16.2.3 数学突破
遥远星空上周而复始的天体运动,历法编撰的需求,刺激出各种数学分支的萌芽。
中国古代历法灿烂辉煌,历法数学是世界数学史上的奇葩。
1932年,钱宝琮[5]指出:“古代算学本为天文历法之附庸。”
天文历法本来深奥难解,文明之初的探索神秘莫测,书录时回避要害,又不免闪烁其词,现存史料更易残缺不全。要想只凭若干数值挖掘内在关联,揣摩古代算法,谈何容易。
我国历法之完备而见于史册者,以三统历为最古。三统历假托黄钟,附会易著,玄妙其词,后人读之,视为高深,莫可究诘。
清代乾嘉学派的钱大昕、李锐、董祐诚、陈澧、成蓉镜等学者,或重在正伪舛、脱误、去衍,或重在详细解释基本数据,或重在以本法推算、算术缀之,多方位研究汉武帝时代的三统历。李锐对中国历法史研究的贡献是不可磨灭的。李锐在《日法朔余强弱考》中第一个涉及了求一问题,并用来解二元一次不定方程。
近代三统历研究上最重大的两个数学突破是吕子方[6]做出的。一个是大周三算法,一个是数学上的连分数算法,我们称密近简化算法。
张秀熟为吕子方的《中国科学技术史论文集》作序,称:“著名物理学家、四川大学教授吕子方先生殁后十又八年,生平所著关于中国古代科技史的论文,始得由中国科学院成都分院自然辩证法研究室搜集、整理、校订,四川人民出版社编辑出版,与当代广大学者见面,作进一步共同探讨,此诚我国学术界一件盛事。”
中共四川省委原书记杨超曾为此书题词:“发展科学,振兴中华。”
1951年5月,吕子方“以科学实测为基础,以探讨三统历法,故第一章统母、第二章纪母,纯以实测及古传数字为出发点,以求所用基本数字之来源。如日法八十一,木星大周年数为一千七百二十八等是也。”何鲁为之作序,盛赞吕子方的突破:“析以新法,动中窾要,尤能明古人之用心,使二千年前之成绩焕然一新,厥功甚伟。”
吕子方所说日法81、木星大周1728,是密近简化分数分母,适应历法编排的需要。
此说引起学术界热议,但吕子方直接用现代术语连分数描述2000年前的数值操作,充其量涉及存在性,未曾涉及构造性,不免难以迅速获得公认。
1999年,王渝生[7]对历法数学中的研究,纵论针砭,深中肯綮:
历法中的绝大多数数据都应该是科学地选取和经过运算,符合实际天文观察,因而是有一定方法的。所谓“调日法”就是如此。唐一行、北宋周琮、南宋秦九韶、清李锐都对其有不同的解释,我们也只能提出一点管见。况且,算理上的分析并不能代替对历史事实的确定,任何结论都必须有史料上的依据。“例不十,法不立”,仅有孤证那是不够的。
岁月悠悠,战乱频仍,典著茫茫,更有豕亥鱼鲁难免,相关直接史料的寻找,几无可能。
近百年来,围绕连分数的历法应用的论争,告诫我们仔细掂量掂量手中依仗的算理分析。
研究古人数值解法,我们无意求助于现代符号公式的展现,而是既考核现代数学原理,更关注传统数学筹算原图。我们所命名的密近简化算法,毕竟只是一厢情愿之词。
不能不感叹,刘歆刻意凑合计算岁星岁数的基础数据,再挂靠周易“乾坤之策”,这种荒诞之举竟成了不可或缺的过硬史料。前有岁星纪年法12岁作小周,后有岁星超辰的延伸,刘歆应用密近简化算法研究木星大周,来龙去脉,一清二楚。