葉飛

你聽(tīng)說(shuō)過(guò)“日影一寸，地差千里”嗎？這是我國(guó)古代天文學(xué)中一個(gè)重要的觀點(diǎn)，意思是說(shuō)，同一經(jīng)線上的南北兩個(gè)地方，在夏至這一天的中午，測(cè)得的日影長(zhǎng)度相差一寸，那么就說(shuō)明兩地相距一千里。這個(gè)曾被很多古代天文學(xué)家視為權(quán)威的觀點(diǎn)，實(shí)際上并沒(méi)有經(jīng)過(guò)確切的測(cè)量。在隋朝時(shí)期，編寫《皇極歷》的天文學(xué)家劉焯曾經(jīng)向當(dāng)時(shí)的皇帝隋煬帝提出進(jìn)行一次全國(guó)范圍的天文測(cè)量，但是這個(gè)建議并沒(méi)有被隋煬帝采納。到了唐朝，一位叫作僧一行的人通過(guò)測(cè)量證明了“日影一寸，地差千里”這個(gè)觀點(diǎn)并不準(zhǔn)確。

僧一行是何許人也？僧是指他后來(lái)出家為僧，一行則是法號(hào)。僧一行出家前的俗名為張遂，又名敬賢。和眾多優(yōu)秀的學(xué)者一樣，張遂從小就十分聰穎，博覽群書。青年時(shí)期，他前往長(zhǎng)安拜師求學(xué)，潛心研究天文學(xué)和數(shù)學(xué)，并在這兩個(gè)方面小有成就。說(shuō)到這里你也許會(huì)好奇，既然這樣，為什么他后來(lái)還要出家呢？其中原委且聽(tīng)我慢慢道來(lái)！

張遂年輕時(shí)以學(xué)識(shí)淵博聞名長(zhǎng)安，他一心向?qū)W，但卻不料難逃世事煩擾。當(dāng)時(shí)的皇帝武則天將很多朝廷要職交給了武家人，其中武則天的侄子武三思就身居顯位。武三思為了提高自身的威望和權(quán)力，到處拉攏文人名士，其中就包括張遂。張遂不屑與這樣的王公貴族為伍，便一直聲稱有恙在身，閉門不見(jiàn)?？晌淙疾涣T休，屢次派人上門游說(shuō)。不堪其擾的張遂憤然離開(kāi)長(zhǎng)安，去往河南嵩山出家當(dāng)了和尚。

出家后的一行并未放棄學(xué)習(xí)，他一邊潛心修佛，一邊堅(jiān)持研究天文和數(shù)學(xué)。很快，一行成了全國(guó)有名的天文學(xué)家。

公元712年，唐玄宗即位。當(dāng)時(shí)唐朝所用的歷法是由李淳風(fēng)編制的《麟德歷》，已經(jīng)多次出現(xiàn)預(yù)報(bào)日食不準(zhǔn)確的情況，因此唐玄宗想重新編寫一部歷法。于是，他把一行召回長(zhǎng)安，讓其主持修編新歷法。

就這樣，公元724-725年，一行為了修編新歷法而組織了一次大規(guī)模的天文實(shí)測(cè)。他從全國(guó)選了13個(gè)測(cè)量點(diǎn)，這些地方最南到達(dá)今天的越南中部地區(qū)，最北至今天的內(nèi)蒙古自治區(qū)以北。測(cè)量的內(nèi)容包括四個(gè)時(shí)間點(diǎn)正午日影的長(zhǎng)度，這四個(gè)時(shí)間點(diǎn)分別是春分、秋分、夏至、冬至。他還通過(guò)測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的北極星高度，來(lái)確定南北各地晝夜的長(zhǎng)短，以及各地日食的食分（太陽(yáng)被月亮擋住的百分比）。

在這次測(cè)量中，最令人矚目的是由一行領(lǐng)導(dǎo)，由太史監(jiān)南宮說(shuō)等人主持的河南段的測(cè)量。他們?cè)诤幽系陌遵R（今滑縣東10千米）、浚儀（今開(kāi)封市）、扶溝（今扶溝縣）、上蔡（今上蔡縣）四地測(cè)量了夏至正午的日影長(zhǎng)度、北極星的高度以及四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間的距離。經(jīng)測(cè)量，從白馬到上蔡有526.9里，日影長(zhǎng)度相差2.1寸。一行通過(guò)與其他地方的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，得出一個(gè)結(jié)論：北極星高度相差1度，南北距離就相差351.27里，這就是子午線1度的長(zhǎng)度，折合為現(xiàn)今的度量單位大約就是129.22千米。（在古代度量中，1里是300步，而1步是5唐尺，1唐尺約等于24.525厘米）。對(duì)比現(xiàn)代科技計(jì)算出的子午線1度為111.2千米，雖然有近20千米的誤差，但作為世界上首個(gè)子午線測(cè)量記錄，已是十分不易且具有寶貴的科研價(jià)值。此外，這次測(cè)量也證明了“日影一寸，地差千里”的說(shuō)法是不正確的。

