宋代天文圖碑的科技成就

宋代天文圖碑的科技成就

在中國碑文史上，宋代碑文可以說是一個交替的時期。其碑刻種類上有所創(chuàng)新,主要表現(xiàn)為科技碑刻的發(fā)展在碑刻史上是空前的。宋代是我國科學(xué)技術(shù)的大發(fā)展時期,四大發(fā)明有三項屬于宋代,此外,建筑、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等也有許多進展和突破?？萍急陶窃谶@種大環(huán)境下崛起的。本文將分類給予說明。1.星圖及其他體宋代天文學(xué)高度發(fā)展,在景祐、皇祐、元豐、崇寧年間,官方曾組織過4次天文觀測,積累了不少天文觀測的第一手史料,現(xiàn)藏蘇州碑刻博物館的《天文圖》(圖一)碑反映了元豐(1078-1085年)年間天文觀測的成果。該圖碑是中國宋代唯一的石刻天文圖,也是中國和世界最古老的石刻天文圖之一。該碑圖稿由南宋帝師黃裳描繪。淳祐七年(1247年)由王致遠刊石?！短煳膱D碑》,高2米,寬1.05米,厚30厘米,青石質(zhì)地,碑石完好。碑身分星圖和圖說兩部分。星圖以北極為中心,畫有四個大小不等的同心圓,全天的星投影在其平面上。小圓代表北極圈,直徑約19.5厘米;中圓代表赤道,直徑約51.4厘米;大圓代表南天可以看見的界線,直徑約83厘米。另有一圓代表黃道,其直徑和赤道相交,兩圓交成24°角。黃赤交點之右上方是春分點,左下方是秋分點。天文圖中央還有兩條不規(guī)則的線表示銀河。從小圓到大圓之間還畫有28條經(jīng)線,并以此把星圖分成28個不等部分,每部分含有一宿,共二十八宿(東西南北各七宿),二十八宿內(nèi)刻有標明星名的星339顆,加上無名的星共計1440顆。天文圖的外圈刻有十二辰、十二次、十二分野和十二國州。圖說共41行,行51字,高度概括了我國遠古至宋代所具有的天體知識,在古代天文學(xué)史上具有重要意義。其內(nèi)容包括太極、天體、地體、兩極、赤道、日、黃道、月、白道、經(jīng)星、緯星、天漢、二十四節(jié)氣、十二辰、十二次和十二分野等欄目。太極,闡述了我國的宇宙論和占星術(shù)理論,說明了天地的形成,人類的誕生,日月星辰的構(gòu)成以及天人感應(yīng)的思想。天體,說明了“天動說”理論(實為地動說)。地體,認為地軸和軌道面傾斜,構(gòu)成“勢傾東南”的態(tài)勢。兩極,談到了兩極的位置和特點,認為“兩極南北,上下樞是也,北高而南下”。赤道,認為南北兩極“皆去九十一度三分度之一,謂之赤道”。星圖上在夏至和冬至點附近均注有“赤道”兩字。日(指太陽和陰陽的陽),除說明天體知識外,還充斥著天人感應(yīng)的思想,認為日的變化反映著帝王是否“有道”等情況。黃道,具體位置是“與赤道相交,半出赤道外(赤道南),半入赤道內(nèi)(赤道北)”,此外還說明了黃道的概念,太陽“所行之路謂之黃道”。月(指月亮和陰陽的陰),和“日”相類似,所不同的是,認為月的變化反映著大臣是否“有德”或“擅權(quán)”。白道,闡明了白道的概念,即月亮“所行之路謂之白道”,還說明了日、月食的規(guī)律,“日食在朔,月食在望”。最使人驚嘆的是,圖說者得出恒星月為27日7時39分,這一數(shù)值與今值27日7時43分只相差4分。