乾象历
在中国天文史上,有一位天文学家第一次从各方面提出精确的月球运动理论,解决了大量关于月球运动的难题,奠定了中国“月球运动”学说的基础,使历法进一步走向精密。他就是刘洪。
可以说,只要天上的月亮圆缺不已,照耀大地,刘洪的功绩就永远不会被人忘记。
刘洪大约出生于东汉永建四年(公元129年),泰山蒙阴人。他是东汉开国皇帝刘秀的侄子鲁王刘兴的后代,自幼便受到了良好的教育,通读六艺群书,知识渊博,尤其有出众的数学才能,对历算的兴趣极为浓厚。
虽然传到刘洪这一代,家族的地位已不如从前,但他还是从青年时就在宫廷里担任了多种官职,曾长期从事测时、星历工作。后来又到常山国(今河北元氏)协助处理政务。
熹平四年到六年(公元175—177年),刘洪的父亲去世,刘洪便辞官在家守孝三年,在此期间,他对经典数学名著《九章算术》作了大量注释,并写下自己的研究心得。
熹平三年(公元174年),他向朝廷献上了自己的历算专著《七曜术》,引起了朝廷的重视。很快,人们就发现这个年轻人的数学头脑简直无人能比,朝廷中无论是搞统计的还是搞历法的人,都很佩服他。
上司们也都看到了这一点,于是在刘洪守孝期满后,便任命他为上计掾(“上计”是那时年终统计财政收入和考核地方官员成绩的一种方法,“上计掾”相当于财政审计部长)。上计工作需要进行复杂的数学计算,让刘洪担任此职,恰是用其所长了。
后来太史令蔡邕发现,让刘洪任“上计掾”还是大材小用了。光和元年(公元178年),鉴于刘洪在天文历算上的深厚造诣,蔡邕推举他与自己一同编撰律历志。蔡邕善文学、通音律,刘洪精通历法和算术,二人正好互补,出色完成了编撰任务。这一年,刘洪还提出过改革历法的设想。虽然未获准,但他却因此名声大振,成为当时深孚众望的历算家。
中平元年(公元184年),刘洪又被调离洛阳,出任会稽郡(今浙江绍兴)地方官。在此任内,他利用业余时间继续研究历法,终于完成最新、最精确的历法——“乾象历”的初稿,献给朝廷。乾象历被大加赞赏,其中对月亮运动的描述部分当即被采纳。
之后刘洪又被召回洛阳,为改历作准备工作。可这时国家发生动乱,董卓专权,时局不定,刘洪又被改任为山阳郡(今山东金乡)太守。在这以后大约10年的时间里,他在处理政务的同时,又继续改良和完善他的“乾象历”,并培养出郑玄、徐岳、杨伟、韩翊等著名学者和历算家。
刘洪于建安十五年(公元210年)去世。虽然他在生前没有看到“乾象历”的正式颁行,但他数十年的心血没有白费,经他的再传弟子阚泽等人的努力,“乾象历”于公元232—280年正式在东吴使用。
月球运动
刘洪青年时期曾多年在太史部从事天文观测与研究工作,例如,他与蔡昌等人一起测定了二十四节气、太阳的位置、中午太阳的影长、昼夜时间的长度等。这些观测成果都是中国古代历法的传统内容,被收入东汉“四分历”中,这是他步入天文历法界的最初贡献。
后来,刘洪着迷般地投入到月亮运动的观测之中。他长期坚持每天观测月亮相对于恒星的位置,获得了大量的第一手资料。大约100多年前,已有学者(如李梵、苏统)发现月亮的运动有时快有时慢,而且最快点的位置捉摸不定。
刘洪通过多年观测记录的数据分析出,在月亮运行的一个周期里,这个“最快点”是相对稳定的。刘洪通过长期测量,得出月亮从“最快点”走到下一个“最快点”要用27又3303/5969天(现在称作“近点月”),他求出的这一数值与我们用现代方法推出的实际数值只差1分44秒。
刘洪仔细分析他所观测数据时发现,月亮轨道上的“最快点”虽然在变化,但并不是无规律的,它在月亮轨道上沿月亮运行方向匀速前移。经过测算他得出:月亮每转一圈,“最快点”(近地点)就向前推进约3.1度。他对月亮上述两种运动作了精辟的总结,给出了独特的定量数学描述方法。从此,中国古代的近点月概念和它的长度的计算方法得以确立。
刘洪利用数学方法,把月亮每天走的度数、每两天的度数之差,以及差数的累积值等数据绘制成表,这就是刘洪首创的月离表,其推算法成为中国古代历法的经典之一,一直为后世所沿用。
了解了月亮的这种运动,刘洪对一个月(朔望月)的长度就有了更精确的认识。他的朔望月长度取为29又773/1457天,误差从过去的20多秒降到4秒左右,达到了极高的精度。
名人坊:
刘洪,字元卓,东汉泰山郡蒙阴(今山东蒙阴县)人,约东汉永建四年(公元129年)生,约建安十五年(公元210年)卒,是我国古代杰出的天文学家和数学家。
刘洪善于从他的前辈的研究中获取营养和启迪,又善于参与天文历法的辩难和论争,从他的同代人中获得最新的思想和信息。他还善于实践和探索,使自己的研究工作长期处于反复实践与检验的动态流程之中,不断进行去粗存精的筛选和锤炼。他更勇于创新,这是他敢于面对客观事实、敢于提出问题、敢于突破传统的局限、敢于解决问题的个人品质所促成的。在刘洪的一生中,如果没有这种孜孜不倦、终生求索的精神,刘洪就不可能做出如此巨大的贡献。