秦汉时期的天文学成果

秦汉时期是中国天文历法学的形成期。全国的统一，给科学研究提供了良好的环境。学术的交流，也给研究的发展提供了良好的条件。行星运动规律的发现，二十四节气的产生，填补了天文历法学的空白，促使中国历法的形成，使这一时期的中国文化处于世界各民族文化中的领先地位。这期间的《五星占》，代表了当时天文历算领域内学术的最高水平。

《五星占》是秦汉之际的佚名作品，20世纪70年代从长沙马王堆汉墓中发掘出来。占文写在帛上，所以称帛书。占文的最后写定，在汉文帝三年即公元前177年。该占文写作的动机，是企图从天象变化中，找出与它相应的人事变化的规律，好以此来预卜君王、将相、国家、人民的吉凶祸福，决定兵家的进退取舍……今天看来，这其中有很多迷信色彩。然而，占星观察并研究天象变化，取得了惊人的成绩。这篇作品对五大行星的运行规律，已经有了全面系统的认识。

《五星占》记录并保存下来了从秦始皇元年（前246）到汉文帝三年（前177）的木星、土星、金星行度表，为我们研究秦汉时期的天文历法现象，提供了系统可靠的研究资料。

《五星占》的重要科学贡献，就是它发现了行星的“逆行”。它说，木星运动有“三赢”——疾，“天缩”——迟，其运行路线有“纽”——绕圈。绕圈就是绕回原处再前进，绕回原处就是“逆行”。火星运动也有“复环还居之”——退回原处、“周环绕之”——绕圈运行，这些也是逆行。金星运动有“逆留”，逆留也是逆行。发现逆行，并加以记录，这是中国人长期认真观察行星运动的结果。

《五星占》已经发现了月球比行星、恒星离我们都近。它所说“月食岁星……食填星……食大白……食荧惑……食辰星……食大角”，这些都是月掩了星，不是星遮了月，说明当时的人，已经认识了月比星离我们近的道理。

《五星占》观测、计算出来的行星运行速度值，都是非常精确的。它说：“太白—复为日五百八十四日九十六分日。凡出入东西各五，复与营室晨出东方，为八岁。”这就是说，金星反复出现一次，需要584又96/240日，即584.4日。这比今测值583.92日，只大0.48日。八年中间这样的反复出现共有五次，这就是说，金星绕日8+5=13周，为时224.701日（今测金星绕日一周值）×13=2921.113日。数值和星占上的“八年”（365.2422日×8=2921.9376日）相比，只差了0.8246日。《星占》又说：“填星（填读作zhèn，土星）……凡见（现）三百七七日而复出东方”，实际上土星的会合周期为378.09日，星占值比今测值只小1.09日。星占把土星行度定为30年一个周期，认为它30年绕天一周，这比实际行程快了0.54年。

在闰月问题上，《星占》通过金星行度的七十年间八年一周期表，向我们显示了它的置闰方法：八年三闰法。它在第一排至第三排说：“晨出东方二百廿四日……浸行百廿日……夕出西方二百廿四日……伏十六日九十六分……晨出东方二百廿四日，以三月……”从第一年正月到第三年三月，金星运行共808.4日，其间月份为27个平月；27个平月容纳不了804.4日，所以其间还应有—个闰月。再看第六排：“以六月与柳晨出东方，浸行百廿日，以九月……”六月到九月，连续四个月中必有小月，有小月就容纳不了120日，所以其间也一定另有闰月。再看第八排：“以五月与东井夕出西方二百廿四日，以十二月与虚夕入西方。”五至十二月必有小月，因此八个月容纳不了240日，所以，其间也必有一闰月。

八年之中，共有三个闰月，这是秦代的置闰规律。它与十九年七闰月相比，l52年中，将多出一个闰月。这数字对于闰法学虽不算精确，但在战国胜败兴亡之际，历法学家能找出这样一个粗疏的置闰规律，比之春秋的一再失闰，已是进步多了。

《星占》对彗星的观察也比较深入，它已能分出彗星的“本”（彗核）和“末”（彗尾）来。与《星占》同墓出土的还有一张彗星图，上面所画的彗星，一个个都是核、尾清晰，不容混淆的。

《星占》在数学史上也有贡献。是它首先把周天分做365.25度，设想日行一日为一度，使我国科学界有了统一的计算天空的标准尺度；它以240做公分母，也使历法学的分数计算，有了一个统一的计算数据。

西汉前期，继承天文、星占学的重要著作是淮南王刘安主持编撰的《淮南子》。(www.xing528.com)

《淮南子》是一部杂家著作，可以说它是一部汉初各类知识的总汇。在天文历法方面，它记录了当时这一学科的最高成就；而在星占方面，它也比《五星占》走得更远。《五星占》认为天象关系着世事：金星“经天，天下大乱，革王”；“岁星所久处者有卿（庆）”。《淮南子》则更进一步认为世事会支配天象：“虎啸而谷风至，龙举而景云属，麒麟斗而日月食，鲸鱼死而彗星出。”^[1]