經(jīng)星(指恒星),記載了石刻天文圖共有1565顆星,但經(jīng)近現(xiàn)代天文學(xué)家在此圖上實際計算星點時只找到了1440顆。緯星(指行星),在圖中則專指金、木、水、火、土五星,圖說詳細闡明了它們的作用。天漢(指銀河),作者認為是四大河流之精,現(xiàn)于天空而成天漢(實系無數(shù)恒星密集而成,可能古人沒有認識到這一道理)。二十四節(jié)氣,指“氣”和“時間間隔”。如原文稱“二十四氣本一氣也,以一歲言之,則一氣耳”。十二辰,表示每年北斗所指的時間。如寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥、子、丑,分別指正月、二月、三月、四月、五月、六月、七月、八月、九月、十月、十一月和十二月。十二次,表示“日月所會之處,凡日月一發(fā)十二會,故有十二次”。十二分野,指齊、吳、燕、宋、鄭、楚、周、秦、晉、趙、魯、衛(wèi)等12個古國名。2.文明石魚碑圖八宋代水文科學(xué)亦很發(fā)達,在江南、四川等地出現(xiàn)了專以記錄洪水漲落對農(nóng)田影響的石碑,名叫水則碑或水文題刻。其中水則碑的運用最為廣泛。太湖流域是我國古代的主要財賦地區(qū),同時它又是水災(zāi)多發(fā)地區(qū)。宋代水則碑被廣泛運用于該地區(qū)?！秴侵兴珪份d:“宋徽宗宣和二年(1120年),立浙西諸水則碑,凡各陂湖涇浜河渠,自來蓄水灌田通舟,官為核量丈尺,地名四至,并鐫之石。”如宋代見于記載的立于江蘇省吳江市垂虹橋左、右兩旁的水則碑,橋左側(cè)的稱“左碑”,橋右側(cè)的稱“右碑”。其中,左碑在清代乾隆初年已損毀,至乾隆十二年(1747年)由當(dāng)時吳江知縣陳莫鑲根據(jù)原碑拓重刻了一塊,稱“橫道碑”,并將重刻的這塊左碑立于原處。二碑后于1968年春毀壞。幸虧在清代光緒二年(1876年),江蘇巡撫吳固始因治蘇州城內(nèi)河水之需,根據(jù)乾隆十二年重刻碑再次復(fù)刻了一塊水則碑,這塊水則碑原立于蘇州城胥門萬年橋河濱,現(xiàn)藏蘇州碑刻博物館。該碑長1.85米,寬0.78米,厚0.20米,青石質(zhì)地。碑陽刻有水位標志,碑陰為清代光緒二年江蘇巡撫吳固始為水則碑所撰文。字體均為正書,碑石除四個字不清外,其余情形完好?！秴侵兴珪份d:“宋徽宗宣和二年立浙西諸水則碑。今他處咸失,惟吳江垂虹亭左之碑尚存(筆者按:有誤,此時右碑也存),為乾隆十二年知縣陳莫鑲考舊圖書重刻。因合臨制口口口口外河濱以驗消長而悉農(nóng)情。光緒二年七月兵部侍郎兼都察院右副都御史江蘇巡撫固始吳立?！北柌糠钟嬁塘鶆t,分別記載了洪(湖、河)水漲落時對農(nóng)田的影響,除水在一則時對高低田都無害外,其余各“則”均對地勢不同的農(nóng)田有害。如碑文所示,洪(湖、河)水到了二則時,極低田就淹沒;到了三則時,稍低田就淹沒;到了四則時,下中田就淹沒;到了五則時,上中田就淹沒;到了六則時,稍高田就淹沒。如歷史上的宋代吳江垂虹亭水則碑,其六則已刻有“大宋紹熙五年水到此”;到了元代,其七則已刻有“大元至元二十三年水到此”,到了明代,其六則還刻有“正德五年大水到此”的記載。由此可見,水則碑的作用是把洪(湖、河)水的漲落水痕刻于石碑,從而觀察水位漲落時對農(nóng)田的影響。