至元十三年(1276),忽必烈下令改革曆法。經過周詳的組織安排以及人才調集、機構設置、天文觀測和儀器製作等一系列工作,以郭守敬和王恂為代表的元代天文學家完成了著名的授時歷,使中國傳統曆法走向了巔峰。
元太祖成吉思汗(1162~1227)於1206年建立蒙古汗國,不過蒙古汗國初期並沒有編修自已的歷法,只是承用金朝的重修大明曆。
1220年蒙古西征,西域人預言五月望夜應當發生月食,而重修大明曆未能準確推測出這次月食。
中書令耶律楚材認為重修大明曆“稍後於天",於是在該歷天文數據和推步方法的基礎上修正了曆法推算。
因為西域與中原相距殊遠,他又採用裡差之法予以增減,通過經度差的修正,使地方時“不復差忒”。
耶律楚材將自己的歷法題名為“西征庚午元歷”以進呈,但未得頒行,不過所幸庚午元歷後來被載入《元史・歷志》之中。此外,耶律楚材認為西域人的步五星術比中國精密,因此又作麻答巴歷,可惜該歷未流傳下來。
1249年,劉秉忠向忽必烈建言,認為:“見行遼歷日月交食頗差,聞司天臺改成新曆,未見施行。宜因新君即位,頒歷改元。今京府州郡置更漏,使民知時。”
可見,當時的司天臺早已認定重修大明曆不合時宜,但也未見有真正改歷的舉措。
1260年,忽必烈繼汗位,建元為中統。由於國家尚未統一,且新曆法的頒行準備不足,未能開展認真的觀測與研究而難以實施,此前劉秉忠“頒歷”及“改元”的建議只實現了一半。直到至元十一年(1274),劉秉忠去世,他所倡議的歷法改革,仍舊未提上日程,這不得不說是一大憾事。
至元十三年(1276),忽必烈平定南宋。“江左既平,上(忽必烈)思用其(劉秉忠)言”
遂詔太子贊善王恂、都水少監郭守敬改制新曆,設立太史局,並命御史中丞張文謙、樞密副使張易總領其事。後來,王恂又舉薦前中書左丞許衡參加。許衡等人認為金朝雖改歷,但僅以宋代紀元歷略加增益,實際上並未驗天測候,缺陷頗多;建議與前朝南北日官一同考驗歷代曆法,然後建造儀器、測候日月運動和日景長短,參別同異、酌取中數,以為改歷之根本。
於是一場策劃縝密、規模宏大、成績斐然的歷法改革工作由此展開。至元十六年(1279),為了調整太史局同司天臺之間的關係,改太史局為太史院。起初太史局僅負責改革曆法,成立太史院是要擴大太史局的權限,賦予其頒佈曆書的職責,而司天臺則被降格為培養天文曆法人員的機構。
此外,改局為院,還包含著建立一座新天文臺的目的,因為一批新的天文儀器正在設計,製作成功後,無疑需要集中安置來進行天文觀測,所以如何管理新的皇家天文臺也勢在必行。
機構調整後,以王恂為太史令,以郭守敬為同知太史院事,昭文館大學土張文謙領太史院以總其事,不久後深明歷理的楊恭懿也參與其中至元十七年冬至新曆完成
據《知太史院事郭公行狀》記載公(王恂)與許公(衡)奏:
臣等合朔南司歷官,遍考曆書四十餘家,晝夜測驗,創立新法,參以古制,推算辛已歲歷日成,雖或未至精密,而所差計亦微妙。比之前代歷家附會曆元,更立日法者,自謂無愧。
伏惟陛下敬天時,頒正朔授民時,不可不致精密,以為後世程式,必須每歲測驗修改,積二三十年庶盡其法,可使如三代日官,世守其職,永無改易。
雖百世後,亦不復有先後時之弊矣。凡舊曆承訛踵陋不可不革除者,條具別狀以聞。
這說明了新曆法是在研究前代曆法得失、進行晝夜測驗的基礎上製成的,既革除舊弊又創有新法,所以說是基本實現了改歷任務。但新法仍有不足之處,由於新的儀器還不齊備,曆法還不能對日月和五星運動進行更精密的測量,而“四海測驗”亦未全面完成,這些都要求需要進行更長時間的測驗和校正,才能使新曆臻於完善。
至元十七年(1280)六月,又由李謙(1234~1擬成《頒授時歷詔》,曰：
古有國牧民之君,必以欽天授時為立治之本,黃帝、堯、舜以至三代,莫不皆然,為日官者,皆世守其業,隨時考驗以與天合,故曆法無數更之弊。……由兩漢而下,立積年、日法以為推步之準,因仍沿襲,以迄於今。夫天運流行不息,而欲以一定之法拘之,未有久而不差之理,差而必改,其勢有不得不然者。
今命太史院作靈臺、制儀象,日測月驗,以考其度數之真,積年、日法皆所不取,庶幾吻合天運,而永終無弊。乃者新曆告成,賜名曰授時歷,自至元十八年正月日頒行,佈告遐邇,鹹使聞知。
至此,經過四年多卓有成效的工作,新曆被賜名“授時歷”,正式頒佈於天下。授時歷在實際測量和理論推算上成績斐然,它是由郭守敬、王恂以及眾多天文學家在張文謙、張易、許衡等人的領導下集體創作而成的。
由於郭守敬享壽最高,授時歷最終的文稿皆由他整理完成,故後人常將授時歷主要歸功於郭守敬個人。
改歷是帝王最為重要的政事之一,為了編制新曆,忽必烈採取任人唯賢、各盡所長的方式,不惜投入人力、物力和財力進行一系列天文儀器的製作以及大型天文臺的建設,通過郭守敬和王恂等人的協同與配合,組建了一隻高效的隊伍,為曆法改革提供了充分的人才。
改歷過程中,忽必烈還不斷採納創制新天文儀器的建議,讓郭守敬負責這些儀器的設計和製造,為充分的天文觀測和系統的歷法改革提供了必要條件。中國古代官營天文學的優勢,在這裡發揮得淋漓盡致。
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