总图说第一

浑盖旧论纷纭,推步匪异。

双鱼戏水按:“浑”指“浑天说”,“盖”指“盖天说”。这是中国古代两种最主要的宇宙结构理论。浑天说认为天地如鸡卵,天包地外,南北两极贯穿天球,天球绕轴旋转。盖天说则认为天如圆盖,地如棋盘,天在上,地在下。关于这两种学说的争论自古以来就非常多,各执一词,莫衷一是。

“推步”是中国古代对天文推算的专称,“推”指推算日月星辰的运行,“步”指推算其行度。“匪异”即“非异”,意思是“没有本质不同”。这句话是全书立论的关键,它指出,尽管浑天说和盖天说在宇宙模型上看似不同,但它们在用于实际的天文观测和计算(即“推步”)时,其核心的数学原理和得到的结果是相通的、一致的。

爰有《通宪》,范铜为质,平测浑天。

双鱼戏水按:“爰”是“于是”的意思。“《通宪》”是《浑盖通宪图说》一书的简称,也指代书中所介绍的仪器——星盘。“通”指贯通、融会,“宪”本指法则、规范,这里指仪器,意为“可以揭示天地运行法则的仪器”。

“范”指用模子铸造,“铜”是材质。这句话说明《通宪》所描述的仪器(即星盘)是用铜铸造而成的。

“平”指平面,即星盘的盘面是平的。“测”指观测、测算。“浑天”指浑天说所描述的球形宇宙。合起来就是:用一个平面的仪器,来测量和推算浑天体系下的天体运行。

星盘的核心是极投影,即将天球上的圈、点(如赤道、黄道、恒星)投影到一个通过南极或北极的切平面上。这种投影方法能够保持圆和角的性质,使得球面上的复杂问题可以在平面上通过旋转的网盘(星盘)来求解。

平测浑天完美地体现了浑盖通宪的思想:仪器本身是盖天式的(平面),但服务的对象和解决的问题是浑天式的(球面天球)。

截出规,遥逺之星所用固仅倚盖是为浑度,盖模通而为一。

双鱼戏水按:是截取、投影的意思。一规指一个圆规状的图形,这里具体指星盘上的等高圈或整个投影网。从技术上讲,就是将浑天球面通过投影法截取到一个平面上,形成圆形的刻度盘。遥逺之星指遥远的天体(恒星)。所用固仅:对它们进行测量和定位所依据的原理和方法(所用)其实是固定且唯一的(固仅)。

是依靠、凭借。指盖天式的平面投影方法。浑度指浑天体系下的天体坐标(经度、纬度等)。整句意思是:测量遥远星辰的方法,本质上是依靠盖天式的平面投影,来求得它们在浑天体系下的度数。

盖模即盖天模型。浑天相通、融合。这句话是全文的结论:盖天模型和浑天模型因此就被融会贯通,合为一体了。

倚盖是为浑度点明了星盘的操作本质:使用者操作的是一个平面的、盖天式的仪器(倚盖),但读出的结果(如恒星时、太阳高度、行星位置)却是浑天坐标系下的数值(浑度)。

面为俯视圆象背则璇玑玉衡

双鱼戏水按:“面”指星盘的正面。这是一个平面的天球仰视图。所谓“俯视圆象”,是指从天球之外(比如从北天极上方)俯视整个天球,并将其投影到平面上所形成的圆形星图。星盘的正面(通常称为“网盘”或“蜘蛛网”)就刻画了这样的图,上面有赤道、黄道、恒星以及方位圈等,是星盘进行测算的主要部分。

“背”指星盘的背面。“璇玑玉衡”一词原出自中国古典《尚书·舜典》,在古代常被用来指代一种天文仪器,后世也引申指北斗七星。在这里,李之藻借用这个典雅的古词来指代星盘背面的各种观测用刻度尺和瞄准器。背面通常没有星图,而是刻有日期尺、太阳位置表、地平坐标网(等高圈)以及一个可旋转的照准器(“瞡筩”,即下文会提到的窥管)。

