明清时期西式天文测时仪器的传入及其影响

摘要

从十六世纪末开始，多种西式的天文测时仪器及其制作技术通过来华的西方传教士逐渐被介绍到中国来，对于明清时期中国天文测时仪器的发展曾产生了极其深远的影响。系统地研究这段时期西式天文测时仪器及其制作技术在华的传播与发展状况无疑是天文学史和中西科技交流史的重要课题，但是迄今为止，学界对各种天文测时仪器的理论基础和制作与使用技术的研究仍然较为欠缺，更没有人从理论和技术角度对这段历史进行全面的回顾和整理。本文在前人工作的基础上对西式天文测时仪器及其制作技术在华的传播与发展状况进行系统地探讨，全文共分六章，第一章主要是对日晷制作书籍在明清时期的流传状况及其制作技术的传承关系进行探讨、总结，理清其历史传承的脉络；第二、三章主要是运用现代数理方法对明清时期流传的各种天文测时仪器著作里介绍的西式日晷、星盘的结构、制法和用法进行具体分析、探讨；第四章主要是探讨明清时期其它类型天文测时仪器的结构、制法和用法；第五章主要是对明清时期与测时仪器制作直接相关的西方投影几何学知识在东亚的传播和发展进行追述，为探讨这一阶段西方理论知识与技术知识传播之间的关系提供一个个案性研究。最后结语部分主要是对明清时期西式天文测时仪器制作技术及其在传播过程中的特点进行总结，同时对西式天文测时仪器在中国明清时期流行的原因进行一些探讨与分析。 归结起来，本文的工作进展主要有以下几个方面：第一，在日晷制作书籍在明清时期的流传状况及其制作技术的传承关系方面，根据李斌的线索得以看到珍贵的庞迪我、孙元化的《日晷图法》抄本，并将此书与陆仲玉抄的《日月星晷式》、汤若望校、朱碓补的《日晷图法》、徐朝俊撰的《日晷图法》进行了文本与技术两方面的细致比较，确定了《日月星晷式》中的《日晷图法》的真正作者是庞迪我与孙元化；汤若望校、朱碓补的《日晷图法》的底本就是庞迪我、孙元化的《日晷图法》；徐朝俊《日晷图法》中的日晷晷面线画法也源于庞迪我、孙元化的《日晷图法》。通过对抄本《理法器撮要》内容的细致考察，发现题为“泰西利玛窦撰”的该抄本乃是一本伪作，对于我们理清明清时期西式日晷制作技术在中国的传承关系具有重要意义。通过对现存的明清时期各种日晷制作技术的分析，发现了明清时期西式日晷制作技术的两大传承脉络，一种是以庞迪我、孙元化的《日晷图法》为主轴的图解法绘制晷面线的制作方法；另外一种是以罗雅谷《比例规解》代表的直接用比例规构建函数绘制晷面线的制作方法。 第二，在对明清时期流传的各种西式日晷以及星盘的制作方法进行数理分析后发现，虽然日晷和星盘上的各种晷面线函数的获得都离不开球面投影分析，但传教士所介绍进来的各种晷面线的绘制方法本身，却与球面投影分析几乎没有多少关系，具体的晷面线绘制方法都是在已知各种日晷晷面线函数的基础上，通过函数的重新构建来实现的。这种函数重新构建的方法虽然使得各种晷面线的绘制变得更为简单，但却很难让人们透过这些方法去理解和探讨测时仪器背后所蕴含的理论基础。 第三，通过研究与分析后，我们发现明清时期西式日晷制作技术从晷面线的绘制方法不同可以分为两大类，其中第一类就是所谓的“图解法”，即通过几何作图法来构建日晷的晷面线函数。第二类就是比例规方法，即根据已知的日晷晷面线函数，直接用比例规计算出所需要的时角的函数值，然后在图上直接标出位置，作出晷面线。由于比例规方法要比“图解法”简单、明了，因此成为明清时期主要的西式日晷制作方法。 第四，从技术上分析了月晷、星晷、中星仪三种天文测时仪器的结构、制法和用法，并对它们的技术传承关系进行探讨。发现星晷乃是西方中世纪“夜间定时仪”的中国翻版，另外通过比较后发现，徐朝俊的月晷制作和使用方法均源自于汤若望校的《日晷图法》。 第五，利用发现的一些新史料，重新梳理了明清时期西方投影学理论在中国和朝鲜传播、发展的脉络，从中发现，虽然明清时期介绍西方天文测时仪器的著作有意略去了这些著作所参考的西方原本中的大量关于球面投影学理论方面的内容，但是对仪器背后所蕴含的基础理论的探求始终激励着当时的一些中国学者，如梅文鼎就曾根据在其它西方天文学著作中发现的一些零散的球面投影知识，总结出了一套较为系统的球面投影理论，但是可惜的是，他并没有将其发现成果运用到日晷和星盘工作原理的探究之中，而是根据自己所总结出的球面投影理论，提出了一套“以量代算”的理论和计算方法，用来解决球面三角学的问题。而十九世纪朝鲜的一位学者南相吉则将梅文鼎的“以量代算”理论和计算方法物化成一件计算仪器——量度仪，同样也没有将梅文鼎的球面投影理论运用到对西式天文测时仪器所蕴含工作原理的探究之中。通过这件球面投影知识传播个案的研究，让我们看到了明清时期西方技术知识传播与理论知识传播间存在着明显的脱节。 第六，对明清时期西式天文测时仪器制作技术及其在传播过程中的特点进行了总结，得出三个重要的结论，第一，函数重新构建的方法乃是西式天文测时仪器制作技术的根本特点；第二，比例规方法是明清时期西式日晷制作的主要方法；第三，偏重技术知识的传播而忽视理论知识的介绍。除此之外还对西式天文测时仪器在明清时期流行的原因进行一些探讨与分析，认为西学研究的空前时尚、民间天文学研究的兴盛、刻书业的发达与私人藏书风气的兴盛、人们对于天文测时仪器的喜爱乃是促成西式天文测时仪器在明清时期流行的四大主要原因。

目录

摘要

导言

第一章明清时期西式日晷制作书籍在中国的流播

第二章明清时期的西式日晷制作技术分析

第三章明清时期的星盘及其制作技术

第四章明清时期的其它天文测时仪器及中国西式天文测时仪器知识在朝鲜的流传与影响

第五章与西式天文测时仪器相关的数学知识的传播——以投影几何学为中心的讨论

结语