按照中国传统的“盖天图”绘制的星图，全图以天球北极为圆心，画有赤道、黄道与银河，及恒星1434颗。（上图）
法国博韦制造厂1720～1730年间生产的挂毯《天文学家》，描绘了清朝康熙皇帝和耶稣会教士一起观看天文仪器的场景。
画家阿尔丰斯·穆夏1897年所绘日历，上有黄道十二宫的图案。（上图）
公元前1304～1290年，埃及乐蜀帝王谷，赛托斯一世墓葬中的壁画。壁画描绘了古埃及人对于星座的认知。“用夷变夏”的第一个缺口
《易经》有云：“观乎天文，以察时变；观乎人文，以化成天下。”除古希腊外，几乎所有的古老文明，如埃及、巴比伦、印度、玛雅和中国等，天文学都是星占学活动的工具。所以在中国古代，“天文”向来由皇家垄断。在早期，它是王权确立的必要条件，后来则长期成为王权的神圣象征。因此它实际上起着某种“政治巫术”的功能。很长一段时期，“私习天文”是重罪，民间的天文学活动从理论上说是被严厉禁止的。带有黄道十二宫图案的托勒密地心说示意图。
古希腊天文学家托勒密是地心说的代表人物。在很长的一段历史时期，托勒密的地心说体系被天主教会所采纳和支持。（上图）这种垄断局面直到明代后期才开始被打破。而天文学上激烈的中西之争正是始于明末。在此之前，中国虽已两度接触到古希腊天文学：我国唐朝任太史职的印度天文学家瞿晏悉达翻译《九执历》和元明之际回历的传入；但由于这种传入是以印度、阿拉伯为媒介的间接传入，而且当时中国天文学仍处于世界先进水平，所以即使明代在钦天监特设回回科，回历与《大统历》参照使用，也未出现过什么“汉回之争”。
但到明末耶稣会士来华时，西方天文学已发展到很高的阶段，相比之下，中国的传统天文学明显落后了。明廷决定开局修撰《崇祯历书》，意味着中国几千年的传统历法将被西洋之法所代替。而历法在封建社会是王朝统治权的象征，“天朝上国”的“用夷变夏”之路困难重重。
明末来华的耶稣会士从1629年开始，历五年修成《崇祯历书》。《崇祯历书》卷帙庞大，其中“法原”即理论部分，占到全书篇幅的三分之一，系统介绍了西方古典天文学理论和方法，如欧洲古典的几何模型方法和明确的地圆概念；而且着重阐述了托勒密、哥白尼、第谷三人的思想。
西方天文学发展的根本思路是：在已有的实测资料基础上，以数学方法构造模型，再用演绎方法从模型中预言新的天象；如预言的天象被新的观测证实，就表明模型成功，否则就修改模型。在现代天体力学、天体物理学兴起之前，模型都是几何模型——从这个意义上说，托勒密、哥白尼、第谷乃至创立行星运动三定律的开普勒，都无不同。
《崇祯历书》在明末修成之后，争论十年，对决八次，以中法的全面失败告终，终于使崇祯帝确信西方天文学方法的优越。就在耶稣会士们的“通天捷径”即将走通之际，却又遭遇“鼎革”之变。1644年，汤若望在清军入京之后，立刻决定与清廷合作，他将《崇祯历书》略作改编，转献清廷。在此新旧交替之际，汤若望及时为清人送上一部新的历法，使之作为新朝“正统”的冠冕和象征，自然很快就得到清廷的接纳。《崇祯历书》的改编本被命名为《西洋新法历书》，立即刊刻印刷（1645年），通行全国，成为清朝正统的官方天文学——颁行天下的新编民历封面上印有“钦天监钦奉上传依西洋新法印造时宪历日颁行天下”字样。汤若望本人则被任命为钦天监负责人——任用耶稣会士负责钦天监从此成为清朝的传统，持续了近二百年之久。
裹粮走千里，切磋天文学