中枢兼有南北二极,系以瞡筩及定时衡尺

双鱼戏水按:“中枢”指贯穿星盘正反两面中心的中心轴。“兼有南北二极”是指在这个中心轴上,星盘的正面和背面分别代表了天球的北极和南极。具体而言,正面的中心是北天极,背面的中心则是南天极。这是由星盘所采用的“平极投影”的数学性质决定的(实际上,作为投影源的一极并不在星盘上,而在无穷远点)。

“系”是安装、连接的意思。“瞡筩”即“窥管”,是一个安装在星盘背面的、可以绕中心旋转的观测瞄准管,用于测量天体的地平高度。“定时衡尺”中的“衡尺”指一根可旋转的指针或标尺(称为“规臂”或“指示器”);“定时”说明它有确定时间的功能。窥管和定时尺是星盘的两个核心功能部件,分别对应了“观测”(直接测量)和“推算”(在盘面上计算)这两种基本的天文操作。

其上弁以提纽,用则悬之。

双鱼戏水按:“其上”指星盘的最上部。“弁”本意是帽子,这里引申为“在顶端安装”。“提纽”就是用于提携的吊环或纽扣。在使用的时候,就将星盘用绳子穿过这个提纽悬挂起来。

悬挂星盘有两个重要作用:

1.确保垂直:依靠重力让星盘盘面自然保持铅垂状态,这是使用背面窥管进行观测和读取正面刻度的基础。

2.便于操作:悬挂起来后,使用者可以空出双手来旋转星盘上的各种指针和窥管。

仪之阳有数层:上为天盘,其下皆为地盘。

双鱼戏水按:“仪之阳”指星盘的正面。“数层”是指星盘正面由多个可以相对旋转的同心圆盘组成,这是星盘作为模拟计算器的关键结构。

在最上面的一层称为“天盘”(也称为“网盘”或“星网”),它上面刻有恒星、黄道等天球标志,是可以旋转的部分。在它下面的固定盘面则称为“地盘”,上面刻有固定的地理坐标系统,如方位、地平圈等。这种“天盘旋转于上,地盘固定于下”的结构,直接模拟了天球(“天盘”)围绕地球观测者(位于“地盘”中心)的周日旋转。使用者通过旋转天盘,使其上的星象与地盘上的地平坐标对齐,来模拟特定时刻的星空,进而进行各种计算。

各具三规:中规为赤道【今名“昼夜平规”】

双鱼戏水按:无论是天盘还是地盘,通常都刻有三个最基本、最重要的圆形刻度圈,即“三规”。中规为赤道【今名“昼夜平规”】:位于正中间的那个圈就是天球赤道。“昼夜平规”是当时的通俗叫法,意为“昼夜平分圈”。因为太阳在天球赤道上运行时,全球各地昼夜等长。赤道是星盘投影和计算的基准圈。在星盘的“平极投影”下,天球赤道被投影为地盘上的一个特定圆环。这个圈是定义其他所有圈层的基础。

内外二规为南至、北至之限【内规为日行最北之道,今名“昼长规”;外规为日行南至之道,今名“昼短规”,详具于后】

双鱼戏水按:在赤道圈的内侧和外侧的两个圈,分别代表了太阳在一年中运行的南、北极限。

靠近中心(北天极)的那个内圈,是太阳运行到最北方的轨迹,即夏至线。注释“昼长规”意为“白昼最长圈”,因为当太阳运行到此圈时,北半球白昼最长。

离中心较远的那个外圈,是太阳运行到最南方的轨迹,即冬至线。注释“昼短规”意为“白昼最短圈”,因为当太阳运行到此圈时,北半球白昼最短。

在星盘的投影上,这两个圈实际上就是南、北回归线在天球上的投影。它们与赤道圈一起,划定了太阳周年视运动(黄道)在赤纬上的范围,是进行太阳位置计算和节气推定的根本依据。

而黄道络于内外二规之间。

双鱼戏水按:而黄道(太阳在天球上的视周年运行路径)就盘绕在夏至圈(内规)和冬至圈(外规)之间。在星盘的天盘上,黄道被刻画为一个偏心圆(在投影下呈现为“肾形”曲线,或一个完整的圆环),但其位置正好被包含在内外二规之间。这形象地展示了天文学事实:黄道的南北边界就是南北回归线。在星盘的使用中,黄道圈上标有日期和节气,通过将太阳当日所在黄道位置与地盘上的时刻线对齐,即可进行时间换算等一系列计算。

