晓庵先生的宇宙沙盘

公元16世纪，一场名为“宗教改革”的烈火在文艺复兴的鼓风之下，迅速席卷了整个欧洲，为黑暗的中世纪带来了第一缕曙光。神柱已摧，大厦将倾。为了寻求出路，罗马旧教团创设了耶稣会，并派遣会士作为传教士，携带天主教义与欧洲的科学技术远赴海外。其中一人名叫利玛窦，多年艰苦跋涉后，他成为了耶稣会中踏上神秘东方土地的第一人。

利玛窦雕像。来源 /《中国通史》记录片

万历皇帝亲自接见了利玛窦，并允许他留居北京。利玛窦得以先后结识徐光启、李之藻等士大夫，并与他们合作翻译了《几何原本》等西方自然科学著作。针对当时明朝所用天文历法在测算上多有谬误的问题，经徐光启建议，朝廷接纳了西方历法，并于多年后编纂为新的历法准则。是为《西洋新法历书》。

利玛窦和徐光启。徐光启既是利玛窦的朋友，也是学生，向后者悉心学习了天文、数学、地理等知识，并利用这些知识，编纂了《崇祯历法》、翻译了《几何原本》，首次系统介绍了西方科学成果。来源 / 中国文化遗产研究院中国世界文化遗产中心

新法编成那年，在江南水乡一户平凡农家的小院里，一个少年顺着房舍旁的歪脖子树，爬上屋顶，仰头看到了天穹之上的浩瀚星空。

我们的故事，就从这个少年讲起。

仰望星空的少年。 / AI制作

一、天问

少年名叫王锡阐，苏州震泽镇人。与当时无数传统家庭的期望一致，王锡阐的父母同样希望儿子将来走科举入仕这条路，因而将他送入乡塾。但与其他同学相比，王锡阐似乎太普通了些：他虽然称得上好学，但对四书五经兴趣有限；虽然爱好吟诗作赋，但文采实在一般，难上大雅之堂；性格沉默寡言，当其他同学结伴玩耍时，王锡阐总是一个人坐在学堂外的老树下，拿一根树枝，在地上画些圈圈点点的图形，竟是自得其乐，往往从散学画到黄昏，在先生提醒下才想起要回家。

乡塾先生看着王锡阐在夕阳余晖下独自远去的背影，捋须摇头。心想：这多半是个不通圣人教诲、只知道摆弄旁门小道的孩子。如他这般贪玩，怎能成了大器。

时间渐久，乡塾先生慢慢对王锡阐失去了兴趣。直到有一天，向来寡言少语的小王锡阐突然主动找到先生，从背后摸出本小书来——竟是屈原的《天问》。

“长诗一曲仰面问天苍”。来源 / @我们的太空《腾格尔〈天问〉，致敬航天人！》

“先生，屈子说：‘天有九重，孰营度之？’天果真有九重吗？”

“这……”私塾先生看着王锡阐明亮的眼睛，顿时语塞。

“可如果天有九重，为何张平子（张衡）《浑仪注》却说：‘浑天如鸡子，天体圆如弹丸’，将天看做鸡蛋的蛋壳呢？”

乡塾先生依旧难以回答这个问题，只是一如既往地捋须摇头：“此非圣人之道。若你依旧记得圣人教诲，就该将心思放在文章书史之务上。”

小王锡阐低下了头：“谨听先生教诲。”

散学后，王锡阐像往常一样独自走在回家的路上，耳听同学们嘻嘻哈哈的笑声。王锡阐在一旁看着他们，眼中却出现一番奇异的景象：

向前跑得快的孩子，是太阳近旁运转最快的水星；跟在他后面稍慢的孩子，是夜空中最亮的金星；那个因发现树上鸣蝉兴奋地回转脚步捕蝉的孩子，是有着逆行现象的火星、木星和土星……

少年王锡阐。 / AI制作

这是一个晴朗的夜晚。王锡阐在家中熄了灯后悄悄从窗户翻出来，顺着歪脖子树攀上屋顶，坐在鸱吻之间，痴痴地看满天繁星。时而伸出手指指天，虚空画下黄道与赤道圈，在心中悄悄预测着明天的月亮与五星将会出现在哪里。

