功不可没的天文学家刘焯

刘焯(544年~610年),字士元。生于隋代时信都昌亭,即今河北省冀县。隋代天文学家。

编有《皇极历》。在历法中首次考虑太阳视差运动的不均匀性,创立用3次差内插法来计算日月视差运动速度,推算出五星位置和日、月食的起运时刻。这些成就是我国历法史上的重大突破。

刘焯非常聪明,在少年时代,先后跟从多位老师学习《诗经》、《左传》、《周礼》、《仪礼》和《礼记》,就显现出极好的天资。但这些老师们的讲课水平根本不能满足他的求知欲望,每次不到未等学业结束就都离开了。

后来,刘焯帮一位藏书家整理典籍,竟是一下埋头10年。渐渐的,刘焯变成了一个精神上的富人,并因深通儒家学说而远近闻名。

580年,刘焯因有学名,进京参加了编纂国史、议定乐律和历法的工作。这期间,刘焯对《九章算术》、《周髀算经》、《七曜历书》等10多部涉及日月运行、山川地理的著作悉心研究,后来写出了《稽极》、《历书》和《五经述议》天文名著。

当别人读到他的书中那些新颖的观点和独到的见解时,不计其数的儒者和年轻学生纷纷以他为偶像,不远千里前来当面求教。

当时有人评论刘焯说:“几百年来,学识渊博、精通儒学的人,没有能够超过他的。”

582年,《三体石经》从洛阳运至京师。《三体石经》建于三国时期,因碑文每字皆用古文、小篆和汉隶三种字体写刻,所以叫《三体石经》。因年代久远,文字多有磨损,难以辨认,朝廷召群儒考证。

论证期间,刘焯以自己的真知灼见,力挫诸儒,令所有人震惊。

谁知官场风云变幻莫测,就在论证《三体石经》后不久,38岁的刘焯却因此遭遇诽谤,罢官回乡。回到家乡后,刘焯曾再被召用,但又再被罢黜。

经历挫折之后,刘焯不再问政事,专心著述,先后写出《历书》、《五经述义》等若干卷,广泛传播,名声大振。

据史书载:“名儒后进,博学通儒,无能出其右者。”他的门生弟子很多,成名的也不少,其中衡水县的孔颖达和盖文达,就是他的得意门生,两人后来成为唐初的经学大师。

隋炀帝即位,刘焯被重新启用,任太学博士。刘焯精通天文学,他发现当时的历法多存谬误,多次建议修改。600年,他终于创制出了《皇极历》,在天文学研究领域达到了世界领先水平。

创立了“等间距二次内插法公式”:在《皇极历》中,刘焯首次考虑到太阳视运动的不均性,创立“等间距二次内插法公式”来计算日、月、五星的运行速度。推日行盈缩,黄道月道损益,日月食的多少及出现的地点和时间,这都比以前诸历精密。“定朔法”、“定气法”也是他的创见。

这些主张,直至1645年才被清朝颁行的《时宪历》采用,从而完成了我国历法上第五次也是最后一次大改革。

力主实测地球子午线:刘焯之所以力主实测地球子午线,源起是我国史书记载说,南北相距500千米的两个点,在夏至的正午分别立一根8尺长的测杆,它的影子相差一寸,即“千里影差一寸”说。

刘焯第一个对此谬论提出异议,但当时没被采取,直至后来,唐代张遂等于724年实现了刘焯的遗愿,并证实了刘焯立论的正确性。

较为精确地计算出岁差:所谓岁差,就是春分点逐渐西移的现象,即假定太阳视运动的出发点是春分点,一年后太阳并不能回到原来的春分点,而是差一小段距离。刘焯计算出了春分点每75年在黄道上西移一度。而此前晋代天文学虞喜算出的是50年差一度,与实际的71年又8个月差一度相比。这个数值已经相当精确,在此后的唐、宋时期,大都沿用刘焯的数值。

由于刘焯所著历书与当时权威人士太史令张胄玄的天文、历数观点多有不同,因此,呕血而成的《皇极历》被排斥不得施行。

然而该书提供的天文历法在当时是最先进的,历史证实刘焯研究天文学已有相当高的水平。后来的唐初的李淳风,依据《皇极历》造出《麟德历》被推为古代名历之一。

刘焯的创见和一些论断虽然在当时未被采纳,但却在后世被接受,或在他的研究基础上发展、改进。因而他对科学的贡献是不容磨灭的。

[旁注]

乐律 即音律。古代乐律学名词是十二律,各律从低到高依次为:黄钟、大吕、太簇、夹种、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟。其定音方法,是将一个八度分为十二个不完全相同的半音的一种律制。

经学 原本泛指各家学说要义的学问,但在我国汉代独尊儒术后为特指研究儒家经典,解释其字面意义、阐明其蕴含义理的学问。经学是我国古代学术的主体,其中蕴藏了丰富而深刻的思想,保存了大量珍贵的史料,是儒家学说的核心组成部分。

《时宪历》 1645年颁行。正式采用定气。时宪历废除把全年分成24份,据以确定节气的平气,正式采用以太阳在黄道上位置为标准的定气。这是我国历法史上第五次也是最后一次大改革。近代所用的旧历就是时宪历,通常叫做夏历或农历。

《麟德历》 唐高宗诏令李淳风所编的历法,于麟德二年颁行。它以《皇极历》为基础,简化许多繁琐的计算,并废止19年7闰的“闰周定闰”,《麟德历》一直使用至开元年间,又出现纬晷不合的问题,开元十七年又颁行《太衍历》。

隋炀帝(569年~618年),即杨广,一名英,小字阿麽。华阴人,即今陕西省华阴,生于长安。隋文帝杨坚、独孤皇后的次子。他在位期间,因为滥用民力,造成天下大乱直接导致了隋朝的灭亡,后在江都被部下缢杀。

张遂(673年~727年),即僧一行。生于唐朝魏州昌乐,即今河北省魏县南;一说为邢州巨鹿人,即今河北省巨鹿县。唐代杰出天文学家。唐玄宗时主持修订历法,在世界上首次推算出子午线纬度一度之长。他也是佛教密宗的领袖,著有密宗权威著作《大日经疏》。

李淳风(602年~670年),生于岐州雍,即今陕西省岐山。我国古代科学家和历史文化名人。唐代杰出的天文学家、数学家。世界上第一个给风定级的科学家,注解的《周髀算经》和《古算十经》是世界上最早的数学教材。他的《推背图》以其预言的准确而著称于世。

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刘焯虽学富五车、才高八斗,却因处世失当而被卷入一次朝廷冲突,被流放到边关充军。但他能跳出自己的灾难之外来嘲讽自己。

隋朝侯白的笑话集《启颜录》中记载了刘焯这样一段事:刘焯和他的堂侄刘炫都很有学问,因犯法而被捕。县吏不知道他们是大学问家,全给他们上了枷锁。

刘焯说:“整天在枷(家)中坐着,就是回不了家。”

刘炫说:“我也是终日负(妇)枷(家)而坐,就是不见妇。”

刘焯嘲笑了自身的悲剧,实际上就是战胜了悲剧。