二、提出浑天学说。
第二,提出“浑天学说”。
落下闳是浑天说的创始人之一,经他改进的赤道式浑天仪,在中国用了两千年。他测定的二十八宿赤道距度(赤经差),一直用到唐开元十三年(公元725年),才由一行重新测过。
落下闳第一次提出交食周期,以135个月为“朔望之会”,即认为11年应发生23次日食。他知道《太初历》存在缺点:所用回归年数值(356.2502日)太大,有预见地指出“后八百年,此历差一日,当有圣人定之。”(事实上,每125年即差一日,到公元85年就实行改历。)
落下闳创制的浑仪(包括浑天仪和浑天象),形象地展示了宇宙模型。他通过长期观测和科学运算,用事实论证了浑天说理论和天体运行规律,最终制定出优于其它17种历法的“太初历”,是浑天说对盖天说的有力的否定。汉代大文学家、天文学家杨雄的论述,《史记》《旧唐书》等记载,均证明是落下闳创造了浑仪。
三、发明通其率。
第三,发明通其率算法。
在数学方面,他发明“连分数(辗转相除)求渐进分数”的方法,定名“通其率”,现代学者称之为“落下闳算法”。“落下闳算法”比采用类似方法的印度数学家爱雅哈塔早600年,比提出连分数理论的意大利数学家朋柏里早1600年,它影响中国天文数学2000年。
他发明的“通其率”算法,用辗转相除法求渐近分数,为历法计算提供了有力的工具。应用辗转相除法求渐近分数,与应用连分数法求渐近分数其计算程序是一致的。
在《汉书·律历志》中称“闳运算转历”,可见《太初历》的数学运算是由落下闳承担的,包括日法81的计算、“上元积年”的计算、太极上元“的计算,等等。吕子方研究得出,日法81的计算是来自于连分数求出渐近分数。
日本学者新城新藏在《东洋天文学史》第八编第六节”三统上元与超辰法“中,提出落下闳是通过求解不定方程,计算”上元积年“。李文林、袁向东提出,有可能”上元积年“是作为一次同余式求解。吕子方提出”太极上元“的计算落下闳也是应用的连分数求出渐近分数。这种算法落下闳本人称之为”通其率“。
数学家何鲁为吕子方《〈三统历〉历意及其数源》一文作序时写道:“‘通其率’三字即有求连分数意。率者,比率。通,谓可通用者,其数甚多,取其适者或密近者,可也。”中国数学史界经过20世纪后半叶约半个世纪的探索讨论,已认定:“通其率算法不仅是天算家简化分数数据的重要方法,亦是处理周期现象中一次同余问题的有力工具。“我们可以公正地称“通其率”算法为“落下闳算法”。“落下闳算法”的主在要程序,即通过辗转相除求出一系列渐近分数,用以解决多种数学问题。
中国古代历法计算中的“强弱术”“调日法”“求一术”等等,都源于“落下闳算法”。从现代数学和观点看,“落下闳算法”可以实现用“有理数逼近实数”,以及“最佳逼近”等,是具有普通意义的数学方法。
四、确立正月为岁首。
落下闳在实测的基础上,考订历代重大的天文数据,改革了不合理的岁首制度,改定为从孟春正月为岁首,即《太初历》一年的开始,依照春、夏、秋、冬顺序,至冬季阴历十二月底为岁终,使农事与四季的顺序相吻合,有利于农业生产发展。其次改革了置闰方法,使节令、物候与月份安排得更为准确。
《太初历》采用的岁首和科学的置闰法,中国的阴历一直沿用至今。他通过巨大天文数据测定,在天文学史上首次准确推算出135月的日、月食周期,即“朔望之会”,认为135个朔望月中,至少有23次日食,根据这个周期,人类可以对日、月食进行预报,并可校正阴历朔望。
因此,确立孟春正月为岁首的历日制度是落下闳又一伟大功绩。
落下闳确立正月为岁首后,人们将正月初一称为“元旦”、“新年”,民间习称“过年”,民间也就有了“春节”的说法一直沿用至今。所以,我们也就尊称落下闳为“春节老人”。
五、纳入历法。
落下闳第一次将24节气纳入历法,此一作法,奠定了春节的基础,同时也是遗惠千秋万代的创举。
二十四节气是中国古代农业学的一大独特的创造,完整的记载于《淮南子·天文训》(公元前140年左右),几千年来对中国的农牧业生产和人民生活起了极为重要的作用。落下闳的贡献是告诉人们将24节气中太阳移到黄道上24个具有季节意义的位置的日期,首次编入《太初历》之中,并规定节气(即立春、惊蛰、24节气中是奇数项的气)可以在上月的下半月或本月的上半月出现;而中气(即雨水、春分、谷雨等,24节气中是偶数项的气)一定要在本月出现,如果遇到没有中气的月份,可以定为上月的闰月。
这种置闰原则一直沿用一千多年。北齐(公元 550--577年)张子信发现太阳视运动不均匀现象。知道因为地球公转轨道是椭圆,所以节气的间隔也应该是不均匀的,这称为定气。直到清朝才开始在历法中使用定气,从而对“落下闳置闰法”作了改进:即在农历中,仍采用落下闳制订的“以无中气月置闰”的方法,但如果在同一年(或相邻两年)当中出现两个或两个以上的无中气月,要首先把冬至定在农历十一月,再对闰月作出取舍。
落下闳制定农历十一月为子月,以寅月即正月为岁首,以没有中气的农历月为闰月,以135个月为交食周期。这些特点都是开创性的。有些已成为传统,仍在发挥功能,例如,中国人的春节、过大年。落下闳的贡献在农业中、生活中发挥直接的指导作用。
(未完待续……)
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