第一章著名科技名家5(2)
精研天文，督修新曆
在守城製器的前後，徐光啟還領導了修改曆法的工作。天文曆算在我國有悠久的曆史和輝煌的成就。十三四世紀歐洲的儒略曆出現嚴重失誤的時候，我國元代科學家郭守敬便製定了《授時曆》，把中國曆法提高到更加準確的程度。明代的《大統曆》就是直接承襲《授時曆》的。但是由於長期沒有修訂，到明晚期，《大統曆》也多次發生顯著的失誤。
徐光啟很早便潛心學習和研究天文學。天文學曾是徐光啟學習西學的重要內容之一，入翰林院後，仍花了很大氣力從事天文學的研究，他先後寫了《山海輿地圖經解》、《題萬國二寰圖序》、《平渾圖說》、《日晷圖說》、《夜晷圖說》、《簡平儀說》等著作。這說明徐光啟不但對西方天文儀器的構造、原理、用途有了充分的知識，甚至對西方測天的方法和理論，也進行了深入的研究。徐光啟在當時的天文學界已有較高的聲譽，所以禮部在1612年(萬曆四十年)1月奏請修改曆法時，他便以“精心曆理”與邢雲路、範守己、李之藻等同時受到舉薦。因萬曆帝久居深宮，疏於政務，此議被擱置下來。然而，徐光啟並未放棄修改曆法的努力，繼續進行各方麵的準備，如物色培養天文學人才，翻譯西方天文學著作等等。
機會終於來了。1629年6月21日(崇禎二年五月朔)日食，欽天監預推失誤，而徐光啟用西法推測食分時刻卻被驗證。崇禎嚴辭切責欽天監官員。在這種情況下，禮部奏請開設曆局，修改明初開始推行的《大統曆》。9月1日，崇禎皇帝正式下令修曆，並命徐光啟督領修曆事務，李之藻協理修曆。曆局設在宣武門內原首善書院。9月13日，徐光啟上《條議曆法修正歲差疏》，提出修改曆法的步驟和方法，急需的儀器及人員的調配等。這份文獻實際上成為修曆工作的綱領。後來他提出的“欲求超性，必先會通；會通之前，必先翻譯”，則成為貫穿整個修曆過程的指導思想。
按照徐光啟的計劃，修改曆法應當以西法為基礎。其中固然有西法運算周密，在推算上確實優於舊法的科學本身的原因，也有舊法創製已久，法理難明，而西法經傳教士廣為宣傳造就了一批通曉天文曆算的人才這種客觀上的原因。徐光啟把翻譯西方天文學著作當作修曆的第一個必需的步驟。那時傳到中國的西方天文學著作雖然卷帙浩繁，如1620年傳教士金尼閣攜來的七千部書籍中，相當一部分是天文學著作。盲目翻譯需耗費大量的人力物力，且曠日持久，顯然不行。徐光啟又有針對性的提出，要有選擇地組織翻譯，要區別輕重緩急，首先選譯那些最基本的東西，循序漸進。在內容上要包括歐洲天文學的理論、計算和測算方法、測量儀器、數學基礎知識以及天文表、輔助用表等的介紹、編算等。徐光啟本人也積極投入了翻譯工作，他參與編譯的著作就有《測天約說》、《大測》、《元史揆日訂訛》、《通率立成表》、《散表》、《曆指》、《測量全義》、《北例規解》、《日躔表》等。
作為修曆的組織者和領導者，徐光啟的眼光並沒有停留在譯成一批西方天文學著作上。他的心願是編成一部融彙中西曆法優點，達到當時最高科學水準的曆書。為了實現這個理想，徐光啟對曆書的結構作了精心的擘劃。他提出整部曆書要分為節次六日和基本五日。節次六日是《日躔曆》、《恒星曆》、《月離曆》、《日月交食曆》、《五緯星曆》、《五星交會曆》。這六種書由易到難，前後呼應，研討天體運動的規律，介紹測算天體運動的方法。基本五目包括“法原”、“法數”、“法算”、“法器”和“會通”，是整部曆書的五大綱目。