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第九回
华灯熠熠受宴威,阴雾惨惨愚受惊
——关于月蚀的一次预报 上说到张衡报了地动不知吉凶,一听皇帝召见,连忙换了朝服直奔温德殿。只见群臣悄无一言,圣上面有愠色,像刚发过脾气。顺帝见张衡进来,说到:“卿言西方有地动,刚才驿马来报果真如此。学富五车又敢直谏,真不愧为朕的重臣,寡人特赐你黄绫五匹。”又转过身来对那佞臣狠狠瞪了一眼。此时,张衡忙谢恩不迭。他知顺帝忧柔多变,朝中奸臣当道,怕以后节外生枝,就乘势上奏,称年以老迈,该辞官归田,修纂书籍。顺帝准奏。越明年(公元139),世界科学史上的这为伟人便与世长辞了。
张衡去世后,这地球又绕太阳转了320圈。中国历史经历了东汉、三国、两晋、十六国到了南北朝。这时在建康(南京)有一个刘宋小王朝,正是第四代黄帝孝武帝刘骏在位。这城从两晋就做首都,建设的楼台栉比,亭榭相连,满城轻歌漫舞,一派纸醉金迷。这天正是帝孝武大明三年(459年)9月19日晚上,夜风轻轻,钟鸣声声,一轮满月冉冉升起,那些深宅大院更显出峨的轮廓。这时离皇宫不远处有一宅第,红灯高挑,车马不绝,连门口那对石狮子也披红挂彩。这是当朝旅贲中郎将给侍中戴法兴的官第。今日是他的四十五寿辰,正要大宴宾客。此人官衔不大,仅属宫廷卫队长,秘书长一类,可他出入皇宫左右,深得孝武帝信任。他心狠手毒,进一谗言就能让你家破人亡。因此,今日不论生疏远近,满朝文武都来祝寿捧场。那戴某也光容焕发,前后谦恭。这时,他正挽着一位青年学者的手,走向客厅。
这个青年学者只有26岁,名叫祖冲之(429…500),出生官臣人家,少年好学,新近被收入黄帝专设的“华林学省”研究学问。“华林学士”们虽无官职,却由黄帝赐房、赐衣、赐车、赐马,名誉极高。 祖冲之学问高深,名噪京师,连戴法兴这样的权臣,也因其赴宴引以为荣。
一会儿,主宾落座,歌飘舞起。酒过三巡,众人已有醉意。忽然,一仆人慌忙进来,走到戴法兴身后语无伦次地说道:“老爷,不好了!街上人传今晚有月蚀……”虽然声音很轻,但是旁边的几个客人还是听到了,立即被吓的酒杯落案,呆若木鸡。戴夫人不等仆人说完,便啪地给他一个耳光:“放屁!老爷生日,怎么说起这等不吉利的话来?”仆人连忙跪倒:“奴才不敢胡说,外面贴有告示。”
“谁贴的?”戴法兴满脸杀气。仆人以目示席,不敢再说。这时祖冲之整冠而起,从容达道:“是在下来府时随手贴的。”不想这一句平平淡淡的话却如同晴空惊雷,震得席上歌舞停歇,一片紧张。
原来,古人多讲迷信,不懂日蚀、月蚀之理,以为这是一种凶兆。汉宣帝时有一次日蚀,黄帝认为这是大臣杨恽骄奢犯上所致,竟将他腰斩来谢天。今日是戴法兴的良辰吉日, 祖冲之怎敢在老虎嘴上拔毛?其实,在此之前,我国早有日月蚀观记载,但在预测方面还不太精确,因为,这对月、地、日的运行轨道须做精确的计算。月球绕地球转,球转绕太阳转,月、地、日走马灯似地旋转不停。月光是日光的反射,月亮并不发光。当月亮转到太阳和地球中间时,月亮的暗面对着我们,这正是初一和三十;当月亮转道地球的另一侧时,月亮的亮面对着我们,这正是皓月当空的十五,这样地球处于日,月之间,就有可能三球一线,地球档住太阳的光,使月亮不能反光这就是月蚀。因此,月蚀常发生在旧历十五。
道理已明,话题还是回到戴府宴会。戴法兴一听说是祖冲之贴的月蚀布告,脸色刷地变了,先红又白,时而铁青。他想发作,可这青年学者是自己请的,而不是一般官史;他想忍住,可寿诞喜庆,岂容出这等凶事?几经思考,他终于说出几句肉中带刺的话来:“文远(祖冲之的字),圣人且畏命,你我凡夫俗人,怎敢妄言天机?你就不怕上天降罪吗?”岂不知,祖冲之今天正有意选中戴的寿宴,借机向人们宣讲月蚀,好破除迷信。这时他倒干脆坐下慢慢地说起来:“天球上众星运行本有轨道,今日望日,日、地、月成一线,月为地所遮,自然可能发生月蚀。这不是甚么天命、天机,乃是自然之理。” 戴法兴说:“月月有个望日,为何不见月蚀?”
