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不逊于任何古代科学家的阆中落下闳,为何数千年被埋没?原因竟是……-阆中民俗荟
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汉承秦制,仍沿用秦时的《颛顼历》,积累误差太大,以致出现了“朔晦见月,弦望满亏”的混乱现象,使人民的生产生活受到影响。这时,司马迁向汉武帝提议编制新历,汉武帝便命司马迁牵头,带领朝中治历学者进行编制新历的工作。他们“定东西,立晷仪,下漏刻,以追二十八宿于四方”。搞了一段时间,由于没有一个人能运算,编制新历的工作搞不下去了,司马迁这才奏请汉武帝下诏招募天下治历学者。这时恰好阆中人谯隆在朝为官,他知道家乡有个大学者落下闳,于是他极力推荐,得到司马迁的认可,他便亲自回乡邀请落下闳,落下闳这才来到长安,得以施展他的才学。

在阆中这个边远地区,为什么会出现一个像落下闳致样的大天文历算学家呢?这绝不是个偶然现象,而是有深层次的历史文化方面的原因。历朝历代,巴蜀地区出了许多杰出的天文学家、数学家。有“天数在蜀”之誉,“天数”即指天文、历法及数学。如果说“天数在蜀”,那么,阆中则是巴蜀“天数”的一个凝聚点。因为,这里远古除出了人祖伏羲之外,后来还出了落下闳、任文公、周群祖孙三代等天文历算学家。《巴蜀天数》这本书中有这样一段话:“相传,人文始祖三皇之一的伏義氏,其母亲华胥便是四川阆中人,并在阆中的嘉陵江畔孕育了伏羲。据《周易·系辞》称:古者包牺氏(即伏羲)之王天下也,仰则观象于天,俯则观法于地。伏羲精通天数,据《周髀算经》记载,他为了掌握天的高度和地的广度,曾发明了矩(曲尺)和类似圆规的的工具。根据直角三角形勾股弦三角函数的原理和定律,用以测算出天高地广的天文数据。”
正是在阆中这样的历史文化背景下,阆中才出了落下闳这样杰出的天文历算学家。落下闳在山乡苦苦研究天文历算学术数十年,还创制了我国最早的天文观测仪器——西汉浑仪以及浑象。他最先提出浑天说思想,并在古代天体学说思想领域中长期占据统治地位。所以国际天文学联合会将国际编号为16757号的小行星命名为“落下闳星”。

再说汉武帝招募天下治历学者,共征招到二十七人,连同司马迁、邓平这些官方学者,研制新历的学者,大概有三十多人。这么多的人当然不能挤在一起研究,可能根据学术观点之同异,分成了若干小组进行研制,所以后来连同《太初历》共提出了18种历法。按《史记》所记,落下闳这一组有邓平、唐都等人。邓平是官方学者,是这个小组的牵头人,唐都分管天部,(所谓管天部,即观测天象),“巴落下闳运算转历”。
其实,上海大众货运上述分工的记载并不确切。在修历工作中,运算和天象观测是密不可分的。不观测天象,不知道二十八宿之距度,如何运算呢?如果要观测天象,没有落下闳创制的浑仪,又怎能从观测中得到精确的数据呢?所以,落下闳既要造浑仪,又要亲自进行观测,然后才去进行大量而繁重的运算工作,这才能研制出先进的《太初历》。因此,这三人中,制历的主要工作都是落下闳在做。
且不说制造浑仪浑象,也不说观测天象,单说落下闳运算转历,其运算是治历工作中最繁重也最艰巨的工作。前面已经说到,汉武帝改制新历,开初是司马迁等几个人进行改制工作,但他们中间没有一个人能够运算,这才奏请汉武帝征召天下治历学者。看来,所招募的二十七人中,只有落下闳堪当治历的运算工作。
为什么说运算是治历工作中最繁重也最艰巨的工作呢?运算转历,其中包括日法81分的计算,太极上元的运算,上元积年的运算,“朔望之会”的运算环保剑,“交食周期”的运算莫吉多,此外还有五大行星会合周期的运算,等等。这些运算,一要有精确的天象观测数据,二要有解决许多复杂运算的方法,从现代角度讲,还要有很好的运算工具。但那时既没有现代几何、三角、代数等运算方法,也没有什么运算工具,那时可能连算盘也没有杨屏,不用说电子计算机和电脑了。孟照国上个世纪陈景润运算哥德巴赫猜想的一道难题“1+=2”,运算纸就装了几大麻袋。落下闳当时所面临的难题,绝不止一道两道,可以想象他的困难有多大,运算工作量又有多大。

