正文 第51章 引子(3 / 3)

為了紀念伽利略的功績,人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。人們爭相傳頌:“哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙。”伽利略為牛頓的牛頓運動定律第一、第二定律提供了啟示。他非常重視數學在應用科學方法上的重要性,特別是實物與幾何圖形符合程度到多大的問題。

開普勒

開普勒是德國天文學家,數學家,1571年生於魏爾,1630年卒於雷根斯堡,發現了行星沿橢圓軌道運行,並且提出行星運動三定律。

1600年,開普勒到布拉格擔任第穀·布拉赫的助手。1601年第穀去世後,他繼承了第穀的事業,利用第穀多年積累的觀測資料,仔細分析研究,發現了行星沿橢圓軌道運行,並且提出行星運動三定律,即開普勒定律,為牛頓發現萬有引力定律打下了基礎。

在第穀的工作基礎上,開普勒經過大量的計算,編製成《魯道夫星表》,表中列出了1005顆恒星的位置。這個星表比其他星表要精確得多,因此直到18世紀中葉,《魯道夫星表》仍然被天文學家和航海家們視為珍寶,它的形式幾乎沒有改變地保留到今天。

開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學》、《宇宙和諧論》、《哥白尼天文學概要》、《彗星論》和《稀奇的1631年天象》等。其中,在《宇宙和諧論》中,開普勒找到了最簡單的世界體係,隻需7個橢圓就可以描述天體運動的體係了;在《彗星論》中,他指出彗星的尾巴總是背著太陽,是因為太陽排斥彗頭的物質造成的,這是距今半個世紀以前對輻射壓力存在的正確預言;此外,開普勒還發現了大氣折射的近似定律。

為了紀念開普勒的功績,國際天文學聯合會決定將1134號小行星命名為開普勒小行星。

惠更斯

惠更斯,荷蘭物理學家、天文學家、數學家,是與牛頓同一時代的科學家,是曆史上最著名的物理學家之一。他對力學的發展和光學的研究都有傑出的貢獻,在數學和天文學方麵也有卓越的成就,是近代自然科學的一位重要開拓者。他建立向心力定律,提出動量守恒原理,改進了計時器。

惠更斯在天文學方麵有著很大的貢獻。他把大量的精力放在了研製和改進光學儀器上。當惠更斯還在荷蘭的時候,就曾和他的哥哥一起以前所未有的精度成功地設計和磨製出了望遠鏡的透鏡,進而改良了開普勒的望遠鏡。惠更斯利用自己研製的望遠鏡進行了大量的天文觀測。因此,他得到的報酬是解開了一個由來已久的天文學之謎。伽利略曾通過望遠鏡觀察過土星,他發現了“土星有耳朵”,後來又發現了土星的“耳朵”消失了。伽利略以後的科學家對此問題也進行過研究,但都未得要領。“土星怪現象”成為了天文學上的一個謎。當惠更斯將自己改良的望遠鏡對準這顆行星時,他發現了在土星的旁邊有一個薄而平的圓環,而且它很傾向地球公轉的軌道平麵。伽利略發現的“土星耳朵”消失,是由於土星的環有時候看上去呈現線狀。以後惠更斯又發現了土星的衛星——土衛六,並且還觀測到了獵戶座星雲、火星極冠等。

在力學方麵的研究,惠更斯是以伽利略所創建的基礎為出發點的。在《論擺鍾》一書中還論述了關於碰撞的問題。大約在1669年,惠更斯就已經提出解決了碰撞問題的一個法則——“活力”守恒原理,它成為能量守恒的先驅。惠更斯繼承了伽利略的單擺振動理論,並在此基礎上進一步研究。他把幾何學帶進了力學領域,用令人欽佩的方法處理力學問題,得到了人們的充分肯定。

勒威耶

勒威耶,法國天文學家,1811年3月10日生於諾曼底的聖洛。1831年畢業於巴黎工藝學校,早年從事化學實驗工作,1837年任母校天文教師,開始研究天體力學。並任巴黎工藝學校天文教師;後兩度出任巴黎天文台台長。他於1846年8月31日用數學方法推算出了海王星的軌道並預告它的位置,並因此獲得英國皇家學會的柯普萊獎章,還受到恩格斯的高度讚譽。他還研究過太陽係的穩定性問題和行星理論,編製了行星星曆表。勒威耶發現了水星近日點的異常進動,並預言“水內行星”的存在,這個預言雖然後來被阿爾伯特·愛因斯坦用廣義相對論成功解釋,但至今仍未能得到最後的證實。

