第二百八十八章 代數天文
中國的天文算法,就突出一個代數強行求解。
雖然沒有“日心說”作為天文模型的理論基礎,依靠代數計算也很難歸納出完整的太陽系軌跡模型,但也因為華夏文明的時間線太長,好歹也是位列四大文明古國。
相比起另外三個“兄弟”,華夏文明算是唯一幸存下來的,并且在長達幾千年的時間長河里,都始終沒有遺忘撰寫史書這個良好的習慣。
什么古印度、古巴比倫、古埃及……
三個文明古國滅了一個,名存實亡了兩個,別看埃及、印度還在,但光是明初時空的埃及、印度,都早就不是當年的那個文明了。
林煜接著說道:“因為華夏文明幾千年的傳承下來,有著眾多史書可以作為記錄依據,比如有關日食這種天文現象的記錄,最早的可以追溯到《尚書·胤征》中的夏仲康王,距離我大明都快三千五百多年了……”
嗯,根據后世更確切的推算,應該是公元前2137年10月22日,可以說這是世界上最早的日食記錄。
不僅有日食的記錄,還有著極為古老的觀象臺遺址——陶寺古觀象臺(距今約4700年)。
這是一組由13根夯土柱組成的半圓形陣列,通過觀測太陽在夯土柱狹縫中的起落,可以確定夏至、冬至、春分、秋分,并以此確定四季(可能和英國的巨石陣功能類似)。
《尚書·堯典》中的記錄“歷象日月星辰,敬授人時”正好可以與陶寺古觀象臺相互佐證。
這就是華夏文明傳承了幾千年,所積攢下來的天文學底蘊。
“有著這些天文學的底蘊遺留,再加上歷朝歸納總結的天文數據,哪怕歷朝所制定的歷法實際并沒有以太陽為中心依據,而是以地球為中心,觀測的日月定歷,但依靠著不斷記錄傳承下來的天文觀測數據……那么時間一長,總能得到近似解。”
“換言之,就好比太陽總會日出日落,月亮總會每年重復性呈現陰、晴、圓、缺四種狀態,而就連日食這種不祥之兆,在歷法中也是能夠被預測到的。”
“只要我們統計的數據足夠多,再利用代數方程轉化為數學模型,那么只要這些代數模型足夠多,就能夠強行進行開平方,取近似解……”
“為什么宋朝歷法改得那么頻繁?而包括宋朝在內,歷朝的歷法也都進行過多次重復的修改更正?”
“原因便出在此處!”
林煜盡可能用四人能夠理解的方式,進行了認真解答。
說得再直白通俗一點,就是大數據推測的辦法。
只要數據足夠多,那總能摸到里面的一些規律,再加上這還是自然界的天文現象。
就跟太陽必定是從東邊升起,西邊落下一樣。
這是大自然運行存在的規律,天文學也有這個規律。
收集記錄足夠多的數據,進行歸納總結,轉化為代數方程式,再進行求解取值。
那么中國古代的歷法也就出來了!
漢武帝時期,落下閎、鄧平始制太初歷,通過實際觀測確定歷法的依據,囊括二十四節氣、五星、交食周期、閏法、朔晦等,并采用19年7閏的置閏法。
又以365.25天為回歸年(太陽中心連續兩次經過春分點所需的時間)長度,以29又43/81(29.530864)天為朔望月周期,這已經和后世的觀測數據非常接近了。
在這之后,劉歆進一步改進的三統歷,完善了日月食和五星運行周期,也正式開創后世歷法的制定標準。
在三統歷中,為了推算日月和五星軌跡,劉歆設置了一個理想起點(歷元)作為運算基準,從歷元往上推,得出一個日月合璧,五星連珠的時刻,而這個時刻就稱為上元。
劉歆將這一23639040年的大周期稱為太極上元,從上元到編歷年份的年數稱為積年,通稱上元積年。
(太極上元:五星在138240年之內各循環往復若干周與4617年周期配合起來,在2363904年里,相當于15360統,這個周期的起點就是所謂的“太極上元”,所有的周期在這時都統一了,即:138240年*171=23639040年;4617年*5120=23639040年)
漢代以后,隨著天文計算方法不斷精進,再加上觀測方式的進步,歷法精度也在不斷提高。
兩宋歷法修改頻繁達到歷朝之最,既是他們的歷法在不斷發展進步,也是民間私歷的不禁止,給了民間數學發展極大的發揮空間。
到了南宋時期楊忠輔的統天歷,就已經以365.2425天為回歸年長度,和后世通行的公歷回歸年長度相同(早了三百多年)。
統天歷還廢除了繁雜的上元積年計算,提出了回歸年長度有變化的觀點,不過這些改革,直到元代郭守敬、王恂、許衡等編制的《授時歷》才得以實施。
對了,這段時期最厲害的,當屬《測圓海鏡》(李冶)、《四元玉鑒》(朱世杰)等數學奇書了。
前者講的是天元術,后者說的是四元術。
什么是天元術和四元術?
通俗點來說,天元術就是代數方程式,即一元二次、三次……高次方程,而四元術便是天元術的進階版本。
怎么樣?
是不是很驚訝,早在元代時期,我國就已經整出一元高次方程式了,比西方整整早了五百多年。
只可惜,李冶是金人,而朱世杰則是大都人,所以天元術理所當然很快便失傳了。
天元術重新被解析出來,還是螨清時期的天文數學家梅瑴成,在參與編纂《明史·天文志》的時候,發現歐洲同時期的借根方比例與天元術有異曲同工之妙。
這才從中得到啟發,通過不斷演算,終于是把天元術給重新開了出來,并著作《赤水遺珍》進行論述證明。
也不好說到底算是好事,還是壞事。
天元術重見天日,對中國數學發展肯定有好處,但因為政治原因,加上中國數學發展沒有成體系的邏輯基礎,就如同無本之木、無水之萍。
開創者死了,要不了多久就會失傳。
祖沖之用來算出圓周率3.1415926的算法,到如今也就剩個圓周率數值了。
怎么算的?
不知道。
為什么要算?
全憑興趣使然。
這怎么能行……
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