即碑陰所述“以驗消長,而悉農(nóng)情”。蘇州碑刻博物館所藏的這塊碑是目前太湖流域唯一幸存的水則碑實物,對研究古代江南水利科技具有重要價值?！端拇ǜ⒘臧Q梁水文題刻》亦是一著名的水文石刻,被稱之為“古代水文站”。白鶴梁地處長江與烏江交匯處,碑系一座青紫色砂巖,上有人工所制“石魚”。石魚身上刻有唐、宋、元、明、清各朝的水文題刻,自唐廣德元年(763年)起至清代,記載了72個枯水水位。其中以宋代水文題刻為最多,最具代表性?，F(xiàn)存兩條“石魚”是南宋紹興年間磨去原刻石魚后重刻的。石魚及其身上的題刻記載了唐、宋、元、明、清,尤其是宋代川江水位和農(nóng)業(yè)的豐欠情況,以南宋紹興十年(1140年)水位為最低。北宋龐恭題記云:“大觀元年(1107年)正月壬辰,水在魚下七尺?！倍@一年為豐收年。這則題記說明只要石魚適當(dāng)高出水面就會有豐收年,如大幅度低于或高于石魚,就會出現(xiàn)旱災(zāi)或澇災(zāi)。如果將題刻中的水文資料加以整理分析,就能系統(tǒng)地了解古代川江水文的演變情況和與此相對應(yīng)的農(nóng)業(yè)豐欠情況。因此,這些水文資料是價值很高的科學(xué)史料。這些水文題刻,書體有正書、隸書、篆書、行書等,黃庭堅、朱熹等社會名流也曾在此石魚身上作過題記。有趣的是,石魚身上還有一段少數(shù)民族文字。這些題刻經(jīng)常被隱沒在江水之中,歷千百年而不磨滅,所以又有“水底碑林”之譽。宋代水利也較發(fā)達,歷史上有兩塊這方面的碑較為著名。一是《山河堰碑》,為南宋摩崖石刻,原在陜西省漢中市褒水東岸的石壁上。1936年修建川陜公路時被毀,但碑文保留在《褒谷古跡輯略》一書中。該碑記述漢以來山河堰引褒水灌溉,人民久享其利的情況。記錄了南宋孝宗乾道二年(1166年)修繕山河堰,灌溉三萬余畝農(nóng)田的經(jīng)過,包括整修的時間、用工人數(shù)、范圍、溝渠設(shè)施等。二是《賜陳堯咨獎開龍首渠敕碑》,刻于宋大中祥符七年(1014年),碑文為宋真宗趙恒敕書褒獎永興軍官員陳堯咨開水渠利民一事。碑文載,永興軍城東有龍首渠,為漢長安城的舊渠,宋代永興軍城中井水大半污苦,不能食用,自陳堯咨開龍首渠引水入城,四散于街坊居民門前后,市民吃水清甜。該碑為研究宋代城市水利提供了重要史料,現(xiàn)藏陜西省博物館。3.《新鑄銅人穴金針菇圖經(jīng)》1956年和1983年,考古工作者兩次在北京明清東城墻中發(fā)現(xiàn)宋代針灸圖經(jīng)刻石。1956年所發(fā)現(xiàn)者為穴位圖,現(xiàn)藏首都石刻藝術(shù)博物館。1983年發(fā)現(xiàn)殘石7方,一方為碑檐石雕,其余6方為圖經(jīng)文字?？淌藶閳D經(jīng)作者王唯一。宋天圣八年(1030年),醫(yī)學(xué)家王唯一經(jīng)過多年對漢唐以降中國針灸學(xué)的研究整理,編纂了《銅人腧穴針灸圖經(jīng)》一書,并將此書篆刻于石,名為《新鑄銅人腧穴針灸圖經(jīng)》,嵌砌在河南汴京(開封)相國寺內(nèi)“針灸圖石壁堂”的三面山墻上。元朝至元年間,圖經(jīng)刻石被遷往大都(北京)。