近世時期——首創能人1
明清兩代是我國曆史上的近世時期。在我們的印象中,明清時期限製對外交往,科學技術上開始走下坡路,很少重大的發明創造。但事實並非如此,明清時代的科技成就還是值得一提的。
趙士禎、戴梓的火器發明,在兵工技術史上占有重要地位。黃履莊發明的世界第一輛自行車,給無數人帶來出行便利。而齊彥槐的天文儀器,居然成為明清時期彙通中西的曆史見證。
我國近世時期的創製能人,同樣在技術領域書寫了精彩的一頁。
鋼琴理論的鼻祖朱載堉
朱載堉(1536~1611年),字伯勤,號句曲山人,青年時自號狂生、山陽酒狂仙客。係明太祖朱元璋九世孫,仁宗帝的第六代孫,鄭藩王族嫡世。
他是一位百科全書式的學者,是樂律學家、音樂家、樂器製造家、舞學家、數學家、物理學家、天文曆法學家。因其首創的“十二平均律”,或稱十二等程律、新法密律,被廣泛應用在世界各國的鍵盤樂器上,包括鋼琴,故被譽為“鋼琴理論的鼻祖”。
朱載堉的父親鄭恭王朱厚烷能書善文,精通音律樂譜,載堉自幼深受父親影響,喜歡音樂、數學,聰明過人。嘉靖二十四年,即1545年,年僅10歲的載堉就攻讀《尚書盤庚》等史書,並封為世子, 成為鄭王的繼承人。
不過,朱載堉雖然貴為王子,但他的生活道路並不平坦,這與他父親朱厚烷的經曆有關。朱厚烷是明仁宗朱高熾的第六世孫,襲父封爵,為鄭恭王。他生活樸素,為人剛直,一次,他無意間得罪了皇帝,最後被囚禁了起來。
當時,朱載堉剛滿15歲,父親被囚禁後,他離開了皇宮,住在民間,過著普通人的日子。
在這期間,朱載堉發奮攻讀,致力於樂律、曆算之學的研究,撰寫了大量學術著作。
隆慶元年,即1567年,朱厚烷冤案平反,第二年,朱載堉結束了“席槁獨處”的生活,重回宮中。萬曆十九年,即1591年,朱厚烷病逝,載堉為世子,本可承繼王位,但他上書皇帝,甘願放棄一切。最後,他遷居到懷慶府城外,自稱道人,仍“務益著書”。
朱載堉對我國古代文化的最大貢獻是他創建了“十二平均律”。這是音樂學和音樂物理學的一大革命,也是世界科學史上的一大發明。
在我國古代音律學發展過程中,如何能夠實現樂曲演奏中的旋宮轉調,曆代都有學者孜孜不倦進行探索,但是迄朱載堉時無人登上成功的峰頂,隻有朱載堉徹底解決了這一問題。他在總結前人樂律理論基礎上,通過精密計算和科學實驗,成功地發現十二平均律的等比數列規律,稱其為密率,在他的作品《律學新說》卷一中,他概述了十二平均律的計算方法:
創立新法:置一尺為實,以密率除之,凡十二遍。
在《律呂精義·內篇》卷一中,他對十二平均律做了描述:
蓋十二律黃鍾為始,應鍾為終,終而複始,循環無端。……是故各律皆以黃鍾……為實,皆以應鍾倍數1.059463……為法除之,即得其次律也。
為了閱讀方便,他引文中用阿拉伯數字代替了原文中的漢字數字。用這種方法確定的各律相應弦長,其音程相等,完全可以滿足音樂演奏中旋宮轉調的要求。這也正是現代國際音樂中通用的“十二平均律”。
後來,朱載堉研究出的十二平均律的關鍵數據———“根號2開12次方”被傳教士通過絲綢之路帶到了西方,巴赫根據它製造出了世界上第一架鋼琴。如果把巴赫稱為鋼琴之父的話,朱載堉便可以稱為鋼琴之祖了。如果沒有十二平均律,帕瓦羅蒂的《我的太陽》就沒法演唱,因為此曲裏麵有轉兩個八度的音。
我國著名的律學專家黃翔鵬先生說:“十二平均律不是一個單項的科研成果,而是涉及古代計量科學、數學、物理學中的音樂聲學,縱貫中國樂律學史,旁及天文曆算並密切相關於音樂藝術實踐的、博大精深的成果。”
在創建十二律的過程中,朱載堉也受到了他父親的影響。朱厚烷精通音律學,他對兒子說:“仲呂順生黃鍾,返本還元;黃鍾逆生仲呂,循環無端。實無往而不返之理。笙琴互證,則知三分損益之法非精義也。”
朱厚烷堅信旋宮轉調能夠實現,同時又明確指出傳統三分損益法不可取,這對朱載堉有很大啟發。正是在他父親及前人工作基礎上,朱載堉最終完成了十二平均律的發明。