我們之前說(shuō)了這次測(cè)量最終的目的是修編新歷法。從公元725年開(kāi)始，一行開(kāi)始編歷，他以劉焯的《皇極歷》為基礎(chǔ)，加上他們自己從全國(guó)觀測(cè)來(lái)的數(shù)據(jù)，糾正了《皇極歷》中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在修編歷法的兩年中，一行仍然堅(jiān)持觀測(cè)，他發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度的變化，即太陽(yáng)在冬至?xí)r運(yùn)行速度最快，之后逐漸變慢，太陽(yáng)到了夏至?xí)r就達(dá)到最慢速度，夏至后又逐漸變快（在僧一行的時(shí)代，他們認(rèn)為太陽(yáng)繞地球旋轉(zhuǎn)）。根據(jù)這一觀測(cè)，一行得出了一個(gè)計(jì)算太陽(yáng)不均勻運(yùn)動(dòng)的方法，即不等間距的二次差內(nèi)插法。這個(gè)計(jì)算方法的出現(xiàn)，在天文學(xué)和數(shù)學(xué)史上都具有非凡的意義。

兩年后，一行終于完成了新歷法的草稿，這一部新的歷法被命名為《大衍歷》?！洞笱軞v》經(jīng)張說(shuō)和陳玄景等人的整理和編冊(cè)，于公元729年正式在全國(guó)頒行。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，《大衍歷》比之前任何一部歷法都要精確，它的內(nèi)容包括：推算太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)和太陽(yáng)在天空中的位置、日月食出現(xiàn)的時(shí)間、五大行星的視運(yùn)動(dòng)和位置以及每天見(jiàn)到的星象和晝夜時(shí)刻等。公元733年，《大衍歷》傳入日本，并被沿用近百年。

一行在天文學(xué)上的貢獻(xiàn)不僅于此，除了天文觀測(cè)和編寫歷法，他還制造了一些天文儀器。比如，一行堅(jiān)持要在實(shí)際觀測(cè)的基礎(chǔ)上編寫歷法，為了準(zhǔn)確測(cè)量天體位置，就和梁令瓚一起設(shè)計(jì)發(fā)明了黃道游儀。在黃道游儀中，黃道并不是固定的，可以在赤道上移動(dòng)，這是為了符合當(dāng)時(shí)的歲差。一行還與梁令瓚以漢代張衡的“渾天儀”為基礎(chǔ)，制造了“渾天銅儀”。渾天銅儀上面繪滿了星宿，儀器依靠水力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，能模仿天體的運(yùn)行，還可以用來(lái)測(cè)定時(shí)間，又名“水運(yùn)渾天儀”。這個(gè)儀器每晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)一周，能表現(xiàn)出各星宿的運(yùn)動(dòng)，還能表現(xiàn)日升月落等現(xiàn)象。儀器上還安裝了兩個(gè)木頭小人兒，用來(lái)計(jì)時(shí)，一個(gè)小人兒每刻（古人的一晝夜是一百刻）過(guò)后自動(dòng)擊鼓，另一個(gè)小人兒每辰（一時(shí)辰是現(xiàn)在的兩個(gè)小時(shí)）過(guò)后自動(dòng)撞鐘，這可以說(shuō)是早期的“機(jī)器人”啦！它也是世界上最早的機(jī)械時(shí)鐘裝置，可謂是現(xiàn)代機(jī)械類鐘表的鼻祖，西方直到公元1370年才出現(xiàn)威克鐘，比一行的“水運(yùn)渾天儀”晚了六個(gè)世紀(jì)。

傳說(shuō)一行在編《大衍歷》時(shí)，為解疑難，特去國(guó)清寺拜師求教。未到之時(shí)，寺中禪師就預(yù)言道：“門前溪水西流，弟子當(dāng)至”。弟子們聽(tīng)后不敢相信，但當(dāng)一行到此時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)溪水真的向西流去。雖然，今天看來(lái)，這個(gè)故事很有可能是人們杜撰的，但為了紀(jì)念僧一行虛心好學(xué)的精神，后人在浙江省國(guó)清寺外，豎下了一塊刻有“一行到此水西流”的石碑。