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沈括（1031－1095）不仅是我国北宋时期一位有经世之才的杰出政治家，也是一位学识渊博、成就卓绝的自然科学家。《宋史．沈括传》说他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著”。他晚年所著的《梦溪笔谈》是一部十几万言的皇皇巨著，内容极其丰富，反映了我国古代尤其是北宋时期自然科学所取得的伟大成就，记载了他自己许多精辟的学术见解。沈括和他的著作在我国科技史上占据着特别突出的地位，在世界科技只上也享有很高的声誉。日本数家三上羲夫称赞沈括说：“日本的数学家没有一个比得上沈括，……沈括这样的人物，在全世界数学史上找不到，唯有中国出了这一个人”。英国著名科技史家李约瑟也认为沈括是“中国科学史上最奇特的人物”，《梦溪笔谈》是“中国科学史上的座标”。 但是，沈括这样一们文武双全的政治活动家、世界第一流的科技人才，一生中却历尽坎坷，在政治上和学术上都屡遭排斥和打击。沈括所处的时代，北宋地主统治阶级内部革新派与守旧派的斗争十分激烈。宋神宗熙宁二年（1069提），地主阶级革新派的代表王安石被任命为宰相，开始进行大规模的变法运动。沈括积极参预变法活动，受到了王安石的器重，担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。在这同时，他也被守旧派视作眼中钉，多次遭到诬陷，两度被罢官降职。沈括在政治上是一个坚定的革新派，在科学研究中更是一贯敢于提倡新说，反对墨守陈规。沈括的科技发现和学术创见很多，但大都是在同腐朽的儒都经学传统势力进行反复斗争后才取得的。自先秦以来，僵化的儒教经学曾束缚住了中国历史上无数知识分子的手脚，把他们的主要精力都吸引到“齐家、治国、平天下”的政治目标和自我道德修养上去，而把一切真正具有认识价值的科学知识一概贬作、君子不齿的“方技”。而且这种传统的儒教经学具有极其顽固的抗变性和保守性，只要谁稍稍“有乖于圣学经义”，就会被扣上“离经叛道”的罪名，受到轻则毁誉、重则家破人亡的严惩。因此，中国古代许多曾见诸史籍的重要发现和发明，都在漫长的岁月中被淹灭了。沈括在自己的学术生涯中，同样未能逃脱这样的厄运。他的许多学术成就都曾被作为异端而遭受排斥，有的甚至被埋没了数百年。这种情况特别典型地表现在乳对历法的改革方面。 北宋频繁的历法改革活动 宋王朝建立之初，进入了一个社会相对稳定的时期，七八十年的长期统一与和平，为社会生产的发展创造了有利条件。和唐代相比，宋代的经济在农业、手工业、商业和国外贸易等方面都有了巨大的发展。经济的发展、生产的需要，直接导致了宋以后科学技术的发展高潮。在这一科技发展高潮中，天文学占据着显著的地位。 当时航海业的发展提出了精确测定天体位置的要求，农业的发展则需要依据更准确有历法来精细地安排农事。而这一时期冶炼和机械制造工艺水平的提高，又使得一些大型、精密天文仪器的制造成为可能，从而大大改进了天文观测的精度，这样就把天文观测和历法计算中的矛盾揭示得越来越深刻。正是人们的生产斗争和科学实验促成并推动了北宋频繁的改历活动。在这一时期内，几乎每个皇帝在位时都颁布过新历。从北宋开国（960年）到京城开封被金兵占领（1126年），这167年间就颁布了9个历法，平均每18年就要进行一次历法改革。 科学技术的发展固然是由社会生产所决定的。但在阶级社会中，统治阶级总是要求科学技术服从自己的阶级利益，为本阶级的统治服务。因此，社会对于科学技术的需要能否实现，往往在很大程度上又取决于统治阶级对科学技术的认识和所采取的政策。北宋历代皇帝对历法改革都是比较重视的，但是他们这样做的目的并不在于积极发展科学事业，而主要出于政治需要。因为历法是否准确，除了与农业生产和人民生活有关，还与统治阶级的命运有着紧密的联系。在封建统治阶级看来，历法与天象相吻合，正好说明朝廷的统治与天意是一致的。统治阶级总要借天象欺骗人民，同时自己也受天象的控制。北宋时期由于经常受到北方的辽和西夏的侵扰，国势较弱。