1845年,勒威耶正在從事天王星軌道理論工作,當時的巴黎天文台台長阿喇果建議他研究天王星運動的反常問題。勒威耶利用有關天王星的18次觀測資料,運用萬有引力定律,通過求解33個方程,於1846年8月31日計算出對天王星起攝動作用的未知行星的軌道和質量,並且預測了它的位置。他將計算結果呈送給法國科學院,與此同時他還寫信給當時擁有較大望遠鏡的幾個天文學家,請求幫助觀測。他的工作在法國同行中受到了冷遇,但是卻引起了柏林天文台副台長、天文學家伽勒的注意。1846年9月18日伽勒收到勒威耶信的當天晚上,就觀測搜尋,僅用一個半小時就在偏離勒威耶預言的位置52'處觀測到了這顆當時星圖上沒有的星。當時人們把這顆星稱為勒威耶星,而勒威耶建議稱為海王星。由於海王星的發現,英國皇家學會授予他柯普利獎章。海王星的發現肯定了牛頓萬有引力定律的正確性。

亞當斯

亞當斯,英國天文學家,海王星的發現者之一。1819年亞當斯生於康沃爾郡,1892年卒於劍橋。1839年10月考入劍橋大學聖約翰學院,1843年留校任教。1858年任聖安德魯斯大學數學教授,1859年任劍橋大學朗德學院天文學和幾何學教授,1861年任劍橋大學天文台台長。早在1841年7月還是大學生時,亞當斯便製訂計劃準備獲得學位後研究天王星運動不規則性的問題,並認為這種不規則性很可能是由一顆未知行星的攝動造成的。1944年2月,從格林尼治天文台台長艾裏處得到了天王星的大量觀測資料,並據此計算了未知行星的軌道要素。1945年9~10月,分別向劍橋大學天文台台長查理士和艾裏報告了計算結果,但未獲足夠重視。直至10個月後,查理士才開始尋找這顆未知行星,它曾兩次光臨他的望遠鏡視場,並被他記錄下來,但都錯認為是恒星。1846年8月,法國天文學家勒威耶作出了類似的計算,9月23日德國的伽勒在勒威耶預言的位置附近發現了新行星——海王星。經過長期爭論,現在認為亞當斯是海王星的共同發現者之一。1851年以後,他從事月球理論的研究,所算出的月球長期加速的數據比拉普拉斯的更為精確,還算出獅子座流星群的橢圓軌道,並據此預言1866年11月獅子座流星雨將壯麗地再現。預言得到了證實。此外,在數學方麵,他在19世紀70年代計算出了一些數學常數(如伯努利數、歐拉常數等)的精確值。

沙普利

沙普利,美國著名的天文學家,美國科學院院士,曾任哈佛大學天文台台長,美國天文學會會長。沙普利是20世紀科學史上最傑出的人物之一。他出身於農民家庭,幼年家境貧寒,沒有受過係統的教育,16歲就參加了工作。在強烈的求知欲驅使下,沙普利自學成材,由短訓班,至預科班,最終進入大學,並成為了舉世聞名的大科學家。沙普利在天文學上作出了重要貢獻。他對球狀星團和造父變星進行了係統的研究;推出太陽係不在銀河係中心,而是處於銀河係邊緣,銀河係的中心在人馬座方向。他的研究為人們認識銀河係奠定了基礎。沙普利在退休後積極參與科學普及活動。他富有激情並飽含哲理的演說,使年輕的聽眾大受裨益,並從中誕生了一批知名的科學家。

央斯基

卡爾·央斯基,美國著名的無線電天文學家。1905年出生於美國的俄克拉何馬州。他在大學裏拿到了物理學學位,之後到貝爾實驗室工作。在貝爾工作室工作期間,他用自己發明的天線接收了一種信號,這種信號在當時的世界上,人們並不知道而且也並不相信有這種信號。這種信號引起了卡爾·央斯基的好奇心。於是,他用了一年的時間來分析和研究這種奇怪的信號。終於在另一位電信工作者雷伯的幫助下,重新接收到了這種信號,並且是與央斯基所接受到的完全不同波長的信號。由此他們確認,這種信號是來自於銀河係中的人馬座上。由此,射電天文學誕生了。卡爾·央斯基於1950年逝世。在他短暫的生涯裏,他一直致力於射電天文學的研究,即使是在世界大戰期間,也沒有中斷過。射電天文學也因為卡爾·央斯基的貢獻得到了長足的發展。卡爾·央斯基是射電天文學的奠基人。