到了明代,因“石刻漫滅而不完”,故“仿前重作”。明正統(tǒng)八年(1443年),圖經(jīng)刻石又被用于加固北京城墻,當(dāng)作基石砌在城墻內(nèi)。針灸圖經(jīng)刻石,原先共有24方。目前所存7方殘石,均高2米,寬0.79米,厚0.29米。為碑陽自左至右豎行刻文。7方殘石的發(fā)現(xiàn),在我國中醫(yī)學(xué)界產(chǎn)生了重大影響,為研究宋代針灸學(xué)提供了寶貴的實物史料。宋代寶慶二年的《安養(yǎng)院記碑》是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最早的一塊古代中國的“囚犯”醫(yī)院碑刻。其規(guī)模為“屋百礎(chǔ),田三頃,飲食臥藉薰燎之物靡不具”?！栋拆B(yǎng)院記》碑記載了建院者的人道主義精神:“死于刑吾不忍也,而有死于病者若之何”?當(dāng)時蘇州府及其屬縣監(jiān)獄旁都設(shè)有“安養(yǎng)院”,一旦“病告者而治其醫(yī)之”,不惜“簡良材,稡名方,以授大小醫(yī)而精煉”。應(yīng)該說這塊碑刻的價值不菲,對研究中國醫(yī)療機構(gòu)發(fā)展史具有重要價值。碑文反映了我國古代社會的人道主義精神。該碑現(xiàn)藏蘇州碑刻博物館。4.人類地理(1)地理形貌和地圖設(shè)計的基本情況《華夷圖》和《禹跡圖》為宋代全國性石刻地理圖。兩圖分別刻于同一石的兩面。為劉齊阜昌七年(南宋紹興六年,1136年)所刻。石碑為正方形,長寬各約0.77米,刻石原在陜西關(guān)中,現(xiàn)藏陜西省博物館?！度A夷圖》是根據(jù)唐代賈耽的“海內(nèi)華夷圖”繪制,碑石右下方刻有“唐賈魏公所載凡數(shù)百余國,今取其著聞?wù)咻d之”等語?！度A夷圖》所繪地理要素有山川、湖泊和府州位置,對于鄰國行政區(qū)域地理一般不以圖形標示,而是在這些區(qū)域標出中國前代簡略的州郡名稱,或者用文字來表示鄰國行政區(qū)名。圖上標注的行政區(qū)域名、地名共約500個,山脈10座,河流13條,湖泊4個。另用“”符號表示長城。圖繪內(nèi)容與當(dāng)時實際情況大體一致,但海岸線的繪制尚有不足,如遼東半島、山東半島、雷州半島突出部分的形狀未予科學(xué)表現(xiàn),海南島的形狀也失真?！队碹E圖》是宋代全國性地圖制作的優(yōu)秀代表作。李約瑟認為,即使與當(dāng)時世界范圍內(nèi)的各國地圖相比較,人們“都會由于中國地理當(dāng)時大大超過西方制圖學(xué)而感到驚訝”?！队碹E圖》的作者可能是北宋沈括?！队碹E圖》的成就突出表現(xiàn)在它的制圖科學(xué)性上。該圖在我國地圖制作上首次采用“計里畫方”法繪制。每方折百里,計有橫方70,豎方73,總計5110方。其比例相當(dāng)于1:1,500,000。此圖的繪制建立在精確的科學(xué)基礎(chǔ)上,所繪海岸輪廓、河流走向較同時期的《華夷圖》更為接近實際?！坝嬂锂嫹健敝浮队碹E圖》采用方格座標的繪圖方法,這種繪圖法在某些方面有些類似近現(xiàn)代經(jīng)緯度繪圖法,它將所繪地理內(nèi)容按一定比例縮小在比原地理小數(shù)千乃至數(shù)萬倍的小單元方格內(nèi),這大大地提高了地圖的精確程度,對后世地圖的繪制產(chǎn)生了深遠的影響。