又由于阶级矛盾尖锐，农民不断举行起义，因此统治阶级特别迷信于天象，总是希望能从天象中突击探出老天爷的意向。正由于这个原因，历法才受到北宋历代皇帝的重视，在一定程度上促进了这一时期的历法改革活动。 但是，统治阶级一方面把历法作为巩固封建统治的工具，另一方面又害怕人民利用历法来造自己的反。为了把历法牢牢地掌握在自己手里，垄断对天意的解释，北宋朝廷颁布过严禁私习天文的法令。天文学研究和编制历法本来是一种学术活动，但由于它和封建帝王的利益联系在一起了，就使得历法改革随时有可能被卷入政治斗争的旋涡，那些有志于改革历法的人也必然会经常受到来自封建统治阶级的巨大压力，有时甚至遭到迫害。 北宋频繁的历法改革，一方面说明这个时期天文观测水平的先进，很容易发现历法预报的误差。另一方面，正如沈括分析的那样，根本问题在于没有以实测资料为根据，大多数改历只不过是就最近几次的预报误差作一些局部改动，以求一时凑合。这样的历法，行用一段时间就一定会出现新的更大误差。但这并不是说北宋的历法改革就毫无成就，当时由沈括主持编修的《奉元历》就是一部具有一定科学内容的好历法，而沈括晚年提出的“十二气历”则更是一项根本改革历法制度的科学创议，是我国天文学史上最优秀的历法之一。 由整顿司天监、编修《奉元历》引起的风波 沈括研究天文是从1066年入京到昭文馆编校书籍时开始的。他充分利用能接触到大量皇家藏书的条件，认真研究前人留下的宝贵的天文资料和理论见解，并结合当时生产实践中一些新的经验和自己的慎密观测，提出了不少有价值的观点，受到了人们的重视。例如，他正确地阐明了月亮盈亏的道理，论证了日、月的形状都是球形；他又详细探讨过日、月食发生的原因，并初步运用了日、月距离黄、白道交点远近的观点来说明食分的大小，这与现代天文学的观点是完全一致的；他还较准确地计算出了日、月轨道交点退行的度数，很接近于今天的实测数值。沈括获得的这些学术成就，使他很快就声名大振。1072年，宋神宗决定指派他兼任提举司天监，于是他正式做了研究天文的官员。 司天监的主要任务是观测天象，推算历书。但在那时，司天监内尽是一些倚仗封建官僚权混进来挂名领薪的历官，对“法象图器，大都抵漫不知”。因此，自宋初以来的各次改历，只能是把各种数据适应性地改动一下，以求暂时相符罢了，很少有人注意用实测资料作为改历的依据。这些挂名的历官不仅自己无能，而且嫉贤妒才，总是千方百计排挤真正有才学的人。沈括上任以后，决心首先要好好整顿一下这个充满官僚习气的学术机构。他一下就罢免了六个饭桶官员。接着又录用了一批人士，并为他们开办了技术培训班，培养一段时间后就安排到监内担任实际工作。这些改革措施使司天监的气象为之一新，当然也使沈括与封建保守势力之间的对立变得尖锐起来。特别是沈括亲自推荐并积极支持的淮南平民卫朴进行改历工作一事，这在当时更是一种悖世骇俗的举动，所以遭到了封建保守势力更加猛烈的攻击。 早在沈括入监前，宋神宗就曾命令历官修造新历，但迟迟没有成功。沈括兼任提举司天监后，与卫朴通力合作，终于在1074年修成了新的《奉元历》。《奉元历》确定以365.243585日为一回归年，虽比现在实测的365.2422日稍大一点，但比以前所行的宋历都要准确得多。 编修《奉元历》的工作并不是一帆风顺的。为了使新历更精确，卫朴主张必须从根本上改革从唐代《大衍历》以来一直沿用的闰朔法。但是这个主张遭到了封建保守势力的强烈反对，认为这样做违反祖宗旧制，是毫无根据的。结果，卫朴的这个合理主张根本无法贯彻下去。可是，沈括的态度十分坚决，他支持卫朴用日晷进行了实地测试，证明要将旧朔法提早五十多刻，才与实测数据相符。他们用事实有力的回击了保守派的非难，终于把富于革新精神的修历总方针确定下来了。 除此之外，在修历方法上也引起了争端。沈括和卫朴认为必须改变过去单靠推算来修历的方法，而应以实测资料为根据，即从观测五星的运行情况入手来编修新历。这个设想立足于观测事实，无疑是正确的。如能得以实现，新历必然会大大超过以往所行用的各种历法。但是那批不学无术的历官是不会容忍这些的，因为新历的成功只会更加暴露他们自己的无能，所以他们又串通一气竭力反对，改革受到百般阻挠。