愛因斯坦

愛因斯坦,舉世聞名的德裔美國科學家,現代物理學的開創者和奠基人。

愛因斯坦1900年畢業於蘇黎士工業大學,1909年開始在大學任教,1914年任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學教授。後被迫移居美國,1940年入美國籍。19世紀末期是物理學的變革時期,愛因斯坦從實驗事實出發,從新考查了物理學的基本概念,在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動了天文學的發展。他的量子理論對天體物理學、特別是理論天體物理學都有很大的影響。理論天體物理學的第一個成熟的方麵——恒星大氣理論,就是在量子理論和輻射理論的基礎上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對論成功地揭示了能量與質量之間的關係,解決了長期存在的恒星能源來源的難題。近年來發現越來越多的高能物理現象,狹義相對論已成為解釋這種現象的一種最基本的理論工具。其廣義相對論也解決了一個天文學上多年的不解之謎,並推斷出後來被驗證了的光線彎曲現象,還成為後來許多天文概念的理論基礎。

愛因斯坦對天文學最大的貢獻莫過於他的宇宙學理論。他創立了相對論宇宙學,建立了靜態有限無邊的自洽的動力學宇宙模型,並引進了宇宙學原理、彎曲空間等新概念,大大推動了現代天文學的發展。

拉普拉斯

拉普拉斯,法國著名的天文學家和數學家,天體力學的集大成者。拉普拉斯是天體力學的主要奠基人,是天體演化學的創立者之一,是分析概率論的創始人,是應用數學的先軀。拉普拉斯用數學方法證明了行星的軌道大小隻有周期性變化,這就是著名拉普拉斯的定理。拉普拉斯的著名傑作《天體力學》,集各家之大成,書中第一次提出了“天體力學”的學科名稱,是經典天體力學的代表著作。《宇宙係統論》是拉普拉斯另一部名垂千古的傑作。在這部書中,他獨立於康德,提出了第一個科學的太陽係起源理論——星雲說。康德的星雲說是從哲學角度提出的,而拉普拉斯則從數學、力學角度充實了星雲說,因此,人們常常把他們兩人的星雲說稱為“康德-拉普拉斯星雲說”。他發表的天文學、數學和物理學的論文有270多篇,專著合計有4006多頁。其中最有代表性的專著有《天體力學》、《宇宙體係論》和《概率分析理論》。1796年,他發表《宇宙體係論》。因研究太陽係穩定性的動力學問題被譽為法國的牛頓和天體力學之父。1814年在參議院投票擁護恢複君主製後,他的從政生涯暫時走向低落,不過他得到了回報,路易十八國王複位後於1817年封他為侯爵。

威廉·赫歇爾

威廉·赫歇爾,英國天文學家,恒星天文學的創始人,被譽為恒星天文學之父。

赫歇爾利用全部業餘時間製作望遠鏡,經過千錘百煉,他終於成為製造望遠鏡的一代宗師,他一生磨製的反射鏡麵達四百多塊,還造成一架口徑1.22米,鏡筒長達12米的大型金屬反射望遠鏡。1781年,赫歇爾發現了太陽係中的第七顆行星——天王星,還發現了土星的兩顆衛星和天王星的兩顆衛星。1782年,赫歇爾編製成了第一個雙星表,他還發現了多數雙星不是表麵上的“光學雙星”,而是真正的“物理雙星”。1783年,赫歇爾發現了太陽的自行,他得到的太陽運動方向和現代測量數據相差不到10度。1786、1789、1802年,赫歇爾先後三次出版星團、星雲表,記錄了2500個星雲和星團。赫歇爾最重大的貢獻,莫過於對銀河係結構的研究,他是第一個確定了銀河係形狀大小和星數的人。

第穀·布拉赫

第穀·布拉赫,丹麥天文學家和占星學家。1572年11月11日第穀發現仙後座中的一顆新星(銀河係的一顆超新星),第二年發表論文《新星》,後來受丹麥國王腓特烈二世的邀請,在汶島建造天堡觀象台,建造了許多大型精密的天文儀器,經過20年的天文觀測,第穀發現了許多新的天文現象,如黃赤交角的變化、月球運行的二均差,並重新測量了歲差數值。第穀·布拉赫曾提出一種介於地心說和日心說之間的宇宙結構體係:地球靜居中心,行星繞太陽運行,而太陽則帶領行星繞地球運轉。這一體係17世紀初傳入我國後曾一度被接受。第穀對天文學的貢獻是不可磨滅的,他所做的觀測精度之高,是他同時代的人望塵莫及的。第穀編製的一部恒星表相當準確,至今仍然有使用價值。第穀是一位傑出的觀測家,但他的宇宙觀卻是錯誤的。第穀本人不接受任何地動的思想。他認為所有行星都繞太陽運動,而太陽率領眾行星繞地球運動。可以說,作為丹麥天文學家的第穀,是近代天文學的奠基人。

