明清时期西式天文测时仪器的传入及其影响

论文摘要

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、朱確补的《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

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 导言
• 第一章 明清时期西式日晷制作书籍在中国的流播
• 1.明清时期西式日晷制作书籍在中国的流播概况
• 2.《理法器撮要》的作者问题
• 2.1 与西学无关的内容
• 2.2 与西学有关但非利玛窦所作的内容
• 2.3 摘自利玛窦著作的内容
• 3.庞迪我、孙元化的《日晷图法》及其与几本日晷书籍的关系
• 3.1 庞迪我、孙元化的《日晷图法》抄本
• 3.1.1 丛书《经武秘要》与《日晷图法》
• 3.1.2 抄本《日晷图法》简介
• 3.2 庞氏本《日晷图法》与陆仲玉抄本《日月星晷式》的关系
• 3.3 庞氏本《日晷图法》与汤若望校《日晷图法》的关系
• 3.4 庞氏本《日晷图法》与徐朝俊《日晷图法》的关系
• 第二章 明清时期西式日晷制作技术分析
• 1.日晷测时与制作的原理
• 1.1 日晷测时的原理
• 1.2 日晷的制作原理
• 2.明清日晷制作中的辅助技术与器件
• 2.1.北极出地度的测量
• 2.2 子午线的测定
• 2.3 范天图分节气线捷法与节气板
• 2.4 百游晷的辅助工具
• 2.5 正表法
• 2.6 地平式日晷和面南式日晷的改表法
• 2.7 节气尺的制作与使用
• 2.8 偏度仪的制作和使用
• 2.9 比例规、时刻尺、日晷线尺
• 3.西式日晷的制作和使用技术
• 3.1 地平式日晷
• 3.1.1 地平式日晷第一式
• 3.1.1.1 晷面线画法第一种
• 3.1.1.2 晷面线画法第二种
• 3.1.1.3 晷面线画法第三种
• 3.1.2 地平式日晷第二式
• 3.1.3 地平式日晷第三式
• 3.1.3.1 晷面线画法第一种
• 3.1.3.2 晷面线画法第二种
• 3.1.3.3 晷面线画法第三种
• 3.2 面南天顶式日晷
• 3.3 赤道晷
• 3.3.1 带节气赤道晷第一式
• 3.3.2 带节气赤道晷第二式
• 3.3.3 百游赤道晷第一式
• 3.3.4 百游赤道晷第二式
• 3.4 几种百游晷
• 3.4.1 百游方晷
• 3.4.2 百游悬晷
• 3.4.3 百游十字晷
• 3.4.4 百游四正向晷、百游四偏向晷、百游轮晷
• 3.5 仰釜日晷
• 3.6 面东、面西式日晷
• 3.6.1 面东西日晷第一式
• 3.6.2 面东西日晷第二式
• 3.6.3 面东西日晷第三式
• 3.6.4 面东西日晷第四式
• 3.7 面南晷
• 3.8 柱晷
• 3.9 偏晷
• 第三章 明清时期的星盘及其制作技术
• 1.星盘及其在中国的流传
• 1.1 星盘的历史
• 1.2 星盘的结构与功能
• 1.3 星盘的制作原理
• 1.4 星盘在中国的流传
• 2.《浑盖通宪图说》中的星盘制作技术和使用技术
• 2.1 李之藻与《浑盖通宪图说》
• 2.2 《浑盖通宪图说》中的星盘制作技术
• 2.2.1 星盘的投影原理
• 2.2.2 星盘的结构与功用
• 2.2.3 星盘外盘的分度
• 2.2.4 地盘的制作
• 2.2.4.1 赤道圈、南北回归线的绘制
• 2.2.4.2 天顶和天顶圈的绘制
• 2.2.4.3 地平圈的绘制
• 2.2.4.4 地平纬度圈的绘制
• 2.2.4.5 地平经度圈的绘制
• 2.2.4.6 昼夜时刻的划分
• 2.2.4.7 划分黄道十二宫
• 2.2.4.8 朦影圈（曲线）的绘制
• 2.2.5 天盘（星网）的制作
