木星运行周期的精确计算

在现代，我们知道太阳系有九大行星；水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星以及我们人类生存的地球。按照距太阳远近的次序，地球在第三位，处于金星和火星之间。而在古代，由于观测水平的限制，只发现了距地球最近的五颗行星，即水星、金星、火星、木星、土星。又因古代天文观测是以地球为宇宙中心的错误宇宙观，所以认为这五颗行星都是围

绕地球转的。在古代所说的“五星”、“五律”、“五珠”等等就是指的水、金、火、木、土这五颗肉眼能看到的行星。

我国古代人民很早就对五大行星进行了观测研究，并给它们起了专门的名称，比如把金星叫“太白”（这样我们也就知道了神话传说中为什么管那个天上的白胡子老神仙叫做“太白金星”了吧），土星叫作“镇星”，木星叫“岁星”等等，此外还发现了它的出没规律。我国古代从西周开始使用岁星纪年法。由于当时发现木星运行一周天所需时间为十二年，于是把它的轨道分为相等的十二段，每一段称为一“辰”，也就是一年。由于重要星座大都位于黄道附近，所以将黄道也分为十二段，与木星运行的轨道相对应，这样就便于天文观测和记年（岁），故木星又名“岁星”。

但实际上木星的公转周期并非恰好是十二年。西汉时期，汉武帝从民间调了一批天文学家到朝廷研究历法，在公元前 104 年编出著名的《太初历》，其中对木星运行周期为十二年的古法进行了更正。《太初历》认为每一百四十四年木星就要超辰一次，即木星实际上多走了一辰。辰的时间比年短一些。这个结果虽不精确，但却是重要发现，被称为“超辰法”。祖冲之在制定《大明历》时，发现《太初历》“超辰法”的计算结果不够精密，因此他又重新进行了测定和研究。他计算的结果是只要八十四年，木星就超辰一次，即八十四年间应有八十五辰。按照这个数值推算，木星公转时间应该是 11.859 年，这同现在测定的数值相比较已经是很接近了。祖冲之同时也对另外四颗行星的公转周期进行了研究。他所测得的水星公转周期是 115.83 日，这与现

代所测的结果完全一样。金星的公转周期为 583.93 日，较现代所测仅差 0.01 日。以上的计算结果的精确度较前人都有了很大提高。

总之，祖冲之在天文历法方面作出了很大贡献，《大明历》是他长期从事科学实践和辛勤劳动的研究成果。但我们也应该看到他的《大明历》也存在着缺点，例如火星、土星的公转周期就不够精密；历法计算中，繁琐的上元积年计算也没有废除。虽然这样，《大明历》是一部好历法是勿容置疑的。

《大明历》编成以后，祖冲之上表给刘宋孝武帝，请求准予颁行。祖冲之在天文历法方面所取得的成就之大，在古代天文学史上是少有的，说明他的改革历法是卓有成效的，本来应该受到朝廷的支持，新历法也应得到采用。然而事与愿违，新历法上奏朝廷后却遭到以戴法兴为首的顽固守旧派的竭力反对。戴法兴原是孝武帝当藩王时的宠臣，孝武帝继位后，对戴法兴言听计从，戴法兴也是独断专权，权势显赫。他阅读过一些天文历法著作，但研究不深，而且思想守旧，一味地推崇古历，反对关于历法的任何改革。

当祖冲之以所制《大明历》上奏朝廷，请求施行时，孝武帝令群臣展开讨论，大部分官吏无异议，唯有戴法兴坚决反对。他攻击祖冲之才疏学浅，没有能力改革历法；并认为古历、特别是三代历法和《鲁历》是先圣先贤制定的。所以永远不应更改，因而戴法兴主张恢复以往的古历，反对任何改革，这是十分保守、消极的主张。他还给祖冲之扣上“背离经典、有辱上天”的

罪名，就连在历法方面颇有创举的何承天及《元嘉历》也受到了攻击。戴法兴是朝中权势显赫的权臣，朝中文武百官惧怕他的权势，大多附和他。而祖冲之当时只是一个地方官员，支持他的只有一个名叫巢尚之的人。但祖冲之根据他渊博的学识和丰富的实践经验，对于戴法兴的攻击论点逐一加以驳斥，写出了一篇非常有名的驳议《辨戴法兴难新历》。在这篇驳议中，祖冲之引用前人的经验与自己的观测结果，证明《大明历》对以往的历法进行改革是有科学根据的，戴法兴的非难是毫无道理的。这样就展开了我国历法史上一场著名的大辩论，这场辩论的实质是革新和守旧、科学与迷信的尖锐斗争。

戴法兴攻击的矛头主要指向祖冲之对历法的两项重大改革——引进岁差和改革闰法。戴法兴坚持“太阳有自己固定的变化规律，星座的相对位置也不会有什么变化，自古以来的冬至日每次都发生在同一天，绝不会有变化” 的陈旧观点，认为古代圣贤制定的历法决不会错，应该流传万古，是不能更改的。祖冲之则针锋相对地回答说：“人不应该迷信古人而对今人的成就妄自菲薄。”他以有力的论据表明了过去的历法因测量不准确或推算不精而存在这样或那样的错误。而他用《大明历》推算从元嘉十三年到大明三年（公元 436—459）这二十三年间发生的四次月食的时间以及月亮在天空中的位置，结果完全符合实际。而把古代历法捧得高高的戴法兴，他的推算结果时间不符，位置比实际相差了十度。在辩论中，祖冲之指出：历法的准确与否，关系到国计民生，是一件非常重要的事，决不能掉以轻心。而古历错误颇多，延用时间越久，偏差就越大。以闰月为例，如用旧历法每三百年就与实际相差一天，所以历法需要经常改进，不应抱着古人的观点不放。

在事实面前，戴法兴理屈词穷，但是仍然蛮横地宣称：古历就是有错误，也决不能有什么改革。对此，祖冲之予以有力的驳斥并且指出：日月五星的运行有其一定的规律，与什么神仙鬼怪无关，通过观测与研究，是可以推算出来的，而且推算结果会越来越精确。要是明知古代历法有误差，还要永远使用下去，真就没什么道理可言了。祖冲之还要求戴法兴拿出事实来证明自己的论点，但戴法兴拿不出任何事实来，只好罗列出许多儒家经典上的名词，根本抓不住问题的本质。祖冲之指出戴法兴的话中有许多自相矛盾的东西，没什么可取的地方。如果只是强词夺理、仗势压人，那他是决不会屈服的。就这样，祖冲之以大无畏的斗争精神，驳倒了戴法兴。宋孝武帝听了双方的辩论，也知道了《大明历》的诸多优点，准备加以采用。到了大明八年（公元 464 年），他决定在第二年换年号的时候采用新历。然而就在这一年，孝武帝死去，刘宋统治集团内部忙于争夺权位的斗争，根本无暇过问历法的改革问题。

过了不久，刘宋也就灭亡了，代之而起的是齐。齐武帝之子文惠太子萧长懋看到了祖冲之的《大明历》的底稿，认为是一部好历法，建议武帝在齐施行。未及施行，文惠太子逝世，改历之事又被束之高阁。直至梁武帝天监

年间（公元 502－519 年），祖冲之之子祖日恒继承父业，重修《大明历》，使其进一步完善，随后积极向梁武帝推荐，建议施行。梁武帝令人进行天文实测检验，确认《大明历》优于古历及《元嘉历》，然后批准予以采用，在梁施行《大明历》，废除《元嘉历》。这时距祖冲之去世已经十多年了。《大明历》一直沿用了八十年。