天文历法之学在清代风靡一时。上至皇帝，下及布衣，凡知识阶层皆以言天文历法为荣。1682年康熙巡视辽东，夜间宿营时，“他拿出几年前给他制作的小型星座图表，依据星的位置说出时刻来。这样，他便能在其周围的贵人面前，夸示自己的学问而得意。”又如，1691年8月21日，康熙召见张诚（J.P.Gerbillon），向他学习使用天文环，康熙“虽然弄得满头大汗，还是对这个仪器的全部用法进行了实习。他对天文环及半圆仪的准确程度给予了高度评价。”康熙对天文学的兴趣和造诣，也许可以说在中国历代帝王中绝无仅有，但他并不是清代唯一对天文学有兴趣的皇帝。雍正也在宴请耶稣会士时“想了解行星联珠的情况，并就它们的推算提了各种问题”。意大利天文学家伽利略与他的学生维维安尼。伽利略是最早（1609年11月30日）用望远镜观察天体的天文学家，曾用大量观测数据证明地球环绕太阳旋转，否定了以托勒密体系为代表的地心说。（上图）达官贵人也热衷于谈天文历法。曾国藩晚年在给儿子的信中表示，自己“生平有三耻”，其第一耻竟是：“学问各途，皆略涉其涯涘，独天文算学，毫无所知，虽恒星五纬亦不识认。”殷殷叮嘱儿子：“尔若为克家之子，当思雪此三耻。推步算学，纵难通晓，恒星五纬，辨认尚易……三者皆足弥吾之缺憾矣。”不久又再写信督促，重申前意。
至于学者，更是谈天文历法成风。《定历玉衡》的作者张雍敬，为了和大天文学家梅文鼎切磋学问，“裹粮走千里”，到梅文鼎处相互辩论一年多，包括几百个问题。最后大部分意见都一致了，“惟西人地圆如球之说则不合，与梅氏兄弟及汪乔年辈往复辩难，不下三四万言。”而刘湘则因慕梅文鼎之名，竟至变卖家产，不远千里从湖北跑到安徽，成为梅的弟子。后来因帮助梅文鼎完善了行星运动模型而受到梅的赞赏。木制多面体日晷，高19厘米，直径5厘米，现藏于意大利佛罗伦萨的伽利略博物馆。
16世纪的星象观测与计算工具，形如一本厚重的书籍，上有法国国王亨利二世的徽章。（上图）“夷夏”之争
欧洲天文学在明末输入中国，至清初取代了传统的天文学方法。在此过程中产生中西优劣之争是很自然的。明末有冷守中、魏文魁等人，清初有杨光先，皆力言西法之非，中法之胜。1669年杨光先获罪可视为这一争论结束的标志。西法的优越性在当时已经得到承认。然而，另一个更大的争论在此之前已经开始，并且成为清代天文学所面临的主要挑战。这就是天文学上“用夷变夏”的现实与“用夏变夷”的传统信念之间的冲突。
按照中国古代的传统，颁行历法是一个王朝实施其统治的象征，是一件极神圣的事。中国古人又一贯认为中国在文化上比任何“外夷”都要高明，只有用中国的文明“教化”、改变异族，即所谓“用夏变夷”，而决不能相反。但清政府颁行《西洋新法历书》，任用耶稣会士主持钦天监，而许多天文学家也纷纷学习“西法”，则形成了一种不折不扣的“用夷变夏”的局面，这在封建士大夫看来实在是一个严重问题。清初就出现了对上述局面直接表示不满的言论：“历术之不明，遂使历官失其职而以殊方异域之人充之，中国何无人甚哉！”“不谓尽堕成宪而专用西法如今日者也！”明清之际，中西优劣之争那样激烈，显然也不只是出于天文学本身的原因。杨光先攻击西法谬误，在与南怀仁多次实测检验的较量中惨败后，又转而宣称“臣监之历法乃尧舜相传之法也，皇上所在之位乃尧舜相传之位也，皇上所承之统乃尧舜相传之统也，皇上颁行之历应用尧舜之历”。杨光先尽管获罪去职，但“夷夏”问题造成的理论困境也确实急需摆脱。