圍繞著十二平均律的創建,朱載堉成功地登上了一個又一個科學高峰。例如,為了解決十二平均律的計算問題,他討論了等比數列,找到了計算等比數列的方法,並將其成功地應用於求解十二平均律。為了解決繁重的數學運算,他最早運用珠算進行開方運算,並提出了一套珠算開方口訣,這是富有創見之舉。他還解決了不同進位小數的換算方法,作出了有關計算法則的總結。在數學史上,這些都是很引人注目的成就。
在我國古代,音律學與度量衡分不開。朱載堉在研究音律學的同時,還對計量學和度量衡的演變也做了考察。他親自做了累黍實驗以確定古人所說的尺長。為了確定量製標準,他測定了水銀密度,測量結果相當精確。他從理論上辯證說明了“同律度量衡”之關係,對後世影響很大。
朱載堉注重實踐、實驗和實測。他特別注意把自己的理論放在實踐中去檢驗。例如他提出的名為“異徑管律”的管口校正法,就是從數學中推導出來以後,又在實踐中進行檢驗,證明了它確實有效的。他的書中記述了大量的實驗事實,如管口校正實驗、和聲實驗、累黍實驗、度量實驗等,就充分反映了他的這一思想方法。
以此同時,朱載堉還在天文學上也有很高造詣。他生活的時代,明朝通用的曆法是《大統曆》,因行用日久,常出差錯。萬曆二十三年,即1595年,他上書皇帝,進獻《聖壽萬年曆》、《律曆融通》二書,提請改曆。其見解精辟,深得識者稱許。《明史·曆誌》曾大段摘引他的議論。禮部尚書範謙向皇帝建議說:“其書應發欽天監參訂測驗。世子留心曆學,博通今古,宜賜敕獎諭。”得到皇帝允許。
邢雲路是明末一位著名天文學家,著有《古今律曆考》一書,朱載堉為之作序,序文中稱,他曾和邢“麵講古今曆事,夜深忘倦”,邢“摘曆史緊要處問難”,朱“於燈下步算以答”,二人“攜手散步中庭,仰窺玄象。”生動地描寫出了他們協力鑽研天文的情形。
朱載堉的科學貢獻是巨大的,他是我國封建社會一位富有創造性的學者,是明代科學和藝術上的一顆巨星,中外學者尊崇他為“東方文藝複興式的聖人”。
[旁注]
朱厚烷 (1518-1591),安徽鳳陽人。明成祖六世孫,鄭懿王朱祐檡第四子。嘉靖六年,即1527,10歲時襲封鄭王。1550年,上書勸諫明世宗,希望他不要服用丹藥以求長生,希望他不要過於崇信道教,結果被降為庶人,發宗人府,禁錮在高牆內。
世子 是親王法定繼承人的正式封號。在漢朝初期,親王法定繼承人的正式封號為“王太子”,後來為了與皇太子相區別,改為世子,後代延習不改。另外,對於貴族、高官的兒子們,也習尊稱為世子,以示尊重,但這不是正式的稱呼。
席槁 這裏的“槁”,指用禾稈編成的席子。坐臥槁上是古人請罪的一種方式,因以指請罪。 如宋代文人蘇軾在《上神宗皇帝書》中稱:“自知瀆犯天威,罪在不赦,席槁私室,以待斧鉞之誅。”
黃翔鵬 曾用名黃祥鵬、祥鵬、羊鵬等。曾任中央音樂學院音樂學係講師,中國藝術研究院博士生導師等職務。他的研究主要在中國音樂史和中國傳統音樂理論兩個領域,對出土和傳世音樂文物的研究、傳統音樂的型態學特征及其曆史發展和中國樂律學史、曲調考證等諸方麵都具有理論建樹和新發現。
累黍 是我國古代兩種很小的重量單位,形容數量極小。古代用黍粒作為計量的基準,累黍就是用一定的方式排列黍粒,或縱排,或橫排,成為分、寸、尺及音樂律管的長度,或成為合、升、鬥等計量容積或成為銖、兩、斤等計算重量。
禮部尚書 中國古代官署。南北朝北周始設。隋唐為六部之一。曆代相沿。長官為禮部尚書。是主管朝廷中的禮儀、祭祀、宴餐、學校、科舉和外事活動的大臣,名清時期為從一品。禮部一般設有:尚書一人,正二品;侍郎一人,從二品。郎中四人,員外郎四人,主事若幹人。
邢雲路 我國明代天文學家。字士登,今河北省徐水縣人,生於嘉靖二十九年,即1549年左右,卒於天啟年間。在他活動的年代,我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。
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在朱載堉出生的地方,流傳著關於他的大量傳說和故事:
據說,朱載堉出生時,他的母親高妃懷胎已經11個月。正當家人為高妃遲遲不分娩而犯愁的時候,宮前飛來一隻鳳凰,邊舞邊鳴。府裏的人都認為是個好兆。果然,高妃一高興,朱載堉便出世了。