北宋是中國古代科學發展的一個高峰時期，人文科學、社會科學和自然科學都十分發達。在這些科學技術中，天文學是一門非常重要的學科。北宋的天文學不但在制定曆法，觀測天象等方面有了很大的發展，還因為它對皇權統治有著重要作用而受到統治者的重視。正是在這種重視之下，北宋的歷法、天象觀測和新式天文儀器等方面取得了較大突破，也湧現出了沈括為代表的一大批傑出的天文學家，是中國封建社會天文學的一個大發展時期，也為今天的天文學貢獻了中國人的智慧和成果。

在古代社會，天文學並不是一門單純的自然科學，它的身上既有探索宇宙奧祕的屬性，又有與政治、文化相結合的社會屬性。雖然天文學最開始的目的是為了指導農業生產，安排農時，但由於它是溝通上天和人間的一座橋樑，歷來都被統治者利用，為他們統治合法性提供理論上的支援。

中國的皇權有一個鮮明的特點，就是以“皇權天授”為中心，突出帝王天子是受上天的旨意來統治人民的，是上天在人間的代表。而天文學中的占星術，正是與上天溝通，領會上天旨意的一種手段。古人認為，上天的旨意會通過一些特殊的天象來昭示，天文就是領會這些旨意的一種手段。

天文學的另一個政治作用是可以約束皇權。皇權不能無止境的膨脹，這是古代士大夫們的共識。由於皇帝是上天駐在人間的代表，他的一言一行只有上天才能約束，所以當皇帝無道時，上天會呈現出種種異象來警告帝王，而帝王必須採取手段來彌補政策上的過失。這種約束既能維護皇權的尊嚴，又有助於皇權的統治，意義是非常大的。

如果上天顯示異象，皇帝仍然無動於衷，士大夫們就會拼死諫言。由於有上天的暗示做為基礎，這種進諫也容易被皇帝接受。我們在歷史中經常會看到，每當出現日食、慧星或者七星合一等天文現象時，皇帝都會檢討自己的過失，總結自己的政策，用“罪已詔”來向上天謝罪。只有這樣，民心才會不失，他的統治才會更加穩固。所以在古代政權中，天文學是臺諫制度中的一種補充，但是效果和作用非常明顯。很多昏庸的皇帝不一定能聽得進直諫，但對於上天異象非常顧忌，生怕上天真的降罪，往往會有所收斂，這就是天文學在政治中的作用。

由於天文學在古代社會中有著重要作用，所以統治者都很重視。以北宋為例，其天文最高機構為司天監，主要負責掌握天文變化，制定曆法，占卜凶吉，為統治者提供政策的理論依據。

司天監是正三品官員，其下有四品下的少監、五品的春官、夏官、秋官、冬官各一人，七品監丞一人，加上保章、禮性、歷生等下級官員數人，總體來說機構並不十分龐大。司天監歸中書省管轄，但很多時候都是皇帝直管。宋仁宗時又設定了司天監提舉一職，掌管司天監行政工作，而天文、地動等技術性工作仍由正三品的司天監負責。

由於皇帝的重視，司天監提舉一般由皇帝信任的近臣擔任，且以精通天文曆法者居多。如北宋長期擔任司天監提舉的司馬光、沈括等人，都是皇帝信任的重臣，本身也有極高的天文學素質。這些內行管理內行，使得北宋的天文學能在一個良性的軌道上發展。

司天監屬下的官吏很多不是科舉上位的。因為天文學是一們雜學，當時學習的人比較少，一般讀書人只攻讀四書五經，做八股文，無法勝任。所以司天監的官吏，特別是下層吏員一般是通過專門的徵召而來。宋太宗時就向全國頒佈過徵賢啟示，要求“諸道所知天文之人，詔以隸司天臺”，如果有“素明知天文術者藏匿不出，棄市。首告者賞錢十萬”。從這則詔書可以看出，當時天文方面的人才確實不多，皇帝為了得到這些人不得不頒佈嚴法，徵召不來的要殺頭，舉報者可得錢十萬。這從另一方面也反映了統治者對急於得到天文人才的迫切心情。

有些司天監的專家，出於對天文曆法之學的熱愛，往往會將自己的知識傳授給自己的兒孫。其兒孫也可通過蔭授做官。宋朝司天監的官員中的大多數都是父子相承的天文世家子弟。天文學是一門非常博大精深的學問，如果沒有常年的系統學習，很難全面掌握。相對民間的土專家來說，這些世家子弟可以在很小的時候得到父兄的言傳身教，知識比較系統，也能勝任工作。雖然難免有一些濫竽充數之輩，但總體來說，這項政策還是利大於弊的。

司天監官員們的俸祿是比較高的，他們在本俸之外，還有另外的“添給”，也就是補貼。其中有職田、餐錢和發放一些抵錢券等等。他們中的下層吏員年老後，養老問題也由政府承擔，所以在北宋從事天文研究行業，還是一個很不錯的選擇。

北宋只允許官方研究天文，嚴禁民間私自觀測、研究、傳播天文學的。因為天文學往往容易被一些別有用心的人利用，歷代農民起義都會打著上天的旗號，稱自己是“替天行道”，藉以收買人心。所以北宋對民間研究天文的處罰力度很大，私習天文者，一般會以“論兵挾畿”的罪名處死，即使只觀測不傳播，也會處以杖脊流放。

“天文首重曆法”，作為天文學的基礎，無論是天文觀測還是授時，曆法都有著重要作用。北宋天文學家制定的歷法以應天曆、儀天曆最為完善。

北宋天文學家們通過長期觀測，發現當時使用的五代的欽天曆與實際天象相比，有一定的偏差，所以在經皇帝批准後，著手製定新的歷法。宋太宗時，司天監王處訥會同司天監官員。參照昭歷、吉歷等曆法，以二十四節氣相對照，發現當時的欽天曆記時稍後，並加以調整，制定了新的《應天曆》。