“这很简单,地行轨道与月行轨道不在一个平面,两者都有夹角(现已测约5度9分),所以每月一次望日,三星只能大致一线,乃会有蚀。这种情况若干年才遇一次,据我推算,今日当有月蚀。”
这时,宾客中有人听后直点头。他们知道,祖冲之工于数学, 又通天文,观察运算极为精细,比如对一月测算以前无古人地算到27。21223日 (和现代测算只差万分之一)。他今天敢在这里预言月蚀,绝非没有根据。于是,众人交头接耳,席间一时纷纷嚷嚷。戴法兴实在心里不悦,起身凶狠地说:“一会是没有月蚀,可别怪我戴某不义!”祖冲之立即站起,高声说:“如若没有月蚀,在下甘愿服罪,”满座立即又静得没有一点声音,气氛更为紧张。戴法兴转身举杯,恼火地喊“上酒!”,客厅里又笙歌再起,轻舞飘飘 。
过了一会,正当人们耳热酒酣之时,忽听楼下有人惊呼:“天狗食月了!”人们呼地一下拥到窗前,见空中那轮本来如镜初磨的明月,一点点地被吞入黑影,渐渐如弓如钩,本来是明月星稀的十五之夜,突然天地浑沌就如初一初二一般。顿时冷风嗖嗖,阴雾惨惨,戴法兴万分沮丧。戴夫人慌忙命ㄚ环老妈子快到院中摆设香案,然后亲自烧香磕头。家兵家将也都弯弓搭箭,向空中乱放。院子里,敲锣打鼓,摔盆打碗地乱做一团。众人疯狂呼喊,想把可恶的“天狗”轰走,救出它嘴里的明月。然而,在这一片混乱之中,也有头脑清醒者,认为祖冲之讲得有理。这可真是一次最好的宣传!
戴法兴心里又恼又怕,也顾不得体面,长跪在客听外的平台上,对天捣蒜似地叩头。一会他忽然想起今天这事的主谋来,便起身问家人:“祖冲之那里去了?”
欲知后事如何,且听下回分解。
第十回
割圆不尽 十指磨出血,周率可限 青史标美名
——圆周率是怎样算出来的? 却说那次祖冲之在戴法兴的寿宴上测报月蚀,得罪了这个权臣,自觉在京城不好存身了,便应邀到南徐州(今江苏镇江)作了刺史刘延孙的助手。好在这个职务比较清闲,他便把大部分时间维续用来研究天文历法。积三年之辛苦,于公元426年(大明六年)他终于搞出一部比较科学的《大明历》呈献给孝武帝,请求颁用。不想那个戴法兴从中作梗,不但新历法不能颁行,到大明八年,就连他当刺史助理的官职也被革去了。
祖冲之赋闲在家,心里郁愤难平。他深感当时的世道要干成一件事实在难。可他想自己才36岁,难道此生就这样一事无成?于是就想搞点与政界牵涉不大的事-研究数学。他先为古代数学名著《九章算术》作了注。《九章算术》成书于公元四、五十年间,集我国古代数学之大成,历代有不少人曾为它作注,但都碰到一个难题:那就是圆周率(现在叫π,它是圆周和直径之比)。很古时候,人称“径一周三“,即π=3。王莽新朝时精确到3。1547,东汉时张衡又精确到3。1466,三国时刘徽为《九章算术》作注,则认为最精确的应是3。14。四百多年来众说不一。
祖冲之一接触到圆周率问题,便被困扰得坐卧不安。他的住所里,雪白的粉墙上,画了一个大大的圆圈,地上也是大圈套小圈,桌上到处是纷乱的稿纸。他背着手在房间里踱来踱去,一会儿好像自己走进了墙上那个大圆圈中,一会又好像桌上那一堆圆圈一齐涌进自己的脑子里,如乱麻一团。唉,这周径之比是如何得出的呢?他又回到桌前抽出刘徽注的那本《九章算术》坐下来边读边想。
这时屋里还有一个十三、四岁的男孩,他是祖冲之的儿子,叫祖暅。别看他小小年纪,却天资聪颖,戏耍之余常爱在父亲身边推算那些数字和图形。今天他看到地上这许多圆圈感到很新鲜,便单腿在地上跳起圈来。突然听到父亲拍案喊道:“有了!”将他吓了一跳,忙跑过去垃看父亲的衣袖问道:“甚么有了?”“办法有了。暅儿,你看刘徽这里不是明明写着割圆术吗?只要将一个圆不断地割下去,内接上正多边形,求出多边形的周长,不就有了圆周率了吗?暅儿,你会吗?”
