不容展側(cè)，地不得不凝于中以自守也。”這里吸取了朱熹關(guān)于氣的旋轉(zhuǎn)支撐地球懸于空中的宇宙結(jié)構(gòu)理論；在解釋地震的原因時(shí)，該書又明確運(yùn)用了朱熹的這一觀點(diǎn)，說：“地本氣之渣滓聚成形質(zhì)者，束于元?dú)庑D(zhuǎn)之中，故兀然浮空而不墜為極重亙中心以鎮(zhèn)定也。”在論及日月五星的運(yùn)行方向和速度時(shí)，該書說道：“日月之行，宋儒言之甚詳”，并且還直接引述朱熹關(guān)于五星運(yùn)行方向和速度的觀點(diǎn)予以說明。
清代著名學(xué)者李光地（1642～1718年，字晉卿，號(hào)榕村）曾奉命主編《朱子大全》，其中“卷四十九理氣一”有“總論、太極、天地、陰陽、時(shí)令”，“卷五十理氣二”有“天文、天度、地理、雷電、風(fēng)雨雪雹霜露”，收錄了朱熹有關(guān)天文學(xué)的不少論述。李光地所著的《歷象本要》引述了朱熹所謂“地在中央不動(dòng)，不是在下”，“天包乎地”以及“天有九重”等，用以說明朱熹的天文學(xué)思想中包含了西方天文學(xué)有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的知識(shí)[ ]。他在所撰的《理氣》篇說：“朱子言天，天不宜以恒星為體，當(dāng)立有定之度數(shù)記之。天乃動(dòng)物，仍當(dāng)于天外立一太虛不動(dòng)之天以測(cè)之，此說即今西歷之宗動(dòng)天也。其言九層之天。近人者最和暖故能生人物。遠(yuǎn)得一層，運(yùn)轉(zhuǎn)得較緊似一層。至第九層則緊不可言。與今西歷所云九層一 一吻合。”[ ]他的《御定星歷考原》六卷，也引述了朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論，并且認(rèn)為，朱熹所說的“天包乎地，地特天中之一物爾”就是指“天渾圓地亦渾圓”，而與西方天文學(xué)的宇宙結(jié)構(gòu)理論相一致。
李光地與被譽(yù)為清初“歷算第一名家”的梅文鼎（1633～1721年，字定九，號(hào)勿庵）[ ]交往甚密，并且對(duì)當(dāng)時(shí)的西方科學(xué)都持“西學(xué)中源”說。梅文鼎在所著《歷學(xué)疑問》中多處引用朱熹有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)的言論。該書認(rèn)為，朱熹已經(jīng)具有西方天文學(xué)所謂“動(dòng)天之外有靜天”、“天有重?cái)?shù)”和“以輪載日月”的觀點(diǎn)，并且說：“朱子以輪載日月之喻，兼可施諸黃、赤，與西說之言層次者實(shí)相通貫。”[ ]
除此之外，清代還有黃鼎（生卒不詳）的《天文大成管窺輯要》八十卷，其中也包括朱熹有關(guān)天文學(xué)的不少論述。
朱熹是古代的大哲學(xué)家，代表了中國古代哲學(xué)發(fā)展的一座高峰。也許正是這個(gè)原因，他在天文學(xué)上所取得的成就一直沒有能引起人們足夠的注意。但是，這并不能否認(rèn)他在天文學(xué)上確實(shí)做出過卓越的貢獻(xiàn)，他的宇宙結(jié)構(gòu)理論對(duì)后世產(chǎn)生過重大的影響。
注釋：
[ ] 李約瑟：《中國科學(xué)技術(shù)史》第四卷《天學(xué)》，北京：科學(xué)出版社1975年版，第2頁。
[ ] 〔宋〕黎靖德編：《朱子語類》，北京：中華書局1986年版，卷第九十四。
[ ] 《朱子語類》，卷第一百四。
[ ] 陳來：《朱子書信編年考證》，上海人民出版社1989年版。
[ ] 《答林擇之》，《晦菴先生朱文公文集》（四部叢刊初編），以下簡(jiǎn)稱《文集》，卷四十三。
[ ] 《答蔡季通》，《文集》續(xù)集卷二。
[ ] 《答呂子約》，《文集》卷四十七。