• 2.2.5.1 天盘（星网）上黄道圈的绘制
• 2.2.5.2 天盘（星网）上黄道圈的划分
• 2.2.5.3 天盘（星网）上恒星（经星）位置的确定
• 2.2.6 仪背的绘制
• 2.2.6.1 “岁周对度”的绘制
• 2.2.6.2 六时晷影图的绘制
• 2.2.6.3 “勾股弦度”图的绘制
• 2.2.7 定时尺的分度与窥衡的式样
• 2.2.7.1 定时尺的分度
• 2.2.7.2 窥衡的式样
• 2.3 星盘的应用
• 2.3.1 天体高度、方位的测量与时间、日期的换算
• 2.3.1.1 通过测量太阳的地平高度来测算时间
• 2.3.1.2 求太阳的黄道位置
• 2.3.1.3 测太阳的午影
• 2.3.1.4 测恒星的方位
• 2.3.1.5 已知时间求太阳及天体的地平高度
• 2.3.2 天体高度、方位的测量与时间、日期的换算时的注意事项
• 2.3.2.1 天阴时的测量方法
• 2.3.2.2 夜里测量星体时的注意事项
• 2.3.2.3 时间测量上的注意事项和说明
• 2.3.2.4 天体高度、方位的测量方法与注意事项
• 2.3.3 地面物体高度与深度的测量与计算
• 2.3.3.1 观测方法
• 2.3.3.2 勾股互变之法
• 2.3.3.3 测算方法
• 3.简平仪
• 3.1 简平仪的制作
• 3.1.1 简平仪的投影方式
• 3.1.2 简平仪的结构与制作
• 3.1.2.1 下（天）盘的结构与制作
• 3.1.2.2 上（地）盘的结构与制作
• 3.2 简平仪的用法
• 3.2.1 第一随时随地测日轨高几何度分
• 3.2.2 随节气求日躔黄道距赤道几何度分
• 3.2.3 随地随日测午正初刻及日轨高几何度分
• 3.2.4 随地测南北极出入地几何度分
• 3.2.5 随地随节气求昼夜刻各几何
• 3.2.6 随地随节气求日出入时刻
• 3.2.7 论三殊域昼夜寒暑之变
• 3.2.8 随地随节气求日出入之广几何
• 3.2.9 随地随节气用极出入度求午正初刻日轨高几何度分
• 3.2.10 日晷
• 3.2.11 随地随节气求日交天顶线在何时刻
• 3.2.12 论地为圜体
• 3.2.13 论各地分表景不同
• 附:关于故宫收藏的两件星盘的补充讨论
• 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
• 1.明清时期的其它天文测时仪器
• 1.1 星晷
• 1.1.1 观星方晷
• 1.1.2 观星圜晷
• 1.2 月晷
• 1.2.1 《日月星晷式》中的月晷
• 1.2.2 汤若望校《日晷图法》中的月晷
• 1.3 中星仪
• 2.中国西式天文测时仪器知识在朝鲜的流传与影响
• 2.1 日晷
• 2.2 南秉哲所述天文测时仪器之中国渊源
• 2.2.1 浑盖通宪仪和简平仪
• 2.2.2 浑平仪
• 2.2.3 赤道高日晷仪
• 2.2.4 勾陈、天枢合仪
• 2.2.5 两景揆日仪
• 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
• 1.《恒星历指》中的西方投影学理论
• 2.“以量代算”——梅文鼎的吸收与发展
• 3.“量度仪”——梅文鼎理论的物化
• 结语
• 1.西式天文测时仪器制作技术及其在明清时期传播中的几个特点
• 1.1 函数重新构建的方法是西式天文测时仪器制作技术的根本特点
• 1.2 比例规方法是明清时期西式日晷制作的主要方法
• 1.3 偏重技术知识的传播而忽视理论知识的介绍
• 2.明清时期西式天文测时仪器流行的原因分析
• 2.1 西学研究的空前时尚
• 2.2 民间天文学研究的兴盛
• 2.3 刻书业的发达与私人藏书风气的兴盛
• 2.4 人们对于天文测时仪器的喜爱