“我会,用爸爸教过的勾股定理一一去求就是了。“
“道理简单,算起来可就费动了。从今天起,咱爷儿俩就来办这件事,你可要十分仔细啊。“
说完,祖冲之到院里搬来几根大竹子,操起一把刀破成细条,又一一斩成短截,整整干了两天,地上堆起了一座竹棍的小山。现在听起来奇怪,搞计算怎么先干起竹木活来?原来,当时既没有阿拉伯数字可以笔算,也没有算盘可以珠算。运算全靠一种叫算筹的原始工具。它是用竹木削成的一根根小棍,用来拼摆成各种数字。数字纵横两式,个位、百位、万位用纵式,十位、千位用横式。一切加、减、乘、除全靠用这些木棍在桌上摆来摆去。今天遇到这么大的算题,平时的那些算筹哪里够用?
再说,祖冲之将这一切准备停当之后,便在当地画了一个直径为一丈的大圆,将圆割成六等分,然后再依次内接一个12边形、24边形、48边形……他都按勾股定理用算筹摆出乘方、开方等式,一一求出多边形的边长和周长。你想这祖冲之何等聪明,他知圆周率是周长与直径之比,所以就把直径定为一丈,这样就省掉再除一次的程序,不断求出多边形的周长,也就不断逼近圆周率了。祖暅也在那个大圆圈里跳进跳出地帮他拿算筹,记数字。就这样直算得月落鸟啼,直算得鹤鸣日升,那竹棍摆成的算式从桌上延到地下,又满地转着圈子,一屋上下全都是些竹码子。这批算筹又都是些新破的竹子,还没有来得及打磨,祖冲之用手捏着、想着、摆着,不消几日,渐渐指头都被磨破,那绿白相间的新竹竟染上了红红的血印。
正是:
公式定理虽无声,原来却是血凝成, 莫言数字最枯燥,多少前人拚博情。
他们父子这样不分昼夜地割供算商。这天,他们割到第96份,真是如攀险峰,愈登愈难。当年刘征就是到此却步,而将得到的3。14定为最佳数据。夜静更深,小祖暅早已眼皮沉重,东倒西歪地想睡了。祖冲之想,这些日子也实在辛苦了这孩子,便忙打发他去睡觉。他推开窗户,深吸了几日这建康城里夜深时分甜甜的空气,看了一回星空,又转过身来看看当地那个大圆。那内接的96边形,与圆都快接近于重合了。按说能算到这一步已经实在不易,用这个数字再去为《九章算术》作注,也就完全可以了。他用拳头捶了捶酸困的后腰,又摸摸缠了布条的手指,向墙边的书架踱去,忽然背后唰啦啦一阵响声。他猛一回头,哎呀!原来刚才末关窗户,一阵夜风吹起窗幔,把竹筹摆起的许多算式扫得七零八落,抛洒一地。这式子刚摆完还没有来得及验算,也未抄下得数。要知每算一遍就要进行十一次加减乘除和开方,多么繁重的劳动啊!祖冲之一下扑在地上,用还渗着血的十指捧起一掬算筹,对着深邃的夜空,低声喊道:“老天啊!你也和戴法兴一样,如此欺人。”他一甩衣袖,索性将桌上的残式全部拂去。又重新摆布起来。就这样不知又过了多少天,只知花开花落,月缺月圆,父子俩把地上那个大圆直割到24576份,这时的圆周率已经精确到3。14159261。祖冲之知道这样不断割下去,内接多边形的周长还会增加,更接近于圆周,但这已到了小数点后第八位,再增加也不会超过0。00000001丈,所以圆周率必然是3。1415926<π<3。1415927。当时祖冲之就把圆周率定在“上下二限“之间。这上下限的提法确是祖冲之首创,他得出的圆周率精确值在当时世界上已遥遥领先,直到一千年后才有阿拉伯数学家阿尔卡西的计算超过了他。所以国际上曾提议将圆周率命名为“祖率”。这都是后话。