(2)宋代全國性地圖的圖注記1964年在四川省榮縣文廟發(fā)現(xiàn)一塊《九域守令圖》碑,碑長1.30米,寬1米。該碑系北宋榮州刺史宋昌宗利用前人手繪原圖于宣和三年(1121年)繪制并立石的。該碑是現(xiàn)存宋代全國性石刻地圖中歷史最早者。《九域守令圖》約按1:1,900,000的比例尺刻制,為全國性行政區(qū)域圖,圖上標明有名稱的行政區(qū)約1400多個,是宋代現(xiàn)存全國性石刻地圖所著行政區(qū)名最多者?？h是本圖最低一級的行政區(qū)。該碑是我國迄今所見的最早以縣為基層行政區(qū)而繪制的全國性行政區(qū)域圖。《九域守令圖》繪制的水系,除河套以上的一段黃河河道畫得不夠準確外,其它江河的平面圖形畫的均比較準確、完整,圖上標注了有名稱的河流13條。海岸輪廓已接近今圖。在現(xiàn)存的幾幅宋代全國性地圖中,它是海岸線畫得較為準確的一幅。對于山脈的處理,《九域守令圖》用寫景法表示,其中標明名稱的山脈近30座該圖注記很有特點,即山名和水名均套以方框或圓圈(其中湖名套以圓圈,余皆方框),其它地理要素則不加方框和圓圈符號。這種注記方法要比前面談到的《華夷圖》、《禹跡圖》所有注記概不加框和圓圈或是后面將要談及的《地理圖》、《輿地圖》凡是注記一律加框和圓圈為優(yōu)。該圖注記還有一個特點,就是有文字作標注符號,如它以字的大小和加寫治所與否的方法來表示行政區(qū)級別的高低。該圖注記亦有缺陷,就是其所注行政區(qū)名脫字、訛字較多。另外,在其碑陰刻有“蓮宇,紹興己未眉山史煒建并書郡守□□□”等字,這是南宋榮州郡守史煒加刻在原碑碑陰的題款。(3)《地理圖》中的“海岸”及“沿海地區(qū)”蘇州碑刻博物館藏《地理圖》碑(圖二)為南宋帝師黃裳所繪,王致遠刻石。據(jù)碑末王致遠跋,此圖是黃裳向當(dāng)時繼位的光宗進獻的八圖之一。其繪圖年代在1189——1190年間。原圖底本,王致遠“得于蜀,因官于浙右,摹刻以永其傳”。該圖于淳祐七年(1247年)刊石。地理圖碑長1.80米,寬1.03米,厚0.26米,青石質(zhì)地。碑額篆“墜理圖”三字,分地理圖和圖說兩部分,現(xiàn)有部分缺失。《地理圖》繪制了我國海岸的輪廓,主要山川、河流、湖泊的布局以及長城和全國各級行政機構(gòu)——路、府、州、軍、監(jiān)的位置。所繪江河、海岸的輪廓大體正確。圖上山脈與現(xiàn)代地圖上的自然描景法相似。山脈上如有森林,還繪有森林符號。所有的路、府、州、軍、監(jiān)名和山名均套以方框,所有的水名皆用橢圓形圈標示,以資醒目?！兜乩韴D》非常重視各路首府的位置,因此將之刻成陽文,從而突出其地位品級。地理圖標注名稱的山脈共147座,江河93條(其中長江黃河的發(fā)源地不清),行政區(qū)名426個,其中“路”級22個,“府”級34個,“州”級326個,“軍”級43個,“監(jiān)”級1個,“歷史注記”24個,“地名及其它”78個,總計768個。因碑石有部分殘缺,故實際數(shù)字遠不止這些?！兜乩韴D》不但反映了北宋政區(qū)地理,而且還反映出鄰國地理,這在現(xiàn)存宋代全國性石刻地圖中是唯一的。