《淮南子》在天文历法学上的最大贡献，是它记叙了二十四节气的全部名称和来临时间：

日行一度，十五日为一节，以生二十四时之变。斗指子则冬至……加十五日指癸则小寒……加十五日指丑则大寒……加十五日……距日冬至四十六日而立春。加十五日指寅则雨水……加十五日指甲则雷惊蛰……加十五日指卯中绳，故曰春分……加十五日指乙则清明……加十五日指辰则谷雨……加十五日……则春分尽，故曰有四十六日而立夏……加十五日指巳则小满……加十五日指丙则芒种……加十五日指午……故曰有四十六日而夏至……加十五日指丁则小暑……加十五日指未则大暑……加十五日……故曰有四十六日而立秋……加十五日指申则处暑……加十五日指庚则白露降……加十五日指酉中绳，故曰秋分……加十五日指辛则寒露……加十五日指戌则霜降……加十五日……故曰有四十六日而立冬……加十五日指亥则小雪……加十五日指壬则大雪……加十五日指子……故十一月日冬至。

我国古代历法中较多使用的阴历朔望月，多与阳历无关。但这里所创造的二十四节气，则是以地球绕日所行距离为尺度的阳历时间单位。节气的来去，虽然是以北斗星斗柄所指方向为标准，但那只是表象，其实质仍是以地球绕日所行距离区分出来的时间单位。因此，有了这个单位，可以说，中国人已经建立了自己的阳历历法系统：以地球绕日的365.25日为一年，以地球绕日一周的二十四个时间单位为节气。此后，中国人用的历法就成了阴阳合历，以阴历朔望月为月定月首、观日月食、预测海潮；以阳历二十四节气定农时。因此说，笼统地把中国历叫做阴历是不科学的。

因为地球绕太阳运动的轨迹不是圆形而是椭圆形，而且其速度又不是匀速运动，所以二十四个节气的时间长短也不一致。西汉人虽然不知什么匀速、椭圆，但也感觉到了这个不一致。所以他们分配二十四个节气的时间长短，没有按绝对平均分配，而是每个节气各占十五天，但在立春、立夏、立秋、立冬之前各加一日，夏至之前，再加一日。这种或十五日或十六日一节的节气，虽没有今日各节长短的精确，但也大致体现了冬季节长夏季节短的规律。过去我们总认为是北齐人张子信最早发现了太阳视运动的不均匀现象，但今天看来，发现这种不均匀现象的，应该是西汉初年的人。

中国的旧历多把闰月放在一年的最后，春秋时期人们发现了二分二至，才开始有年中置闰，那是为了尽量地把分至四节，置于一年四季的仲月里边。可是由于当时月长度还没有确定，分至测定也不准确，所以年中何月应该置闰的规律还不能发现，置闰的事还是比较随意。二十四节气测定后，以当年无中气之月为闰月，使置闰的规则确定了下来。这样，阴历年月的安排就与四季时令更加吻合，大大增加了中国历法的科学性。《淮南子》以后的太初历，就采用了这种科学的置闰方法。

《淮南子》在天文学上的又一贡献，是它首次明确计算出了阴历每个朔望月和阳历回归年的长度，并提出了十九年七闰月这个置闰规律。它说：“二十九日九百四十分日之四百九十九而为月，而以十二月为岁。岁有余十日九百四十分日之八百二十七，故十九岁而七闰。”^[2]这是把一个阴历朔望月，测定为日，与今测值29.53059日，只差0.000261日了。一个阳历回归年的长度，成了日，与今测值365.2422日，也只差0.0078了。而十九年七闰月，则是一个精确的数字。十九年七闰月，其阴历日数为（12×19+7）×29.53059=6939.6886日。阳历十九年日数为19×365.2422日=6939.6018日。这个置闰法与阳历十九年之差，就只剩0.0868日了。以上各项数字都已十分接近精确，所以后来司马迁编制《历术甲子篇》，其推算阳历年积日数、朔望月长度、置闰年度，都根据了《淮南子》所提供的这些数字。

以前有人认为，春秋时代，中国人已经认识到了十九年七闰月的规律了。《五星占》八年三闰月的事实又提供了反证。因此说，中国最早提出十九年七闰月的是《淮南子》。这也是该著作的伟大之处。

在分数计算上，《五星占》以240做公分母，《淮南子》的公分母则改为940。940这个数字，来自七十六年为十九年七闰月与阳历四年一闰的共同周期，而这一共同周期中共有940个月，以940为公分母便于计算阴历月的日零数，于是顺便就以它做了历法计算中的公分母。这一公分母的使用延续到了《历术甲子篇》，可见它使用方便已为历法学界所接受。

应该说，《淮南子》是我国当时天文历法学的集大成之作，是我国当时科技研究的最高峰。在此之前，我国的天文学研究还属个别观测，不成系统；我国的历法学还没有迈进成文历法阶段。西周人没有留下对行星不同于恒星的认识，他们观象授时的历法全属临时的观测。春秋人认识了岁星运行但缺乏对其他行星的了解，他们的一再失闰说明还缺少一部成文历法。《五星占》在这方面取得了巨大的进步，但它论行星而不涉及恒星，算不得完整的天文学著作；有五星行度而没有岁首、月朔，更算不得一部成文历法。《淮南子》是科技成果汇编而不是系统的天文历法著作。所以，系统撰写天文专著、编辑成天文历法体系的责任，就落在了司马迁等人的身上。