“春节老人”落下闳与数学天才秦九韶 两位理科男神的最强大脑PK

成都商报 2021-02-07 03:22 大字

2018年2月16日,四川南充,在阆中市桥楼乡,当地村民组织祭拜落下闳

走近四川历史名人②

2017年7月,首批四川历史名人名单正式公布,大禹、李冰、落下闳、扬雄、诸葛亮、武则天、李白、杜甫、苏轼、杨慎10位历史名人入选。

2020年6月,第二批四川历史名人名单出炉,文翁、司马相如、陈寿、常璩、陈子昂、薛涛、格萨尔王、张栻、秦九韶、李调元10位历史名人入选。

这二十位值得传颂的历史名人唤起我们翻开书本,去重新认识他们。上一期,我们为大家介绍了两位“治水男神”,那么这一次要认识的是20位历史名人中的两位“科学大咖”——西汉著名天文学家落下闳(公元前156年~公元前87年)和南宋著名数学家秦九韶(1208年~1261年)。

落下闳

创制《太初历》的

“春节老人”

外国有圣诞老人,中国有“春节老人”,这个春节老人就是四川阆中人落下闳。落下闳是《太初历》的主要创立者和“浑天说”的创始人之一,也是真正把“迎接新年”与“迎接春天”统一起来并沿用至今的人。

使节令、物候与月份安排更为准确

四川省社会科学院研究员、《落下闳研究文选》主编、《落下闳传》作者查有梁说:“落下闳是制定《太初历》的科学家。《太初历》以孟春正月朔日为一元之始,从此恒定了春节。这部历法正是经过落下闳的精密运算才得以确立。”

算起来,中国人过春节已有四千余年历史,而落下闳则是真正把“迎接新年”与“迎接春天”统一起来并沿用至今的人。

落下闳的故里在如今四川省阆中市的桥楼乡。在当地的高阳山上,很适合天文观察,可以辨认不同月份和不同节气里太阳所位处的星座。这些星座在中国古代被称之为“二十八宿”。据说落下闳很小就知道了日月运行与天空的“二十八宿”有关系。“格物致知”的学习精神,为他以后的创新建立起扎实的基础。

汉武帝元封年间(公元前110年~公元前104年),经阆中同乡谯隆的推荐,落下闳受汉武帝征聘,官居太史待诏。在京城长安,他与邓平、唐都创制《太初历》。

精通天文历算的落下闳承担了“运算转历”、观测天象等重要工作。他改革了秦始皇时代使用的《颛顼历》,将之前不够合理的岁首制度,改定为以孟春正月为岁首,从此有了现在法定的春节。他还重新安排了二十四节气,将二十四节气与二十八宿结合起来,纳入中国历法体系之中。

落下闳也改革了置闰方法,“以无中气之月置闰”,使节令、物候与月份安排得更为准确,对农牧业生产和人民生活有极为重要的帮助。这一方法至今仍在应用。

汉武帝太初元年(公元前104年),汉武帝正式颁布《太初历》,并聘请落下闳为侍中,他婉辞未受,回到家乡阆中,继续观天测地,传法后世。

有一颗小行星,叫做“落下闳星”

落下闳还是浑天说的创始人之一。浑天说是古代汉民族的一种“宇宙学说”,通过肉眼观察的基础再加上想象力来设想天地的构造。他还自制“浑天仪”,建立了我国最早的民间观星台,奠定了我国古代宇宙结构理论基础,对推动中国天文学的发展起到了重要作用。

落下闳的学术成就,对中国后代天文学家如张衡、李淳风、僧一行,特别是阆中的任文孙、任文公父子,以及周群祖孙三代等影响颇大。落下闳最先采用的“赤道式坐标”,也为现代天文观测所普遍采用。

如果用一句话评价落下闳的成就,那就是∶落下闳研究制定的《太初历》,集中国古代传统历法之大成,在系统观测和数学结构方面有一系列创新,成为“落下闳系统”,与比他晚200多年的古希腊天文学家托勒密的《天文学大成》所建构的系统相比较,特色分明,都是永载人类史册的天文学经典贡献。

2004年,“国际小行星命名委员会”发布《小行星通报》:将16757号的小行星命名为“落下闳星”。在他当年曾观测过的茫茫星空里,从此有了他的名字。

2016年,“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”被联合国教科文组织列入人类非物质文化遗产代表作名录。