[ ] 胡道靜：《朱子對(duì)沈括科學(xué)學(xué)說的鉆研與發(fā)展》，《朱熹與中國文化》，學(xué)林出版社1989年版。
[ ] 《答蔡季通》，《文集》卷四十四。
[ ] 《答蔡伯靜》，《文集》續(xù)集卷三。
[ ] 《答廖子晦》，《文集》卷四十五。
[ ] 《答蔡季通》，《文集》續(xù)集卷二。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 《朱子語類》，卷第二十三。
[ ] 樂愛國、高令印《朱熹格物致知論的科學(xué)精神及其歷史作用》，《廈門大學(xué)學(xué)報(bào)》，1997年第1期。
[ ] 《朱子語類》，卷第一。
[ ] 《朱子語類》，卷第一。
[ ] 《朱子語類》，卷第一。
[ ] 梅森：《自然科學(xué)史》，上海譯文出版社1980年版，第75頁。
[ ] 《晉書天文志上》。
[ ] 《朱子語類》，卷第一。
[ ] 《朱子語類》，卷第一。
[ ] 朱熹：《楚辭集注》，上海古籍出版社1979年版，第51頁。
[ ] 杜石然等：《中國科學(xué)技術(shù)史稿》（下），科學(xué)出版社1982年版，第106頁。
[ ] 朱熹：《楚辭集注》，第51頁。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 《晉書天文志上》。
[ ] 朱熹：《楚辭集注》，第51頁。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 李約瑟：《中國科學(xué)技術(shù)史》第4卷，科學(xué)出版社1975年版，第547頁。
[ ] 沈括：《夢(mèng)溪筆談》卷七《象數(shù)一》。
[ ] 朱熹：《楚辭集注》，第53頁。
[ ] 《朱子語類》，卷第二。
[ ] 樂愛國：《李光地的中西科技觀述評(píng)》，載《李光地研究》，廈門大學(xué)出版社1993年版。
[ ] 《榕村語錄》卷二十六《理氣》
第2篇
明代茅元儀《武備志》中收錄了《測(cè)天賦》、《玉帝親機(jī)》二書，收集了許多有關(guān)天氣的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識(shí)，其中的天氣諺語集中體現(xiàn)了古代勞動(dòng)人民的智慧。這些諺語來自生活實(shí)踐，因難免受封建迷信思想的影響，不少諺語有不科學(xué)之處。到了明末，我國的氣象事業(yè)有了一定的發(fā)展。但人們對(duì)于氣象的認(rèn)識(shí)較為分散，而且也局限于知識(shí)分子階層，沒有普及到群眾中去。《天經(jīng)或問》作為第一本天文科普讀物，以一問一答的形式，像百性普及相關(guān)知識(shí)，其中也涉及到氣象知識(shí)，通俗易懂，是中國氣象學(xué)的啟蒙之作。
二、《天經(jīng)或問》中的氣象學(xué)知識(shí)
《天經(jīng)或問》共有四卷。卷一共有22圖：昊天一氣渾淪變化圖，黃赤道南北極圖，三輪六合八觚之圖等；卷二有問答17條，各有標(biāo)題：天體，地體，黃赤道，南北極，子午規(guī)，地平規(guī)，太陽，太陰，日食，交食，朔望弦晦等；卷三有問答25條，各有標(biāo)題：歲差，經(jīng)星名位，恒星多寡，大星位分，太陽出入赤道度分，經(jīng)星東移，觜宿古今測(cè)異，七曜各麗天，恒星天等；卷四有問答27條，各有標(biāo)題：分野，年月，歷法，霄霞，風(fēng)云雨露霧霜，雪霰，雹，雷電，霾，慧孛，虹，日月暈，日月重見，風(fēng)雨徵等。游藝結(jié)合中西科技成果，撰成通俗讀物《天經(jīng)或問》一書，很有獨(dú)特見解，被收入《四庫全書》，并流傳日本，多次翻印發(fā)行。《四庫全書》總纂紀(jì)昀評(píng)述這部書：凡天地氣象、日月星辰之運(yùn)行，月盈日蝕的道理，以及風(fēng)云、雷電、雨露、霜霧、云霓的變化，都設(shè)有問答，明其所以然，條理清晰，通俗易懂；至于星占應(yīng)驗(yàn)之術(shù)，則摒棄不談。