史蒂芬·威廉·霍金

史蒂芬·威廉·霍金,1942年1月8日在英國牛津出生,曾先後畢業於牛津大學和劍橋大學,並獲劍橋大學哲學博士學位。他之所以在輪椅上坐了39年,是因為他在22歲時就不幸患上了會使肌肉萎縮的盧伽雷氏症,演講和問答隻能通過語音合成器來完成。英國劍橋大學應用數學及理論物理學係教授,當代最重要的廣義相對論和宇宙論家,是20世紀享有國際盛譽的偉人之一,被稱為在世的最偉大的科學家,還被稱為“宇宙之王”。

1942年1月8日生於英國牛津的霍金剛好出生於伽利略逝世300周年紀念日之時。70年代他與彭羅斯一起證明了著名的奇性定理,為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之後世界上最著名的科學思想家和最傑出的理論物理學家。他還證明了黑洞的麵積定理,即隨著時間的增加黑洞的麵積不減。這很自然使人將黑洞的麵積和熱力學的熵聯係在一起。1973年,他考慮黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像黑體一樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,它以最後一刻的爆炸而告終。黑洞輻射的發現具有極其基本的意義,它將引力、量子力學和統計力學統一在一起。1974年以後,他的研究轉向量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論,但它的一些特征已被發現。例如,空間-時間在普郎克尺度下不是平坦的,而是處於一種泡沫的狀態。在量子引力中不存在純態,因果性受到破壞,因此使不可知性從經典統計物理、量子統計物理提高到了量子引力的第三個層次。1980年以後,他的興趣轉向量子宇宙論。

2004年7月,霍金修正了自己原來的“黑洞悖論”觀點,信息應該守恒。霍金認為他一生的貢獻是,在經典物理的框架裏,證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性,黑洞越變越大;但在量子物理的框架裏,他指出,黑洞因輻射而越變越小,大爆炸的奇點不但被量子效應所抹平,而且整個宇宙正是起始於此。理論物理學的細節在未來的20年中還會有變化,但就觀念而言,現在已經相當完備了。

張衡

張衡,東漢建初三年生,永和四年卒,字平子,南陽西鄂(今河南南陽市石橋鎮)人,他是我國東漢時期偉大的天文學家、數學家、發明家、地理學家、製圖學家、詩人、漢朝官員,為我國天文學、機械技術、地震學的發展作出了不可磨滅的貢獻;在數學、地理、繪畫和文學等方麵,張衡也表現出了非凡的才能和廣博的學識。

張衡是東漢中期渾天說的代表人物之一;他指出月球本身並不發光,月光其實是日光的反射;他還正確地解釋了月食的成因,並且認識到宇宙的無限性和行星運動的快慢與距離地球遠近的關係。張衡觀測記錄了2500顆恒星,創製了世界上第一架能比較準確地表演天象的漏水轉渾天儀,第一架測試地震的儀器——候風地動儀,還製造出了指南車、自動記裏鼓車、飛行數裏的木鳥等等。張衡共著有科學、哲學、和文學著作三十二篇,其中天文著作有《靈憲》和《靈憲圖》等。為了紀念張衡的功績,人們將月球背麵的一個環形山命名為“張衡環形山”,將小行星1802命名為“張衡小行星”。

20世紀中國著名文學家、曆史學家郭沫若對張衡的評價是:“如此全麵發展之人物,在世界史中亦所罕見,萬祀千齡,令人景仰。”

劉洪

劉洪,字元卓,東漢泰山郡蒙陰(今山東蒙陰縣)人,約東漢永建四年生,約建安十五年卒,是我國古代傑出的天文學家和數學家。

劉洪於漢桓帝延熹年間,“以校尉應太史徵,拜良中”。為官數載,清正廉潔,吏民皆畏而敬之。劉洪自幼勤奮好學,具有淵博的知識。由於他是魯王宗室,所以,年輕時就成為宮廷內臣,這對於施展他的政治抱負和潛心研究天文曆算有著得天獨厚的條件。