还说当时,经过无数个日夜奋战,图形遍地,算筹成堆,祖冲之终于算出了新的圆周率。这天他兴致极好,便带着儿子祖日桓出了都城,到郊外一座小山上的寺院里吃酒、访友、散散心。他边走边说:“暅儿,这圆周率在天文、历算、测地、绘图上处处都要用到,前面的几位数字你可要牢牢记熟。”小祖暅手里拿着一枝野花,扬起稚气的圆脸,往山上一指,说:“好记,好记!山颠一寺一壶酒,(3。14159)。爸爸今日心情甚好,可以开怀畅饮了。”祖冲之不禁仰天大笑,一来这些日子的辛苦总算有了个结果,二来小暅儿如此聪明,不怕事业后继无人。那祖日桓后来真的成了我国历史上有名的数学家。祖暅的那句玩笑还真的又引出了一段故事。且待下回分解。
第十一回
无名僧 天台山上收高徒,智和尚 一把尺子量北斗
——世界上第一次实测子午线 话说祖冲之推算圆周率后,告诉儿子说这数字如天机一般珍秘,要他切切记住。那祖暅倒随口念出一句“山巅一寺一壶酒(3。14159)”真的又引出一段故事。时过250年,到了唐中宗年间。在今浙江省天台县,有座天台山,山上草木葱笼欲滴,层峰叠嶂入云,海风习习,仙雾飘飘。山巅有一寺名国清寺,寺不大而甚雅,僧不多而道深。每日里松涛流水伴着那晨钟暮鼓,别是一番风韵。这日住持和尚在僧房坐着,旁边坑桌上放着一壶用山前桃花,山后梅瓣,房前竹叶,寺后松针酿成的功果酒。这位老僧也不知姓甚名谁,几多年纪,白眉下一双慧眼炯炯有神。老僧命弟子取来一个朱漆木盒,抓出一把檀木算筹,在桌上横竖相间地摆开,算了起来。也不知过了几个时辰,窗外竹影斜移,室内香烟缭绕,静得落针可闻。几个弟子垂手恭立,猜不透师傅今日为何茶饭不吃,如此潜心。忽然,老僧将手中算筹一拍,说道:“今日当有弟子前来求见,已到山前,何人下去为他领路?”一位小僧连忙应声下山。过了一个时辰,老僧又将算筹一拍,说道:“今日当有异人而至,门前流水合该西流。”言犹末毕,山门外水声哗哗,几个弟子忙推窗而望,只见平日东流的溪水,忽折而返西,那水面上的落花飘叶也都漾漾荡荡地向西飘去,遇有高坎小坡处,都能顺渠而上,像有什么吸着一般。几个僧人大鸳失色,啧啧不止。这时僧房门开,只见小僧背后跟进一个二十四、五岁的青年,一双芒鞋,风尘仆仆。一件袈裟,斜披肩上,一看就是远游而来。老僧微微启目,见这人气色沉静,犹如松间明月,谦恭有志,又如新竹之有节,果可深造;不觉笑上眉梢。这年轻人见老僧看他,忙双手合掌道:“小僧有礼,弟子拜见师傅。”老僧忙离座下地用手扶住,说:“前几日我就算出你要来求我算法,今日在此坐等多时了。我不久当西去,这么多算书、算法正愁无人可传,今日你来真是天作之合。”说着便取过桌上酒壶,旁边早有人递上空杯,那年轻人连忙摆手推辞。老僧说:“我们佛家向来不食酒肉,但我这酒,非一般水酒,每逢收徒都要赠送一杯。”那青年双手接杯,一饮而尽,顿觉四体轻快,耳聪目明,心里愈加沉静如水,好似道行又长了一寸,便连忙合掌再谢老僧。
这位年轻人是谁呢?原来他姓张名遂,法名一行(683…727),从小好学,尤爱天文历算,只因权贵所逼,在河南嵩山的嵩岳寺里出家为僧。那嵩岳寺也是有名的寺院,武则天当皇帝时曾把这寺定为她的行宫,里面有不少高僧和藏书。张遂在这寺里住了几年,通读藏书;研习数学,但很快他又不满足于现有的学习条件。听说浙江天台山有一位高僧,便千里迢迢来这里请教。再说这位老僧见张遂眉清目秀十分聪慧,心里也很喜欢,使领着他打开一间间僧房,去看那满墙满架的藏书,全是些《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张正建算经》、《缀术》、《缉古算经》、《