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02 古人知不知道“时差”这个概念?

    成吉思汗西征的时候,发生了一件让人匪夷所思的事:二月初一和五月初一,寻思干(今乌兹别克斯坦撒马尔罕)天空的西南方向居然能看见小小的月牙。

    这个小小的月牙,似乎意味着传统历法的崩塌。按道理,每月初一,天上是不该有月牙的,这是自古以来的经验,从没有出现过差错。如今月牙却在天上安静地挂着,到底是为什么呢?

    成吉思汗让太史把这个现象记录下来,也就搁置不管了。可是,大臣耶律楚材却格外较真。因为他认为,这绝对不是偶然现象。果然,更加古怪的事情发生了。依据《大明历》(南北朝科学家祖冲之创制的一部历法,也称“甲子元历”)推算,十五日子正(凌晨零点整)时,天上会有月食出现。可是这回才到初更(晚上九点)月食就出现了。

    耶律楚材精通治国之道,旁通天文、地理、律历、术数、释老、医卜之说,博学到了惊人的程度。之前,太史们利用《大明历》预测,准确度较高,可还不够精确。经过他的修正,误差已经变得很小很小。靠改进的算法,他成功预测出好几次月食,精确到月食出现的时刻及月亮的哪个部位会被蚀掉几分之几。可他却栽在了寻思干的异象上。

    这种级别的失误,他也是头一回见。

    虽然也算出现了月食,但是时间不对。放别人身上,糊弄着也就过去了,可在耶律楚材这里过不去。他对自己的计算能力很有信心,认为那是不可能出错的,如果计算没错,那么就一定是老天爷错了,或者说,人们对老天本就有什么误解。

    他决定搞清楚其中原理,再向大汗通俗地解释。研究了一阵,他有了结论:寻思干的时间和中原的时间不一样!

    具体来讲,当中原的时间是子正(凌晨零点整),寻思干才是初更(晚上九点)。寻思干的时间永远比中原慢三个小时,这种差异,叫作“里差”。

    很多书籍都将“里差(时差)”的发现归于耶律楚材,毕竟这个概念的详细解释是他写出来的。然而耶律楚材没有贪功,在奏本中,他明确说“里差”并不是他率先发现的。这个概念早就被唐代的一行和尚提出过,只不过时隔太久,渐渐被人遗忘。

    《西征庚午元历》记录了耶律楚材里差的计算方法。中国科学院自然科学研究所孙小淳教授转写该公式为:

    T=M×00435×6/2615(时辰)

    这里的M(距离)与现在实际测量数据相比偏大,用现在地图上算出来的里数(元制中的1里为今天公制中的444米[1]),再乘以142才是准确数值。

    依据这个公式,将里差的因素考虑进去,再去算天象就非常准确了。不管是开封还是西域,东瀛还是拜占庭,数万里的距离,都可以做到精确无误。(《元史·卷五十二·志·历》:“虽东西万里,不复差忒。”)

    有人认为,耶律楚材极有可能知道大地是球形的才会提出这样一个公式。地圆说并非只有古希腊的学者提出来过,但能被广泛认可并在后来深入研究的,却以古希腊学说为首。和张衡同一时期的古希腊学者托勒密完成了他的《地理学》。他以地圆说、地心说为基础,用经纬度的方式表明了数千个地点,其中东部有个叫塞雷斯(Seres)的地方,实为中国东部。

    托勒密的学说在黑暗的中世纪被毁灭过,后来经由阿拉伯文明的反向传播,才被欧洲人拾了起来。西方的星历表,基本都是通过他的理论推算出来的,但是地图张角有所夸大。比如,15世纪德国绘制的一幅托勒密地图中,寻思干和开封的距离就被夸大了14倍左右,这正是托勒密地图与现代地图的差异所在。

    耶律楚材的里差公式正是参考了托勒密地图。当时他可能拿到了流传于阿拉伯世界的托勒密地图复制本,这从侧面证明耶律楚材也知道地球的形状。

    然而《西征庚午元历》“不果颁用”,原因可能是这份历法是耶律楚材在寻思干写成的,他把寻思干设置成了基准点,只能“备行宫之用”,不能昭告天下。

    后来元朝采用的历法,是郭守敬等人设计的《授时历》,它以3652425天为一年,历法的精度与300年后的《格里高利历》相当,与现代观测值误差仅为2592秒,也就是说,大略每经过3000多年,才会产生约1天的误差。

    因为有了里差,早安、午安和晚安便会同时出现。

    耶律楚材说:“散尽迷云何所有,一轮秋月普天明。”他所见到的那轮明月,正是拜占庭人见到的,也是我们现在见到的。时差是有的,代差也是有的。这个世界的隔阂很大,也可以很小。无论如何,只要人们欣赏的是同一轮明月,悲欢就会在某一刻相通。