中国古代科学家传记-第41部分

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均匀，液态生铁中的碳分与熟铁中的氧化物起作用，又有利于去除杂质，
纯化组织，成为含碳量较高的优质钢料，适于做刀刃使用。

至于宿铁刀的做法，按上述记载可知，是用含碳量低的熟铁（即“柔铁”）　
作刀脊，将宿铁（早期的灌钢）作刀刃，实际即是后来所谓“夹钢”。这样
做成的刀具，锋刃坚利而又不易拆断，刚柔兼备，经久耐用，属于钢、铁
复合材质。

为获得锋利的刀刃，宿铁刀在淬火时使用了畜溺和油脂两种淬火介
质。前一种含有盐分，冷却速度比水要快，利于淬硬；后一种冷却速度比
水要慢，可以使钢料更为坚韧。这是对钢铁淬火工艺的重大改进。也有可
能已使用双液淬火，即先在冷却速度大的畜溺中淬火，避免奥氏体在高温
转变；再在油脂中淬，使马氏体的转变较为缓慢，以减小变形和开裂的倾
向。“淬”有没入的意思，如刘良所说“淬谓烧刃令热，渍于水中也”；
“浴”可作忽上忽下解，如《大戴礼记·夏小正》：“鸟浴者也，飞乍高
乍下也。”看来，“浴”和“淬”在次序上有先后之分，具体操作也不一
定相同，浴刀时忽上忽下便于控制和观察火候，淬刀时则没入油脂中任其
冷却。

《北史》的这些记载又见于《北齐书》卷四十九列传第四十一方伎。
这两部史籍都编定于唐代，并收入了《齐书》和《齐志》中的材料，其中
明言“今襄国冶家所铸宿柔铤，是其遗法”。襄国在今邢台、邯郸地区，
也就是沈括《梦溪笔谈》提到的“磁州锻坊”所在地。可见，綦母怀文对


制钢术的改进，其影响是十分深远的。《北史》载：“怀文又云：‘广平
郡南干子城，是干将铸剑处，其土可莹刀’。”用特定的“土”来磨莹刀
剑，屡见于古籍，有可能是利用其化学特性来显示花纹或起研磨的功用，
所有这些记载都符合于现代科学原理，表明綦母怀文确是我国古代杰出的
技术家。

文献

＇1＇华觉明等编译：世界冶金发展史，科学技术文献出版社，　1985。
刘焯

陈美东
刘焯字士元。信都昌亭（今河北冀县）人。东魏武定二年（公元544
年）生；隋大业六年（公元610　年）卒。天文学。

刘焯出身于一个小官吏的家庭，他的父亲刘洽曾为郡功曹，家境并不
富裕。刘焯自幼受到良好的教育，曾先后学《诗》于同郡的刘轨思，受《左
传》于广平（今河北鸡泽）的郭懋，问《礼》于阜城（今河北阜城）的熊安生。
刘焯天资聪敏，深沉好思，三处受业皆未满期便辞别老师另求新知。随后，
刘焯得知武强（今河北武强）的刘智海家中有大量藏书，便与好友刘炫结伴
就读于刘智海家，闭户读书，十年不出，虽衣食不继，仍自得其乐。这十
年苦读，使刘焯成为饱学之士，遂以儒学知名，为州博士。

约隋文帝开皇三年（公元583　年），冀州刺史赵■聘刘焯为冀州从事。
不久又举秀才，到京都长安（今西安）与著作郎王劭同修国史，兼参议律历
之事。这时刘焯已年近40，虽官微位卑，还是积极参加了这时的历法论争。
这一年，他献上了经苦心钻研和实测而得的、自信能够会通古今、符允经
传、稽于庶类、信而有征的新历法。可是，开皇四年（公元584　年）隋文帝
却决定颁用其宠臣张宾所献的开皇历，这大大出乎刘焯的意料，他即与当
时著名的天文学家刘孝孙一起反对张宾之历，指出该历不用岁差法、定朔
法等六条重大失误。他们据理力争，批评多切中要害，表现了极大的坚持
真理的勇气和很高的天文学素养。但是，事与愿违，刘孝孙却因此被扣上
非毁天历、率意迂怪的大帽子，刘焯也被加上妄相扶证，惑乱时人的罪名，
这对于刘焯不啻是一个沉重的打击，也给他的仕途蒙上了浓暗的阴影。虽
然如此，得以与刘孝孙交往与共事，这对于刘焯历算研究的长进必获益匪
浅。

在刘焯参加的第一次历争失败以后，刘焯被调到门下省，以待顾问。
随后不久被授予员外将军之职。后与诸儒于秘书省考订儒家经典，并曾一
度返回故乡，任功曹之职。开皇六年（公元586　年）刘焯复返京师，奉命与
刘炫等共同考订由洛阳运到长安的石经，以补正石经中磨损的部分，可见
刘焯对儒家经典深有研究，而且在当时颇孚众望。其后，刘焯在国子监与
群儒共论古今经籍。每论难蜂起，刘焯以其精博，众不能屈。开皇十年（公
元590　年），刘焯因在国子监举行的祭奠先圣先师的典礼上，与群儒辩难，
深挫诸儒，为一些人所妒恨，遂有奏章上呈，谤其非是，刘焯即被革职为
民。当然，这只是这一事件的直接原因，而深层的背景大约应是7　年前历
争中惑乱时人的罪名。