沈括后来回忆这一事件时说：“卫朴造历，气朔已正，但五星未有候簿可验。……是时司天历官，皆承世族，隶名食禄，本无知历者，恶朴之术过已，群沮之，屡起大狱。虽终不能摇朴，而候簿至今不成”。当时的形势十分险恶，封建保守势力已经把一场学术争论引导成为政治斗争，企图使卫朴受审下狱，对其进行政治迫害。在沈括的保护下，保守派陷害卫朴的阴谋未能得逞。但因卫朴是个盲人，他虽有惊人的记忆力并能运算如飞，可是要取得观测数据却非得依靠别人。保守势力的阻挠和破坏，使卫朴始终未能获得有关五星运行情况的实测资料。这就给新历留下了先天不足的病根，大大影响了《奉元历》的精确度。沈括指出：“朴之历术，今古未有”，但由于“群历人所沮，不能尽其艺”，在“别无天象文籍参证，止据前后历书详酌增损”的条件下，卫朴只能纠正以前历书中那些明显的错误。据卫朴自己估计，《奉元历》的精确度只达到了五六成。结果，在《奉元历》颁行的第二年，预报的一次月食就没有应验。这时保守势力又趁机发难，朝廷也向卫朴追究责任。在这种情况下，沈括再次挺身而出，替卫朴和新历辩护，并提出了补救措施。沈括亲自组织天文院的学生用浑仪、浮漏、圭表进行测试，每天记录天象，所得资料交给卫朴用新历参较，遇到不完善的地方马上审行改正。经过一年多的努力，卫朴重修过的《奉元历》果然比以前更精确了。连宋神宗也不得不承认：‘提举司天监近校月食时分，比《崇天》、《明天》二法，已见新历为密。’沈括也认为，《奉元历》虽然没有达到应有的水平，却仍不失为一部令人比较满意的好历法。 由于编修《奉元历》的工作从一开始就受到了严重的干扰和破坏，沈括和卫朴的全面改历计或没有完全实现。但《奉元历》毕竟行用了19年之久。可见它的确具有一定的科学内容。沈括和卫朴都有过人的学识和才能，但是他们生活在腐朽的封建时代，保守的官僚政治势力不容许他们真正有所作为，对他们施加了重重压力，设置了种种障碍，使《奉元历》的精度大打折扣，甚至竟没有让《奉元历》留传下来，使我们今天无法更具体地了解其中所包含的科学内容。另外，沈括在司天监期间，还对一些老式天文仪器和浑仪、浮漏、景表等进行过精心的改革，取得了很大成绩。但在沈括离开京城以后，这些改革过的天文仪器也遭到了排斥，被说成是“沈括以意增损，器成数年不能定，与浮漏、景表不应”。沈括改制过的新仪器都被弃置不用，反而重新铸造了一套老式仪器。再者，经过沈括整顿后的司天监，本来已经面貌一新，工作有了很大起色。但当沈括一离开这个职位后，封建保守势力马上卷土重来，不久司天监也就“其弊复如故”了。凡此种种，说明那怕是沈括这样一位有一定政治地位的大科学家，在封建社会里也不可能充分发挥共聪明才智。唐朝的韩愈在《原毁》一文中早已发表过“事修而谤兴，德高而毁来”的感慨。这就难怪中国古代许多重要的科技发现或发明，都没有能够传播开去、流传下来。拿沈括来说，他晚年提出的《十二气历》，就被淹埋达八百年之久。 被埋没八百多年的《十二气历》 自春秋战国以来，我国就发展了一种“月令”思想，认为只有在某个特定的月份里才能进行某种生产、政治或宗教活动，如果违背了这个秩序就会受到老天爷的惩罚。这种思想反映了农业社会受自然条件支配的实质。西汉以后，月令逐渐定型下来，受到封建统治者和广大人民的重视。其实严格说来，一定地区农业生产活动的日期主要应根据气候变化来进行安排，而气候变化的基本因素是地球围绕太阳的运动，它表现为节气。中国古代一贯是阴阳历交用的，因此在历法上存在一个根本问题，就是阴阳历之间的调合问题。我们知道，月亮绕地球的运转周期为29.530588天，地球绕太阳的运转周期则为365.242216天，这两个数互除不尽。这样，以十二个月来配合二十四节气的阴阳合历就始终存在矛盾。虽然我们祖先很早就采用了闰月的办法来进行调整，但是历日与节气脱节的现象还是时有发生。为了解决这个问题，沈括经过长期周密细致的研究，提出了一个彻底改革的方案，这就是他的《十二气历》。 《十二气历》是沈括晚年在《梦溪笔谈补笔录》中提出来的。他首先讨论了置闰法。他说，置闰法是古代遗留下来的，本来不应议论。但是有许多事情古人不可能预见到，而有待于后世发现。