在无数个晴霁的夜里，王锡阐度过了孩提与少年时光，也渐渐理解并接受了父辈对他的期望。但在努力研读儒家经典之外，王锡阐依旧保留着他对天文学的独特爱好。天空实在太浩淼、太神秘，也太深邃。为了找到天空的答案，王锡阐通过借阅的方式，逐渐自学了大量如张衡、一行、郭守敬等前人在天文历法方面的著作。每每发现前人的想法与自己一致时，王锡阐总会兴奋地从椅子上跳起来，雀跃不已，仿佛这位前辈是自己最贴心的朋友。

流年逝水，斗转星移。当王锡阐一如父辈师长所期待的那样学有所成，即将加冠成人、参加科举时，一场翻天覆地的浩劫却于此时不期而至。

二、痴人

公元1644年，这一年，王锡阐17岁。年初，李自成率领麾下农民军攻入北京，崇祯帝自缢，明亡。同年四月，吴三桂引清军入关，败李自成，入主北京。由于这一年是甲申年，故而被后世称为“甲申之变”。

故国殒命，山河易主。深受儒家“忠君爱国”思想熏陶的王锡阐无法接受这样的现实，而他的命运也在这之后，永远驶向了渺无人烟的原野，再也没有回头。

王锡阐拒绝承认清朝的统治，并决定以自己的前途为明朝殉葬。当旁人问起他：“你这样决绝，岂不是可惜了你的一身才学”时，王锡阐并不作答，只以沉默表明自己的心志：此生绝不仕清。

明朝灭亡后，王锡阐变得愈发沉默寡言。他在草庵的篱笆下种了许多菊花，就像西晋时不为五斗米折腰的陶渊明；他自号“晓庵”、“天同一生”，平日里总爱独自在田野间闲步，有时突然看向南方，掩面泣不成声。在同乡眼中，王锡阐是不折不扣的怪人、狂生；而在朋友眼中，王锡阐则是一个痴人。造访交谈之际，朋友们总是小心翼翼，生怕触及故国倾覆在王锡阐心中留下的隐痛。却唯有一件事，聊起它，能够让王锡阐沉郁的眉头舒展开来。

——天文历法。

《西洋新法历书》书影，是我国第一部引进西方天文学理论编著的历书。该书原由明代徐光启、李天经等撰写，初刻于明崇祯年间。清顺治二年（1645）汤若望捐资补刻，改原“崇祯历书”题名为《西洋新法历书》。来源 / 故宫博物院官网

“我最近偶得一部历书，号为‘新法’。”王锡阐对友人说，“翻阅多日，愈发觉得其中法度新颖奇特，古所未有。”

“可是那部由徐子先（徐光启）等人建议编纂的新法？”

王锡阐点头，片刻，却又摇头。

“听闻西历精妙无比，就连先帝也为之折服，意欲将它颁行全国。”朋友说。

“新法以西历为基础，取代旧法大统历，自然有它的道理——相比大统历谬误甚多，西法的确更为严谨精妙。但我担忧，近世的历算家多以新法为圭臬，却少有明论其可否者，就像你一样。可难道这新法就果真没有一点问题吗？”

“王兄的意思是？”

“西洋历法我所知甚少，方才对你所言也只是些许隐忧，不敢妄下定论。还请你若有偶见，帮我带些西历著作来。我意欲将西历细细推究一二。”

在王锡阐生活的年代，欧洲已有多名传教士踩着利玛窦的脚步来到中国，并带来大量西方历法的理论思想。这是西方天文学与中国传统天文学大融合的时代。然而传教士所传入的历法理论往往支离散乱，并没有形成统一完整的体系，故而探讨起来颇为困难。想要将西历从根本上辨析条理、理出脉络，除过需要深入阅读相关文献，还要获得精确的观测数据，经过大量推演计算，才能验证理论是否可行。这对于能够在观象台使用大型天文仪器的相关官员来说都绝非易事。

然而作为区区一介布衣，王锡阐却仿佛看不见这些困难。如着了魔一般，一头扎进了对西方历法的研究中，这一研究，就是整整十年。

家境贫寒买不起太多书籍，王锡阐便向友人借书，不分日夜地仔细研读。每每遇到晴朗的夜晚，王锡阐便如少年时那样攀上房顶去，卧在屋脊的鸱吻间，仰看星空，举起他自制的小型天文仪器对天测量，往往一测就是一夜，直到曙光破晓。无论是行走在路上，躺在床上，吃饭，言谈，静思，王锡阐总喜欢在口中喃喃自语，比画手指，谁也不知道他在做什么。王锡阐这样回答友人对此的疑问：

“无论我的身体在做什么事，我的眼前总会凭空出现一架浑仪，日月星辰在上面井然有序地运行。虽然你看不到它们，但对我来说，这浑仪与上面运行的日月星辰仿佛伸手就能碰到一样。”①