摆脱的方法居然颇为巧妙：论证“西学中源”说。这种学说的核心是：断言西方天文学（和数学）是中国古代“周髀盖天之学”传入西方后发展起来的。此说经康熙和许多著名学者大力提倡，影响所及，直至清末。此说用于解决天文学上“用夷变夏”的困境，其思路很明确：既然西方天文学源于中国，它之所以比中法先进，只是因中国“古法”失传而在西方反而得到发展之故，那么现在使用西方天文学就不是“用夷变夏”，而成了“旁搜博采以续千百年之坠绪，亦礼失求诸野之意也”。这套说法虽然通过自我陶醉缓解了理论上的困境，受到了许多士大夫的热烈欢迎；但这毕竟是建立在虚假基础之上的，为有识之士所不取。有一场不大为人注意的争论颇能说明这一点。伽利略望远镜结构简单，由一块凸透镜和一块凹透镜组成，但由于放大倍数和视域的限制，从17世纪中叶起，开普勒望远镜在天文观测中被更普遍地应用。
创作于1700年前后的一幅铜制版画作品，上面绘有南北天球以及托勒密、哥白尼和第谷这三位天文学家的学说体系示意图。
位于波兰托伦的哥白尼像。哥白尼去世后出版的著作《天体运行论》被耶稣会士引进中国。清代经学大家江永在天文学上也有很高造诣，写了一部专门阐述欧洲古典天文学几何体系的著作《数学》。梅毂成（号循斋，梅文鼎之孙，“西学中源”说的功臣之一）读了书稿之后，书赠一联与江永：殚精已入欧逻室，用夏还思亚圣言。意为江永研究欧洲天文学固已登堂入室，但希望不要忘记“用夏变夷”的古训，还把孟子的招牌抬了出来。江永体会出“此循斋先生微意，恐永于历家知后来居上，而志昔人之劳；又恐永主张西学太过，欲以中夏羲和之道为主也”。这里的“后来居上”，即“西学中源”说主张者心目中的欧洲天文学，而“昔人之劳”即所谓“中夏羲和之道”。对于这种“微意”，江永断然表示：“至今日而此学昌明，如日中天，重关谁为辟？鸟道谁为开？则远西诸家，其创始之劳，尤有不可忘者。”
《西洋新法历书》，清顺治二年（1645年）钦天监补刻明崇祯年刻本。明代《崇祯历书》。
中国唐代星象图，描绘了在北半球所见到的夜空，图下方为北斗。这一小段话言简意赅，实际上系统地反驳了“西学中源”说，因而弥足珍贵：第一，江永否认西方天文学源于中国，反而强调了西方天文学家的“创始之劳”。第二，明确拒绝了梅毂成把欧洲天文学成就算到中国“昔人之劳”账上去的说法。第三，承认“远西诸家”能够创立比中国更好的天文学。这就否定了那种认为中国文化高于其他任何民族的传统信念——提出“西学中源”说的最终目的正是要维护这一信念。
接近前沿
明清时代欧洲天文学在中国的传播，一度使中国非常接近欧洲天文学发展的前沿。哥白尼的《天体运行论》是修撰《崇祯历书》时最重要的参考书之一。《西洋新法历书·新法历引》中云：“兹惟新法，悉本之西洋治历名家曰多禄某（按即托勒密）、曰亚而封所（按即阿尔方索十世）、曰歌白泥（按即哥白尼）、曰第谷（按即丹麦天文学家第谷·布拉赫）四人者。盖西国之于历学，师传曹习，人自为家，而是四家者，首为后学之所推重，著述既繁，测验益密，立法致用，俱臻至极。”这里将哥白尼列为四大名家之一，并给予很高的评价。汤若望像。他将《崇祯历书》改编为《西洋新法历书》，使其成为清朝正统的官方天文学。汤若望本人则被任命为钦天监负责人。