（一）各類天氣現(xiàn)象
“問：雹，冷物也，何以不降于寒而降于暑也？或謂蜥蜴所噴，或謂龍鱗所藏？是乎？否乎？曰：氣之三際：中為冷際，下為地溫，上近火熱，極冷之處乃在冷際之中。二時(shí)之雨，三冬之雪，蓋至冷之初際，即已變化下零矣。冬月氣升，其力甚緩，非大地同云不能扶勢(shì)，故云足甚廣；二時(shí)之云足亦闊，云生緩遲，即雨舒徐，皆變于冷之初際也。夏月郁積濃厚，決絕上騰，力專勢(shì)遲，故云足促狹···溝澮旋盈，蓋因其專銳，故能徑至于冷之深際。氣升愈厚，騰上愈速，人冷愈深，變合愈驟，結(jié)體愈大矣。升入極冷之際，驟凝為雹。雹體大小，又因入冷之深淺、云氣之厚薄也。雹中沙土，更多于雪；雹體中虛，以其激結(jié)之驟，包氣于中也。若夫蜥蜴龍鱗之說，則樵木市語也。”在該書中，游藝在對(duì)雹進(jìn)行解釋時(shí)很明顯的受到了西方“三際說”的影響。在明末清初之際，有一些西方傳教士對(duì)“三際說”作了簡(jiǎn)要介紹，如利瑪竇的《乾坤體儀》將大氣分為“暖域、冷域、熱域”，熊三拔的《泰西水法》將大氣分為“溫際、冷際、熱際”等，但均未對(duì)“三際說”作更為深入的分析。作為最早將西方中世紀(jì)氣象知識(shí)與理論介紹到中國的氣象學(xué)專著，《空際格致》對(duì)大氣分層學(xué)說進(jìn)行了相對(duì)全面地闡述。依據(jù)《空際格致》“，氣厚分有上中下三域：上域近火，近火常熱；下域近水土，水土常為太陽所射，足以發(fā)暖，故氣亦暖；中域上遠(yuǎn)于天，下遠(yuǎn)于地，則寒。”高一志將大氣分為上域、中域和下域，三域的特點(diǎn)分別是熱、寒、暖。此處所說的下域，和我們今天氣象學(xué)里面的對(duì)流層極為相似。高一志還提到了下域“暖”形成的原因“，下域近水土，水土常為太陽所射，足以發(fā)暖”，太陽輻射中的一部分被地面所吸收，所以高一志認(rèn)為被吸收的太陽輻射足以使下域“發(fā)暖”。“上域近火，近火常熱”，高一志的“上域”和現(xiàn)在的“熱層”相類似，由于太陽輻射中的強(qiáng)紫外輻射的光化學(xué)分解和電離反應(yīng)，使得這一層的溫度隨高度的增加而迅速升高。“中域上遠(yuǎn)于天，下遠(yuǎn)于地，則寒”，“中域”相當(dāng)于現(xiàn)在的“中間層”，中間層大氣吸收的輻射能量很少，溫度隨高度而降低，它是地球大氣中最冷的部分。在“三際說”的基礎(chǔ)上，對(duì)雹作出了進(jìn)一步解釋。冬天的時(shí)候，這些氣體繼續(xù)上升，但是十分緩慢，力量也比較薄弱，只能依靠大地上性質(zhì)相同的云，此時(shí)的云范圍較為廣泛；夏天的時(shí)候，氣體越積越濃厚，繼續(xù)上升，力量較強(qiáng)，直達(dá)冷際深處。氣體越往上升，越來越厚密，速度也越來越快，聚散變化也越來越突然頻繁。當(dāng)氣體進(jìn)入極冷之際時(shí)，會(huì)驟然凝結(jié)成雹。雹體積的大小，與進(jìn)入冷際的深淺、云的厚薄程度息息相關(guān)。雹中所含的沙土也比雪多，而且雹的中心是虛的，這是由于它是驟然凝結(jié)而成當(dāng)中包含了氣體的緣故。至于說，是雹是蜥蜴所噴或是龍鱗所藏，都只是老百姓們的市井流言而已。現(xiàn)代氣象學(xué)上認(rèn)為冰雹來自對(duì)流特別旺盛的對(duì)流云中。云中的上升氣流要比一般雷雨云強(qiáng)，小冰雹是在對(duì)流云內(nèi)由小雹體上下數(shù)次和極冷水滴碰撞而增長(zhǎng)起來的，當(dāng)云中的上升氣流支托不住時(shí)就下降到地面。大冰雹是在具有一支很強(qiáng)的斜升氣流、液態(tài)水的含量很充沛的雷暴云中產(chǎn)生的。游藝用通俗易懂的語言解釋了雹的來源，并且指出民間的流言都是不可信的，在一定程度上破除了封建迷信思想。
