刘歆〈将圆周率从3精进为3.15〉江铭辉五梦网
刘歆(Liu Xin,中国人,约公元前50~公元23年)
图:刘歆,字子骏,中国汉朝江苏省沛县人,其父刘向(Liu Xiang)为汉朝的光禄大夫,少年时即通晓「诗」、「书」。
刘歆,字子骏,中国汉朝江苏省沛县人,其父刘向(Liu Xiang)为汉朝的光禄大夫,少年时即通晓「诗」、「书」,为成帝召见,任命为黄门郎(郎:旧官名,如侍郎、员外郎)。父子俩曾主持校订秘书、典籍,讲六艺、诸子、诗赋,因此造就他们对于「数术方技」无所不究。哀帝去逝(公元前1年),王莽(Wang Mang)执政时,刘歆留任右曹太中大夫。公元5年,为羲和(古代掌管天文观测的官),后封红什侯。王莽篡位(公元9年),封刘歆为国师,并晋升为嘉新公。公元23年因谋诛王莽,事泄,反被王莽所杀。其在科学上及数学上的贡献为:
一、 中国第一部图书目录
父亲刘向死后,刘歆继承父志,根据其父刘向所著<别录>,将搜集群书分门别类分成:辑略、六艺略、诸子略、诗赋略、兵书略、术数略、方技略7卷,称为<七略>,为中国目录学的始祖,可惜此书已散失。
二、 着三统历谱
中国历法的起源可以远溯到传说时代的黄帝,所谓先秦<古六历>,即黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁历,现今也只留下片断的材料。公元前104年(汉武帝太初元年),汉朝首都--长安张贴招募天文历算家来京制历的通告,共募到二十余人,包括邓平、落下闳、唐都、公孙卿等人。他们讨论制定了<太初历>,这是流传至今的第一部完整历法。太初律规定每回归年为365又385/1539天(即约365又1/4天),一朔望月为29又43/81天。且 1日分为81分,故又叫81分律。三统历谱系刘歆根据邓平的81分法作有系统叙述而成。它戴于(汉书 律历志)的(三统历普),可说是古代一部完整的天文着。三统历有一点值得特别提起,那就是有关"岁星超辰”的问题。这问题的起源是:在中国古时候,把木星当作岁星,原因是木星的恒星周期是11.86年,在古人看来大约12年它又会在同一星空出现,因此古人将天球赤道均分十二等分,称为十二次,十二次的名字自西向东(逆时针方向)依次为星纪、玄枵、娶訾、降娄、大梁、实沈、鹑首、鹑
火、鹑尾、寿星、大火、析木,而木星每年行经一次,这样人们就可利用木星所在的星次来纪年,这就是所谓的岁星记年法。但由于岁星实际上每11.86年运转天球一次,因此每隔84年就会超过”一次”, 换言之,岁星记年法随着年代愈久就与天象愈不符,这种现象称为岁星超辰。刘歆在他的三统历普首先提出岁星超辰之说,更进一步提出”144年,岁星行天145次”,但是这是不正确的,它直到唐朝才由一行(Yi Xing)(图1)高僧正确的定出”岁星84年超过一次”。
图1:一行和尚
一行,唐朝高僧,原名张遂,法名一行,巨鹿人,为中国佛教密宗始祖。经通天文历数,为玄宗制黄道仪,卒谥大慧禅师,着有(开元大衍历)。
三、将圆周率从3精进为3.15
世界各国在任何时候为了统治、生产及贸易等经济的需要,都会发布度量衡的单位和计量的标准容器,中国在秦始皇(Earliest Emperor of Xin)时已统一了度量衡,颁布标准度量衡容器,西汉末年,王莽当权后,又命令刘歆修订度量衡制,刘歆受命后仿周礼制度,制造一种铜斛,名为”律嘉量”(图2)。
律嘉量是斛、斗、升、合、龠五量合为一器的量器。它的中间为大的圆筒形体,上部为斛、下部为斗,左右两边各有一耳,亦呈圆筒形,右耳为升,左耳上为合、下为龠。
最小的容器—龠,其体积为810立方分,可容1200粒中等长度的黍。这五种容器互相之间,除1龠等于0.5合外,其余是十进制关系,即:1合 = 2龠;1升 = 10合;1斗 = 10升;1斛 = 10斗。
在律嘉律制造,需要精密的设计,古代流传的周三径一,显然不能满足这个要求,于是刘歆经过慎重推算,采取3.1547的值,虽然它仍然与400年后名数学家祖冲之(Zu Chongzhi,中国人,公元429至500年)(图3)算出的圆周率3.1415926有段距离,但已难能可贵了。
图2:律嘉量斛之构造
图3:祖冲之
中国南朝宋、齐间范阳人,字文远。精算学,推算出圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间,比欧洲早1000年,精通历法创制(大明历),有机械天才,改造指南车、制造千里船,均极精巧,着有(老庄义释)。