科学史话

陈 静

    西汉建立之后，仍然沿用秦代的历法，也就是颛顼历，以十月为正月，十九年七闰。到了汉武帝时期，颛顼历已经使用了百余年，误差开始明显，出现了历法与天象不符合的现象，比如历法显示是朔日，那么就不应该出现月亮，但人们却看到月亮高挂夜空；历法上显示是望日，那么月亮就应该圆如银盘，但人们却看到月如弯刀……这对于讲究“观象授时”的中国古人来说，是不允许的。于是，在汉武帝元封七年，太史令司马迁和太中大夫公孙卿、壶遂等人上书汉武帝，建议改历。汉武帝同意了，并下令征召全国的天文学家来参与。一时间，二十多位天文学家纷纷从全国各地来到京师长安。

    在这二十多位天文学家中，有一位来自巴郡阆中，也就是今天的四川阆中县，名叫落下闳。史书中关于落下闳生平的记载非常有限，直到今天，知道他的人依然不多，但他对天文历法有着极大的贡献，至今影响着每一位中国人的生活。

    来到长安之后，这二十多位来自民间的天文学家以及朝中掌管天文历法等事宜的官员就改历问题进行了激烈的讨论、争辩之后，提出了十八种不同的方案。通过实际的天象观测鉴定之后，汉武帝认为落下闳与邓平、唐都合作的历法方案要好于其他十七种。于是，对其进行了采纳，在元封七年（公元前104年）公布正式实行，并把元封七年改为太初元年，所以这个历法又称为《太初历》。

    《太初历》对《颛顼历》进行了变革，其中有两个方面和我们现代生活密切相关。第一点是规定以正月为岁首。在此之前，夏朝以孟春元月，也就是春季的第一个月为岁首，商朝以腊月（十二月）为岁首，周朝以十一月为岁首，秦始皇统一六国之后以十月为岁首。如果以十月、十一月或者十二月为岁首，不仅会导致历法与四季错位，也会导致正月与春节不完全一致。所以《太初历》沿用了夏历的规定，以孟春元月为岁首，冬季十二月底为岁终，使历法与四季顺序吻合，这样一来，不仅有利于农业生产，而且一年的开始也正是春季的开始，人们在迎接新年的同时，也在迎接春天。《太初历》实行后，以正月为岁首的规定一直沿用到了今天，制定《太初历》的落下闳也被一些人称为“春节老人”。

    《太初历》中与我们生活密切相关的第二点是把二十四节气纳入历法。二十四节气是古人通过观察天象，总结出来的关于时令、气候、物候的变化规律，与农业生产息息相关。早在先秦时期，人们就已经对节气有所认识，成书于西汉时期的《淮南子》中就有二十四节气的完整记载。二十四节气被纳入《太初历》，几千年来，不仅指导着农业生产，也影响着古人的衣食住行。今天，很多日历上依然对二十四节气进行了标注。另外，《太初历》把二十四节气中的奇数项称为节气，偶数项称为中气，比如立春是节气，雨水是中气，并把雨水、春分、谷雨等十二中气依次分配在正月、二月、三月等十二个月内，如果是闰年，那么就有十三个月，有一个月没有中气，这个没有中气的月份就作为闰月。这种用十二中气来定月份的办法，固定了节气、中气、月份的关系，比起秦朝实行的年终置闰法，这样的规定使历法和实际的天象变化、农时季节更加协调、合拍。

    在制定《太初历》的过程中，落下闳负责运算转历，也就是各种计算，这是历法中最为重要的部分。为此，落下闳制造了一种观测仪器，用来测量日月星辰在天空的位置，这就是浑仪。落下闳制作的浑仪没有留传下来，史书中也没有关于此的详细记载，我们只能大概推测它是由赤道环和其他几个同心圆环组成。后来东汉张衡在他的基础上制成了浑天仪。

    在当时的条件下，落下闳之所以能得到精确的数据，除了得益于浑仪，还因为运用了一种名为通其率的计算方法。所谓通其率也就是连分数算法，有现代学者认为这种算法是落下闳发明的，所以将其视为落下闳在数学方面的成就，并把其称为落下闳算法。在欧洲，意大利数学家朋柏里约在一千六百年之后才提出连分数理论。

    通过实际的天文观测、参阅历代积累的天文数据以及运用先进的计算方法，落下闳测算出了很多非常精确、误差很小的数据。比如135个月为一个日食周期、28星宿的赤道距度（赤经差）、五星会合的周期等。

    《太初历》被采用之后，也曾有一部分人反对，后来宦官淳于陵渠用《太初历》来和实际的天象相比较，发现它和天象非常符合，所以上报汉武帝，坚定了汉武帝用《太初历》的决心。为了表彰落下闳的功绩，汉武帝授予他侍中的官职，但落下闳没有接受，离开了京城，回到阆中隐居。

    但历史并不会忘记落下闳为科学发展所作出的贡献，两千多年后，依然有人以各种各样的方式纪念他。英国科技史学家李约瑟博士在其《中国科学技术史》中称他为“中国天文史上最灿烂的星”，2004年9月16日，经国家天文学联合会小天体提名委员会批准，中国科学院国家天文台将一颗国际永久编号为16757的小行星命名为“落下闳星”。

    作者系济南中华文化学院（济南市社会主义学院）讲师