法原是天文學的基本理論，包括球麵天文學原理。前述節次六日即屬於法原的範圍。法數是天文表。法算是三角學和幾何學等天文學計算中必需的數學知識。法器是天文儀器。會通是舊法和西法的度量單位換算表。這基本五目包容了有關天文曆算的全部重要知識。以後《崇禎曆書》的編寫工作，幾乎完全是按這個計劃進行的。徐光啟是曆局的最高領導人，直接對皇帝負責。他主持曆局的四年間，從製定計劃、用人、製造儀器設備、觀測、譯撰直到錢糧細事，一應事務，無不操持，僅就各種事宜向皇帝上疏便有三十四次之多。他不辭辛勞，親自參加撰寫和編譯工作。《崇禎曆書》中的《曆書總目》一卷、《治曆緣起》八卷、《曆學小辯》一卷，都是他獨力撰著的。此外，他還要對全部書稿進行審閱和修改，作文字上的潤飾。每卷要修改七八次才能定稿。1633年辭世前夕，他還上疏介紹剩餘的六十卷書稿的情況。其中三十卷由他審改定稿，另三十卷草稿中也有十之一二經他修改，十之三四經他審閱。可以說，沒有徐光啟的全力支撐，曆局工作順利進展將是不可想象的。
徐光啟深知實測天象對天文學研究的重要意義。為了使新曆更趨科學，修曆當中徐光啟多次組織曆局人員觀測日月食、五星運動和節氣時刻，取得了大量科學數據。每逢日月食，他常常親往測候，盡可能掌握交食時刻和食分的第一手資料。此前，我國觀測日月食多用肉眼，精確度很低。尤其在觀測日食時，由於陽光強烈刺目，初虧與複圓的時刻很難定準，食分的大小也不易測準，食分小的日食更難發現。古代也曾有用水盆映象的方法測量日食，但往往受水麵搖蕩的幹擾。徐光啟把剛剛傳入中國的望遠鏡技術用於天文觀測，取得了很好的效果。在他的治曆疏稿中，多次提到用望遠鏡觀測日月食的情況。其方法是在密室中斜著開一道縫隙，將窺筒眼鏡置於此處，日食的情況透過望遠鏡投射到畫好日體分數的圖板上，虧複和食分一目了然。用這種方法大大提高了觀測數據的精度。製造望遠鏡並用於天文觀測，徐光啟是我國曆史上的第一人。徐光啟自己備有一部《觀景簿》，是他持之以恒觀測天象的記錄。其中有多年諸曜會合、淩犯行度和節氣時刻的觀測結果。1629年(崇禎二年)，他還主持了一次天文大地測量，測定了山東、河南、湖廣、四川、北京、南京等地的經緯度。測量中采用了西方先進的測量方法和技術。後來，根據實測的結果，他又主持繪製了一份當時最完備最精確的星表和星圖。這份星圖現即稱為“徐光啟星圖”，它是我國目前所見最早包括了南極天區的大型全天星圖。
對天文學研究來說，儀器設備的重要性比起其他學科更加明顯。儀器設備先進與否，直接決定著天文學發展的水平和曆法的準確程度。徐光啟在改曆之初，就提出了製造儀器的計劃。他為此事專門上疏皇帝，提出“急用儀象十事”，建議製作地球儀、七政列宿大儀(即天球儀)、平渾懸儀、交食儀、60度紀限大儀、90度象限大儀、日晷、星晷、自鳴鍾以及望遠鏡等十種儀器共二十七件。像這樣大量引進製造西法儀器，是前所未有的。在原有的觀測手段相當落後的情況下，引進仿製西法儀器是迅速提高觀測水平的有效辦法。當然，引進的目的是“會通超勝”，因此在實際製作中根據中國的情況作了適當的改造與變動，例如儀器上二十四節氣的刻畫，宮、度等對應的中文名稱和刻度，儀器的造型風格的和花飾等等，都體現了中國的特點。徐光啟等明代科學家在這方麵的探索，為清初用西法澆鑄大型銅質天文儀器積累了寶貴的經驗。特別值得指出的是，伽利略望遠鏡問世不久，1618年由傳教士鄧玉函介紹到中國，徐光啟便敏銳地感覺到它對天文觀測所具有的重要意義，剛著手修曆就裝配了三架望遠鏡，使得觀測精度大為提高。