只要所说的是真理，就不应该有什么古和今的区别。沈括肯定了事物运动变化具有规律性，反对盲从古人，认为学术思想应该不断有所发展，不能老是停留在前人的水平上。这些思想都是难能可贵的。 他接着讨论了历法中出现的“气朔相争”现象。认为产生这种现象的根本原因在于，一年有十二个月，一月有二十九天，两者互除不尽。虽有闰月的方法来进行调节，但“闰生于不得已”，是一种无可奈何的补救方法，不能根本解决问题。他得出结论说，寒去暑来，万物生长衷亡的变化，主要是按照二十四节气进行的，而月亮的圆缺与一年农事的好环并没有很大关系。以往的历法仅仅根据月亮的圆缺来定月份，节气反而降到了次要地位，这是不应该的。正是从以上考虑出发，他提出了经纯阳历取代阴阳合历的建议，这就是《十二气历》。沈括指出，只有纯阳历才能把节气固定下来，从而更好地满足农业生产对历法的需要。 《十二气历》把一年分为四季，每季分为孟、仲、季三个月，以立春那天为孟春之月的首日，以下类推，用节气来定月份。每月有大月小，大月三十一日，小月三十日，大小相同，把闰月完会去掉。即使有“两小相并”的情况，也不过一年中出现一次。有“两小相并”的年份为365天，没有的年份为366天。至于月亮的圆缺，为着某些需要，只在历书上注明“朔”、“望”，作为一般内容。 沈括《十二气历》的提出，是历法制度方面一项带根本性的变革，它既简便又科学，既符合天体运行的实际情况，又十分有利于农事安排，从根本上解决了历法适应农业生产需要的问题，是中国古代历法中的一个优秀代表。现在公认，这样彻底的一个阳历，不仅比当时西面通用的“儒略历”合理得多，而且比现在世界各国采用的公历“格列高利历”（即阳历）还要合乎理想。“格列高利历”十二个月的大尽、小尽安排得还不是合理，节气还有一天上下的偏差。远不如沈括的《十二气历》。农民的春耕、夏种、秋收、冬藏都要依照节气而定，《十二气历》特别适合劳动人民的需要，如果当时能被采用，势必有利于农业生产的发展。但是，封建统治阶级却并不关心这一切。在他们看来，阴阳合历是沿用了千百年的“祖宗旧制”，沈括要彻底打破它，是绝对不能容许的“判逆”行动。事实上，《十二气历》提出来以后，不仅从来没有被采用过，而且一直遭到封建保守势力的恶毒攻击。直到清朝年间，著名学者阮元在《畴人传》一书中还在责骂沈括的《十二气历》。阮元认为，古人留下的旧制是“终古无弊”的，做学问只需“言其所当然，而不复强求其所以然”。因此毫无必要使学术理论“其法屡变”。据此，阮元指责沈括提出《十二气历》是“徒骋臆知，而不合经义”。 沈括早已预料到《十二气历》会招致非议，他自己会因此受到谩骂攻击。他说：“我起先验证说一天的百刻有长短的差别，人们已经怀疑我的说法。后来我又说十二个月里北斗七星斗柄所指的方向会随着岁差而有所改变，人们就更加惊骇了。现在这个《十二气历》肯定会招致更猛烈的攻击了。但是我坚信日后一定有采用我这个主张的那天”。沈括的这些预言今天果真实现了关于夏天和冬天一天的时刻有长短之别，斗建要随岁差而迁移，这些早已成为科学的定论。就是《十二气历》，在被埋没了八百多年以后，也开始重新受到了人们的关注。事实上，清末农民革命政权——太平天国所颁行的“天历”，其基本原理就是与《十二气历》完全一致的。本世纪30年代英国气象局开始颁行的用于农业气候统计的《耐普尔．肖历》，也是节气位置相对固定的纯阳历，其实质与《十二气历》也是一样的。 沈括在当时那种恶劣的社会条件下，能够力排众议，顶住封建保守势力施加的种种压力，大胆创立新的科学学说，并坚信日后一定会被采用，充分表现了他敢于冲破旧的习惯势力的束缚，敢于坚持科学，敢于斗争的精神，是永远值得人们敬仰的。沈括改革历法的坎坷经历，也从一个侧面表明，封建制度的种种弊端，使得那个时代里正义难以伸张，真理常被埋没，学者无发表学术见解的自由，著书立说常常招来横祸，严重影响了科学技术的发展。要想取得科学技术上的领先地位，这是必须记取的历史教训。 ------------------ 亦凡公益图书馆扫校 |
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