劉洪的才能,得到朝廷的重視。《後漢書》說,洪善算,當世無偶。因此,在漢靈帝漢靈帝光和年間,由太史蔡邕推薦,被調回京師,專門從事曆法研究。在此期間,他除了按照皇帝的旨意參與“考驗日月”,審核、課校他人呈報上來的研究成果外,還把多年來研究的成果彙集起來,寫成《乾象曆》、《七曜術》和《九章算術》九章算術等專著。經過精心地研究,他發現當時采用的《四分曆》不準確,於是參照曆代曆法加以演算、改進,創造了我國第一部曆法《乾象曆》。《乾象曆》是考慮了月球運動不均勻的曆法,在推算日食、月食時采用了定朔的方法,測得近月點的長度為27.5508日,白道和黃道約成6度的角,從中找出每天實際運動度數和平均運動度數的差,由此可平朔推求定期。《乾象曆》對曆代曆法的修訂產生過極大的影響,為後世所沿用。劉洪的另一重要成就是和蔡邕一起補續了《漢書·律曆記》,其中許多資料被都被後來的《續漢書·律曆記》所采用。

珠算,是用算盤進行運算的工具。珠算的發明,使人們的計算能力產生了一次飛躍,“珠算”這個名詞,最早見於東漢魏人徐嶽所著的《數術記遺》一書。徐嶽在書中說:“劉會稽,博學多聞,偏於數學……隸首注術,仍有多種,其一珠算。”徐嶽所說的劉會稽就是劉洪。

有人說,蒙陰是珠算的故鄉,劉洪是珠算之父,被尊為“算聖”。

何承天

何承天,南朝宋大臣、著名天文學家、無神論思想家,東海郯(今郯城)人。5歲喪父,賴母徐氏撫孤成人。承天自幼聰明好學,諸子百家,莫不博覽,幼年從學於當時的學者徐廣。曆官街陽內史,禦史中丞等。世稱何衡陽。元嘉時為著作佐郎,撰修宋書未成而卒。承天通覽儒史百家,經史子集,知識淵博。精天文律曆和計算,對天文律曆造詣頗深。曾上表指出沿用的景初乾象曆法疏漏不當。奏請改曆,稱《元嘉曆》,訂正舊曆所訂的冬至時刻和冬至時日所在位置,一直通行於宋、齊及梁天監中葉,在我國天文律曆史上占有重要地位。其論周天度數和兩極距離相當於給出圓周率的近似值約為3.1429,對後世曆法影響很大。兼通音律,發明一種接近十二平均律的新律,能彈箏,複擅弈棋,著作有《達性論》、《與宗居士書》、《答顏光祿》、《報應問》等。他運用當時所能達到的自然科學水平,進行反佛的理論鬥爭,在形神問題上批判“神不滅”的唯心主義理論,反對因果報應說。《報應問》、《達性論》等這些著作記錄了他和佛教徒宗炳、顏延之等的辯論,見於《弘明集》與《廣弘明集》。《宋書》、《南史》均有傳。宣揚無神論。他還熟知曆代朝典,曾奉命撰修《宋書》,書未成而卒。

祖衝之

祖衝之,字文遠,祖籍範陽郡遒縣(今河北淶源縣),南北朝時期傑出的數學家、天文學家和機械製造家。

祖衝之從小接受家傳的科學知識。青年時進入華林學省,從事學術活動。一生先後任過南徐州(今鎮江市)從事史、公府參軍、婁縣(今昆山市東北)令、謁者仆射、長水校尉等官職。其主要貢獻在數學、天文曆法和機械三方麵。在數學方麵,他寫了《綴術》一書,被收入著名的《算經十書》中,作為唐代國子監算學課本,可惜後來失傳了。《隋書·律曆誌》留下一小段關於圓周率(π)的記載,祖衝之算出π的真值在3.1415926(朒數)和3.1415927(盈數)之間,相當於精確到小數第7位,成為當時世界上最先進的成就。這一紀錄直到15世紀才由阿拉伯數學家卡西打破。祖衝之還給出π的兩個分數形式:22/7(約率)和355/113(密率),其中密率精確到小數第7位,在西方直到16世紀才由荷蘭數學家奧托重新發現。祖衝之還和兒子祖暅一起圓滿地利用“牟合方蓋”解決了球體積的計算問題,得到正確的球體積公式。在天文曆法方麵,祖衝之創製了《大明曆》,最早將歲差引進曆法;采用了391年加144個閏月的新閏周;首次精密測出交點月日數(27.21223),回歸年日數(365.2428)等數據,還發明了用圭表測量冬至前後若幹天的正午太陽影長以定冬至時刻的方法。在機械學方麵,他設計製造過水碓磨、銅製機件傳動的指南車、千裏船、定時器等等。此外,他在音律、文學、考據方麵也有造詣,他精通音律,擅長下棋,還寫有小說《述異記》。是曆史上少有的博學多才的人物。為紀念這位偉大的古代科學家,人們將月球背麵的一座環形山命名為“祖衝之環形山”,將小行星1888命名為“祖衝之小行星”。

