2.1 上元积年

2.1 上元积年

从春秋战国到秦朝时期制定的黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁六种历法,称为古六历。唯颛顼历一直用到(前104年)汉武帝改历,编制太初历止。古六历至今只存一些零星材料。黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁之名,始见于公元一世纪《汉书·律历志》。

四世纪初司马彪《续汉书·律历志》给出古六历上元甲子。约718—726年成书的《大唐开元占经》中出现了古六历完整的上元干支和积年。

上元距唐玄宗开元二年甲寅(714)的纪年数分别为:

黄帝历上元辛卯以来2760863年。

颛顼历上元乙卯以来2761019年。

夏历上元乙丑以来2760589年。

殷历上元甲寅以来2761080年。

周历上元丁巳以来2761137年。

鲁历上元庚子以来2761334年。

公元前7年,刘歆改编太初历成为三统历,第一个实际计算了太初元年的上元积年值:“汉历太初元年,距上元十四万三千一百二十七岁。前十一月甲子朔旦冬至,岁在星纪婺女六度,故《汉志》曰:岁名困敦,正月岁星出婺女。”

公元223年乾象历说:“上元己丑以来,至建安十一年丙戌,岁积七千三百七十八年。”

从乾象历起,八十余家历法都列出上元以来积年数据作为历法的第一条数据,直到元郭守敬授时历(1280年)才予废止。

公元237年景初历第一句为:“壬辰以来,至景初元年丁巳岁,积四千四十六,算上。”

公元462年,南北朝祖冲之的大明历要求历元必须同时为甲子年的开始,而且日月合璧,五星连珠,月亮又恰好行经其近地点和升交点。这样的条件下推算上元积年,就相当于要解十个同余式了。

随着观测精度的提高,天象重合越来越难以实现,不得不推算数以亿万年计的上元积年,以寻求编历的总起点,这就极大地刺激了数学的发展和数值解法的进步。

在秦九韶之前,各历虽然都载有积年数字,却从未展示出具体的推算过程。

1247年秦九韶《数书九章》治历演纪等三题,系统阐述1208年开禧历上元积年算法,是到1280年郭守敬废止上元积年这1500多年间唯一流传至今的珍贵史料。

1777年四库馆臣[1]赞曰:“自秦汉以来,成法相传,未有言其立法之意者。惟此书《大衍术》中所载立天元一法,能举立法之意而言之。”

阮元(1764—1849)《畴人传》(1799)卷二十二“秦九韶传”评价:“自元郭守敬授时术截用当时为元,迄今五百年来,畴官术士,无复有知演纪之法者。独《数书九章》犹存其术,嗜古之士,得以考见古人推演积年日法之故,盖犹告朔之牺羊矣。”

只有深入挖掘开禧历治历演纪题,再分析初期形态的三统历结构,弄清刘歆计算上元积年的造术,才有可能探索上元积年的本原。

开禧历为我们留下了四个独特的数学成果:

一是求入元岁之术理,涉及满去式的列式与求解。

二是除乘消减法,用中国式不定方程的筹算解法,求出元数。

三是大衍术,展示了整数对现象成果,揭示了两千年来等数的作用。

四是仿求入元岁之术理,用大衍术求出元数。

正是在这些成果基础上,秦九韶提炼出世界闻名的大衍求一术。

1208年开禧历演纪积年法,本身就是传统历法整数论近千年演绎的结晶,是数学家高斯《算术研究》之前的一个完整的整数论体系。

今天的线性不定方程、线性同余式和连分数是整数对现象中三棵枝繁叶茂的“参天大树”。就在这片肥沃的土壤上,两千多年前的落下闳、刘歆辛勤耕耘,开创了中华文明千年历法的辉煌,在人类文明史上写下了浓重的一笔。