注释
①刻漏:古代的计时器。在铜壶底下穿孔,壶中放有一个带刻度的箭形标杆,壶中的水逐渐滴漏,标杆上的度数渐次显现,表示出时刻。②晷漏:日晷和刻漏,均为古代的计时器。③冰澌:冰凌。壅:堵塞。指冰凌堵塞刻漏的滴水口。④觚:棱角。⑤泯然:完全的。冥会:暗合。
译文
从古到今钻研刻漏的有数十家,都有很多疏漏错处。历法学家研究晷和漏的,从《颛帝历》至今,流传于世被称为大历的,共二十五家。这些人所述的计算刻漏的方法,都与天象不合。我观测天象、测量日影,到用仪器检验,考查了许多刻漏,花费十余年,才粗浅地发现其真正的规律,写成四卷书,叫作《熙宁晷漏》,均不沿袭前人的脚步。其中有两个发现尤其精妙。第一,研究刻漏的人总担忧冬天水滴缓慢,夏天水滴快速,以为水的属性就是这样的;又怀疑是冰凌阻塞了漏口,想方设法应对,始终不得方法。我以理论推测,冬至太阳运行快速,天象还没有到达相应的时刻,日影已经在日晷上走过了相应的刻度,所以一天比一百刻还多;夏至太阳运行缓慢,天象已经到达相应的时刻,但日晷上的日影还没有到,所以一天不到一百刻。既然找到了这个规律,然后再计算日晷的日影和刻漏的刻度,就完全吻合了。这是古人所不知道的。第二,太阳运行的快慢,变速都是逐渐的,没有一天之内顿时不同的道理。历法均以一个节气里快慢居中的那天,制作刻度,或加或减,从节气伊始的那天开始每天太阳运行的快慢消长等差;一到节气相交的时候,就顿时改变刻度。这样的话,黄道就成了有棱角的而不是圆的,纵使有勉强计算其真实运行速度的,也不合理,且大多运行状况与数值不符合。世间事物都有其确定的形态,有实际的数值。方圆平斜,都是定形;直接相乘相除,不添加其他项,而完全能够暗合的,就是真实的数值。这种计算方式可意会而不可言传。黄道是正圆形环绕在天空中,形态是圆形,循其轨迹运行,日长就会是均匀的,不均匀就无法与规衡相符;不循其轨迹运行就会有慢有快,没有快慢则不能成盈缩。用圆形的法则推算出的盈缩,则盈缩差都是平均的;以盈缩法推算出盈缩差,则快慢不一。相乘求出的日积,相减求出的日差,二者汇总,就成为一种计算太阳运行的方法。以此来描述太阳运行的变化,则每一秒的速度都是不同的;以此来描述太阳运行的恒定,则只有一个变速的速率,无限循环,连贯始终,没有间断的地方。这个圆形算法的精妙之处,是古代钻研算法的人,所不知道的。用日差算出日积,又反算出日差,终始相互求解,互换宾主。顺着这个规律探索太阳运行的变化,分别衡量太阳到北极星的距离,聚散没有痕迹,圆润如同圆规画出。不深谙算数原理的人,不能理解其精妙之处。详细的说明都在我的《奏议》里,现存于史官之处,以及我所著的《熙宁晷漏》四卷之中。