第二百八十八章 代数天文
中国的天文算法,就突出一个代数强行求解。
虽然没有“日心说”作为天文模型的理论基础,依靠代数计算也很难归纳出完整的太阳系轨迹模型,但也因为华夏文明的时间线太长,好歹也是位列四大文明古国。
相比起另外三个“兄弟”,华夏文明算是唯一幸存下来的,并且在长达几千年的时间长河里,都始终没有遗忘撰写史书这个良好的习惯。
什么古印度、古巴比伦、古埃及……
三个文明古国灭了一个,名存实亡了两个,别看埃及、印度还在,但光是明初时空的埃及、印度,都早就不是当年的那个文明了。
林煜接着说道:“因为华夏文明几千年的传承下来,有着众多史书可以作为记录依据,比如有关日食这种天文现象的记录,最早的可以追溯到《尚书·胤征》中的夏仲康王,距离我大明都快三千五百多年了……”
嗯,根据后世更确切的推算,应该是公元前2137年10月22日,可以说这是世界上最早的日食记录。
不仅有日食的记录,还有着极为古老的观象台遗址——陶寺古观象台(距今约4700年)。
这是一组由13根夯土柱组成的半圆形阵列,通过观测太阳在夯土柱狭缝中的起落,可以确定夏至、冬至、春分、秋分,并以此确定四季(可能和英国的巨石阵功能类似)。
《尚书·尧典》中的记录“历象日月星辰,敬授人时”正好可以与陶寺古观象台相互佐证。
这就是华夏文明传承了几千年,所积攒下来的天文学底蕴。
“有着这些天文学的底蕴遗留,再加上历朝归纳总结的天文数据,哪怕历朝所制定的历法实际并没有以太阳为中心依据,而是以地球为中心,观测的日月定历,但依靠着不断记录传承下来的天文观测数据……那么时间一长,总能得到近似解。”
“换言之,就好比太阳总会日出日落,月亮总会每年重复性呈现阴、晴、圆、缺四种状态,而就连日食这种不祥之兆,在历法中也是能够被预测到的。”
“只要我们统计的数据足够多,再利用代数方程转化为数学模型,那么只要这些代数模型足够多,就能够强行进行开平方,取近似解……”
“为什么宋朝历法改得那么频繁?而包括宋朝在内,历朝的历法也都进行过多次重复的修改更正?”
“原因便出在此处!”
林煜尽可能用四人能够理解的方式,进行了认真解答。
说得再直白通俗一点,就是大数据推测的办法。
只要数据足够多,那总能摸到里面的一些规律,再加上这还是自然界的天文现象。
就跟太阳必定是从东边升起,西边落下一样。
这是大自然运行存在的规律,天文学也有这个规律。
收集记录足够多的数据,进行归纳总结,转化为代数方程式,再进行求解取值。
那么中国古代的历法也就出来了!
汉武帝时期,落下闳、邓平始制太初历,通过实际观测确定历法的依据,囊括二十四节气、五星、交食周期、闰法、朔晦等,并采用19年7闰的置闰法。
又以365.25天为回归年(太阳中心连续两次经过春分点所需的时间)长度,以29又43/81(29.530864)天为朔望月周期,这已经和后世的观测数据非常接近了。
在这之后,刘歆进一步改进的三统历,完善了日月食和五星运行周期,也正式开创后世历法的制定标准。
在三统历中,为了推算日月和五星轨迹,刘歆设置了一个理想起点(历元)作为运算基准,从历元往上推,得出一个日月合璧,五星连珠的时刻,而这个时刻就称为上元。
刘歆将这一23639040年的大周期称为太极上元,从上元到编历年份的年数称为积年,通称上元积年。
(太极上元:五星在138240年之内各循环往复若干周与4617年周期配合起来,在2363904年里,相当于15360统,这个周期的起点就是所谓的“太极上元”,所有的周期在这时都统一了,即:138240年*171=23639040年;4617年*5120=23639040年)
汉代以后,随着天文计算方法不断精进,再加上观测方式的进步,历法精度也在不断提高。
两宋历法修改频繁达到历朝之最,既是他们的历法在不断发展进步,也是民间私历的不禁止,给了民间数学发展极大的发挥空间。
到了南宋时期杨忠辅的统天历,就已经以365.2425天为回归年长度,和后世通行的公历回归年长度相同(早了三百多年)。
统天历还废除了繁杂的上元积年计算,提出了回归年长度有变化的观点,不过这些改革,直到元代郭守敬、王恂、许衡等编制的《授时历》才得以实施。
对了,这段时期最厉害的,当属《测圆海镜》(李冶)、《四元玉鉴》(朱世杰)等数学奇书了。
前者讲的是天元术,后者说的是四元术。
什么是天元术和四元术?
通俗点来说,天元术就是代数方程式,即一元二次、三次……高次方程,而四元术便是天元术的进阶版本。
怎么样?
是不是很惊讶,早在元代时期,我国就已经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,而朱世杰则是大都人,所以天元术理所当然很快便失传了。
天元术重新被解析出来,还是螨清时期的天文数学家梅瑴成,在参与编纂《明史·天文志》的时候,发现欧洲同时期的借根方比例与天元术有异曲同工之妙。
这才从中得到启发,通过不断演算,终于是把天元术给重新开了出来,并著作《赤水遗珍》进行论述证明。
也不好说到底算是好事,还是坏事。
天元术重见天日,对中国数学发展肯定有好处,但因为政治原因,加上中国数学发展没有成体系的逻辑基础,就如同无本之木、无水之萍。
开创者死了,要不了多久就会失传。
祖冲之用来算出圆周率3.1415926的算法,到如今也就剩个圆周率数值了。
怎么算的?
不知道。
为什么要算?
全凭兴趣使然。
这怎么能行……
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