浑仪，中国古代用以测量天体位置的主要仪器。图中浑仪铸造于明正统年间，八国联军入侵北京时，此仪被掠至德国柏林，1920年归还。现藏于南京紫金山天文台。来源 / 笔者摄

在经过十数年的研究、测量、推演后，王锡阐逐渐能够通晓西方历法，写著《历说》，在这篇文章中，对无论中西历法都提出了自己中肯的意见。又数年，在一个篱下菊花盛开的秋日，王锡阐毕生最重要的著作——《晓庵新法》问世。这一年，晓庵先生已经三十六岁。

“西历自然是好的。但绝不能因为它是西历，就心安理得地接受它的谬误而不去辨析。……我于是兼采中西历法理论，保其精华，去其糟粕，又加入自己的想法，著成《晓庵新法》六卷。希望能够会通若干事，考正若干事，表明若干事，增葺若干事。癸卯年秋，晓庵氏写下这篇序言。”②

四库本《晓庵新法》书影。

在《晓庵新法》中，王锡阐毫不客气地批评了西历的诸多谬误，并对之悉数改进更正。在这本著作里，不仅有着王锡阐独立观测所得的大量天文数据，同时还有王锡阐在吸纳西方天文学后所独创的求五大行星位置的公式，计算日月食、金星凌日、五星凌犯的方法，独创的计算月体光魄定向的方法等等。凡此种种，不胜枚举。

难以想象，这些成果全部是一个民间学者所独立完成。更难以想象，做出这些成果的王锡阐为之付出了多少的心血，又在寒风酷暑之下经历了多少个不眠之夜。

王锡阐的友人潘耒曾如此评价：

“我的故里有一位耿介直率、特立独行的人，名叫王寅旭（王锡阐字寅旭）。在天文历法上，他见解深刻，领悟独到。可以确信，这是与古时候落下闳（hóng）、张衡、僧人一行同类的人。”

三、盈缩

尽管《晓庵新法》看起来已经足够完备，但王锡阐远远不满足只提出理论，更不会迷信任何没有经过实测的理论——即便这是本国的历法，或是方兴未艾的西方历法，甚至是他自己提出的新法。他需要等待一个时机，去验证新法是否真的与实际天象相吻合。

除此之外，王锡阐望向夜空，继续思索着自少年起就困惑着他的问题。

——真实的宇宙究竟如何运行？

王锡阐不知道在一百年前，波兰已经有一位天文学家出版了《天体运行论》，并首创“日心说”宇宙模型③——当时日心说依旧被宗教人士排斥，尚未在中国大范围传播。但在研究《西洋新法历书》的过程中，一种与中国传统宇宙观完全不同的宇宙模型进入王锡阐的视野——第谷模型。

与哥白尼一样，第谷（Tycho Brahe，1546~1601）同样是欧洲文艺复兴时期的科学巨人，但他坚决不接受哥白尼的日心说理论（否则可能也不会有他的学生开普勒与他的争执了）。为了兼顾日心说的简洁与地心说的一个围绕地球运转的宇宙，第谷提出一种介于地心说与日心说之间的过渡模型：地球依然是宇宙的中心，不同的是，五星全部按照轨道顺序，围绕太阳运行，而太阳依旧围绕地球运行。地球位于金星与火星轨道之间，固定不动。

第谷《论天界之新现象》，1610年出版。本页展示了第谷提出的一种新宇宙体系，太阳围绕着地球，而其他行星围绕着太阳。图中册现藏于上海天文馆。来源 / 笔者摄

与中国传统的盖天说、浑天说宇宙模型相较，第谷模型将日月五星分置于不同的天层上，不仅让整个模型更有秩序，同时更利于使用几何方法对日月五星的运行进行计算。在传入中国后，它自然地得到了众多天文历算家的认可与接纳。

“可是，”王锡阐自言自语，“这个模型依然不是最完美的。它并没有解决所有问题。”

在王锡阐眼前，日月五星在浑仪上运转起来。他伸手摆弄着自己的宇宙沙盘，按照第谷模型，将原本围绕地球旋转的五星全部按序放置在绕太阳轨道上，在烛火下翻看观测数据，与模型的运转状况进行比对。他注意到五星在运转时，除过遵循原本的正圆轨道，还在额外的“轮”的影响下进行着“盈缩”的运动。——按照开普勒定律，这其实是因为行星轨道并非传统认为的正圆，而是椭圆。故而行星有时会离太阳近一些，有时会离太阳远一些，造成公转速度的不规则变化。

