“量地測天”的僧人一行

趙之珩

在我國盛唐時期，出現了很多推動科學文化發展的僧人，他們有西天取經的玄奘、東渡日本的鑒真。不過，除了這些耳熟能詳的文化傳播者，今天，我們要介紹的主人公就是在自然科學方面做出了巨大貢獻的僧人天文學家一行。

一行本名張遂，生于唐高宗永淳二年（公元683年）河南省南樂縣的一個官僚家庭。曾祖父張公瑾是唐太宗李世民治下的開國元勛，父親張撢（dǎn）官至“武功令”。在家人的熏陶下，一行自幼愛讀詩書，除了閱讀上古史書、《論語》等經典作品外，他還酷愛天文學和數學。

然而，在外連年征戰的張撢不幸去世后，張家家道中落，一家人只能靠鄰里的接濟維持生活。看到這樣的情形，一行只得更加用功地讀書。一行聽說長安城有藏書萬卷的尹崇，就跑去拜訪他，向他借閱了漢朝楊雄所著的《太玄經》。拿到書后，一行日夜苦讀，從中學到了很多數學、天文學方面的知識，他還把學習心得寫成兩篇文章——《大衍玄圖》和《義決》。七日后，一行到尹崇家還書，尹崇問他：“這本書我研究了許多年，對其中一些道理還沒有完全理解，你怎么這么快就讀完了？”一行畢恭畢敬地將自己寫的兩篇文章拿給尹崇，尹崇看完大吃一驚，說：“你可真是個天才呀！真可謂后生顏子！”從此以后，一行被冠名“后生顏子”的消息就傳遍了京城。

一行的青年時期正是女皇武則天專權統治的時代。武則天的侄子武三思獲得高官厚祿后，為了裝點門面，派人請一行進京當官。一行聽說武三思的名聲很不好，于是拒絕了他的邀請。后來，他冷靜思考了一下，為避免被打擊報復，他連夜出走，出家做了和尚，法名即為“一行”。

顏回，孔子最好學的弟子。

一行在寺院里擺脫了世俗的干擾，專心研究佛學，苦學梵文，翻譯了大量的印度佛學著作，同時他也更加深入地學習天文學和數學。一行聽說在浙江天臺山國清寺有位和尚精通天文歷法，于是他步行很遠前去求教。在那里他學到了觀天的本領，認識了三垣、四象、二十八宿。為了觀測更多的星象，他又跋山涉水到廣東的海邊建起了觀測站、制作了天文儀器，看到許多在北方不曾看到的星宿。后來，他又輾轉到湖北的玉泉山上，向悟真和尚學習“梵律”（數學運算），真正做到了“讀萬卷書，行萬里路，交八方友”。

公元705年，武則天去世，朝廷想要再次招一行做官。但一行既不肯還俗，也不愿當官，只一心一意地鉆研數學與天文學，取得了一個又一個成就。

利用黃道游儀，測定日月運行

古時候，我國是一個農業大國，人們從事農業生產就必須根據節令，適時地播種和收割。直到今天在黃河一帶還流傳著“白露早，寒露遲，秋分種麥正當時”的諺語，其中“秋分”“寒露”就是歷法中規定的節氣。“歷”字的繁體是個會意字：在“天空”的籠罩下，上面兩個“禾”，下面一個“日”，代表了“禾苗生長的日期”。在封建時期，歷法不叫“日歷”，而叫“皇歷”，意思是“由皇家頒布的日歷”。因為皇帝是“天子”，只有皇帝才能知道“天意”，也只有皇帝指派的官員——“太史令”才能研究天文歷法。皇歷在剛實行的時候還比較準確，但由于歲差等因素的影響，逐漸就會出現偏差。然而，節氣的日期有誤就會影響農業生產，于是開元九年（公元721年），唐玄宗李隆基頒發詔令，命一行重新編制精確的新歷。

想要編制精確的歷法，就必須掌握太陽在黃道上的運行規律。一行的好朋友——天文學家梁令瓚，參照張衡的“渾天儀”，制造了一架“黃道游儀”。他在天球儀上裝了黃道環和白道環。這兩個環都能根據歲差變化在天球上慢慢移動，與真實的星空保持一致。

有了黃道游儀，天文學家就能準確地測定太陽和月亮每天每時在天空中的位置，并由此編制出準確的日歷。一行花費三年的時間，經歷了一千多個日夜，準確地測定了日、月的運行情況，為編制《大衍歷》打下了堅實的基礎。

進行大地測量，測定子午線長度

從開元十二年開始，一行組織大量人力、物力，用了兩年的時間，進行了一次大規模的天文大地測量工作，北至鐵勒（今內蒙古烏蘭巴托），南至林邑（今越南胡志明市），在從南到北的方向上，一共設立了13個測量點。在每個測量點豎起一根兩米多的竿子，在同一天的正午時分，同時丈量13個竿影的長度。人們發現，越往北走，太陽越低，竿影越長;越往南走，太陽越高，竿影越短。

過去傳統的說法是日影“千里差一寸”，是不是這樣呢？一行選擇了滑縣、開封、扶溝、上蔡4個觀測點，進行了多次精密測量，得到的結果是兩地相距520里日影差2.1寸，兩地差1000里日影差4寸，證明 “千里差一寸”的說法是錯誤的。

如此計算，一行所測量的子午線1度長129.22千米，與現代值1度長111.2千米僅相差18.02千米。這是在那個還沒有精密的儀器的年代做出的最“精確”的測量。

一行在測定子午線長度的同時，還測量了13個觀測點夜間的北極星高度。北極星停留在正北方，被稱作“北辰”，它的地平高度隨著南北距離的變化而變化——越往北走，北極星越高;越往南走，它就越低。這個測量結果在今天看來也是正確無誤的。

編制《大衍歷》

經過多年的觀測和一系列的實驗，在開元十三年，一行開始編制《大衍歷》。這部歷法極具創新性，既繼承了古代歷法的優點，又糾正了其中的錯誤，使得預報的節氣更加精確，其中最為突出的是它在二十四節氣中增添了“定氣”。

古代歷法把陽歷一年365.2422天平均分為24等分，形成了24個節氣，每個節氣約15.218天，這種平均分配的方法叫作“平氣”。一行經過長時間的觀測發現，太陽并不是“勻速”地在黃道上運行的。在冬至前后，太陽運行得最快，不足15天就能過完一個節氣，過了冬至，太陽運行的速度逐漸變慢，到了夏至前后，太陽運行速度達到最慢，過一個節氣會超過15天。

太陽在每個節氣走過的天數不同，但太陽走完一個節氣運行的度數是相同的。因此，《大衍歷》采用了劉焯提出的“定氣法”，將太陽運行的黃道平均分為24等分，從春分點（0°）開始，太陽每走15°就過一個節氣，這種方法就叫作“定氣法”。一行按照太陽運行的速度變化，制定了每個節氣的日期，提高了歷法的精確度。

遺憾的是，由于工作繁忙，一行過于勞累，健康狀況不佳。開元十五年，一行剛剛編完《大衍歷》的草稿就去世了，年僅45歲。后來，經過宰相張說（shuì）和歷法官員陳玄景等人的修編整理，《大衍歷》才在兩年后頒行。公元733年，《大衍歷》傳入日本，在那里使用了百年之久。