（二）大氣光象
《天經(jīng)或問》中還涉及到很多大氣光象。如：①霄霞依據(jù)《天經(jīng)或問》，如霄霞“，問：霄，未見天之何色而指也，霞則見天之五色而著也。雖日月星辰不如霞之彩，測(cè)步者獨(dú)不關(guān)之者何也？曰：霄者，天之無云氣而青碧者也。天色在五行之外，青亦非其真體壯生。所謂天之蒼蒼其正色耶？其遠(yuǎn)而無所至極耶？其視下也，亦若是則已矣。霞者，云正受日光則透白，虛斜相交則起色，皆假日之光或成五彩也···”游藝認(rèn)為“霞”是由于云受太陽光照射虛實(shí)相交后而形成了五顏六色的光象，這與現(xiàn)代氣象學(xué)對(duì)“霞”的解釋極為相似，都認(rèn)為“霞是由于大氣對(duì)日光的散射作用而產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象。”當(dāng)陽光透過厚厚的大氣層時(shí)，被大量的大氣分子散射。當(dāng)空中的水汽、雜質(zhì)等越多，其色彩越顯著。②日月暈“問：虹是薄雨為日光所映而成紅綠也，然則日月四旁時(shí)有紅白之氣圍抱成環(huán)，謂之日暈，此暈是何？曰：暈?zāi)丝罩兄畾庵北迫赵轮鈬С森h(huán)，其有缺者、有圍者、抱者、背者、薄者、厚者，皆是氣所注射，又有一等氣在天上，外淺中深如井者，深是氣厚處日光所照，一般淺系氣薄日照之，故白色如井欄等。”暈是由于日月光線透過卷層云時(shí)受折射作用而形成的。天空中有一層高云，陽光或月光透過云中的冰晶發(fā)生了折射或反射，便在太陽或者月亮周圍產(chǎn)生彩色光環(huán)。大氣的厚薄程度不同，日暈和月暈的形狀也大小不一。③日月重見“問：日月暈，氣是也。日為諸陽之尊，有重出為之抗者，此是何物也？曰：日有重疊，見兩三者，以云封日，一層云稍薄能透光，卻被日光所射后，邊卻又有一層黑而厚者，擋住日光，反透薄云故成重日之象。”這跟高一志《空際格致》中提到的“日有重疊”現(xiàn)象有相似之處。《空際格致》中提到“太陽行時(shí),不拘南北,忽遇潤云在旁,其云間日之面為薄,故深受日光及像,其背日之面為厚,故所受之光與像不能通透,乃退而不及人目,與成虹之云相似,致見日有二,其一系本輪,乃真者,一系旁云,乃偽者。正如對(duì)鏡者必生像于鏡內(nèi)，凡在旁者見一真人與鏡中所退宛有二像矣。”由于云層有厚有薄，日光透過薄的云層，遇到較厚的云層時(shí)則被擋住了，又反射至旁邊較薄的云層形成了另一輪“太陽”。游藝的解釋通俗簡(jiǎn)單，容易理解，即使是不了解氣象學(xué)的人，讀過之后也是一目了然，清楚明白。
（三）風(fēng)雨預(yù)測(cè)
“問：日月暈與重出皆雨征也。然暈與重不常見而風(fēng)雨則常有者，更有何征乎？曰：氣行空中為濕性所礙，不得上升，觀之見其彎曲者，雨征也；曉間霧開而復(fù)擁者，雨征也；晨起氣昏者，雨征也……日出時(shí)云多，破漏日光散射者，雨征也；日光暗淡而色蒼白者，雨征也……”中國的氣象諺語有很多，如元代婁元禮的《田家五行》中涉及到很多用自然現(xiàn)象來預(yù)測(cè)天氣。游藝在《天經(jīng)或問》中也對(duì)其中的一部分進(jìn)行了總結(jié)，并做了簡(jiǎn)單扼要的解釋，便于理解。
三、影響
第3篇
一、舊《大統(tǒng)歷》誤差日顯，徐光啟
奉命修新歷
明朝建立之后，在歷法上開始采用的是《大統(tǒng)歷》。這個(gè)《大統(tǒng)歷》實(shí)際上是元朝天文學(xué)家郭守敬所發(fā)明的《授時(shí)歷》的翻版，只是換了個(gè)名字而已。郭守敬的《授時(shí)歷》發(fā)明之初，在當(dāng)時(shí)國際上處于領(lǐng)先地位，其精度極高。比如他那時(shí)測(cè)定的每天的時(shí)間長(zhǎng)度，與今天相比才僅差72秒，在當(dāng)時(shí)的科技條件下，能做到如此精度，實(shí)在令人驚訝。