为了说明问题神蜂精,这里举两个例子简单介绍一下:《汉书·律历志》记载:“汉历太初元年,距上元十四万三千一百二七岁,前十一月甲朔旦冬至,岁在星纪婺友六度。”这是什么意思呢?原来,《太初历》法是利用已測得的太初元年前十一月甲子、朔旦、冬至会合周期的特殊天象来推算历元。要懂得历法的运算,必须明白“上元”、“历元”这些名词的含义。
所谓“历元”,是制历时取一个理想时刻作为推算的起点。这个时刻,通常是取一个甲子日的夜半,而且这个夜半时刻又是朔,又是冬至节气。从历元更上推,来求出一个“日月合壁,五星连珠”的天象时刻,即日月的经纬度正好相同东风铁甲,五大行星又聚集在同一个方位的时刻,这个时刻即称为“上元”。从“上元”到编历年份的年数叫做“积年”,称为“上元积年"。上述“距上元十四万三千ー百二十七岁”,即是太初元年的“上元积年”。所以,“上元”是若干天文周期的共同起点。
按照《太初历》法,年月日与甲子的最小公倍数(称为元法)经计算为4617年,所以《太初历》所定历元到太初元年的积年数应该是4617年的整倍数。要求出这个整倍数,是一次同余问题,是解不定方程,很难用实验的方法求得整倍数的。但用落下闳“通其率”的算法,用相邻二渐进分数,便可得到满足条件的正整数31含羞果。这样,4617×31=143127,合于《汉书·律历志》的记载。至于“太极上元”的数值,那就更大,为二千三百六十三万九千零四十岁,被认为是宇宙的大周期。“通其率”算法,即通过辗转相除求出一系列渐进分数,用以解决多种数学问题。近代中国数学界经过半个世纪的探索讨论后认定,“通其率不仅是天文历算家简化分数数据的重要方法,也是处理周期现象中一次同余问题的有力工具”,所以数学界称“通其率”算法为“落下闳算法”。
运算转历中,有一个难题,那就是“交食周期”的运算。
古代制历法,一般是把两次日月会合的周明定为即历的一月(即朔望月).以朔日作为一月之始。这是由于日月运行,每月都要产生一次朔望日(初初一、十五)的原因。所以日食在朔,月食在望。既然一月有两次日月相会,为什么日月食不是每月都会发生呢?这是因为,月亮绕地球运行的轨道(白道),与地球绕太阳运行的轨道(黄道)不在一个平面上,这样,二者相叠对时,往往要产生五度多的交角男人的亲王号。因此,虽然每月仍有朔望之日,但不一定产生日月之食。
古代由于条件限制,对日食和月食的计算很不精确,致使一种历法用到一定年代就要产生积累误差,形成朔晦见月出的混乱现象。落下闳利用他的精确观测和运算,第一次科学地计算出了135个月的日食周期,这个周期就称为“朔望之会”,即在十一年中有23次日食发生。他计算出“一月之日”,为“二十九日八十一之四十三”,落下闳正是根据这一科学数据,才计算出日食周期。在封建时代,认为“天垂象,见吉凶”,认为发生日食,必将天降大祸。落下闳计算出“交食周期”后,说明日食是可以预测的自然现象,从而破除了这方面的迷信。