如《禹跡圖》和《華夷圖》不表現(xiàn)鄰國的行政區(qū),只是在這些區(qū)域標以中國前代簡略的州郡名稱,但對相延接的山水地理則力求反映?！毒庞蚴亓顖D》則干脆將北宋政區(qū)范圍用界線框定,對鄰國區(qū)域則以群山充斥其間,就連中國前代的州郡名和山水內(nèi)容也一概不予表現(xiàn)?！兜乩韴D》則不同,它在表現(xiàn)北宋政區(qū)內(nèi)容之外,又比較詳細地標出了鄰國政區(qū)的府州名稱,諸如遼所命名的五京及重要州名都一概收錄,相連的山水地理也得到了表現(xiàn)。(4)城市東南角—《輿地圖》現(xiàn)藏日本京都東福寺塔頭栗束棘庵的《輿地圖》拓本也是一幅宋代全國性地圖。碑于南宋刻石,今已不存,所剩只有這一拓本。根據(jù)其拓本,可以得知該碑近似正方形,高約2.07米,寬1.96米。四周注有東、西、南、北四個方向。該圖用寫景法表示山脈,如有森林,則加繪森林符號。水系部分畫得不夠準確,海岸輪廓失真,如山東半島幾乎被繪成圓形,與實際出入很大。該圖注記約有兩種,一是用方框套以山名和行政區(qū)名,二是在圖的左上方用文字注釋有關(guān)地理要素。長城沒有畫出,是其一大缺陷。據(jù)說該圖拓本是1279年被前來我國學(xué)習(xí)的日本僧人佛照禪師回國時帶出去的,由此可見,這張《輿地圖》拓本是很珍貴的南宋拓本。宋代關(guān)于單個城市的石刻地圖還有《平江圖》碑和《靜江府圖》碑?！镀浇瓐D》碑(圖三),原藏江蘇蘇州府學(xué)文廟,現(xiàn)仍存。宋理宗紹定二年(1229年)由平江府(今蘇州)郡守李壽朋重整平江坊市所刊,呂梗、張允成、張允迪勒石。碑額有“平江圖”三字,四邊分題東、南、西、北(上北下南,右東左西)四個方位。該碑圖為宋代蘇州城平面圖,是現(xiàn)今世界上最古老的石刻城市平面圖。北宋政和三年(1113年),宋徽宗升蘇州為平江府,故蘇州亦稱平江。平江圖碑長2.84米,寬1.46米,厚0.30米,青石質(zhì)地,碑石完好。蘇州城自古以來面積不大(指舊城區(qū)),只有14平方公里。此石刻平面圖在有限的空間里合理地安排了大運河、城墻、街道、河道、坊市、衙署、樓閣、寺觀、街坊、商店、醫(yī)院、軍營、橋梁、園林、古跡等重要設(shè)施。圖所示,蘇州城平面呈長方形,布局規(guī)范化。整個城市被大運河所環(huán)抱,運河內(nèi)四周城墻環(huán)繞,并設(shè)有6個城門,城墻內(nèi)有護城濠。城區(qū)內(nèi)的最大特點是安排了水陸并行的兩套交通系統(tǒng)。城內(nèi)河道縱橫交錯,計有20條河流,其中6條河流縱貫?zāi)媳?14條河流橫越東西,總長度為82公里。河道出入城墻的地方建有7座水門閘。與此相適應(yīng),城內(nèi)有20條大街,最著名者為橫貫?zāi)媳钡慕煌ㄒ馈芭P龍街”(今人民路),整個城市交通呈現(xiàn)了“前門是街后門是河”的水城特色。由于蘇州河道眾多,因此起著交通樞紐作用的橋梁也特別多,《平江圖》所刻橋梁達359座之多。另刻有264條巷,61條坊,24條里弄。此外,《平江圖》還刻有67座佛道寺觀和9座古塔。在城的西南部盤門一帶還設(shè)有接待外國使臣的館驛以及糧食倉庫、米市等。位于市中心的樂橋則是繁華的商業(yè)區(qū),有