然而從發(fā)明《授時(shí)歷》到明末，已經(jīng)過了三百多年，各種誤差日積月累越來越大。而明朝歷局的官員們只知道依照已有的方法和數(shù)表推算節(jié)氣、天象，甚至用象數(shù)法進(jìn)行臆測(cè)，對(duì)于誤差怎樣解決大都束手無策，也沒人考慮。此時(shí)，日食、月食、節(jié)令、朔望的預(yù)測(cè)和安排，已經(jīng)混亂不堪，嚴(yán)重影響國家和社會(huì)管理。
在這種情況下，雖然當(dāng)時(shí)外有滿清叩關(guān)，內(nèi)有李自成、張獻(xiàn)忠問鼎，內(nèi)外交困，國家形勢(shì)危急。但崇禎皇帝考慮到歷法是一個(gè)王朝實(shí)施其統(tǒng)治的制度象征，歷法的混亂易導(dǎo)致國家的混亂，從社稷江山計(jì)，不得不騰出精力來過問這件事關(guān)重大的具體科技問題，便責(zé)成時(shí)任禮部侍郎的大科學(xué)家徐光啟著手修歷。
徐光啟系進(jìn)士出身，他學(xué)識(shí)淵博，學(xué)貫中西，一生致力于科學(xué)事業(yè)，著有巨著《農(nóng)政全書》60卷。受到崇禎皇帝重視，被擢進(jìn)入內(nèi)閣，任禮部侍郎。在此期間，他為復(fù)興大明，大力提倡以科學(xué)技術(shù)為“富強(qiáng)之術(shù)”，一方面操持政務(wù)，一方面繼續(xù)研究天文、歷算、農(nóng)學(xué)、水利、軍事等科學(xué)。還認(rèn)真汲取當(dāng)時(shí)新傳入的西方自然科學(xué)，大量譯介西方科技書籍。這在僵化保守的封建社會(huì)是極其難能可貴的。正因如此，他成了中國歷史上學(xué)貫中西第一人，也是中國科技史上公認(rèn)的泰斗級(jí)人物。
徐光啟于崇禎元年（1628年）接受修歷任務(wù)，此時(shí)他已是67歲的老人了。他不顧年邁，毅然上陣，立即組成了一個(gè)由中外科學(xué)家組成的龐大的科研班子，其中包括當(dāng)時(shí)著名的意大利科學(xué)家龍華民、羅雅谷，德國科學(xué)家湯若望、鄧玉函。他還制定了這次歷法科研的最高目標(biāo)：“上推遠(yuǎn)古，下驗(yàn)將來，必期一一無爽；日月交食，五星凌犯，必期事事密合。”并迅速展開了工作。
在修歷的日子里，不管是凄風(fēng)冷雨的秋夜，還是大雪紛飛的隆冬，徐光啟都要登上觀象臺(tái)，親臨指揮或親自動(dòng)手觀察天象。那期間，記錄、整理筆記、查找資料，幾乎成了他生活的全部。終于，經(jīng)過他和這些中外科學(xué)家的共同努力，很快就推出了《日躔歷指》等初步研究成果，接著又開始了卷帙浩繁的《崇禎歷書》的編纂工作。
二、魏文魁上呈《歷元》《歷測(cè)》，
志在否定徐光啟
使人想不到的是，此時(shí)遠(yuǎn)在京師滿城縣的鄉(xiāng)下，竟有一個(gè)叫魏文魁的老百姓，也在為《大統(tǒng)歷》的誤差而苦惱著。他不顧天文歷法歷來是民間研究的，也不顧自己沒有高深的數(shù)學(xué)知識(shí)和先進(jìn)的觀測(cè)設(shè)備，更顧不得自己生計(jì)的艱難，經(jīng)年累月一直執(zhí)拗地進(jìn)行著自費(fèi)天文歷法的研究。
此時(shí)，魏文魁一定知道，西方的天文歷法技術(shù)已經(jīng)傳入中國。但他的思想不像徐光啟那樣開放，而是有點(diǎn)保守和固執(zhí)，對(duì)外來的思想和技術(shù)采取了拒絕的態(tài)度，認(rèn)為依靠中國人自己的知識(shí)和文化完全可以解決此類問題。把先進(jìn)的科技知識(shí)拒之門外，這就犯了科研的大忌。
