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唐朝时期的天文学家僧一行与李淳风
 


僧一行,本名张遂,唐高宗咸亨四年(公元673年)出生于魏州昌乐(今河南濮阳市南乐县)。唐朝时期的天文学家。他所编制的《大衍历》是当时最好的历法;此外,他在天文仪器制造、天文观测等诸方面也多有贡献。一行“少聪敏,博览经史,尤精历象、阴阳五行之学”,曾读汉儒扬雄的《太玄》,撰《大衍玄图》,后来出家为僧。开元五年(公元717年),一行应召入京,并在此后奉昭编制《大衍历》。青年时期出家当了和尚,一行是他的法名。他在青少年时期就刻苦好学,掌握了渊博的学问。他曾经到长安城内藏书很多的元都观借书阅览。稍后他为了学习数学知识,又徒步跋涉几千里,寻访知名的人去请教。这种学习精神,使一行青年时期就以精通天文、历法而相当出名。

开元五年(公元717年),一行从所隐居的荆州当阳山佛寺来到京都长安,充当唐玄宗的顾问。一行在长安生活了十年,于开元十五年(公元727年)逝世。在这十年中,一行主要致力于天文研究和历法改革,并且做出了突出的贡献。

开元九年(公元721年),唐玄宗命令一行主持修订新历法。 在修历问题上,一行继承了我国天文学上的优良传统,主张在实测日月五星运行情况的基础上编制新历。为此,他和机械专家梁令瓒一起,依靠一批工匠,共同创制了黄道游仪、水运浑天仪等大型天文观测仪器和演示仪器,为修订新历准备了物质技术条件。

黄道游仪是用来观测日、月、星辰的位置和运行情况的天文仪器,是浑仪的一种。 水运浑天仪(浑象)是用水力驱动的能模仿天体运动的仪器,类似于现代的天球仪。这种水运浑天仪很有规律地演示出日、月、星象的运转,比张衡的水运浑象更加精巧、复杂。 另外水运浑天仪上还设有两个木人,用齿轮带动,一个每刻(古代把一昼夜分做一百刻)自动击鼓,一个每辰(合现在两小时)自动撞钟。可以说它是现代钟表的祖先,比公元1370年西方出现的威克钟要早六个世纪,充分显示了我国古代劳动人民和科学家的聪明才智。

仪器制成后,开元十二年(公元724年),一行发起和组织了一次大规模的天文测量活动。测量内容包括二分(春分、秋分)、二至(冬至、夏至)正午时分八尺之竿(表)的日影长、北极高度(天球北极的仰角)以及昼夜的长短等等。为了测量北极仰角,一行设计了一种叫“覆矩”的测量工具,还根据观测数据绘制了《覆矩图》二十四幅。 同时,根据测量数据,一行还计算出:北极高度差一度,南北两地相隔三百五十一里八十步,合现代的长度是一五一·○七公里。这个数据实质上就是地球子午线(就是经线)上一度的长,虽然不十分精确,却是世界上大规模测量子午线的开端。在国外,最早实测子午线的是阿拉伯天文学家阿尔·花剌子模等人在公元814年进行的,晚于我国九十年。

在大规模实地观测和吸收前人研究成果的基础上,一行于开元十三年(公元725年)开始制订新历,到开元十五年,完成初稿,取名大衍历。可惜就在这一年,一行与世长辞了。他的遗著经张说、陈玄景等人整理编次,共五十二卷。

大衍历最突出的贡献是比较正确地掌握了太阳在黄道上视运行速度变化的规律。古代天文学家一直认为太阳运动速度是均匀的,他们把黄道等分做三六五·二五度,认为太阳每天匀速地走过一度。一行通过测算提出:太阳在冬至运行速度最快,以后逐渐慢下来,到夏至最慢,夏至以后的情况和夏至前的情况相反。一行的认识是比较符合实际的。 根据一行等人的测算,从冬至到春分,太阳运行三六五·二五度的四分之一,大约九一·三一度,交了六个节气,共用了八八·八九日。从春分到夏至,太阳也走过九一·三一度,共需九三·三七日。秋分前后的情况和春分前后相同。这就用具体数据表明,每二气之间黄道上的度数相同,而时间间隔是不等的。一行进一步创造了不等间距的二次内插法公式,不仅对天文计算有重要意义,而且在世界数学发展史上也具有一定的意义。

大衍历是一行在全面研究总结古代历法的基础上编制出来的。它把过去没有统一格式的我国历法归纳成七部分:第一,计算节气和朔望的平均时间(步中朔术);第二,计算七十二候(五日算一候,用鸟兽草木的变化来描述气候的变化)(步发敛术);第三,计算太阳的运行(步日躔术)(躔音缠,chán);第四,计算月亮的运行(步月离术);第五,计算时刻(步轨漏术);第六,日食和月食的计算(步交会术);第七,计算五大行星的运行(步五星术)。这种编写方法,内容系统,结构合理,逻辑严密,因此在明朝末年以前一直沿用。可见大衍历在我国历法上的重要地位。 尽管大衍历是当时最优越的历法,但是,颁行不久便遭到守旧派的反对。后来分别用麟德历、从印度传入的九执历和大衍历来计算,结果是大衍历十有七八是准确的,麟德历十有三四准确,九执历十次仅有一二次准确。在事实面前,大衍历才得以继续使用。

