僧一行與南宮說的天文大地測(cè)量
唐玄宗開元年間,學(xué)者僧一行(俗名張遂)奉命修訂歷法。為此他和儀器制造家梁令瓚制成渾天銅儀和黃道游儀。開元十二年(公元724年),在一行和南宮說的主持下,在今河南滑縣、開封、上蔡一帶的平原上,用統(tǒng)一的八尺圭表、水準(zhǔn)、繩墨、漏壺、復(fù)矩等儀器工具,進(jìn)行了大規(guī)模的天文大地測(cè)量。他們?cè)谑齻€(gè)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量了冬至和夏至日正午時(shí)的日影長(zhǎng),測(cè)定了各地的北極高和恒星的位置。
這次測(cè)量活動(dòng)取得的最重要的科研成果有兩項(xiàng)。一是推倒了“王畿千里影差一寸”的傳統(tǒng)謬說。在此以前,天文地理學(xué)界一直以為:夏至日正午,同時(shí)用八尺圭表(標(biāo)桿)測(cè)量南北兩地的日影,如果日影長(zhǎng)度相差一寸,那么此兩地便相距一千里。一行把測(cè)量數(shù)據(jù)匯總起來細(xì)心計(jì)算,結(jié)果卻是“大率(概)五百二十六里二百七十步晷影差二寸余?!苯?jīng)此科學(xué)實(shí)驗(yàn),再?zèng)]有人相信“損益寸千里”的傳說了。二是在世界上第一次實(shí)測(cè)出子午線一度的弧長(zhǎng)。一行把上述計(jì)算擴(kuò)展,結(jié)合對(duì)北極星出地高度的測(cè)量,得出了“大率五百二十六里二百七十步而北極(高)差一度半,三百五十一里八十步而差一度”的結(jié)果。我們知道,在北半球,各地的北極高度角差與地理緯度差同值。所以他們測(cè)得的數(shù)值,實(shí)際上是子午線(經(jīng)線)一度的弧長(zhǎng),換算成公制,便是子午線一度約長(zhǎng)132公里,只比現(xiàn)代的測(cè)算數(shù)值大了約19%。公元814年,阿拉伯學(xué)者也在幼發(fā)拉底河以北進(jìn)行了子午線弧長(zhǎng)的測(cè)量,所得結(jié)果優(yōu)于我國(guó),但已晚了九十年。所以著名科學(xué)家、科技史家李約瑟把一行等人的測(cè)算稱為“科學(xué)史上劃時(shí)代的創(chuàng)舉”。
有了這個(gè)結(jié)果,再乘以一圓周360度,或以唐制351.27里乘以365.25度(古代周天度數(shù)),可立即求得地球整個(gè)子午圈長(zhǎng)度。一行等人也提出了大地呈弧形的有力證據(jù):某些星星在一地見不著而在另一地則見得著;人見日月出入海中卻并不落入水中,這是地面海面存在曲率所致??上麄儧]有由此再前進(jìn)一步,總結(jié)出地球的周長(zhǎng)。這是中國(guó)古代科技史上最令人遺憾的事情之一。究其原因,主要在于中國(guó)古代缺乏地球觀念。最初的蓋天說認(rèn)為天圓地方,大地平坦;隨后的第二蓋天說以為天圓地拱;后來的渾天說雖認(rèn)為大地呈球形,該球卻有一半浸在水中,故實(shí)際上還是主張拱形大地。正是在這類天地觀念的支配下,一行等人止步不前了,造成了令后人深思的憾事。
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