隋文帝两次统一度量衡,既因势利导,又顺应民意民情,形成了行之有效、官民都能接受的“大小制”。
隋炀帝继位后,因好古而下令复依古制,重制斛斗称度,废铁尺律而以梁表尺(23.6厘米)调律。
《隋书》记载,大业三年(公元607年)壬辰“改州为郡,改度量权衡,并依古式”,对日常用尺未有记载,当时是隋唐之小制,即宋氏尺(24.6厘米)。
隋炀帝复古之举,未有创新,又无定制,而且当时官民早已习惯使用大制,因此实际上并未在民间推行。
由此可见,律尺、表尺不能任意变动,变动多了,音律就调不准,晷景也测不准,因其上下波动幅度有限,且南北有混一趋势。
民间度量衡制也已形成习惯,不宜轻易改变。
至今仍藏于日本的一件隋代铜升,周缘有铭文:“大业三年五月十八日,太府寺造,司农司校。”容积为19.91毫升,即是这一改制的证据。
隋炀帝亲历了隋初“历争”,洞悉历法改制真相,但碍于张胄玄等人在太子兴废问题上支持自己,以及袁充、张胄玄的极力反对,只采用了张胄玄所编的《大业历》,而未采用刘焯所编的更加先进的《皇极历》。
《中国通史》指出,开皇十七年(公元597年)颁用张胄玄新历。
大业六年(公元610年)张胄玄修改了自己历法中的许多数据并颁行于世,为《大业历》。
《大业历》定回归年长为365又42640分之10363天,定朔望月长为29又1144分之607天。
采用破章法,在410年中设置151个闰月,定岁差为83年冬至点西行一度,考虑了太阳视运动的不均匀性和月球视差对交食的影响;其行星会合周期的数值也十分精确。
例如所定金星的数值是583.922日,与现今采用值相同,并将原定冬至点起虚五度改为起虚七度。
对于张胄玄在历法研究方面的贡献,《隋书》分为“与古不同”及“超古独异”两类十事一并收录。
当时,历法多存谬误,刘焯多次建议修改。
隋炀帝对刘焯历法颇为欣赏,即位后重新启用刘焯任太学博士。
公元600年,刘焯呕心沥血,编出了《皇极历》,但由于袁充和张胄玄的反对,并未组织检验,也就未能采用。
《皇极历》首次考虑到太阳视运动的不均匀性,创立“等间距二次差内插法公式”来计算日、月、五星的运行速度,推出日行盈缩、黄道月道损益、日月食的多少及出现的地点和时间,这些都比以往的诸历精密。
“定朔法”“定气法”也是刘焯的创见。
《皇极历》推定的“每76.5年春分点在黄道上西移一度”的岁差,与现行数值非常接近。
刘焯对天文学的研究达到了很高的水平,唐初李淳风依据《皇极历》编出的《麟德历》被推为古代名历之一。
刘焯还首次提出用天文大地测量的方法来检验“地中说”提出的“千里差一寸”学说是否正确。
刘焯认为,“地中说”是建立在“千里差一寸”学说之上的,而“千里差一寸”学说是否正确,则可以通过实测来判定,这是他提出要进行天文大地测量的根本原因。
由于各种缘故,刘焯的提议一开始并未被采纳,等到大业三年(公元607年),隋炀帝开始要实行时,刘焯又因病去世,事情就此搁置。
在中国古代的宇宙结构学说中,不管是盖天说,还是浑天说,在对大地形状的认识上,占主流地位的观点都认为地是平的,大小有限。
由这两个前提,很自然会得出一个结论:地面有个中心。古人称这个中心为“地中”。
显然,地中概念的存在,为古人提供了一个理想的天文观测地点——天文观测的坐标原点。
古代统治者在此基础上又形成了“地之中”对应“天之中”的观念,而且只有居于“天地之中”,才能无所偏倚地统治天下,从而达到和谐之治的目的。
根据《周礼》的定义,在夏至时,立八尺之表,测量正午时的表影长度,如果影长正好为一尺五寸,则立表之处即为地中。
古人用这种方法进行测量,认定阳城(今河南省登封市告成镇)为地中之所在。
现在该地还保留有唐代张说和元代郭守敬在那里建高台测影的遗存,被联合国教科文组织认定为世界文化遗产。
现代天文学告诉我们,按照《周礼》的定义是不可能测出“地中”这个点的。
满足“日至之影,尺有五寸”这一条件的,是一条纬度线。
即,古人如果坚持进行这样的测量,应该会发现他们所确定的地中是有着某种程度上的不确定性的。
在这里,古代宇宙模型下定义的完备性与实际操作中的不确定性产生了矛盾。
正是由于实际操作中存在不确定性,古人想方设法试图在《周礼》之外找到新的测定地中的方法。
刘焯提出了一个切实的解决办法——进行天文大地测量,用实际测量来检验该说是否成立。
记载:“仁寿四年,河间刘焯造《皇极历》,上启于东宫。论浑天云:‘……《周官》夏至日影,尺有五寸。张衡、郑玄、王蕃、陆绩先儒等,皆以为影千里差一寸。……则天地无所匿其形,辰象无所逃其数,超前显圣,效象除疑。请勿以人废言。’不用。至大业三年,敕诸郡测影,而焯寻卒,事遂寝废。”
刘焯提出的方法就是在黄河南北平原之地,正南正北方向相距数百里的不同地方,同日测影,准确测出两地的距离和影长,即可校验“千里差一寸”之说正谬。
这是一次完整的计划,可惜尚未付诸实施,刘焯就去世了。