总之,一行在天文、历法、仪器制造和数学等方面都有很大的功绩,是一位在中国科学技术史上卓有建树的著名天文学家。


李淳风天文学家、气象学

  李淳风(602~670):唐代杰出的天文学家、数学家。陕西岐山人。李淳风的《推背图》以其预言的准确而著称于世。

  622年,任秘阁郎中,奏请编新历,644年编成《甲子元历》,对后世天文、历法、和数学的发展贡献很大。他还著有《法象志》,共七卷,论“前代浑天仪得失之差”,对后世产生重大影响。641年负担了编写《梁书》、《陈书》、《北齐书》、《周书》、《隋书》的总指导责任,为《晋书》亲自撰写了《天文志》、《律历志》、《五行志》。保存了古代天象变化及自然灾害史料。

  李淳风是世界上第一个给风定级的科学家。他在世界最早的气象学专著《乙已占》中,把风分为8级。1000年后,英国学者才在《乙已占》的基础上,把风力划分为零到12级。

  《新唐书·方技列传》记载:凡推步、卜、相、医、巧,皆技也。能以技自显地一世,亦悟之天,非积习致然。然士君子能之,则不迂,不泥,不矜,不神;小人能之,则迂而入诸拘碍,泥而弗通大方,矜以夸众,神以诬人,故前圣不以为教,盖吝之也。若李淳风谏太宗不滥诛,许胤宗不著方剂书,严撰谏不合乾陵,乃卓然有益于时者,兹可珍也。至远知、果、抚等诡行纪怪,又技之下者焉。

  历史典籍上记载:李淳风,岐州雍人。父播,仕隋高唐尉,弃官为道士,号黄冠子,以论撰自见。淳风幼爽秀,通群书,明步天历算。贞观初,与傅仁均争历法,议者多附淳风,故以将仁郎直太史局。制浑得仪,诋摭前世失,著《法象书》七篇上之。擢承务郎,迁太常博士,改太史丞,与诸儒修书,迁为令。太宗得秘谶,言“唐中弱,有女武代王”。以问淳风,对曰:“其兆既成,已在宫中。又四十年而王,王而夷唐子孙且尽。”帝曰:“我求而杀之,奈何?”对曰:“天之所命,不可去也,而王者果不死,徒使疑似之戳淫及无辜。且陛下所亲爱,四十年而老,老则仁,虽受终易姓,而不能绝唐。若杀之,复生壮者,多杀而逞,则陛下子孙无遗种矣!”帝采其言,止。

  淳风于占候吉凶,若节契然,当世术家意有鬼神相之,非学习可致,终不能测也。以劳封昌乐县男。奉诏与算博士梁述、助教王真儒等是正《五曹》、《孙子》等书,刊定注解,立于学官。撰《麟德历》代《戊寅历》,候者推最密。自秘阁郎中复为太史令,卒。所撰《典章文物志》、《乙巳占》等书传于世。子该,孙仙宗,并擢太史令。
在数学科学上有特出贡献的要算是唐高宗时代的李淳风。他的贡献倒不是在数学上有多大才能,而是注释和校核了《算经十书》。

  唐朝初年,统治者为了培养能够胜任计算工作的低级官员,决定开设专门考试数学的“明算科”。并在国子监中设置算学馆,招收“算学生”学习数学。一开始,考试和学习都没有统一教材,于是李淳风奉命与梁述等人一起编辑整理一套规范的数学教材,它们就是我们上面介绍的十部算经。这是一项十分艰巨的工作,因为这些书不是成于一时一世,古代又没有发明印刷术,全凭人手来抄,工程巨大。

  由于时代的局限性,古人的著作中也难免会有一些错误,如果完全照搬下来岂不是误人子弟?因此,李淳风在这项工作中,不但对各种抄本进行了认真的核对,而且还校正了若干错误,为当时的“算学生”和后人的学习带来了极大的便利。更重要的是,他把自己对某个数学问题的见解与其他后学者的科学成就以注解的形式附于有关正文之后,为中华民族的文化宝库保存了不少瑰丽的珠宝。其中最有代表性的要算祖暅推导球体积公式的记载,原来祖暅的成就和祖冲之一起被记载在《缀术》中,但后来《缀术》失传,只能从李淳风的注释中得知。

  纵观中国古代数学,自《九章算术》成书后出现了两个高潮期:一是我们前面说过的魏晋南北朝,一是我们马上就要谈到的宋朝和元朝。在第一个高潮期,以“算经十书”为代表的中国古代数学体系已经形成;第二个高潮期将要出现一系列具有世界意义的成果。李淳风正是处于这两个高潮期之间的一个最为关键的人物。设想一下,如果没有唐初李淳风校注的“算经十书”,可能也不会有北宋年间的大量的刊刻算书和数学知识的普及,那么宋元时代的数学发展也许会推迟。因此,李淳风在中国数学史上占有不容忽视的地位。
另外,隋唐五代时的应用数学发展较快,在历法和天体的计算中,徐昂于公元822年创立了二次内插法,并把数学用于税收、工商业活动的大量的实际计算中。

 
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