天盘浑是天体,用黄道以纪太阳周天之度。

双鱼戏水按:天盘(网盘)作为一个整体,代表的是整个天球。它是浑天模型的平面化体现。在天盘上,黄道被用作标记太阳周年视运动(“周天”)的刻度尺。黄道圈被等分为度数和宫、气,用以精确定位太阳在任意日期的位置。天盘是星盘的“活动灵魂”,它模拟了天球的旋转。将黄道作为度量基准,是因为太阳的周年运动是历法、计时和节气推算的核心。

度分三百六十,剖为十二宫、二十四气。

双鱼戏水按:将整个圆周(黄道)划分为360度。这360度又被进一步划分。“十二宫” 指黄道十二宫,即每30度为一宫,“二十四气” 指中国的二十四节气。

其度斜刻,切地盘,以便观览。

双鱼戏水按:天盘上的这些刻度(黄道度、宫、气)是被雕刻成倾斜的,并且使其刻线紧密地贴近下层的地盘。这样做的目的是为了方便读数。

错以经星,星不具载,载其最明钜者,各以针芒所指为凖。

《浑盖通宪》真原:总图说第一

双鱼戏水按:“错”是交错、分布的意思。“经星”指相对于“纬星”(行星)而言的恒星。此句指在天盘上(黄道圈之外的空间)分布雕刻有恒星的标志。由于天盘面积有限,不可能记载所有的恒星,因此只选取了那些最明亮、最突出的恒星进行标注。每一颗被选载的恒星,都不是用一个圆点来表示,而是用一个指向该恒星精确位置的金属指针的尖端(针芒)来代表。这种用“针芒”表示恒星的方法是西方星盘(尤其是“蜘蛛网”式星盘)的典型特征。这些指针被焊接在一起,形成一个精美的镂空金属网(故称“网盘”)。“针芒”的设计同样是为了精确性,它避免了因指针本身有宽度而导致的读数模糊,使用者可以毫无歧义地确定恒星的中心位置,从而与地盘上的刻度进行精准对齐。

地盘随地更换,各视所用地方北极出地之度为率。

双鱼戏水按:星盘的地盘(固定盘)不是通用的,而是需要根据使用地点的不同进行更换。这是星盘设计中的一个关键点。制作或选择哪一个地盘,完全依据使用地点的“北极出地度”来确定。“北极出地度”是中国传统天文学术语,即该地区的地理纬度。北极星在地平线上的高度角等于当地的地理纬度。

这是星盘能够进行地方性精确计算的基础。在“球极投影”下,地平坐标系的投影形状会随着观测地纬度的变化而发生显著改变。因此,一个为北京(约北纬40度)制作的地盘,其上的地平圈、等高圈等刻线与为广州(约北纬23度)制作的地盘完全不同。一套完整的星盘通常会配有一系列适用于不同纬度的可替换地盘。

其盘分地上、地下二限:

双鱼戏水按:在地盘上,其刻度(特别是地平圈系统)将天球划分为两个部分:“地上” 指地平线以上的可见天空;“地下” 指地平线以下不可见的天空。这条“界限”就是下文即将解释的地平圈。它是所有地盘上最根本的参考线,代表了观测者所在位置的地平面。天体在东升西落的周日运动中,交替于“地上”(可见)与“地下”(不可见)两个区域。

最下一曲线为晨昏界【今名“朦影规”】

双鱼戏水按:在地平线之下,最靠近盘边缘的那条曲线被称为“晨昏界”。在当时(明末)它也被称为“朦影规”。这条线定义了民用晨昏蒙影的界限,即太阳中心位于地平线下6度之时。在此界限之内,天色已足够暗(或足够亮),可以看到最亮的恒星,但日常活动仍需照明。刻有“晨昏界”是星盘功能完备的体现。它并非一个完美的圆,而是一条复杂的曲线。它的存在使得星盘不仅可以用于白昼和黑夜的测算,还可以用于界定黎明和黄昏这段过渡时间

