数学的研究成果 数学是一门古老的科学,它的产生,甚至“还在书法以前”(贝尔纳《历史上的科学》,伍况甫等译,科学出版社1983年出版,第65页)。中国古代人的数学知识,在殷、西周时期即已达到很高的水平,春秋时,人们已熟练地将数学和几何学的知识用于城市建筑,土地测量和征收赋税等方面。到秦汉时代数学的研究,已出现具有划时代意义的成果。
在西汉时期,出现了我国现存的最早的数学著作——《周髀算经》。据《隋书·经籍志》天文类下首列《周髀》一卷,赵婴注;又一卷甄鸾重述。该书“内称周髀长八尺,夏至之日晷一尺六寸,盖髀者,股也。于周地立八尺之表以为股,其影为勾,故曰周髀”(《四库全书总目提要》卷106《周髀算经》)。这是解勾股之最早数学书。旧本题云“汉赵君卿注”,此人或曰“爽”,疑即为汉代之赵婴,注中常引《灵宪》等书,则赵婴可能是东汉时人,而《周髀算经》乃秦汉时数学研究的杰出成就可无疑义。
《九章算术》是秦汉时代数学的另一重要著作。此书并非完成于一时,西汉前期数学家张苍、耿寿昌等曾对此书进行增删,正式成书则在东汉,全书共九章,搜集了246个数学问题的解法。其中有开平方、开立方的方法,特别是关于分数四则和比例的算法在当时是世界最先进的,而负数的概念和正负数加减法的运算在这部书中的记载,是世界数学史上首见。因此,本书对古代数学发展的影响很大,可以和古希腊欧几里得的《几何原本》相提并论。
天文和历法的发展 秦汉时代天文和历法也取得惊人成就,首先,关于天体、星象的观测和研究,西汉时期已有关于太阳黑子的记载,现在,世界天文学界都公认,最早的黑子记录,是我国《汉书·五行志》中“河平元年……三月乙未,日出黄,有黑气大如钱、居日中央”。这一记载比欧洲直到公元807年才有黑子记录早九百多年。其实,早在这一记载之前《淮南子》和《汉书·五行志》中汉元帝永光元年也记载了类似的黑子现象,事实证明,我国天文学研究的水平在古代世界居于遥遥领先的地位。
1974年在湖北云梦发现的《睡虎地秦墓竹简》中有《日书》二种,其中记录了大量的天文现象和历法知识。在马王堆汉墓出土的帛书《五星占》中,记载了五大行星的运行,这都是我国现存的最早的天文学著作。(www.xing528.com)
对天文学的研究,我国古代有极悠久的历史,至秦汉时代更是盛极一时。汉武帝时,著名的天文学家落下闳造浑天仪,太初三年(102年)立日晷仪下漏刻,求二十八宿的位置。到东汉时,张衡(78~139)发明浑天仪,为天文学的研究作出重要贡献[349]:
“浑天如鸡子,天体圆如弹丸。地如鸡子中黄,孤居于内。天大而地小。天表里有水。天之包地,犹壳之裹黄。”(张衡《浑天仪》,见《全汉文》卷55)根据这一认识所创造的浑天仪是用水力转动的一个浑象(即现在的天体仪),用铜铸成,球面上标出黄道、赤道、南极、北极,还刻上二十八宿及其他星座,使漏壶滴水转动浑象,每天有规律地回转一周,在室内观察星体的出没,和实际完全一样。这个浑天仪是现在天球仪的鼻祖。
与天文密切关联的历法,在秦汉时代也取得重要成就。1972年在山东临沂银雀山汉墓中发现元光元年(前134年)的历谱,这是我国迄今发现的最早的完整历谱。在《睡虎地秦墓竹简》中的《日书》已有较科学的记日、记月、记年的方法。汉武帝时,司马迁、落下闳、邓平等人改《颛顼历》而作《太初历》,以正月为岁首,采用有利于农时的二十四节气,其中插入闰月,使错误降低到每三百九十九年始差一日。到汉成帝时,刘歆又依《太初历》作《三统历》,太阳年的计算已经精确到三百六十五天又一五三九分之三三五。一月为294381日,十九年有七个闰月。东汉末,刘洪又造《乾象历》,有推算日蚀、月蚀的算法。他还编了一张月亮运行速度表,为以后历法的改进,提供了根据。
秦汉时代的数学、天文、历法的成就,在当时的世界上居于最先进的地位,对人类文化史作出有益的贡献。值得注意的是:有许多科学成就,目前已不被人所理解和认识。近年来各地出土了不少秦汉简牍、帛书等新资料,可惜目前研究得很不够,尚有待于今后的努力。[350]
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