歷法上,天球有黃、赤二道,月亮則有九道。這些都是人為的命名,并非是天體實有的軌道。亦猶如天有三百六十五度,天又何嘗有度數(shù)?因為太陽每運行三百六十天而成一個周期,所以強稱之為“度”,不過是為了測算日、月、五星的運行方位而已。太陽所行經(jīng)的軌道,叫做“黃道”;天球南、北極之間最正中的緯線圈,叫做“赤道”。月亮行經(jīng)黃道之南,叫做“朱道”;行經(jīng)黃道之北,叫做“黑道”;行經(jīng)黃道之東,叫做“青道”;行經(jīng)黃道之西,叫做“白道”。黃道內(nèi)外各有四條軌道,并黃道而為九道。太陽和月亮的運行有快有慢,難以用一種方法來應(yīng)對測量。所以根據(jù)它們的會合與離散,分為幾個區(qū)間,每個區(qū)間用一種顏色命名,欲以區(qū)別測算的方位而已。有如算法上用赤籌、黑籌來區(qū)別正數(shù)和負數(shù)。歷法家不明白這種命名的用意,遂以為月亮的運行實有九條軌道,這是甚為可笑的。
本朝在皇宮里建立了天文院,設(shè)置了漏刻、觀天臺、銅制渾儀,全都與司天監(jiān)相同,(是為了)用來與司天監(jiān)(的觀測報告)互相校核驗證。(按規(guī)定)天文院每天都要把觀測到的星象變異、云彩的顏色、吉兇的征兆、行星的位置等記錄下來,在皇城開門前報送到宮中。皇城開門后,司天監(jiān)的觀測奏狀才送達,將兩份奏狀進行比較,用以防止弄虛作假。近年來這兩個機構(gòu)卻都是暗地里預(yù)先通報有關(guān)數(shù)據(jù)和情況,寫出來的奏狀像符節(jié)一樣互相吻合,(他們對這樣做)已經(jīng)習以為常。這種做法由來已久,宮廷內(nèi)外的人(雖然)都知道,卻也不以為奇了。他們所陳述的日、月、五星運行的位置,都只根據(jù)民間歷法所計算的情況抄錄上報,而并沒有作實際的觀測記錄。這些機構(gòu)的官員們只是占了官職、白領(lǐng)俸祿而已。熙寧年間,我任司天監(jiān)時,曾經(jīng)審查揭發(fā)過他們的欺騙行為,罷免了六個人的官職。沒過多久,這種弊病又復(fù)發(fā)了。
司天監(jiān)的銅制渾儀,是景德年間歷官韓顯符所制造的,是根據(jù)十六國劉曜時孔挺、晁崇、斛蘭等人的方法仿制而成的,其缺點是過于簡略。天文院的渾儀,是皇祐年間冬官正舒易簡所制造的,用的是唐代梁令瓚、一行和尚的方法,結(jié)構(gòu)與功能較為完備,但是缺點在于使用不便。熙寧年間,我重新制造了渾儀,并且創(chuàng)新改制了玉壺浮漏和銅制圭表,把它們都安放在天文院里,由朝廷專門派官員管理和使用。天文院中舊的銅渾儀,被送到朝服法物倉庫里收藏起來,以供人們研究之用。
我曾經(jīng)查考古今各種歷法,發(fā)現(xiàn)有關(guān)五星運行的數(shù)據(jù),以五星稽留和逆行之際誤差最多。五星自黃道以北向北前行的,它們的退行必然要趨向黃道以南;自黃道以南向南前行的,它們的退行必然要進入黃道以北。五星的軌跡如同沿著柳葉運行的橢圓形,兩頭尖銳,中間往返的路徑之間相距很遠。所以在軌跡的兩頭,五星的運行速度稍慢,這是由于它們斜行的緣故;在軌跡的中間部分,則五星的運行速度稍快,這是由于它們直行的緣故。以往歷家只知道它們的運行有慢有快,而不知道它們行經(jīng)的軌道還有斜直的差異。熙寧年間,我擔任太史令,聘衛(wèi)樸制定歷法,節(jié)氣等已經(jīng)修正,但五星部分沒有觀測記錄可供檢驗。前世修訂歷法,大都只是增損舊歷的文字而成,并沒有實際觀測天象。觀測的方法,必須是每天的黃昏、夜半和拂曉時分,都測驗月亮及五星所在的度數(shù)和時刻,專置記錄簿記錄下來,滿五年,其間除去陰天及五星白天出現(xiàn)的天數(shù),可得累計三年天數(shù)的五星實際運行數(shù)據(jù),然后綜合這些數(shù)據(jù)加以運算,此即古人所稱的“綴術(shù)”。當時司天監(jiān)的歷官都是繼承家族職業(yè)來的,徒隸名籍而坐吃俸祿,本無真懂歷法的人,這些人妒忌衛(wèi)樸的本領(lǐng)超過自己,遂群起攻擊破壞,屢欲制造大案陷害衛(wèi)樸;雖終不能動搖衛(wèi)樸的制歷使命,而天文觀測記錄至今無成。《奉元歷》的五星推步方法,還是只增損舊歷,糾正其特別謬誤之處十之五六,僅此而已。衛(wèi)樸的制歷技術(shù),古今無人能超過,而為一群歷人所阻撓,不能盡其才能,可惜啊!