究竟是什么决定了五星的盈缩？难道现有的宇宙模型依旧有着未知的理论空白？

在当下的我们看来，这的确是非常好解释的问题，甚至根本不是问题。但对当时的王锡阐而言却如同登天。他愈发意识到，自己的宇宙一定不是完整的，它一定缺少了些什么。可究竟是缺了什么呢？

这时的王锡阐已年近五旬，自著成《晓庵新法》以来又过去了十年，家境日益贫寒，早已是入不敷出。谁料屋漏偏逢连夜雨，王锡阐恰于此时患上了手疾，严重时连笔都难以拿起来——很可能是他经常性使用仪器观测天象、用笔验算所造成的“职业病”。看着守着空米缸默默流泪的妻子，王锡阐的心里充满愧疚。

“妻女不知无再计，几番涤釜望明晨。”（《绝粮五首》）

某天在前往乡塾教书的路上，王锡阐叹息不已，自责都是因为自己是“不仁之人”才得了“不仁之疾”。这时他注意到路旁有两个孩子在玩磁石，霎时间，脑海中闪过一道灵光。

他从孩子们手中接过磁石，分开成两块，用两只手分别拿着，靠近彼此。两手都感到了磁石之间拉扯的力量。

如果磁石是有着“盈缩”现象的行星，会怎么样？

当晚回到家，王锡阐思前想后，再次坐回到书案前提笔，纵然明知自己没有握笔的力气，依旧铺纸，于其上勾画起来。笔迹实在歪扭难辨，他索性丢下笔，抬起颤抖的手指，以烛光为太阳，于其周虚空画了一个圈，将它视作自己宇宙沙盘最外新添加的天层。按照西方类似的说法，将这个天层称为“宗动天”。

而后，王锡阐将笔拾起，放置在宗动天与绕太阳运转的行星之间，好像在二者之间连上一根绳子，将笔在空中以太阳为圆心旋转起来。转着转着，他的眼角弯起了欣喜的笑容。

“宗动天与五颗行星，就像磁石与铁针一样。宗动天会用某种力拉扯行星，让它升起；或是阻碍行星，让它降落。这就形成了行星运转时的‘盈缩’现象。”④

王锡阐《五星行度解》书影。

后来，王锡阐将自己的宇宙模型记录在了《五星行度解》中。这部专著既以西方第谷模型为基础，同时又融合了王锡阐自己的宇宙思想。其中最有魅力的内容，莫过于“磁引力”的假想。现代科学史学者席泽宗先生认为，“这已经是讨论引力的先声”。

四、测日

公元1681年，王锡阐已经54岁。他终于如愿以偿地等到了验证《晓庵新法》的机会：据预测，当年9月12日（农历八月朔日）会发生一次日食。

王锡阐约上几位好友，在日食发生前提前来到空旷的原野之上。他们各自负责验证由不同历法预测的日食时间，包括明旧历《大统历》、新历《西洋新法历书》、《成宪》，而王锡阐则验证自己的《晓庵新法》。

时间一分一秒地过去，原野上初升的太阳鲜红如血。除过一轮朝日，天空空无一物。但在此时的晓庵先生眼中，苍穹之上群星璀璨，明月的影子在恒星背景前缓缓移动着，一步步向着太阳接近。

公元1681年9月12日的日食，假想图。 / AI制作

此时的晓庵先生不知道。在他之后，有清一代历算家云起。而他们的学风基本都以王、梅（“梅”指与王锡阐同时的另一位天文学家梅定九）为宗师。

他不知道在一百年后，一位名叫王贞仪的女性天文学家仔细研究了哥白尼的日心说，认为这“很可能是正确的”⑥。进一步揭开了宇宙的神秘面纱。

他不知道在二百多年后，一位名叫梁启超的改革先驱者在清华大学的演讲中，将他的事迹作为专章讲授，并将他的精神与成就誉为中国“科学的曙光”。

他不知道在三百年后，诸如席泽宗先生等科学史学者肯定了他的研究成果，并认为他在天文观测上的数据精度甚至超过了第谷。他在《五星行度解》中对“磁引力”的假想，更是被西方学者大加赞赏。

他不知道在三百五十年后，天文学真的在国民间得到广泛普及。大多数人都对真实的宇宙模型有所了解，孩子们也不用再像他一样痴痴望天，而是可以通过望远镜的千里眼，看到月球上的陨石坑、银河系外的仙女座星云，与木星上的大红斑……

