恒星
石申对恒星的观测和发现,据《玉海》引《赣象新书》说:“甘德中官星五十九座,共二百一星,平道至谒者;外官三十九座,共二百九星,天门至青上;紫薇恒星二十座,共一百一星。共计一百一十八座,五百一十一星。”甘氏对恒星的发现,因为原著已佚,无法考证。不过,从这个数字看,甘德在没有精密仪器可用,基本上仅肉眼观测的情况下,有如此发现,已经是够惊人的了。
行星
石申对行星运动的研究,也取得了划时代的成就。尤其对金、木、水、火、土五星的运行,独到发现。甘德推算出木星的回合周期为400天整,比准确数值398.88天差1.12天;还识到木星运动有快有慢,经常偏离黄道南北,代表了战国时代木星研究的先进水平。甘德推算出水星的回合周期是136日,比实际数值115日误差了21日,这个误差虽大,但甘氏记初步认识了水星运动的状态和见伏行程的四个阶段,说明甘氏巳基本掌握了水星的运行规律。甘德还首先发现了火星的逆行现象,推算出火星行度周期为410度780日,接近于实际日期。
木星
石申对木星的观测尤为精细,是研究木星的专家,著有关于木星的专著《岁星经》。依据《开元占经》引录石申论及木星时所说的话:“若有小赤星附于其侧”,著名天文学史家席泽宗先生指出:甘德在公元前四世纪中叶就观测到了木星的最后的卫星木卫二。而对于木星的卫星的发现,近代是在十七世纪初望远镜发明之后,由意大利大科学家加利略于1610年用它观测木星时才发现的。甘德早伽利略近两千年,而且在没有望远镜的条件下,仅凭肉眼就发现了木星的卫星。
星表
星表是把测量出的若干恒星的坐标(常常还连同其它的特性)加以汇编而成的,它是天文学上一种重要的工具。中国古代测编过许多星表,其中最早的一次是在战国时代,它的观测者叫石申,又称石申夫或石申父,魏国人。石申的活动年代约在公元前4世纪。他著有《天文》八卷,因其具有很高的价值,又被后人尊称为《石氏星经》。
可惜的是,《石氏星经》在宋代以后即失传了,现在只能从唐代的天文学书籍《开元占经》里见到它的一些片断摘录。后人从这些片断中辑录出一份石氏星表,其中有二十八宿距星(每一宿中取作定位置的标志星叫做这一宿的距星)和其他一些恒星共115颗(《石氏星经》原文中有121颗,其中6颗在今本《开元占经》中缺佚了,石申共用赤道坐标记录了八百多颗恒星)的赤道坐标位置。
石氏星表是古代天体测量工作的基础,因为测量日月星辰的位置和运动,都要用到其中二十八宿距度(本宿距星和下宿距星之间的赤经差叫距度)的数据。这是中国天文历法中一项重要的基本数据。
春秋战国时期,天文历法有了较广泛的发展和进步。司马迁在《史记历书》中说:“幽厉之后,周室微,陪臣执政,史不记时,君不告朔,故畴人子弟分散,或在诸夏,或在夷狄。”“畴人”系指世代相传的天文历算家。当时各诸国出于各自农业生产和星占等的需要,都十分重视天文的观测记录和研究。
据《晋书天文志》载:“鲁有梓慎,晋有卜偃,郑有摆灶,宋有子韦,齐有甘德,楚有唐昧,赵有尹皋,魏有石申,皆掌着天文,各论图验(各国的这些掌握天文的官员,根据天象的变化对统治者提出解释)。”这种百家并立的情况对天象的观测以及行星恒星知识的提高,无疑起着积极的推动作用。
历法
在历法方面,石申的岁星纪年法独树一帜,尤其是以12年为周期的冶、乱、丰、欠、水、旱等预报方法。石申岁星法的特点是不用太岁、太阴和岁阴名称,而用摄提格称之。甘氏说的摄提格既是其岁星纪年中的第一年岁名,又是用以纪岁的一种标志物。在其岁星纪年中第一、二年用“摄提格”,第三年以后则皆用“摄提”。其摄提格之名大概是由于摄提转化而来。
摄提格是星名,在大角星附近斗杓所指的延长线上。古人用它与斗杓配合以确定季节。“摄提格”的“格”,《史记·集解》说是“至”的意思,“言摄提格随月建至,故云也。”摄提格是太岁星。有人称甘德是中国天文学的先驱,的确如此。石申的天文学贡献,与其他各家相比,在战国时代是最大的。
石申的活动年代当在公元前四世纪中期,当时诸子并作,云集齐国稷下,展开百家争鸣,甘德即是百家中一家代表人物。历史上将甘德与石申并提,将二人的著作合称为《甘石星经》。《甘石星经》是世界上最早的天文学著作之一。石申是魏国人,晚于甘德,著有《浑天图》,为先秦浑天思想的代表作。甘德著有《天文星占》八卷、《甘氏四七法》一卷。二人同为先秦杰出天文学家,故人们把二人合举并称。
甘氏岁星法即甘氏四七法。为什么叫“四七法”?“四七法”是天文学上岁星纪年法的一种,所谓“四七”,就是以二十八星宿来测量日月等天体运动方位的方法。《甘石四七法》所列的二十八宿由于原书散佚,只能从其他史籍所载去认识。据《开元占经·岁星占》、《史记·天官书》和《律书》记载,二十八宿的方位和星名是东方七宿:角、亢、氐、房、心、尾、箕;北方七宿:斗、牛、女、虚、危、室、壁;西方七星:奎、娄、胃、昴、毕、觜、参;南方七星:井、鬼、柳、星、张、翼、轸。