那么他依據(jù)什么來進(jìn)行研究呢？說來很有意思，魏文魁所采納和依據(jù)的重要資料是宋朝人邵雍的那本《皇極經(jīng)世》，而它依據(jù)的數(shù)學(xué)知識(shí)則是“周三徑一，方五斜七”等圓周和勾股之類。作為一個(gè)普通百姓，承擔(dān)如此艱巨的科研課題，依據(jù)的知識(shí)竟是這樣的初級(jí)和粗疏，再加上資料和設(shè)備又不具備，又沒有充裕的資金支持，可以想見，他的研究活動(dòng)一定是異常艱難的。
比如，他所依據(jù)的《皇極經(jīng)世》，是宋朝邵雍研究周易而自創(chuàng)的一門預(yù)測(cè)學(xué)，是不是科學(xué)一直被人大打問號(hào)。該書一個(gè)最基本的概念，便是把人類世界的歷史壽命，根據(jù)易理象數(shù)的法則，規(guī)定出幾個(gè)簡(jiǎn)單易記的字，這幾個(gè)字是：“元、會(huì)、運(yùn)、世、分。”他將此作為層級(jí)次序，來表示和解釋天文、地理、人事發(fā)展變化，以此進(jìn)行預(yù)測(cè)。
比如，從時(shí)間上來說，“元”可以認(rèn)為是年，一“元”就是一年，一年之中有十二個(gè)月，每個(gè)月日月相會(huì)一次，因此便叫做“會(huì)”。所以一“元”之中，便包含了十二“會(huì)”。每個(gè)“會(huì)”之中，地球自轉(zhuǎn)三十次，所以一“會(huì)”又包含三十“運(yùn)”，即三十天。因一天之中又有十二個(gè)時(shí)辰，因此一“運(yùn)”又包含十二“世”，即十二時(shí)辰。每個(gè)時(shí)辰又分三十“分”。
如果廣而擴(kuò)之，把最小的“分”代表年，便構(gòu)成了“三十年為一世，三百六十年為一運(yùn)，一萬零八百年為一會(huì)，十二萬九千六百年為一元”。邵雍認(rèn)為，人類歷史、朝代興亡、世界分合、自然變化，都體現(xiàn)在這“元、會(huì)、運(yùn)、世、分”之中了，不需要再用其他方法檢測(cè)，皆可未卜先知。魏文魁對(duì)邵雍這方法頂禮膜拜，深信不疑，把這作為他的整個(gè)研究思路。顯然這對(duì)需要十分精細(xì)的歷法來說，太粗糙了。
按著邵雍的思路和理論框架，魏文魁毅然展開了工作。經(jīng)過多年的努力，居然完成了兩部洋洋灑灑的巨著：一部是天文理論著作《歷元》，一部是歷法知識(shí)著作《歷測(cè)》。
也就是在這時(shí)候，從北京傳來消息，由徐光啟制定的明顯西化遠(yuǎn)離我中華傳統(tǒng)的新歷法已經(jīng)有了雛形，對(duì)此魏文魁怎能接受？他認(rèn)為自己站出來的時(shí)機(jī)到了，便不顧一家老小的安危，當(dāng)即讓兒子魏象乾帶上他剛剛脫稿的兩部巨著，從滿城火速趕到京城，將書送給通政司并轉(zhuǎn)修歷局。他還加了一份上疏，歷數(shù)東方科技的優(yōu)點(diǎn)和西方科技的缺點(diǎn)，以及徐光啟引入西方科技做法的謬誤。希望政府引起重視，并檢驗(yàn)和采納他的方法，企圖以此阻止和取代徐光啟的新歷法。
三、徐光啟虛懷若谷，魏文魁據(jù)理力爭(zhēng)
徐光啟聞知大吃一驚，但以多年形成的對(duì)不同學(xué)派的廣納博蓄習(xí)慣，以及對(duì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，他馬上冷靜下來。他本著“各家不同看法務(wù)求綜合”的一貫思想，決定對(duì)魏文魁的著作進(jìn)行一番公正的研判，以此也希望發(fā)現(xiàn)對(duì)手的價(jià)值所在。徐光啟還表示，在沒有通讀完對(duì)方著作前，堅(jiān)決不表態(tài)誰對(duì)誰錯(cuò)，也不發(fā)一句議論。別人問起，他總是說：“文魁之本，臣尚未通讀，不敢言對(duì)錯(cuò)。”
可見徐光啟很有風(fēng)度，他對(duì)魏文魁的書看得非常認(rèn)真仔細(xì)，將書中非常重要的七個(gè)問題一一摘錄，逐個(gè)進(jìn)行研究。通過仔細(xì)翻閱研究，他發(fā)現(xiàn)其中的謬誤很多，推算方法也十分陳舊粗陋。不要說日月食和五星凌犯，就是立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分等二十四節(jié)氣的劃分都不準(zhǔn)確。