祖衝之通過艱苦的努力,他在世界數學史上第一次將圓周率(π)值計算到小數點後七位,即3.1415926到3.1415927之間。他提出約率22/7和密率355/113,這一密率值是世界上最早提出的,比歐洲早一千多年,所以有人主張叫它“祖率”。他將自己的數學研究成果彙集成一部著作,名為《綴術》,唐朝國學曾經將此書定為數學課本。他編製的《大明曆》,第一次將“歲差”引進曆法。提出在391年中設置144個閏月。推算出一回歸年的長度為365.24281481日,誤差隻有50秒左右。他不僅是一位傑出的數學家和天文學家,而且還是一位傑出的機械專家。重新造出早已失傳的指南車、千裏船等巧妙機械多種。此外,他對音樂也有研究。著作有《釋論語》、《釋孝經》、《易義》、《老子義》、《莊子義》及小說《述異記》等,均早已遺失。

李淳風

李淳風,唐代傑出的天文學家、數學家,陝西岐山人。李淳風的《推背圖》以其預言的準確而著稱於世。

唐貞觀初年,傅仁均所造《戊寅元曆》預報日食屢出誤差,李淳風上疏駁傅仁均曆,所論十八條意見,經過辯論和檢驗,其中七條被采納,由此得到唐太宗賞識。“授將仕郎,直太史局”。貞觀七年,製造渾儀,並著《法象誌》七卷奏呈唐太宗,“太宗稱善,置其儀於凝暉閣,加授承務郎”。貞觀十五年升為太常博士,後轉太史丞。貞觀二十二年出任太史令。顯慶元年,因修訂國史有功,被封為昌樂縣男。龍朔二年改授秘閣郎中,鹹亨初,唐官製複舊,李淳風還為太史令。

李淳風的學術研究涉及到天文、數學、曆法、星占、氣象、儀器製造各個方麵。他對渾儀作出重大改革;編製《麟德曆》,撰寫《晉書》、《隋書》中的天文誌、律曆誌、五行誌;主持編定與注釋十部算經。他的著作還有《典章文物誌》、《乙巳占》、《秘閣錄》、《法象誌》、《乾坤變異錄》,並演《齊民要術》等凡十餘部。

一行

一行,中國唐代天文學家,佛學家,原名張遂,魏州昌樂(今河南南樂)人。祖父張公謹是唐代開國功臣,被封為郯國公,父親張擅為武功縣令。

一行自幼勤奮好學、博覽經史。他常到藏書豐富的長安城南玄都觀去看書,頗受觀主尹崇賞識。一次,他從尹崇處借得西漢揚雄《太玄經》,此書意旨深奧,尹崇自稱研讀數年尚不能曉,張遂僅數日就讀完,並能究其義而撰《大衍玄圖》一卷。尹崇大驚,對人說:“此後生顏子也。”年輕的張遂成了長安城裏的知名學者。時值武則天之侄武三思任春官尚書,封為梁王。武三思有權有勢,但沒有才學,想與張遂結交。為逃避武三思的拉攏,21歲出家為僧,取法名一行。先後在嵩山、天台山學習佛經和天文曆算,後成為中國佛教密宗之祖。曾譯《大日經》等印度佛經,並著《宿曜儀軌》、《七曜星辰別行法》、《北鬥七星護摩法》和《夢天火羅九曜》等,為把印度佛教中的天文學和星占學納入中國古代天文學和星占學的體係作出了貢獻。經唐王朝多次召請,開元五年回到長安,4年後奉命主持修編新曆。他主張在實測基礎上製訂曆法。開元十一年,他和梁令瓚製成黃道遊儀,並用它觀測日、月、五星的運動以及恒星的赤道坐標和它們對黃道的相對位置。兩人還設計製造了附有自動報時裝置的水運渾象。開元十二年,他主持了全國大規模的天文大地測量,其中南宮說等人在白馬、浚儀、扶溝、上蔡(今河南南北方向上的4個地方)所測的當地北極出地高度、夏至日影長度以及它們之間的南北距離最有價值。經一行歸算,得出北極出地高度差1度,南北兩地相距351唐裏80步(約合129.22千米)。這次測量還發現中國古代“日影千裏差一寸”的傳統觀念是錯誤的。在大量天文觀測的基礎上,開元十三年開始編製《大衍曆》,開元十五年完成初稿後去世,後經張說、陳玄景等人整理,開元十七年頒行全國。《大衍曆》分曆術7篇、略例3篇,曆議9篇,編排得條理分明、結構嚴謹。堪稱後來其他曆法的楷模。《大衍曆》以定氣(見二十四節氣)來計算太陽的視運動,在計算中一行發明了不等間距的二次差內插法,還提出“食差”的概念,並對不同地方、不同季節分別創立了被稱為“九服食差”(九服是各地的意思)的經驗公式,這實際上是對周日視差影響交食的一種改正,由於這種改正,日月食的預報更加精確了。

