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快，又有背景恒星作参照，相对来说这项研究比较容易，而太阳一天只移动大约一度，又无恒星直接参照，观测远为困难，所以张子信的研究工作，其难度要大得多。月行迟疾的发现导致定朔法的提出，太阳运动不均匀性的发现，导致定气法的提出，这对历法改革，特别是对日月合朔的计算和日月交食的预报是十分重要的。此外，张子信还发现了五星运动的不均匀性和视差对交食的影响。他的三大发现在历法史上都有重大的意义，并很快被具体应用到刘孝孙历、皇极历、大业历等历法中去。
第五节历法的进步三国时蜀汉一直沿用后汉《四分历》，吴用《乾象历》，曹魏于景初元年（237）颁用《景初历》。晋改《景初历》为《泰始历》继续使用，后秦使用姜岌《三纪历》，北凉用赵■《元始历》。南朝刘宋于元嘉二十二年（445）颁用何承天《元嘉历》，南齐《建元历》实为《元嘉历》。梁天监九年（510）改用祖冲之《大明历》，陈继续使用到南朝亡。北魏自颁的历法有李业兴为主编制的《正光历》，东魏时用过李业兴新编《兴和历》，北齐颁用《天保历》，北周颁用过《天和历》和《大象历》。
在以上提到的历法中，刘洪的《乾象历》以引进月行迟疾为其创新，在计算日月交食时，用月亮的实际运动位置代替平均位置；杨伟的《景初历》也论述了月离运动不均匀，提出了求日食食限的方法；赵■的《元始历》改变了一直使用的十九年七闰法，提出章岁600 年设置221 个闰月的新闰周，但其中最好的历法当数《元嘉历》和《大明历》。
何承天（370—447），东海郯（今山东郯城）人，曾任刘宋衡阳内史、著作左郎、太子率更令领国子博士、御史中丞等。少时曾随舅父徐广学习天文历算。徐广坚持对日月五星的观测长达40 年，他去世后，何承天又坚持观测40 年，积前后80 年的实测资料而编《元嘉历》，可见该历有较好的观测基础。《元嘉历》的改革和成就主要有以下几个方面：利用日月食确定日度，这个方法是后秦姜岌发明的，何承天加以应用和推广，成为后世历法普遍采用的方法；根据实测中星和历史资料，推得岁差每百年差一度，改进了虞喜的岁差值，元嘉历采用回归年长度为365。2467 日，优于汉代以来颁用过的各种历法；特别是何承天创用定朔算法，使朔望与月球实际位置相符，是中国历法史上的一大进步；据记载，何承天还创立了调日法的算法，在数学史上和历法计算上都有重要的意义。
祖冲之《大明历》的主要成就是：肯定“冬至所在，岁岁微差”，是第一部将岁差引入历法的创新历法，并为后世历家所遵循。祖冲之经实测定出当时冬至点已移到斗十五度，，经与后秦姜岌的观测值比较，发现不到百年冬至点已移动了二度，因而定岁差为45 年11 月差一度。他也认为十九年七闰不够精密，应该采用新闰周。他提出的新闰周是391 年144 闰，根据这一闰周推算出的交点月长为27。21223 日，与今测值27。21222 日只差十万分之一日；推算出的近点月为27。554688 日，与今测值27。554550 日相差不到十万分之十四日。大明历定回归年长为365。2428 日，与今测值只差万之六日，朔望月长为29。53059 日。《大明历》采用的其他一些数据也都是当时最好的数据。祖冲之于大明六年（462）上书刘宋政府献上《大明历》，但因遭到宠臣戴法兴的反对而未能颁行。他逝世后，他的儿子祖暅又于梁天监三年（504）和天监八年、九年三次上书，要求采用《大明历》。经实测检验新历为密，这部当时最好的历法终于在天监九年（510）正式颁用，实现了祖冲之的遗愿。， 所以有“天周岁终”的说法。虞喜发现冬至点每岁都西移一小段距离，则太阳在黄道上经过一年到达下一个冬至点，需要再运行一小段距离才能回到原出发点，于是一周天就不等于一岁了。第六节宇宙论有关天地结构的讨论在南北朝时代也是相当活跃的。汉代之前基本上有三家，就是盖天说、浑天说和宣夜说。南北朝时期又提出三种看法：“昕天论”、“穹天论”和“安天论”。前二种在历史上影响不大，值得一提的是“安天论”。它的作者就是发现岁差的虞喜。“安天论”的提出是有针对性的，因为当时社会上对宣夜说提出的观点难以接受，产生了一些误解，其中最突出的就是杞人忧天的故事。