秦九韶

代表了中世纪

全球数学的最高水平

秦九韶,字道古。嘉定元年(1208)三月,出生于普州(今四川安岳)天庆观街“秦苑斋”的一个书香门第、仕宦之家。如今的安岳为纪念他,设有秦九韶纪念馆和秦九韶广场。

“于举世不谈算法之时,讲求绝学”

在第二批四川历史名人中,唯一一位正宗的“理科男”就是秦九韶。

为什么感觉甚少听过他的名字?四川人民出版社2017年出版的《秦九韶生平考》中提到过:在中国古代历史上,数学家的地位相对较低。

宋元以前,一流的数学家在正史中有列传的,只有南北朝的祖冲之和金元时期的李冶,都还不是以数学家的身份——前者以文学家身份入传,后者以名臣身份入传。

秦九韶在《宋史》中也无传,史料记载他的生平事迹很少。周密著《癸辛杂识·续集》中收录有秦九韶。

据有限的史料记载,秦九韶出身书香门第,其父秦季槱在京城临安任工部郎中和秘书少监,不仅掌管图书,其下属机构还设有主管天文历法机构的太史局,这使秦九韶很早就有机会博览群书,学习天文历法、土木工程和数学等,还曾向学问深厚的高人隐士学习数学。

1244年8月,秦九韶被任命为建康(今南京市)通判。这是一个管钱粮、户口、赋役等工作的官职。但他任职时间很短,年底便因母亲去世,回湖州守孝三年。这期间,他埋首著述,于1247年7月,完成了一部数学史上的杰作——《数学九章》十八卷。

全书有81道他精心选择的数学应用题,每题以“术”说明解题方法,以“草”说明演算的具体步骤,必要时还画出图来,解决了大量实际问题。

秦九韶所取得的数学成就,主要包括三斜求积术、正负开方术和大衍总数术。其三斜求积术即已知三角形三边求面积的公式,与古希腊的海伦公式等价;正负开方术是高次方程的数值解法,解决了数字高次方程有理数根和无理数根的近似值计算问题,被称为“秦九韶程序”;大衍总数术是解决一次同余问题的方法,西方将之称为“中国剩余定理”。

同时,其高次方程的数值解法和一次同余式组解法,也代表了中世纪世界数学的最高水平。在近代数学和现代电子计算机设计中,秦九韶的数学研究成就也起到了重要作用。

清代著名数学家陆心源称赞他:“秦九韶能于举世不谈算法之时,讲求绝学,不可谓非豪杰之士。”美国著名科学史家萨顿也说:“秦九韶是他那个民族、他那个时代,同时确实也是所有时代最伟大的数学家之一”。

运用数学方法科学测算雨量、雪量

秦九韶研究数学的同时,还是一位天文气象学的大师。《秦九韶生平考》一书中写道,秦九韶曾到吴山之巅的天文台遗址实地考察,研究制定设计方案,帮助建造天文台等设施。

当时,天文、历法、气候、雨雪预报的准确性,直接关系到农业的丰歉、民生存亡,对于抵御外来入侵、平抑蛮夷、戍边屯兵、行军打仗也至关重要。

宝庆元年六月(公元1225年),17岁的秦九韶随父去潼川守郡,从那时他便开始运用数学广泛研究天文、历法,观测气象,探寻科学计算降雨量和降雪量的正确方法。

在此期间,秦九韶发现南宋朝廷推行的测算雨量、雪量的方法是错误的。经过不断的研究尝试,秦九韶运用数学方法,推出“天池测雨”“圆罂测雨”“峻积验雪”和“竹器验雪”等科学计算降雨量和降雪量的方法。

实践证明,秦九韶推出的科学计算方法,获得计算雨雪量、气象预报等数据是准确的,尤其是秦九韶发明的雨量器、雪量器,才是科学测试计算雨雪量的工具。

数年之后,宋理宗诏谕秦九韶觐见,秦九韶由此成为中国古代唯一曾与皇帝直面奏对的伟大数学、天文、气象、历法学家。宋理宗还颁布诏令,在南宋州郡使用秦九韶发明的“天池盆”“圆罂”“竹箩”等雨量器、雪量器,观测和计算雨雪量。

秦九韶发明的“天池盆”也是世界文化史上现存最早有记录的雨量器、雪量器。欧洲直到明末崇祯己卯年(公元1639年),才有卡士戴里首创雨量计的使用,比中国要晚近400年。秦九韶用“平地得雨之数”量度雨水,是世界最早为雨量测定奠定基础理论的科学家。(文/阿米)

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