一行於開元十五年十月去世,玄宗親自撰塔銘,諡一行“大慧禪師”號。

沈括

沈括,字存中,號夢溪丈人,北宋杭州錢塘縣(今浙江杭州)人。北宋科學家、政治家。1歲時南遷至福建的武夷山、建陽一代,後隱居於福建的尤溪一帶。仁宗嘉祐八年進士。神宗時參與王安石變法運動。熙寧五年提舉司天監,次年赴兩浙考察水利、差役。熙寧八年出使遼國,駁斥遼的爭地要求。次年任翰林學士,權三司使,整頓陝西鹽政。後知延州(今陝西延安),加強對西夏的防禦。元豐五年以宋軍於永樂城之戰中為西夏所敗,連累被貶。晚年以平生見聞,在鎮江夢溪園撰寫了筆記體巨著《夢溪筆談》。

沈括的科學成就是多方麵的。他精研天文,所提倡的新曆法,與今天的陽曆相似。在物理學方麵,他記錄了指南針原理及多種製作法;發現地磁偏角的存在,比歐洲早了四百多年;又曾闡述凹麵鏡成像的原理;還對共振等規律加以研究。在數學方麵,他創立“隙積術”(二階等差級數的求和法)、“會圓術”(已知圓的直徑和弓形的高,求弓形的弦和弧長的方法)。在地質學方麵,他對衝積平原形成、水的侵蝕作用等,都有研究,並首先提出石油的命名。醫學方麵,對於有效的藥方,多有記錄,並有多部醫學著作。此外,他對當時科學發展和生產技術的情況,如畢升發明活字印刷術、金屬冶煉的方法等,皆詳為記錄。

沈括自幼對天文、地理等有著濃厚的興趣,勤學好問,刻苦鑽研。少年時代他隨做泉州州官的父親在福建泉州居住多年,當時的一些見聞,均收入《夢溪筆談》。在天文學方麵,沈括也取得了很大成就,他曾經製造過我國古代觀測天文的主要儀器——渾天儀:表示太陽影子的景表等。為了測得北極星準確位置,他連續三個月,每天用渾天儀觀測北極星位置,把初夜、中夜、後夜所見到的北極星方位,分別畫於圖上,經過精心研究,最後得出北極星與北極距三度。這一科學根據在《夢溪筆談》中有詳細的記載。《夢溪筆談》中還記載了沈括在數學方麵的貢獻,他發展了《九章算術》以來的等差級數,創造了新的高等級數求和法——隙級數。幾何學中,他發明了會圓術,即從已知圓的直徑和弓形高度來求弓形底和弓形弧的方法。

楊忠輔

楊忠輔,中國宋代天文學家,約在1185~1206年任職於太史局,於寧宗慶元五年作《統天曆》。在該曆中使用了有史以來最精確的回歸年長度——365.2425日,這個長度,不僅取代了在中國使用了長達七百年之久的、祖衝之測量的回歸長度——365.2428日,而這個數值正是400年後歐洲格裏曆——也就是今天全世界通用的公曆中所采用的回歸年數值。在楊忠輔以前,人們以為回歸年長度是一個亙古不變的恒定值,隻要盡量測量準確就可以了。楊忠輔的工作不僅在數值的精確性給人以深刻印象,而且他還發現回歸年長度在逐漸變化。盡管他定出的變化率比用現代理論推出的大了許多,但現代理論是在楊忠輔之後六七百年,在天體力學,高等數學、天文望遠鏡等己高度發展的情況下提出的。按照現代理論表達的回歸年長度為:365.242198781——0.000006138t式中t的單位是百年。即每過一百年,回歸年的長度減少0.000006138天或半秒多一點,楊忠輔能在1199年時就指出回歸年長度的變化,這和中國古代不斷重測、修訂回歸年長度的長期努力是分不開的,這種努力是中國古代曆法的基本結構所要求的。正因為如此,在楊忠輔之後,中國天文學家仍然繼續追求更精確的回歸年長度數值,明末邢雲路測定為365.242190日,用上式推算,當時的誤差僅為0.000027日,比第穀在1588年測得的365.2421875日更準確,古代中國和歐洲對回歸年的測量是在不同的天文體係之中進行的,現在,世界各國天文學都己納入統一的軌道,但今天世界通用的公曆中的回歸年長度值,楊忠輔早在八百年前就得到,這一點是值得紀念的。

