唐太宗采纳了这一建议,下令制造李淳风所设计的浑仪。贞观七年(633),此仪制成。据《新唐书》卷三一记载,该浑仪是铜制的,基本结构是:“表里三重,下据准基,状如十字,末树鳌足,以张四表。”浑仪的十字形“准基”是一种校正仪器平准的装置,它是根据后魏晁崇、斛兰发明的浑仪上的“十字水平”制造的,采用这一装置可以提高仪器的观测精度。浑仪三重中的外重叫六合仪,有天经双规、金浑纬规、金常规,即子午环、地平环、外赤道环,上列二十八宿、十日、十二辰、经纬三百六十五度;内重叫四游仪,“玄枢为轴,以连结玉衡游筒而贯约规矩。又玄极北树北辰,南矩地轴,傍转于内。玉衡在玄枢之间而南北游,仰以观天之辰宿,下以识器之晷度。”可见四游仪包括一个可绕赤极轴旋转的四游环和一个望筒(即玉衡),望筒能随四游环东西旋转,又能南北旋转,可指向天空任一位置,测定星体的赤道坐标。这两重的基本结构在孔挺的浑仪上已经有了。李淳风对浑仪的重大改革在于:在外重六合仪与内重四游仪之间,嵌入了新的一重——三辰仪。三辰仪“圆径八尺,有璿玑规、黄道规、月游规,天宿距度,七曜所行,并备于此,转于六合之内”。北宋沈括说:“所谓璿玑者,黄赤道属焉。”①可见三辰仪中有黄道环、内赤道环,还有白道规,即表示月球轨道的规环。三辰仪也能旋转,它是为了实现按黄道观测“七曜所行”而加上的。李淳风的浑仪仍然是一个赤道式装置,它除了可测得去极度、入宿度(即赤经差)、昏旦夜半中星外,还能测得黄经差和月球的经度差等,只是测得的黄道度不准确,所以它只能部分地解决按黄道观测七曜所行的问题。
李淳风在我国历史上第一次把浑仪分为六合仪、三辰仪、四游仪三重,其影响相当深远。唐开元十一年(721),一行与率府兵曹梁令瓒制作了一科黄道浑仪,也是三重之制。虽然一行说李淳风的浑仪“用法颇杂,其术竟寝”②,但正如沈括所指出的,梁令瓒他们是“因淳风之法而稍附新意”③。北宋周琮、苏易简、于渊制作的“皇祐浑仪”(1050),也基本上是按李淳风的设计制造的。北宋末,苏颂、韩公廉制作了一架包括浑仪、浑象、报时装置三大部分的天文仪器(1096),其浑仪部分也与李淳风的浑仪大体相同。李淳风的浑仪虽有其优点,但过于复杂,其规环达十一个之多,这些规环要保证同心十分困难,因而难免产生中心差;规环太多,观测时常常互相遮蔽视线,很不方便。北宋以后,浑仪就逐步由繁向简发展了。
① 《旧唐书》卷七九《李淳风传》。
① 《宋史》卷四八《天文志》一。
② 《旧唐书》,卷三五《天文志》上。
③ 《宋史》卷四八《天文志》一。
预修《五代史志》贞观十五年(641),李淳风受诏“预撰《晋书》及《五代史》”,“其天文、律历、五行志,皆淳风所作也”①。《五代史》为梁、陈、周、齐、隋五代的历史,后来其中的“十志”并入《隋书》,所以《五代史志》就是《隋书》中的“志”。
李淳风撰写天文、律历志时,对自魏晋至隋朝这段历史时期天文、历法与数学的重要成就,作了较全面的搜集和整理。
《隋书·律历志上·备数》有云:“事物糅见,御之以率,则不乖其本,故幽隐之情,精微之变,可得而综也。”“率”,是中国古算所研究的最基本的数量“关系”,它在算术中有极其广泛的应用,是中算许多理论的基础和算法的源泉。李淳风首次将“率”载入官修正史而赋予其显赫的地位,足见李淳风对中算理论真谛的深刻认识。对此李淳风进一步阐述如下:“夫所谓率者,有九流焉:一曰方田,以御田畴界域;二曰粟米,以御交质变易;三曰衰分,以御贵贱廪税;四曰少广,以御积幂方圆;五曰商功,以御功程积实;六曰均输,以御远近劳费;七曰盈朒,以御隐杂互见;八曰方程,以御错糅正负;九曰勾股,以御高深广远。皆乘以散之,除以聚之,齐同以通之,今有以贯之,则算数之方,尽于斯矣。”①《隋书·律历志上·备数》一节还有如下记述:“古之九数,圆周率三,圆径率一,其术疏舛。自刘歆、张衡、刘徽、王蕃、皮延宗之徒,各设新率,未臻折衷。宋末,南徐州从事史祖冲之更开密法,以圆径一亿为一丈,圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正数在盈朒二限之间。密率,圆径一百一十三,圆周三百五十五。约率,圆径七,周二十二。”这是我国现在史书中关于祖冲之圆周率的最早记载。用现代数学语言表达,就是祖冲之求出:3.1415926<π<3.1415927,圆周密率为,约率为。祖冲之的圆周率已准确到小数点下第七位,他的335113227“密率”是分子、分母在1000 以内表示圆周率的最佳近似分数,欧洲人在一千一百多年后才得到这一结果。祖冲之所著的《缀术》早已失传,他的这一光辉成就因被李淳风编入史书,才得以流传至今。
在《晋书·律历志》中,李淳风详细地记述了刘洪撰的《乾象历》法。
刘洪实测月行迟疾之率,创立了推算定朔、定望的一次函数的内插公式,测出黄白交角为五度多,测定近点月为27.55336 日,与今测值相近,这些都是我国古代天文学的重要成就。刘洪的《乾象历》是《四分历》以后历法改革的关键性阶段,可是在《晋书》之前撰成的梁朝沈约的《宋书》,却出于偏见,略而不载,对刘洪的科学成就只字未提。李淳风则在《晋书·律历志》中,原原本本地详细记述了刘洪的科学成就。
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