稍升一曲线为出地、入地之界【今名“地平规”】

双鱼戏水按:“晨昏界”之上,更靠近中心的一条曲线(在投影下呈现为曲线),就是地平线本身。它被称作“出地、入地之界”,即天体升起和落下的分界线,也就是“地平规”。这是地盘上最重要的一条线。它代表了观测者所在地的真实水平面。天盘上的任何天体(太阳、恒星),当其投影位置与这条线重合时,就意味着它正位于地平线上(升起或落下)。所有关于天体出没、昼夜长短的计算都以此圈为基准。

自此以上,度数以渐平升,直至天顶,匀为九十度,以观太阳、列宿渐升渐降所到。

双鱼戏水按:“此”指上文的地平圈。从地平圈向上。地平高度角的刻度从0度开始,逐渐均匀地增加,直到正上方的“天顶”,共计90度。这描述的是地盘上刻画的等高圈,即高度角相等的点的轨迹。这套等高圈系统的用途是观测太阳和恒星(“列宿”)在天空中上升和下降过程中所到达的具体高度。在球极投影下,地平高度圈(等高圈)被投影为一系列复杂的曲线。这套系统是星盘进行高度测量和模拟的核心。使用者可以通过观察天盘上某一天体(如太阳标志)落在哪一条等高圈上,直接读出其地平高度。

其中央一直线,则当子午之中;

双鱼戏水按:贯穿地盘中心的一条直线,代表的是当地的子午线。这条线连接了正北(子)、天顶和正南(午)方向。这条子午线是地盘上方向的基准。所有天体在周日视运动中都沿着自己的赤纬圈划过这条线,此时天体达到其上中天,即一天中的最高位置。

其过顶一曲线,结于赤道卯、酉之交者,则为正东西界【南午、北子、东卯、西酉】

双鱼戏水按:一条穿过天顶的曲线,它与天盘上的赤道圈相交于“卯”和“酉”两个点。这条曲线就是正东西方向的垂直圈。这条曲线被称为“卯酉圈”。它是一个通过天顶和正东、正西点的大圆。在星盘上,它的投影是一条曲线。任何天体位于这条曲线上时,其方位角就是正东或正西(即90°或270°)。

其余方向,皆有曲线定之,近北窄而近南寛,盖若置身天外斜望者然。

双鱼戏水按:除了正南北(子午线)和正东西(卯酉圈)之外,其他方位也都有相应的曲线来确定。这些是其他方位角的垂直圈。这些曲线的分布呈现出靠近北方(靠近天顶)密集、狭窄,靠近南方(远离天顶)稀疏、宽阔的特点。这是因为我们如同置身于天球之外,斜着观看投影到平面上的天球,这正是球极投影的几何特性所造成的视觉现象。在球极投影中靠近投影中心(北天极)的区域被压缩,而远离中心的区域(靠近南方地平线)则被拉伸。这完美地解释了为什么地盘的等高圈和垂直圈在北半部密集,在南半部稀疏。

其晨昏界下诸曲,分为五停,又为夜漏之节云。

双鱼戏水按:指刻在“晨昏界”(民用晨昏圈)之下的几条曲线。这些曲线将晨昏界以下到盘边的区域均等地划分为五部分(“五停”)。这些刻度是用来计量夜间时刻(“夜漏”)的节段。这是星盘用于计时功能的具体体现。在中国古代,一夜被分为“五更”。这地晨昏界下的五条曲线,正好对应了从日落到日出之间的五个更次。通过观察太阳在夜间所处的位置(在盘面下的投影),就可以直接判断出当前的更次,实现了“夜漏”的直观显示。

仪之隂,中分十字界其衡界以分入地、出地之限。

双鱼戏水按:背面中心被一条十字线分割。这条十字线通常由一条子午线(南北方向)和一条地平线(东西方向)组成。这里的“衡界”特指十字线中的地平线。它起到了划分天体“出地”(在地平线上)和“入地”(在地平线下)界限的作用。这个十字基准线是背面所有测量的基础。子午线用于确定正南正北,地平线则是高度测量的起点(0度)。