朔望之会示意图
在《太初历》中,落下闳通过观测和计算,得出五大行星的会合周期(即连续两次和太阳相合的时间),同用现代科技所测定的时间相比较,误差最大的火星为0.59日,而误差最小的水星,仅仅相差0.03日,即43.2分钟。这在二千多年前,对行星的运行能够得出这样精确的数据,是世界罕见的奇迹,所以英国李约瑟在《中国科技史》中说,落下闳是世界天文学领城的”灿烂星座”。而这个照亮宇宙星空的”灿烂星座”就是从我们阆中升起来的。
经过三年有余的艰苦研究,落下闳终于制成了新历反斗神鹰1,这时连同落下闳新历,共提出了18家新历,虽然许多治历者赞同落下闳新历,但也有人不服,有人反对,这中间反对最激烈的就是司马迁。汉武帝为了使“众改历家信服”,便在云南、陕西、河南设置三个实验观测点,进行对比观测实验;落下闳则于地中转浑仪,亲自在洛川平原进行实验。经过三年对比观测,证实落下闳的新历“依据充分,运算精确,五星如合壁,日月如连珠,而以孟春为岁首,四季分明,气节有序,晦、朔、弦、望皆最密”。因此,落下闳历优于其他十七种历法,被汉武帝采纳,于元封七年颁布实行,将新历命名为《太初历》,并将元封七年改年号为太初元年(104)。
《太初历》颁布实行行之后,汉武帝升落下闳为侍中之职。由于落下闳坚辞不受,他要回乡继续研究天文,朝廷便提升邓平为太史丞。《汉书·律历志》也就把落下闳研制的新历叫做《邓平历》,功劳全落在邓平头上了。而司马迁写《史记》也只轻描淡写记载道:唐都“分天部,而巴落下闳运算转历”,只字不提国家已颁布实行的《太初历》,却把他错误百出的甲子历一字不落的写在《史记》上。

《太初历》
由于《史记》、《汉书》记载上的疏漏和错误,致使后代史籍记载也产生混乱和错误,如《隋·天文志》引王蕃的话说“浑天仪者阿里郎简谱,羲、和之旧器,积代相传,谓之玑衡。其为用也,以察三光,以分宿度者也远方情人。又有浑天象者,以著天体,以布星辰。”又云:“古旧浑象,以以二分为一度,固七尺三寸半,而莫知何代所造。”这个记载虽出自官方史书,但这是一个荒唐的记载,令人啼笑皆非。如说浑天仪是“羲、和之旧器”。这就是说,浑天仪是“羲”和“和”所造的旧有之物,是一代一代传下来的。
这里把《尧典》所记载的“羲和”这个人分成了“羲”同“和”两个人;这且不说,《尧典》所记载的羲和,一说是唐尧的天文官,一说是黄帝的天文官陈乐平,又说是夏仲康王的天文官,总之,那是五千多年前的事;是一个传说中的人物,而且只说他“观象授时”,即观测日出,分辨季节,那时根本谈不上制作什么浑天仪。该记载又谈到浑象,说:“今按虞喜云:落下闳为汉武帝于地中转浑天,定时节,作《太初历》,或其所制也。”从这些记载可以看出,由于《史记》和《汉书》记载的疏略,隋朝时对浑仪、浑象到底为谁所作灵乌路空,还不很清楚,只从一些个人杂记中了解了一些零星情况。直到唐朝,在《新唐书?天文志》中才肯定:“当落下闳作浑仪,其后贾奎、张衡亦各有之。” “亦各有之”,是说各有改进。以后的《宋史》、《元史》更有进一步的肯定。

落下闳研究天文历法,当然对古人的研究成果有所继承,他是天文学术承前启后的大家。羲和时代绝不可能制成浑仪或浑象,这两种仪器是落下闳所首创的,这一点是肯定的。因为,在落下闳以前,是用土圭测日影,用竹管观测太阳。名由于土圭、竹管很粗糙,得不出精确的数据。浑仪的创制,对天象的观测才向前跨进了一大步,所以落下闳获得了精确的数据。所谓浑仪即浑天仪,又叫员仪,主要是用来观测天象,计量二十八宿之距度。浑象,又叫浑天象,即我们现在说的天球仪,落下闳“于地中转浑天”,转动的即是浑天象。
由于史籍记载的疏略和偏失,加之几千年封建社会对科学技术的轻视,我国天文学术上像落下闳这样的伟大人物,也极少宣传,所以直到今天,国人知之甚少。这也就是落下闳在制历成功后,还发生了类似笑话的种种问题之原因。在今天大力发展科学技术陈意岚,实现民族复兴的伟大事业中月影灯,落下闳的创造精神,以及围绕落下闳所发生的种种社会历史现象,一方面能激励我们奋发创业,产生坚定的信念,另一方面又有不少值得我们借鉴和引以为训的地方。
原文标题:《研制《太初历》的前前后后》

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