《宋史》記載：“新曆三年而成。舊曆氣節加時，後天半時，五星之行差半次，日食之候差十刻，不可用。”由此可知，新的歷法是經過三年的研究而成，在參考了同時期其他人制定的歷法基礎上，彙集眾人的智慧而成。相比之下，比原來使用的歷法準確得多，這部《應天曆》也沿用到宋真宗後期。

《應天曆》是用什麼辦法來與之前的歷法進行比較，再結合實際制定的呢？當時對比檢驗的方法有四種，主要是根據氣朔的變化和星星在天空的位置而定的。《宋史》上說，新的歷法是在“較日月交食，以為晦朔之數。日行盈縮 月行遲疾 五星加減”的基礎上，通過對過去已發生的日食、月食進行比對，通過檢驗新曆中預測金、木、水、火、土五星在恆星中的位置而確定的，曆法精度比之前的歷法提高了許多，也是北宋天文學上的一大進步。

北宋也發明了許多新的天文儀器，“太平渾儀”就是其中的佼佼者。這是宋太宗時期司天監秋正張思訓經過多年研究製成的，高達丈餘，裡面有各種機關，下設輪子，刻有十二時辰的時間刻度，上有一個圓形穹頂，布三百六十五度的天象，嵌有日、月和星辰，利用水銀帶動穹頂的旋轉。“冬至之日，日在黃道表；夏至之日 日在赤道里”，日月星象都可以在上面直觀的反映出來，尤為精妙。

宋仁宗時，司天監又了皇佑渾儀，糾正了前代渾儀中測量太陽角度時，只能利用太陽在地平線上進行測量的不足，在渾儀添加了赤道環，測量起來更加精準，還能在夜間太陽東山後，利用赤道環推算太陽的位置，不能不說是天文觀測史上的一大飛躍。

北宋初期，最為權威和精準的計時工具是“秤漏”。這是北魏時期發明的一種天文計時器，但早在王處訥編制《應天曆》時，就發現這種計時工具並不十分準確，與實際時間有偏差。

“秤漏”的工作原理是利用漏中的水滴計時，但在天文學這種對時間精度要求極高的工作上，水滴計時往往會受到水質、水溫的影響，精度有所下降。所以宋代司天監官員燕肅對此加以改進，發明了新的“蓮花漏”。這是一種多級補償型，利用浮子增加漏壺層級數，達到提高精度的一種新式計時器，研製成功後“以候昏曉，世推其精”。

天文學的科技成果要想傳承下去，就必須記載到文獻之中。而北宋在天文學的文獻資料徵集、整理和儲存上，也做了大量的工作，當時的一些研究成果這才得以流傳下來。

北宋先後多次下詔徵集民間的天文學著作。《續資治通鑑》記載：“開寶五年，禁玄象器物，天文曜歷、太乙、雷公、六壬、遁甲等不得私藏於家，有者並送官”，此後歷代皇帝又多次下詔，徵收民間天文學著作。這些著作收繳上來之後，儲存在司天監，供天文學家們參考、比對，對古代天文資料的留存起了很大的作用。

司天監在北宋一朝，共撰寫了五千多篇天文學的觀測資料、時令比對資料，這些資料也都得到了很好的儲存。政府對資料的保管制定了嚴格的措施，從守衛到防火，從值班到借閱，都有一套完整的制度，這也是北宋政府重視天文的一種表現。

四、司天監的歷史作用

說起北宋天文學家，曾任司天監的沈括是首屈一指的。他的成就是多方面的，不僅在天文、曆法上是一位大師，還在醫學、物理、生物等領域有著卓越成就。他的《夢溪筆談》是一本古代科學的大百科全書。

沈括是個極為嚴謹的科學家，他為了觀測北極星的準確位置，曾連續三個月用渾天儀觀測北極星的位置，並把初夜、中夜和後半夜見到的北極星方位畫在圖上，最後測出北極星與北極之間的度數。

自從熙寧五年主持司天監以來，他破格提拔了多名精通天文歷算的下層官員和士人，鼓勵他們致力天文觀測和研究，培養出了茅樸、徐德康等天文學者。可以說，司天監在沈括入主手，迎來了一個天文學上大發展的時代。

中國封建社會的天文學者中，周敦頤、邵雍、張載、程頤等人都曾在司天監任職，他們從宇宙層面探討天地的變化和日月星辰的規律，並利用這些天道規律完善自己的學說，特別是將天文天象與儒家學說結合起來，維護封建統治。這是封建社會天文學賴以發展的基礎。所以北宋才會給司天監的天文學者們很高的待遇。而這些天文學者們利用優越的條件，更能安心從事研究，又推動了北宋天文學的發展，形成了良性的迴圈。

總體來說，封建社會的天文學是為封建皇權服務的，而並不是為了研究宇宙的一些真理。事實上當天文觀測結果與封建社會的皇權相沖突時，為了維護皇權，政府也會對這些成果進行打壓。甚至有些天文學者會故意做假，杜撰一些觀測報告，迎合統治者的需要。這都是北宋天文學史上的一些侷限。但無論怎樣，北宋時期的天文學以四座大型渾儀、九套曆法、七次大觀星的成績，在封建社會的歷史長河中，佔據著極為重要的位置，也為今天的天文學做出了突出的貢獻。其中做為主管天文的司天監，對天文學的發展也是功不可沒的。

參考文獻：《夢溪筆談》、《中國科技史》