于是，刘焯只得回到故里，专以教授、著述为务，孜孜不倦，前后达
10　余年。一方面他继续研究儒家经典，匡正讹误，阐发新义，著有《五经
述议》一书；一方面他又着力研习《九章算术》、《周髀》、《七曜历书》
等10　余部历算名著，莫不究其根本，穷其秘奥，把天文历算的研究引向深
入，著有《稽极》　10　卷、《历书》　10　卷。《稽极》是关于前代历家同异
的比较研究成果，因其书早佚，我们无由知其详。而《历书》的主要内容
即是刘焯后来上呈的皇极历。在研究、著述的同时，刘焯还从事大量的教
育工作，天下名儒后进，质疑受业，不远千里而至者，不可胜数。

刘焯虽身居乡里，他对于当时历算界的动态及进展却十分关心和了
解，并多次参与改革历法的争论。

开皇十四年（公元594　年），张宾开皇历推验日食多疏远，隋文帝遂令
张胄玄、袁充等参定新术。刘焯闻讯，便在刘孝孙历法的基础上，增损改
进，献上了《七曜新术》以备选用（此时刘孝孙已去世）。可是，该术与张
胄玄之法，颇相乖爽，而张胄玄和袁充皆有宠于隋文帝，二人通力排斥之，
刘焯只好作罢。这是刘焯参与的第二次历争，也以失败告终。

开皇二十年（公元600　年），皇太子杨广征天下历算之士，咸集于东宫，
共议历法之事。刘焯也在被征召之列，这回他献上了经数十年研究的皇极
历，并驳正张胄玄历法的错误。由于皇极历精当新奇，驳文有理有据，颇
得杨广的称赞。可是，杨广这时刚刚定为太子，立足未稳，且张胄玄仍是
隋文帝的宠臣，故不敢妄自改作历法，遂以皇极历未获考验为由搁置不用。
对于刘焯也仅任以太学博士之职。这时刘焯已年近花甲，本想这回可以实
现历法改革的愿望，并主持天文历法的工作，可是历法未被采用，仕途无
由升迁，身体状况又欠佳，遂以健康原因自动罢归乡里。这是刘焯参与历
争的第三次挫折。

就在这次罢归以后不久，发生了刘焯一生中最为悲惨的事件。在这一
事件中，刘焯的挚友刘炫同时受难，使事件更具悲剧色彩。二刘均以聪明
博学称著于世，被废的皇太子杨勇欲召而用之。隋文帝得知此事，便敕令
二刘入川事蜀王杨秀，这大约是隋文帝和新立太子杨广惧怕满腹经伦、且
精于天算之学的二刘见用于杨勇，将有碍于他们的政治安排，而作出的迅
速果断的决定。可能由于二刘均已年老不愿背井离乡而入川，也可能他们
对杨秀有什么成见，皆拖延不往，杨秀闻而大怒，便派人将二刘披枷带锁
押解至成都，将刘焯充军，令刘炫为门卫，以羞辱之。稍后才又令二刘作
典校书籍的工作。这样二位通儒大才却因为与他们无关的政治斗争，蒙受
了如此巨大的冤屈，不能不令人悲愤与哀伤。

仁寿二年底（公元603　年初），二刘获准返回京师，刘焯又与诸儒一起
修订礼、律，并任以云骑尉之职。虽然经过这样一番大周折，刘焯仍继续
进行历法的研究，坚持必须改历的主张。

仁寿四年（公元604　年）刘焯又上书皇太子杨广，一方面实事求是地指
出张胄玄历法有可取之处；另一方面又尖锐地指出张胄玄历法中有不少内
容系取自刘孝孙历法和他在开皇三年所献的历法，并指出张胄玄历法大小
失误536　条，还以交食等古今天象对张胄玄历法进行验算，发现其乖舛44
条。最后，刘焯提出了要与张胄玄当面辩论，和通过实际检验以判别历法
优劣的要求。这些都表现了刘焯极大的自信和实事求是的科学精神。同年，
刘焯还上呈论律吕之书，这是关于音律学的研究成果。


大业元年（公元605　年）隋炀帝杨广登基后，令刘焯与张胄玄两相辩
论。张胄玄以皇极历在推求月朔时以定朔法为算，势必出现连续三个大月
或连续三个小月的状况，不符合传统的月朔安排方法为由，责难皇极历非
是；刘焯则据理力争，以驳张胄玄历，双方互相驳难，是非不决。这当是
刘焯参加的第四次历争受挫。同年，刘焯还作论浑天之说上呈，提出了以
实测来检验夏至日影长差一寸，两地相距千里的说法的重要建议。

在仁寿、大业之交，是刘焯对天文历法的研究达到炉火纯青的年代，
但他的历法是否被采用依然悬而未决，他的重要建议未被采纳，他对音律
学的研究心得不被重视，这对于刘焯的打击是十分沉重的，作为对这极不
公正的现实的一种抗议，刘焯又罢归故里，以待历史的判决。

