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 齐鲁历史名人-算圣刘洪


刘洪约129210字元卓东汉末年泰山郡蒙阴今山东蒙阴人汉朝宗室鲁王刘兴的后代他自幼勤奋好学博览群书精通六艺擅长天文历算是我国古代杰出的天文学家数学家刘洪在前人研究的基础上对于回归年长度月亮运动日月交食五星会合?#32422;?#25968;学歌诀和珠算的研究都取得了突破性进展后汉书称洪善算当世无偶

心系浩宇用心治学

刘洪的政治生涯始终与天文历算活动联系在一起他步入仕途之后先是任校尉之职汉桓帝延熹年间158166因其在天文历算方面的特长被调往太史部职掌天文历法的机构任职官迁郎中这为他施展政治抱负研究天文历算创造了条件在太史部供职的近十年时间里164?174刘洪参与了许多天文数据的测算工作开阔了视野积累了经验为他后来制定新历打下了基础熹平二年174刘洪调任常山长史不久刘洪公布了他的历法处女作七曜术七?#23383;?#22826;阳月亮和金木水火土五大行星刘洪在这部历法中推算了五星会合的周期归纳出它们的运行规律七曜术对于五星会合周期的推算数据十分精确因此受到朝廷的重视皇帝派人进行实际测验结果差值甚微可见刘洪天文历算水平的精深后来刘洪又在七曜术的基础上作八元术用以推算月食

刘洪像

光和元年178刘洪被任命为上计掾拜郎中上计是汉代年终统计地?#20132;?#21475;垦田数量财政收支以考核地方官政绩的一种方法凡入京执行上计具体工作的人员就被称为上计掾?#34987;R?#19978;计吏上计是一项需要进行庞大复杂数学运算的统计工作刘洪能?#30343;?#20219;与他精通数学善于筹算有着密切的关系在任上计掾的这段时间里刘洪曾为九章算术作注还预报过一次日食实测表明这次日食发生的时间方位和食分?#21152;?#20182;的预报相符刘洪因此声名大振

此后经著名学者蔡邕推荐刘洪被调往东观从事汉书•律历志的编撰工作蔡邕擅长音律刘洪精于历算两人通力合作圆满地完成了任务汉书•律历志的很多资料也被后来的续汉书•律历志所采用

一年后刘洪迁任谒者其后不久又迁为谷城门侯这一年刘洪主持了对王汉所提出的交食周期值即日月食重复出现的时间间隔的评议工作次年他又参加了评判冯恂宗诚关于月食的预报和交食周期值的激烈讨论这次争论源于熹平三年174一批天文学家根据各自所定的历法预测光和二年179可能发生一次月食刘洪刘固和宗?#20808;?#20026;月食发生在四月冯恂认为发生在三月宗绀则认为发生在五月到光和二年因为阴天等原因三四五月都没有观测到月食而太史令等人则依据他们认可的历法主观地推?#20808;?#26376;发生月食从而引起了一百八十年的这场天文大讨论刘洪等人强调指出三月食未经检验未验无以知其是?#20445;?#25152;以太史令等人的说法并不可靠他进一步提出了检验交食周期值应遵循见食为?#21462;?#30340;原则强调以实际观测为准刘洪这种实事求是的科学态度受到在场天文学家的一致肯定

中平元年184刘洪离开洛阳迁任会稽东部都尉在此期间他发现当时通用的历法并不精密存在很多缺陷便下决心加以改进在以前长期观测和精密计算的基础上刘洪将其积累的天文数据进行了系统整理于中平五年188初完成了乾象历的初稿并上献朝廷初成的乾象历很受重视其中关于月亮运动的计算方法较之以前具有明显的优越性所以很快就被应用于实践成为官方历法的一部分

光熹元年189东汉政府决定将刘洪从会稽调回洛阳但时值董卓之乱调令没有执?#26657;?#36930;改任山阳太守后迁曲城侯相在他任职期间一方面忙于政务勤勉自律赢得了政教清均吏民畏而爱之为州郡之所礼异的良?#33945;?#35465;另一方面在乾象历初稿的基础上他利用闲暇时间继续钻研经过十几年的研究和充实最终于建安十一年206定稿于?#22909;?#24093;太和六年232正式在东吴颁布实行而且他?#26500;?#25910;门徒传授天文历算知识将乾象历传授给当时的著名学者郑玄并收徐岳杨伟韩翊等人为徒他们后来都成了著名的天文学家对普及和发展乾象历做出了贡献