郭守敬

郭守敬,中國元朝的天文學家、數學家、水利專家和儀器儀器製造專家。字若思,漢族,順德邢台(今河北邢台)人。

郭守敬幼承祖父郭榮家學,攻研天文、算學、水利。至元十三年元世祖忽必烈攻下南宋首都臨安,在統一前夕,命令製訂新曆法,由張文謙等主持成立新的治曆機構太史局。太史局由王恂負責,郭守敬輔助。在學術上則王恂主推算,郭主製儀和觀測。至元十五年(或十六年),太史局改稱太史院,王恂任太史令,郭守敬為同知太史院事,建立天文台。當時,有楊恭懿等來參予共事。經過四年努力,終於在至元十七年編出新曆,經忽必烈定名為《授時曆》。《授時曆》是中國古代一部很精良的曆法。王恂、郭守敬等人曾研究分析漢代以來的四十多家曆法,吸取各曆之長,力主製曆應“明曆之理”(王恂)和“曆之本在於測驗,而測驗之器莫先儀表”(郭守敬),采取理論與實踐相結合的科學態度,取得許多重要成就。郭守敬和王恂、許衡等人,共同編製出我國古代最先進、施行最久的曆法《授時曆》。為了編曆,他創製和改進了簡儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運儀、景符、窺幾等十幾件天文儀器儀表;還在全國各地設立二十七個觀測站,進行了大規模的“四海測量”,測出的北極出地高度平均誤差隻有0.35;新測二十八宿距度,平均誤差還不到5';測定了黃赤交角新值,誤差僅1'多;取回歸年長度為365.2425日,與現今通行的公曆值完全一致。

郭守敬編撰的天文曆法著作有《推步》、《立成》、《曆議擬稿》、《儀象法式》、《上中下三曆注式》和《修曆源流》等十四種,共105卷。為紀念郭守敬的功績,人們將月球背麵的一環形山命名為“郭守敬環形山”,將小行星2012命名為“郭守敬小行星”。郭守敬為修曆而設計和監製的新儀器有:簡儀、高表、候極儀、渾天象、玲瓏儀、仰儀、立運儀、證理儀、景符、窺幾、日月食儀以及星晷定時儀12種(史書記載稱13種,有的研究者認為末一種或為星晷與定時儀兩種)。在大都(今北京),郭守敬通過三年半約二百次的晷影測量,定出至元十四年到十七年的冬至時刻。他又結合曆史上的可靠資料加以歸算,得出一回歸年的長度為365.2425日。這個值同現今世界上通用的公曆值一樣。中國古曆自西漢劉歆作《三統曆》以來,一直利用上元積年和日法進行計算。唐、宋時,曹士等試作改變。《授時曆》則完全廢除了上元積年,采用至元十七年的冬至時刻作為計算的出發點,以至元十八年為“元”,即開始之年。所用的數據,個位數以下一律以100為進位單位,即用百進位式的小數製,取消日法的分數表達式。

晚年,郭守敬致力於河工水利,兼任都水監。至元二十八至三十年,他提出並完成了自大都到通州的運河(即白浮渠和通惠河)工程。至元三十一年,郭守敬升任昭文館大學士兼知太史院事。他主持河工工程期間,製成一些精良的計時器。

邢雲路

刑雲路,中國明代天文學家,字士登,安肅(今河北省徐水縣)人。萬曆二十三年任河南僉事時,發現《大統曆》與天象實測不合,因而奏請改曆。他的奏疏受到欽天監官員的攻擊。禮部侍郎範謙推舉他主持改曆,也無結果。萬曆三十六年戊申,他在蘭州時曾立六丈高表以測日影,算得這一年立春時刻與欽天監所推不同,寫成《戊申立春考證》一卷。書中提出一回歸年長度為365.242190日,同現代理論計算值隻差2.3秒。萬曆三十八年被召入京,參加改曆工作。萬曆四十四年獻《七政真數》,敘述推算曆法的方法。天啟元年,以古今交蝕數例,指出《授時曆》的不足。著《古今律曆考》七十二卷,指陳曆代曆法得失。在邢雲路活動的年代,中國古典天文學正麵臨一個新的發展高潮。他曾參加兩次改曆運動,是明末複興天文學的重要人物。他在《古今律曆考》中指出:“星、月之往來皆太陽一氣之牽係也。”這是一種樸素的行星運動受太陽吸引力支配的思想。