精心培育造就科學人才，是徐光啟主持修曆期間的又一貢獻。他以一個科學家的長遠眼光和博大胸懷，把曆局辦成了一個延攬八方英才的科學家搖籃，表現出非凡的領導才能。在用人方麵，他采用廣谘博取、不拘一格的方針，果斷宣布：“不拘官吏生儒，草澤布衣，但有通曉曆法者，具文前來”，“果有專門名家亦宜兼收”。他把能明度數本原、精通測驗推步、善於製造大小儀器的人選為“知曆人”，參與修曆，還招考能書善算的年輕人為“天文生”，進行重點培養。曆局中不但有李之藻這樣的對天文曆法造詣甚深的中國學者，也有知曉西法的外國傳教士龍華民、鄧玉函、羅雅穀、湯若望等。為使修曆大業後繼有人，徐光啟在培養扶持後生晚輩上傾注了極大的熱情。他自知病重，便於1633年(崇禎六年)10月31日上疏，大力舉薦原山東布政司右參政李天經，說他“博雅沈潛，兼通理數，曆局用之尤為得力”，請求派他接替自己主持曆局事務。李天經果然不負所望，在徐光啟去世後秉承遺願，主持完成了《崇禎曆書》。徐光啟很重視培養官生。每一部書稿編寫完，就把它作為教材向官生傳授。這樣做的結果，待到新曆編成，一大批掌握新曆法的天文學專門人才也就培養出來了。對曆局工作人員的勞動成果，徐光啟是十分尊重的。他在臨終前還特意上疏，保舉改曆有功人員和學業優良的官生。曆局全體人員團結一致，通力合作，終於使《崇禎曆書》這部皇皇巨著得以順利完成。
在鞏固內部，充分發揮修曆人聰明才智的同時，徐光啟還同反對改曆的保守勢力進行了不懈的鬥爭。修改曆法在封建社會是關係王朝統治的大事，一些拘守舊法冥頑不化的人，處心積慮地設置障礙，阻撓修曆。1595年(萬曆二十三年)和1612(萬曆四十年)改曆的呼聲兩度形成高潮，但終因這些人以“祖宗之製不可變”為辭極力阻止而夭折。新的曆局設立以後，舊法與新法的論爭也從未中斷。徐光啟從中國天文學發展的曆史實際出發，反複闡說我國的曆法正是由於不斷改革而逐步完善的，治曆要依據天時的變化，不能拘泥古法而違背天象。他為了回答來自守舊人物如冷守中、魏文魁之流的攻擊，專門寫了《學曆小辯》一書。他在書中揭露了冷守中曆書玩弄的神秘數學遊戲，又指出魏文魁的曆法書不但數據陳舊，理論和方法上也有許多矛盾和漏洞。徐光啟還采取了用事實說話的辦法，凡遇有日食、月食，他都預先公布推算結論，然後在北京觀象台和國內其他地方觀象測驗，用測驗的結果證實新法的正確和優越，借以回擊守舊派，說服那些對新法懷有疑慮和成見的人。
徐光啟對待修曆的工作態度十分感人。當時他已是年近七旬的老翁，且又體弱多病，可對科學事業仍一絲不苟。每次觀測，他總要登上觀象台，親自操作儀器或進行指導。1630年(崇禎三年)12月31日，他登台安排觀測事宜，不慎失足墜落，腰膝受傷，很長時間難以行走。1632年(崇禎五年)5月4日月食，他不顧七十高齡，仍於夜間率領欽天監官員和曆局人員一同登台，守候在儀器旁進行觀測。當年6月，他以禮部尚書兼東閣大學士入閣辦事，白天處理完繁忙的公事；入夜回到寓所，仍秉燭奮筆，審訂新編成的曆書草稿。1633年11月7日是他生命的最後一日，他念念不忘修曆之事，再次上疏崇禎皇帝，推薦李天經接替曆局事務。他身居高位，操守清介。死後囊無餘資，官邸蕭然，除卻幾件舊衣服，留下的隻有一生著述的書稿。