涉猎广泛成就卓著

对回归年长度的测定有了重大进展回归年长度的测量工作在刘洪以前曾出现长期徘徊不前的?#32622;?#35199;汉太初历以365.2502日作为?#25442;?#24402;年长度与古四分历的数值相比是一个倒退东汉前期的历法将回归年长度定为365.25日退回到春秋末年的水平尽管西汉末年的刘歆已经测出了?#25442;?#24402;年为365.2456日的数据但是并没有将其引入历法之中直到刘洪才较好地解决了这个问题刘洪认识到前代屡屡发生的节气后天现象指由历法推算的冬至时?#35752;?#21518;于实际冬至时刻的现象是由于历法中所采用的回归年长度值偏大造成的刘洪经过观测计算最终在乾象历中确定?#25442;?#24402;年长度为365.2468日从而提高了二十四节气的推算精度也为后世对回归年长度的进一步测算开辟了道路

对月球运动研究取得重大突破从两汉之际开始对月球运动的深入研究受到人们的普遍关注东汉前期的天文学家李梵和苏统发现了月球的近点运动现象刘洪在此基础上对月球的运动规?#23665;?#34892;了归纳总结最终取得了突破性进展他认为月球运动的速度是不均匀的从近地点算起大约每经过七天月球运动的速度由最快而渐慢后达到?#20154;٣?#20877;由?#20154;?#28176;快后达到最快最后又回到近地点月球运行有?#32422;?#30340;轨道即白道它与太阳视运动轨道即黄道之间有一个六度一分的夹角刘洪据此列出了一个月球离黄道内外度数的数据表根据此表可?#32422;?#31639;出?#25105;?#26102;刻月球距离黄道南北的度数此外刘洪还首次提出了黄道白道交点退行的观点并且给出了黄白交点每日退行的具体数值这些都是对月球运动研究的重大突破对后世产生了深远影响

对日月交食的研究有新的贡献东汉时期天文学家对于日月交食的研究也很重视而其中又以对交食周期的探索最为典型太阳月球地球三者的运动从某一相对位置开始经过一段时间后又回到原先的位置在这段时间内出现的交食现象将以该时间段长度为周期重复出现这一长度就叫做交食周期西汉的太初历是我国古代最早给出交食周期的历法到东汉后期人们发现太初历的交食周期并不准确致使交食预报常常失准于是?#21512;?#25552;出修正方法或用新的周期代替刘洪对于日月交食的研究做出了突出贡献其一提出了11045个朔望月正好与941个食年相当的新交食周期其二提出了食限的概念朔或望时以月球离开黄白交点前或后十五度二十分作为判断是否发生交食现象的临界值大于十五度二十分无食小于十五度二十分必食这就是所谓食限将张衡关于月食的理论量化其三建立了具体计算?#25105;?#26102;刻月球距黄白交点的度距和太阳所处位置的方法这些研究成果为后世的治历工作提供了科学依据另外刘洪在研究交食问题?#34987;?#21457;明了消息术所谓消息术是指计算交食发生的时刻除考虑月球运动不均匀性的影响外还要考虑在交食发生的不同月份加上不同的改正值的方法这实际上是考虑到了太阳视运动不均匀性对交食发生时刻的影响虽然刘洪并?#20174;?#27492;导出太阳视运动不均匀的概念但却可以?#24188;?#21457;现这一重要天文现象的先声

对于五星会?#29616;?#26399;值的测定较东汉前期四分历的数值更加精确其中对于木星会?#29616;?#26399;值的测定尤其值得称道此数值一直保持到隋代直到?#22987;?#21382;604年出现其测算精度才超过乾象历乾象历的五星法与稍后的黄初历220年和景初历237年相?#20219;?#24046;最小所以在此后的一百多年间一直沿用