此时的晓庵先生不知道这一切。他依旧凝望着鲜红的朝阳，看见朝阳的一头出现了微小的缺口，逐渐扩大。天色重新暗下来，这一刻，太阳，月亮，星辰，同时在天空注视着地上的王锡阐，含笑寄给他一封来自苍穹的情书。

朋友们纷纷来祝贺王锡阐。在众多历法中，以王锡阐的《晓庵新法》对日食预测最为精确，甚至一秒不差。

王锡阐沉默地望着苍穹，直到日食完全结束，晓光照在无穷无尽的原野上。他对朋友说：

“我的预测虽然看似精确，但若论没有纤微差误，我的新法还远远做不到。宇宙的运行居然如此深奥，人的智力却总是如此浅薄，我学得越久，就越能意识到自己能力的不足，在这条路上走得越远，就越意识到我难以走到路的尽头。”⑤

一年后，55岁的王锡阐乘上一艘小船，早早离开了人间。他划着桂木做的桨，溯流到天际，渡过了他毕生向往的星辰大海。

“我欲泛舟扰百忧，桂桨朝披笠泽烟。孤帆夕溯潇湘秋，乘星鼓鼍（tuó）度星海。”（《行路难》）

每当你望向星空的时候，记得向那艘小船挥挥手。告诉他，别忘了去我们的“天宫”看看。

“天宫之窗”。为了纪念王锡阐，一颗由紫金山天文台于2007年首次发现的位于火木轨道间的小行星（编号207716）被命名为“王锡阐星”。相信天宫之窗外的万千星辰中，一定有着来自王锡阐星的光芒。来源 / 中国载人航天官网

【注释】

①白寿彝《中国通史》：“朋友则说他（王锡阐）‘诸割圆勾股测量之法，他人所目眩心迷者，锡阐手画口谈，如指黑白。每言坐卧尝若有一浑天在前，日月五星横行其上，其精专如是。’”

②王锡阐《晓庵新法·自序》：“吾谓西历善矣，然以为测候精详可也，以为深知法意未可也；循其理而求通可也，安其误而不辨不可也。……余故兼采中西，去其疵纇（lèi），参以已意，著历法六篇，会通若干事，考正若干事，表明若干事，增葺若干事，立法若干事。……昭阳单阏（chán yān），菊花开日，晓庵氏自序。”

③严格来说，哥白尼并非日心说首创者。早在约公元前290年，古希腊的阿里斯塔克斯便提出了日心说，是为已知最早的朴素日心说思想。但往往被人忽略。

④王锡阐《五星行度解》：“历周最高卑之原，盖因宗动天（借西历名）总挈（qiè）诸曜，为斡旋之主。其气与七政相摄，如磁之于针。某星至某处，则向之而升；离某处，则达之而降。升降之法，不为直动，而为环动（凡天行悉为环动）。”

⑤王锡阐《测日小记序》：“及至实测，虽疏近不同，而求其纤微无爽者，卒未之睹也。于此见天运渊微，人智浅末，学之愈久而愈知其不及，入之弥深而弥知其难穷。”

⑥徐振韬主编《中国天文学史大系·中国古代天文学词典》：“（王贞仪）在《日月五行随天左旋论》中，概述哥白尼学说为‘以太阳中旋而地球旋于外’，认为很可能是正确的。这种看法与当时占统治地位的乾嘉学派是对立的，表现出在科学上勇于探索的可贵精神。”

参考资料 /

1.梁启超《中国近三百年学术史》,吉林人民出版社,2013

2.[清]王锡阐《晓庵新法》

3.[清]王锡阐《五星行度解》

4.薛斌《王锡阐年谱》,中国科技史料,1997

5.严墩杰《王锡阐年谱》,自然科学史研究,2018

6.国家清史编纂委员会《清代诗文集汇编》,上海古籍出版社,2010

7.宁晓玉《试论王锡阐宇宙模型的特征》,中国科技史杂志,2007

8.宁晓玉《王锡阐天文观测略考》,咸阳师范学院学报,2016

9.江晓原《王锡阐的生平、思想和天文活动》,自然辩证法通讯,1989

10.白寿彝主编《中国通史》,上海人民出版社,1980

11.徐振韬主编《中国天文学史大系·中国古代天文学词典》,中国科学技术出版社,2009

——本文获得第二届天文科普作品征集活动

人文历史组【一等奖】

作者简介 /

李源，南京信息工程大学天文协会科普部部员。

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