清代造办处为康熙皇帝制作的铜镀金象限仪，现藏于北京故宫博物院。《崇祯历书》和《西洋新法历书》中还介绍了伽利略、开普勒等人的天文学工作。1609年，伽利略发表了用望远镜作天文观测获得的新发现。仅六年之后，来华耶稣会士阳玛诺的中文著作《天问略》就已经对此作了介绍。再如望远镜，1626年汤若望的中文著作《远镜说》一书已经详细论及其安装、使用和保养等事项。而至迟到1633年，徐光启、李天经先后领导的历局中已经装备此物用于天象观测，上距伽利略首次公布他的新发现不过20余年，这在将近四百年前，应该算是非常快的交流和引进速度了。
天文学研究是如此风靡一时，天文学家的队伍又是如此遍及社会各个阶层，欧洲天文学在明末的大举输入又使得17世纪中叶中国天文学的水平与欧洲相当接近，康熙皇帝又是如此热心于天文学，人们似乎有理由设想，清代天文学应该有辉煌成就了吧？
实际情况却令人大失所望。翻一下哥白尼以来大大小小的天文学成就清单，没有一项是清代中国人作出的。而且，当欧洲进入天体力学和数学分析方法的时代，中国天文学却仍长期停留在古典几何体系阶段。望远镜虽在明末已经引入并能仿造了，却始终未成为重要的观测工具，更未像欧洲那样竞相建造大型望远镜，进而发展起星系天文学和天体物理学。到1911年清朝结束时，中国天文学水平与欧洲相比已经瞠乎其后了。
“会通中西”之憾
谈到中国近代天文学之落后，从外部找原因者甚多，但事实上内部原因更为重要。先看所谓的“会通中西”，这是清代极为流行的一种说法。明末徐光启最先提出“欲求超胜，必须会通”，不论他心目中的“超胜”具体是怎样一种光景，至少总是“会通”的目的，他是希望通过对中西天文学两方面的研究，赶上并超过西方的。以后王锡阐、梅文鼎都被认为是会通中西的大家。他们确实对中国传统天文学和欧洲天文学都做过相当深入的研究,然而他们在此基础上的“会通”，却在很大程度上误入歧途了。
梅文鼎的“会通”，主要是论证“西学中源”说，他是此说的集大成者。“梅征君文鼎本周髀言历，世惊以为不传之秘。”当时一些人士心目中，梅文鼎最有名的就是这方面。王锡阐则断言：“夫新法之戾于旧法者，其不善如此；其稍善者，又悉本于旧法如彼。”他念念不忘的是“取西历之材质，归大统之型范”，即采纳一些欧洲天文学的成果和计算方法，却仍保持传统天文学的基本模式。一部《晓庵新法》，正是他这种一厢情愿之想的具体实施。
应该承认，“会通”曾起过保存、发扬中国古代优秀成果的作用，也有一些类似现代中西比较研究的工作，但不幸的是，它的主旋律却成为论证“西学中源”。“西学中源”说本身完全错误自不待言，更严重的是它对清代天文学起了很坏的作用。它用虚幻的满足感代替危机感，而徐光启当年“欲求超胜”的本意却被置于脑后了。日本天文学家薮内清先生曾深刻地指出：“作为清代代表性的历算家梅文鼎，以折衷中西学问为主旨，并没有全面吸收西洋天文学再于此基础上进一步发展的意图。”正是这种在当时仍然很强大的传统，把清代中国天文学家会通中西的努力引入了歧途。
然而，导致中国天文学未能继续前进的更为根本的原因，则是中国传统皇家天文学的“政治巫术”性质，并未因欧洲天文学方法的采用和耶稣会士出任钦天监首脑而改变。明清之际的欧洲天文学，毕竟只是作为一种技艺（主要是用作编算历法的工具）被引入中国的。事实上，清代的钦天监，尽管使用了欧洲的近代天文学方法，建造了和欧洲相比一度尚属不落后的天文仪器，其首脑也长期由掌握近代天文学方法的欧洲人担任，但从性质和功能上来看，它仍然完全不是现代意义上的天文台。江晓原上海交通大学讲席教授、博士导师，科学史与科学文化研究院院长
位于北京市建国门立交桥西南角的北京古观象台是我国明清两代的皇家天文台，上陈列有8架清制天文仪器。