东晋张湛为之作注的《列子·天瑞》篇载，有一位杞国人听到宣夜说认为日月星辰自然浮生虚空之中，就害怕天会掉下来，而地也会崩坏，于是，终日寝食不安，身无所寄。懂事的人解释说，日月星辰是积气所致，不会掉下来，即使掉下来也不会造成什么伤害；地是积块而成，到处都塞满了，人们仅仅在地上行走，怎么也踩不坏的。这则故事也反映出当时人们对天地的一种看法。虞喜的“安天论”发展了宣夜说的宇宙无限思想，认为天高没有边际，地深无法勘测，天在上有安定的形态，地在下有静止的实体，天地彼此覆盖，形象相似，天圆地方的说法是不对的。日月星辰各自运行，有它们自己的规律，就象江海有潮汐，万物有行止一样（见《晋书·天文志》）。除了上述看法，还有一派可称作“浑盖合一”派。北齐的信都芳和南朝梁代的崔灵恩都属这一派，他们认为浑天和盖天是一致的，只是一个仰观，一个俯观，观测角度不同而已。浑天说和盖天说是人们对天地结构的不同阶段或不同角度的认识，各有其优点和局限性。各种学说可以取长补短，互相补充，以取得对自然现象的深入认识。但是，采取掩饰矛盾的作法甚至迁就错误的观点，将两种对立的看法。勉强地合而为一，则是不正确的。
第二十五章物理学在三国两晋南北朝时期的物理学中，虽然总的说来没有取得如先秦和秦汉时期那样多的丰硕成果，但在力学、声学、光学、电和磁学等知识方面，仍有不少值得称道的新的进展。
第一节力学知识力系的平衡三国时期，人们已研究了系统的力的平衡问题。魏明帝（226—230）时关于凌云台的修造和倾倒情况是很突出的例子。刘宋时刘义庆《世说新语》载：“凌云台楼观精巧，先称平众木轻重，然后造构，乃无锱铢相负。揭台虽高峻，常随风摇动，而终无倾倒之理。魏明帝登台，惧其势危，别以大木扶持之，楼即颓坏。论者谓轻重力偏故也。”①这一段话是说，在建造凌云台之前，预先做出精密的设计，建台时又“先称平众木轻重”，这样建成的楼台，便“无锱铢相负”，因而尽管高台常随风摇动，但仍保持了力系的平衡而不致倾倒。后来魏明帝令用大材扶持，反而使楼台颓坏。当时的人就议论说，此台之所以颓坏，是由于“轻重力偏”所引起的后果。这一事例反映了我国当时建筑师的高超水平，也反映了当时人们已具有较高的力系平衡的知识。
辘轳的新用途除了用辘轳打水或提举重物外，魏时还以辘轳举人。《世说新语》载：“韦仲将能书。魏明帝起殿，欲安榜，使仲将登梯题之。既下，头鬓皓然，因敕子孙无复学书。”梁刘孝标注引《文章叙录》曰：“韦诞字仲将，京兆杜陵人，太仆端子。有文学，善属辞，以光禄大夫卒。”又引卫桓《四体书势》曰：“诞善楷书，魏宫观多诞所题。明帝立凌霄观，误先订榜。乃笼盛诞，辘轳长絙引上，使就题之。去地二十五丈，诞甚危惧。乃戒子孙绝此楷法，著之家令。”①《世说新语》说韦诞是“登梯题之”，而《四体书势》则谓以“笼盛诞，辘轳长絙引上”，看来后者或较可信。因匾额高于地面达二十五丈，安梯登梯都相当困难。
水浮力的巧妙利用在先秦、秦汉造舟技术以及浮囊渡江等知识的基础上，这一时期还出现了“以舟量物”的好办法。这就是人所共知的曹冲称象的故事。《三国志·邓哀王冲传》载：“邓哀王冲，字仓舒，少聪察岐嶷，生五六岁，智意所及，有若成人之智。时孙权曾致巨象，太祖欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰：‘置象大船之上，而刻其水痕所致，称物以载之，则校可知矣。’太祖大悦，即施行焉。”用可分解称量的重物（如一堆石头）代替不可分解的巨象，在船的吃水线（水痕）相同的情况下，算出巨象的重量，这确是巧妙的办法。近人陈寅恪认为，曹冲称象的故事系佛教故事流传中国后比附而成的①，季羡林亦持此说①，这或许有可能。中印文化交流甚早，公元前242① 《隋书·律历志》。