刘洪不但在天文历法领域成绩卓著而且在数学方面?#36130;木?#25165;华他在制定乾象历时就运用了数学的一?#25991;?#25554;法?#20445;?#21019;立了推算朔望时刻的公式他还把正负数加减法则应用到乾象历中编创了正负数歌诀?#30784;?#24378;正弱负强弱相并同名相资异名相消其相减也同名相减异名相资无对互之?#20445;?#24182;广为流传

利比里亚以算盘为题?#32435;?#35745;的邮票

刘洪还是发明珠算的第一人珠算一?#39318;?#26089;见于刘洪弟?#26377;?#23731;的数学专著数术?#19988;Q?#19968;书书中著录了十四种计算方法分别是积算或叫筹算太乙算两仪算三才算五行算八卦算九宫算运筹算了知算成数算把头算龟算珠算计数除第十四种计数为心算无须算具外其余十三种均有计算工具其中第十三种被称为珠算?#20445;?#25152;用算具为算盘书中说珠算控带四时经纬三才?#21271;?#21608;数学家甄鸾注曰刻板为三分其上下二分以停游珠中间一分以定算位位各五珠上一珠与下四珠色别其上别色之珠当五其下四珠珠各当一至下四珠所领故云控带四时其珠游于三方之中故云经纬三才也这是我国古代关于珠算的最早记载但是此书所描写的珠算方法只能作简单的加减运算与后来出现的珠算不能同日而语书中还提到了珠算的发明者其曰刘会稽博学多闻偏于数学隶首注术?#26434;?#22810;种其一珠算刘会稽即指曾任会稽东部都尉的刘洪刘洪的珠算技法源于长期的运算实践由于天文历算中推算日食月食朔望日需要进行大量的数学运算刘洪就在学习继承前人运算技法的基础发明了珠算法后来将这一方法完整地传授给弟?#26377;?#23731;这?#24222;小?#25968;术?#19988;Q?#20013;关于珠算的记载

注重实践勇于创新

刘洪在天文历法等领域能够取得如此巨大的成就与其刻苦钻研的精神和求真务实的科学思想是密不可分的他所制定的乾象历是我国历法史上继往开来的重要著作标志着我国古代历法的成熟其编著前后经历二十余年刘洪对此倾注了大量的时间和精力充分体现了他追求科学真理的勤奋执著精神坚忍不拔的毅力和注重实践勇于创新的科学精神

刘洪认为制定历法首先要建立在对天象长期观测掌握大量丰富准确的客观事实的基础上因此?#30333;?#22825;作历观测日月五星的运行是制定历法的基础

其次强调制定出的历法还要接受实际天象的检验看其能否正确?#20174;?#26085;月五星运动的客观事实这种检验是全面的就时间而言要推而上则合于古引而下则应于今?#20445;?#23601;是要使历法的推断结果与古今的天象吻合而不是仅合于一时就内容而言要原其进退之?#26657;?#23519;其出入之验视其往来度其始终?#20445;?#23601;是要让历法的推算结果与日月五星运动的全过程相应而不是仅应于一事为了更加有效地检验历法刘洪还率先提出了日食之验的新方法这种以唯物主义科学发展的运动观指导实践的方法体现了其思想的先进性

第三刘洪认为不管?#20999;?#23450;的历法还是正在使用的历法都必须以符合客观实际为取舍?#26332;E?#21512;则存之不合则废之?#30784;?#26126;历兴废随天为节这一原则为后世广泛接受也成为历法改革的主要理论依据东汉时期盛行以图谶解经的谶纬之学封建迷信思想大行于世刘洪旗?#21335;?#26126;地反对历法以图谶为据重申接受实际天象检验的客观?#26332;?#20182;指出甲寅?#26680;?#35894;虽有文略其年数是以学人各传所闻至于课校罔得?#25910;?#23545;于以图谶为准则设置历元的观点刘洪也持反对态度体现出实事求是的科学精神

当然由于受时代的局限刘洪的治历思想中也存在糟粕例如他以乾象之数天地之数一类神秘的数字附会所测得的各项天文数据使客观严肃的科学研究增加了主观色彩对后世造成了不?#21152;?#21709;

参考文献
1.杨文衡等中国科技史话中国科学技术出版社1988年版
2.许义夫主编山东古代科学家山东教育出版社1992年版
3.石云里中国古代科学技术史纲•天文卷辽宁教育出版社1996年版

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