大业四年（公元608　年），张胄玄历推算日食失验，隋炀帝召见刘焯，
欲改行皇极历。可是，其时袁充正得到隋炀帝的宠信，他与张胄玄一起力
排皇极历，遂使隋炀帝犹豫不决，欲行又止。大业六年（公元610　年），刘
焯去世，改历之议猝然而止。这是刘焯参与的第五次历争。

自开皇三年到大业六年的20　余年里，在刘焯参与的五次历争中，第四
次主要由于落后的传统观念作祟而导致失败，其余四次则明显地受人际关
系和政治因素的影响，而并不以历法自身的优劣为断，即刘焯五次都是光
荣的失败者，他也因此遭受了不少磨难，但刘焯则不折不挠，奋争不息，
至死不渝，为历法的进步奉献了毕生的心血。在刘焯的皇极历中颇多创新，
术士咸称其妙，对后世历法产生过相当大的影响，历史将不会忘记这位多
灾多难、几被埋没的天文学家的业绩。

在皇极历中，刘焯给出了一批十分精确的天文数据：在刘焯以前各历
法所取近点月长度值的误差多在5　秒左右，甚至有达10　余秒者，而刘焯取

其值为27　
1255　
日，误差仅0。8秒，精度远超前人，而且与后世历法相比

2263　
较，该值的精度亦属上乘。对于月亮每日平均行度，刘焯取13。36879　度，
与之相应的恒星月长度则为27。321675　日，误差为1。3　秒，它较前代诸历
法（误差多为5　秒左右）的精度也高得多。他取食年长度为346。619338　日，
误差为24　秒，其精度也是前所未及的，后世也只有唐末的崇玄历（误差15
秒）和北宋末的纪元历（误差7　秒）超过了它。刘焯还最早提出了黄道岁差的
概念和具体数值，这一概念是从他的先辈所发明的赤道岁差概念引申出来
的。在计算太阳行度时，计入黄道岁差的影响，较以赤道岁差入算要科学
和合理得多，这大约便是刘焯阐明和采用黄道岁差概念的出发点。

刘焯所用的黄道岁差值为年差1　
409　5　。　
度，这相当于76。53年差度。与

1　

46644　
该值相应的赤道岁差值为83。5　年差1　度，这个数值的精度比前代各家都要
高，而且对唐代以及北宋若干历法产生很大的影响。对于其他一系列天文
数据，皇极历也各取新值，其精度也大都与前代历法持平。

关于天文表格的编制，皇极历也有所改良或创新。如对于月亮运动不
均匀改正数值表（月离表）的定量分析表明：其月亮过近地点时间的误差为

0。47　日，达到了历史上较高的精度；其月亮每日实行度的测算误差为9。4′，精度高于前代各历法（误差在10。5′至27。1′不等），以后也只有唐末
崇玄历的精度（误差为7。0′）超过了它。可见皇极历的月离表是历代最优
秀的历表之一。皇极历是我国古代现存最早的给出完整的太阳运动不均匀

改正数值表（日躔表）的历法，它很可能受到北齐张子信、刘孝孙等人有关
方法的影响。对该表的定量分析显示：二十四节气太阳实行度分与平行度
分之差的测算误差为25。2′；因太阳运动不均匀而加于平朔的日分改正值
的误差为3。4　刻，到唐一行大衍历以后的日躔表才从总体上超过这一水
平。可是，皇极历的日躔表存在三个大缺欠：一是它以二分和二至时太阳
的盈缩度相同；二是对二分前2　个节气太阳盈缩度的测算存在较大的误
差；三是对太阳中心差极值的测算也偏大。这些都极大地损害了对太阳运
动不均匀性的整体规律的描述，也降低了日躔表的整体精度。在皇极历中，
对二十四节气昼夜漏刻长度、昏旦中星度及月亮入交去黄道（即求月亮极黄
纬）等表格也作了重新测算，其精度仅保持在前代的水平上。崭新的数学方
法的发明和应用，是皇极历的又一重大特色。其新法主要有等间距二次差
内插法、等差级数法和坐标变换法三种。关于等间距二次差内插法的算式
可以概括为

t　D1　＋D2t　t2　

T　=　T0　＋　·　＋　（D1　…D2）　…2（D1　…D2）

l　2l　2l　

欲求任一时日月亮的极黄纬值，上式中的T　即为该值的10　倍。t　系指
该时日与最临近的一次月亮过黄白交点时刻之差，1=7356366（“交法”），
T0　为该日的月亮极黄纬值，△1　和△2　分别为该日后相邻两日的T0　值之差。
T0（“衰积”）、△1　和△2（“去交衰”）均可由月亮入交去黄道表查得。由
上式可求任一时日太阳实行度与平行度之差T（后用T*表示），式中的t　系
指某节气初日与所求时日的间距。l　为一节气的日数，对于秋分

后到春分前的各节气，　t　=　
16　
×　=　14　54　日；对于春分后到秋分前的各

10　。