① 刘义庆：《新语世说》卷五《巧艺·第二十一》。
① 刘义庆：《世说新语》卷五《巧艺·第二十一》。
① 《陈寅恪文集之一·寒柳堂集》，上海古籍出版社1980 年版，第157—161 页。年，西域沙门室利防等18 人曾携带梵本经籍到过咸阳。至少在公元前1 世纪印度佛教已由克什米尔传入于阗②。但是宋人吴曾的《能改斋漫录》卷二载：“予按《符子》曰：‘朔又献燕昭王以大豕，曰养奚若，。。王乃命豕宰养之。十五年大如沙坟，足不胜其体，王异之，令衡官桥（桥即大衡器）而量之。折十桥，豕不量。命水官浮舟而量之，其重千钧。。。乃知以舟量物，此燕昭王时已有此法矣，不始于邓哀王也。”燕昭王于公元前311—前279年在位，此时佛教故事或未传入中国，那么浮舟量豕之事可说是中国之发明。然而《符子》原书已佚，且系汉晋时人追叙春秋遗事，难以为据。不过，以舟量物之事不论是否由印度传入（抑或由中国传至印度），从《三国志》所载，可知我国魏晋时期已经拥有利用水浮力称量重物的知识了。
除以舟量物外，水浮力还广泛利用于农事选种上。北魏农学家贾思勰在《齐民要术》中说：“将种前二十许日开出，水洮（浮秕去，则无莠），即晒令燥，种之。”③又说：“地既熟，净淘种子（浮者不去，秋则生稗）。”①水浮法选种虽初见于《齐民要术》，但其渊源应当更早。
对大气压力和浮力的进一步认识南北朝时期成书的《关尹子》载：“瓶有二窍，以水实之，倒泻，闭一则水不下，盖不升则不降；井虽千仞，汲之水上，盖不降则不升。”②这是一个关于大气压力的实验。所谓不升不降或不降不升之说，即是人们从实验中得出的经验知识。当瓶倒覆之时，二孔之中，只有其一孔进入空气，另一孔才可出水；若闭其一孔，即不让空气进入瓶内（不升），则另一孔的孔面就会被空气所阻，水也不会流出（不降）。井筒汲水，气从筒外降至井之水面，则水可从筒汲上；若气不降（例如井盖严密封闭，空气无由出入），则井水亦不被汲上（不升）。当时人们虽没有明确的“大气压力”的概念，但业已知道空气具有阻遏水的流动的能力，或者说具有浮托水孔中的水的能力。魏晋时期人们还利用空气的反作用力制成飞行器具。葛洪（284—363）
在《抱朴子》中说：“或用枣心木为飞车，以牛革结环，剑以引其机。或存念作五蛇六龙三牛，交罡而乘之，上升四十里，名为太清。太清之中，其气甚罡，能胜人也。师言鸢飞转高，则但直舒两翅，了不复扇摇之而自进者，渐乘罡气故也。”③飞车是类似竹蜻蜓之类的玩具，状如现在的电风扇，其叶片从轴心按一定方向顺次斜插，可借助空气的浮力升空。其中所谓“剑”，即是通过牛革绳以旋动轴心的拉弓。近人王振铎对此飞车作了精审的考证和复原①。《抱朴子》的作者指出，太清之中，罡气能托起人（胜人），并说鸢飞高空，虽不复扇翅，仍可渐乘此罡气而自进，这说明当时人们对空气浮力有较深的理解。晋人郭璞（276—324）注《山海经》时，也谈到“飞车”。《山海经·海外西经》“奇肱之国”条下郭璞注：“其人善为机巧，以取百② 季羡林：《中印文化关系史论文集》，三联书店1982 年版，第122 页。③ 沈福伟：《中西文化交流史》，上海人民出版社1985 年版，第78 页。① 贾思勰：《齐民要术》卷一《收种第二》。
② 同上卷二《水稻第十一》。
③ 《关尹子》卷下，《九药篇》。
① 葛洪：《抱朴子》内篇杂应卷第十五。
禽。能作飞车，从风远行。汤时得之于豫州界中，即坏之，不以示人。后十年，西风至，复作谴之。”②类似的文字也见于晋张华（232—300）《博物志》中③。
② 王振铎：《葛洪中飞车的复原》，《中国科技史料》第6 卷