但是，徐光啟在研判魏文魁的著作中，也對(duì)魏文魁的刻苦研究精神進(jìn)行了肯定，稱他是“苦心力學(xué)之士”。徐光啟對(duì)他的謬誤一一進(jìn)行記錄，然后指出魏文魁的錯(cuò)誤都在什么地方。與此同時(shí)，徐光啟以寬廣的胸懷傳信給魏文魁，希望他進(jìn)一步努力，爭(zhēng)取在天文學(xué)上真正有所建樹。還告訴他，若有疑義，可以當(dāng)面討論。實(shí)際上，徐光啟對(duì)魏文魁的研究成果持了完全否定態(tài)度。
魏文魁當(dāng)然不服輸，決心進(jìn)京與徐光啟論難。他堅(jiān)持認(rèn)為中國傳統(tǒng)方法推算的歷法精度要高于西法，認(rèn)為他的結(jié)果不準(zhǔn)確是因?yàn)橛^測(cè)地點(diǎn)不同而造成的。他舉例說，一樣的日月食，京師所觀測(cè)到的結(jié)果，與滿城觀測(cè)到的絕不會(huì)一樣，與瓊州觀測(cè)到的更不一樣，這怎么能說我的方法不準(zhǔn)確呢？至于二十四節(jié)氣的劃分，中國南北差距很大，在北方認(rèn)為準(zhǔn)確的，在南方就不一定準(zhǔn)確，武斷地說哪種方法正確，哪種方法不正確，這是不能服人的。
由于涉及科學(xué)問題，徐光啟沒有讓步，他認(rèn)為魏文魁的做法是“混推”，科學(xué)研究?jī)H靠“混推”是站不住腳的。可是，這時(shí)的徐光啟仍然沒有以居高臨下的態(tài)度表現(xiàn)出對(duì)魏文魁這場(chǎng)爭(zhēng)論的不屑，而是非常重視，每次辯論他都積極參加，還將辯論雙方的觀點(diǎn)都記錄下來，最后形成了《歷局與魏文魁辯論文稿》，保存?zhèn)浒浮?/p>
一個(gè)是國家頂尖級(jí)科學(xué)家，還是個(gè)國家的重要官員；另一個(gè)是民間業(yè)余科學(xué)愛好者，還是個(gè)平民百姓。他們竟能夠如此平起平坐地開展激辨，這在明末實(shí)在難能可貴，說明當(dāng)時(shí)明政府有較濃的崇尚科學(xué)的氣氛，以及徐光啟的虛懷若谷。
四、崇禎提出用實(shí)踐檢驗(yàn)，
各家觀象臺(tái)上比高低
其實(shí)，徐光啟在與魏文魁論戰(zhàn)之前，徐光啟的新歷還受到了其他天文歷法派別的猛烈攻擊。一是以欽天監(jiān)官員為首的一直對(duì)徐光啟吸收西方科學(xué)不滿，希望“祖宗之制不可變”的舊《大統(tǒng)歷》派，二是從伊斯蘭傳來的《回回歷》派。這兩派都認(rèn)為自己堅(jiān)持的歷法無可挑剔，而認(rèn)為徐光啟的歷法是不純正、不準(zhǔn)確、不科學(xué)的。現(xiàn)在又增加了一個(gè)魏文魁派，四派混戰(zhàn)，轟動(dòng)朝野，震驚中外。
消息傳到皇帝崇禎那兒，鑒于此時(shí)國家形勢(shì)不妙，需要處理的事情很多，已不允許在這件事上這樣久拖不決，需要快點(diǎn)拿出成果。崇禎帝便提出可以“廣集眾長(zhǎng)，虛心采聽，西洋方法不妨兼收，各家不同看法務(wù)求綜合”的思想，希望大家不要再爭(zhēng)。然而，在各家都互不服氣的情況下，他的這一提議是無法實(shí)現(xiàn)的，激烈爭(zhēng)吵仍沒有平息。
事涉國家制度，崇禎帝又提出了另外一個(gè)辦法，既不看理論，不看設(shè)計(jì)，也不論“課題組學(xué)術(shù)帶頭人”的身份，只用實(shí)踐檢驗(yàn)。指示尋找一個(gè)特殊天文現(xiàn)象，四家平等預(yù)測(cè)，誰家測(cè)準(zhǔn)了，誰就正確，國家就采納誰的方案。
