南平市图书馆

朱子于乾道七年（1171）四十二岁时就已经开始研究天文。该年，朱子在《答林择之》中要其弟子林择之测量日影，其中说道：“竹尺一枚，烦以夏至日依古法立表以测其日中之景，细度其长短。”①测量日影的长度是古代重要的天文观测活动之一。朱子之所以要在异地测量日影，似乎也是要比较不同地区日影的长短。淳熙十六年（1189），朱子在《答蔡季通》中写道：“极星出地之度，赵君云福州只廿四度，不知何故自福州至此已差四度，而自此至岳台，却只差八度也。”②在这里，朱子又对不同地区的北极高度进行比较。
  由于要进行天文观测，朱子非常强调要有观测仪器。就在要其弟子林择之测量日影的同一年，朱子在《答蔡季通》中写道：“历法恐亦只可略说大概规模，盖欲其详，即须仰观俯察乃可验。今无其器，殆亦难尽究也。”③朱子认为，要研究历法，就必须使用天文仪器进行实际的天文观测。据《朱子语类》载，朱子曾对门人说：“天转，也非东而西，也非循环磨转，却是侧转。”义刚言：“楼上浑仪可见。”朱子曰：“是。”④显然，朱子家的楼上是有浑仪的。《宋史》也载：“朱熹家有浑仪，颇考水运制度。”⑤ 除了浑仪，朱子还希望有浑象。淳熙十三年（1186），朱子在《答蔡伯静》中写道： “《天经》之说，今日所论乃中其病，然亦未尽。彼论之失，正坐以天形为可低昂反覆耳。不知天形一定，其间随人所望固有少不同处，而其南北高下自有定位，政使人能入于弹圆之下以望之，南极虽高，而北极之在北方，只有更高于南极，决不至反入地下而移过南方也。但入弹圆下者自不看见耳。盖图虽古所创，然终不似天体，孰若一大圆象，钻穴为星，而虚其当隐之规，以为瓮口，乃设短轴于北极之外，以缀而运之， 又设短柱于南极之北，以承瓮口，遂自瓮口设四柱，小梯以入其中，而于梯末架空北入，以为地平，使可仰窥而不失浑体耶？”① 在这里，朱子设想了一种人可以进入其中观看天象的浑象，又称假天仪。庆元二年（1196），朱子在《答蔡伯静》中说道：“浑象之说，古人已虑及此，但不说如何运转。今当作一小者，粗见其形制，但难得车匠耳。”②可见，当时已六十七岁的朱子还希望制作一个小浑象，以弄清其结构。
  朱子不仅重视天文观测，而且还注重对其他自然现象的观察。他对风、霜、雪、雷等天气现象的形成作了解释，认为，“风只如天相似，不住旋转”“霜只是露结成，雪只是雨结成”；又认为，“高山无霜露，却有雪”的原因在于“上面气渐清，风渐紧，虽微有雾气，都吹散了，所以不结。若雪，则只是雨遇寒而凝，故高寒处雪先结也”；还认为，雷是“气聚而成”。③他曾比较春夏之际与秋冬之际气候状况的差异，说：“春夏间天转稍慢，故气候缓散昏昏然，而南方为尤甚。至秋冬，则天转益急，故气候清明，宇宙澄旷。所以说天高气清，以其转急而气紧也。”④他还对不同季节所开的花的凋谢做过比较，说：“冬间花难谢。如水仙，至脆弱，亦耐久；如梅花蜡梅，皆然。至春花则易谢。若夏间花，则尤甚矣。如葵榴荷花，只开得一日。必竟冬时其气贞固，故难得谢。若春夏间，才发便发尽了，故不能久。”⑤ 朱子非常重视地图的作用。他曾对地图的制作要求提出了自己的看法，指出：“要作地理图三个样子：一写州名，一写县名，一写山川名。仍作图时，须用逐州正斜、长短、阔狭如其地形，糊纸叶子以剪。”⑥庆元二年（1196），他在《答李季章》中说：“闻黄文叔顷年尝作地理木图以献，其家必有元样，欲烦为寻访，刻得一枚见寄。”⑦庆元四年（1198）,69岁的朱子在《答李季章》中又说：“近已自用胶泥起草，似亦可观，若更得黄（即黄文叔——引者注）图参照尤佳。”①可见，朱子还亲手用胶泥制作了地图。通过地图，朱子对许多地区的地理状况，包括山脉的走向、河水的流向等，作过评价，比如，他说：“冀都是正天地中间，好个风水。山脉从云中发来，云中正高脊处。自脊以西之水，则西流入于龙门西河；自脊以东之水，则东流入于海。”又说：“尧都中原，风水极佳”；“河东地形极好”；“荆襄山川平旷，得天地之中，有中原气象，为东南交会处……最好卜居”，等等。② 在对古代地理学著作《禹贡》的研究方面，朱子认为，研读《禹贡》必须以当今实际的地理为依据。他说：“《禹贡》地理，不须大段用心，以今山川都不同了。理会《禹贡》，不如理会如今地理。如《禹贡·济水》，今皆变尽了。又江水无沲，又不至澧。九江亦无寻处。后人只白捉江州。又上数千里不说一句，及到江州，数千里间，连说数处，此皆不可晓者。”③正因为如此，针对当时学者以为《禹贡》“既出于圣人之手，则固不容复有讹谬”，而且“无以核其事实”，“不过随文解义，以就章句”，朱子提出了批评，而且还通过对当时地理的考察分析，对《禹贡》中的一些叙述作了纠正。④ 除了天文、地理，朱子对其他各种自然现象也颇有兴趣，并时常予以细心观察。据《朱子语类》载，有道人云：“笋生可以观夜气。尝插竿以记之，自早至暮，长不分寸；晓而视之，已数寸矣。”朱子则认为，这种说法需要验证；于是，“在玉山僧舍验之”，发现竹笋“日夜俱长”，完全不像那道人所说。⑤