其最上近纽处为天中,外规周分三百六十度。

双鱼戏水按:在背面最上方,靠近提纽的地方,被定义为“天中”,即天顶在背面的投影点。背面的最外圈是一个圆周,被划分为360度。这通常是方位角刻度,用于测量天体的方向。

自地上至天顶,左右俱镌九十度。

双鱼戏水按:从地平线(“地上”)到天顶(“天中”),在十字线的左右两侧(即子午线上),都刻有从090的刻度。这用于直接读取天体的地平高度。这形成了一个简易的“象限仪”。观测者旋转窥管对准天体,窥管在子午线刻度上指示的读数就是该天体的地平高度。

中央运以瞡筩,筩立两表,各有大小二窍,以受太阳、列宿之影,以观其影离地而上得几何度。

双鱼戏水按:在盘面中心安装了一个可以旋转的“瞡筩”(窥管或照准器)。窥管上立有“两表”(两个瞄准器),每个表上都有“大小二窍”(一大一小两个窥孔)。通过窥孔瞄准恒星(“列宿”),进行观测,测量天体离地平线的高度(“得几何度”)。“大小二窍”是为了适应不同亮度的天体:大窍用于观测较暗的恒星,小窍用于观测明亮的太阳或月亮,以避免过强的光线伤害眼睛,同时小窍也能产生更清晰的光斑。

其三百六十度,每三十度作一宫。

双鱼戏水按:指外圈的360度,每30度划分为一宫,即黄道十二宫。

内次层则分三百六十五度四分度之一

双鱼戏水按:在更内的一层圈上,刻度是3651/4度。这是中国传统周天度数,与一回归年长度对应。

以具歳周全数,备刻节气、列宿,以与外盘相凖为用皆以瞡筩审定,此为太阳行天实度也。

双鱼戏水按:使用这个刻度系统来完整表示回归年,并在上面刻写二十四节气和恒星的位置。这两个刻度系统(西方的360度和中国的365.25度)都与外盘(或指正面的天盘)相互参照使用,通过窥管观测确定确定太阳位置,这就是太阳在天空中的真实行度。

中央上截,另为分时小轨;

双鱼戏水按:在背面中央区域的上半部分(“上截”),通常还刻有一个用于细分时间的小型扇形刻度盘(“分时小轨”),用于划分白天的时间如“平旦”、“日出”···“日入”、“昏时”等(因为赤道以外地区除了春秋分之外,昼夜不等长)。

下截方仪,以勾股测逺近高深,各有详其图说。

双鱼戏水按:在中央区域的下半部分(“下截”),有时会有一个方形的辅助刻度(“方仪”),其原理基于勾股定理,可用于测量地面上物体的远近和高深。关于这些附属部件的具体用法,在《浑盖通宪图说》的图示和后续文字中都有详细说明。

这表明星盘背面的功能非常多样,集成了多种测量工具于一身,不仅用于天文,还可用于大地测量,体现了其“以测代算”的多种功能的特性。

双鱼戏水识:《浑盖通宪图说》首篇《总图说》,乃纲领性篇章,总揽全书各图之精要。盖闻天象幽玄,古来浑盖二说各执一理;推步虽同,仪象未融。今观《通宪》之制,乃知天地之妙可范于铜规,浑盖之辩终归于实用。

其器也,正面仰观天象,背面俯察地理。天盘旋运于上,浑仪之体现于圆穹;地盘静守于下,盖天之式布于方寸。赤道中分昼夜,二至界定南北,黄道周行其间,星宿罗列其野。针芒所指,辰宿无差;斜刻之度,观览甚便。

背面璇玑玉衡,暗合古制。十字分疆,立天地之限;窥管测影,定日月之行。三百六十度与三百六十五度并陈,西法中学交融;十二宫次与二十四气相应,天道人事相参。更兼勾股测影、漏刻分时,可谓集天算之大成。

斯器之妙,在能以盖天之模,通浑天之理。俯仰之间,遥天近在掌中;转动之际,四时现于眼下。浑盖旧论,至此浑然一体;推步之术,由是耳目一新。

通宪者,通天地之宪也。观此总图,岂独见制器之精,实可悟天人相授之要义矣。

(双鱼戏水)