崇禎所希望的可以進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)很快來了：據(jù)預(yù)測(cè)，崇禎五年（1632年）九月十五日，將有月食，至于幾時(shí)幾刻還不知道。崇禎帝提出，讓大統(tǒng)、回回、魏文魁、徐光啟四派分別提前提出各自預(yù)測(cè)結(jié)果，精確到時(shí)和分，然后等到那一天進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)，看各家預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
四家受命，遂摩拳擦掌，高速運(yùn)轉(zhuǎn)，精心準(zhǔn)備，志在必得。然而各家預(yù)測(cè)的結(jié)果大相徑庭，有的竟然相差達(dá)一、二個(gè)時(shí)辰。到底誰的正確呢？只等那一天見分曉。然而非常不巧，好不容易等到十五日夜間，結(jié)果那天天空陰云四合，使整個(gè)檢驗(yàn)計(jì)劃在大家的焦慮心情中落空了。
到崇禎六年（1633年）冬十月，徐光啟因?yàn)榉e勞成疾，已經(jīng)無法再主持修歷工作而辭去歷務(wù)。但是龐大的《崇禎歷書》還沒有徹底完成，四家的爭(zhēng)論仍在膠著狀態(tài)，為了完成自己未竟的事業(yè)，他提議讓既懂天文、又不封閉保守、能夠接受西方科技的山東參政李天經(jīng)接替他的職務(wù)。工作交接后只一個(gè)月徐光啟就病逝了，魏文魁失去了一個(gè)強(qiáng)有力的老對(duì)手。
崇禎七年（1634年），魏文魁再次上書，直言徐光啟派歷官所推所有交時(shí)節(jié)氣全然不對(duì)，應(yīng)該否掉，并采納他的方案。其他幾家也不示弱，天天爭(zhēng)吵不休。崇禎皇帝還是主張采取老辦法——實(shí)地檢驗(yàn)，用事實(shí)說話。而且他此時(shí)變得更加開明，干脆由政府出資成立了四個(gè)天文局，分別為：大統(tǒng)局、回回局、西局和東局。這西局就是徐光啟這一派，而東局則是專為魏文魁所設(shè)。可見崇禎皇帝沒有因?yàn)槲何目且唤椴家掳傩斩鴮?duì)他鄙夷不屑，相反也為他設(shè)一個(gè)局，作為封建皇帝這是難能可貴的。
四局成立之后，因?yàn)槎际艿搅嘶实鄣钠降葘?duì)待，現(xiàn)在大家不分高下，爭(zhēng)論更加激烈了。那些天，“言人人殊，紛若聚訟”，欽天監(jiān)里，觀象臺(tái)上，天天吵吵嚷嚷，互相辯論訐難，爭(zhēng)鬧不休。
崇禎聞之，迅速?zèng)Q定，再次用實(shí)踐檢驗(yàn)，讓各家在觀象臺(tái)上定高低。恰好這年李天經(jīng)按西洋方法預(yù)測(cè)，從閏八月開始將有“五星凌犯”天象出現(xiàn)。崇禎皇帝很快下旨，讓各家預(yù)測(cè)金、木、水、火、土五星凌犯準(zhǔn)確時(shí)間，到時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，然后定奪存廢。
各家接旨，迅速行動(dòng)，都動(dòng)用了各自當(dāng)時(shí)最具科技含量的高精尖設(shè)備。觀象臺(tái)上，日晷、星晷、壺漏、開隙暗室、測(cè)高儀、窺筒、圖板、望遠(yuǎn)鏡、水盆、圭表，遍地都是。試驗(yàn)場(chǎng)地，更是人來人往，忙忙碌碌，緊張異常。很顯然，四家都極度緊張焦慮，因?yàn)榇蠹叶贾溃@是各自理論和方案能否被政府采用的最后一次搏擊。
這次檢驗(yàn)從八月中旬開始，至九月中旬結(jié)束，歷時(shí)一個(gè)月。皇帝所派官員，對(duì)照各家的預(yù)測(cè)，逐星進(jìn)行檢驗(yàn)。在這些時(shí)日里，四家科研工作者廢寢忘食，夜以繼日，經(jīng)過了無盡的煎熬和焦慮，最終檢驗(yàn)的結(jié)果是：西局的推算全部正確，其他各家均不準(zhǔn)。至此崇禎無情宣布：大統(tǒng)、回回、魏文魁的方法廢絀。
