孫海華
1997年,江澤民主席訪美在哈佛大學演講時,曾經(jīng)盛贊我國歷史上對人類有杰出貢獻的三位科學家,其中就有朱載.
朱載(1536年-1611年,如右圖)字伯勤,河南省懷慶府(今焦作沁陽市)人.朱載是明太祖朱元璋九世孫,明代著名的律學家、歷學家、數(shù)學家.朱載深受父親鄭恭王朱厚烷的影響,自幼儉樸敦本,聰穎好學.嘉靖二十九年(1550年),恭王非罪削爵,被禁錮高墻,年僅15歲的朱載,開始了“席蒿獨處”的淡泊生活.在漠落坎坷19年的漫長歲月里,朱載拜結賢哲,出入俗理,以追逐日月的精神,專心攻讀音律、歷算,開拓了邊緣學科的廣闊領域.
隆慶元年,朱厚烷冤案平反.次年,朱載結束了“席藁獨處”的生活,重回宮中.萬歷十九年(1591年),朱厚烷病逝,載為世子,本可承繼王位,但他上書皇帝,甘愿放棄.讓爵之后,他自稱道人,遷居懷慶府,潛心著書,過著純粹學者生活.
朱載一生刻苦求真,嘔心瀝血,共完成《律學新說》、《算學新說》、《樂律全書》、《圓方句股圖解》等20多部著作,涉及音樂、算術、天文歷法、詩詞等多方面.
朱載對古代文化的最大貢獻是他創(chuàng)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(fā)明.中國傳統(tǒng)音樂中的樂律,是以三分損益法得出的,其所得出的十二個音,雖然彼此間五度及四度音的相對關系是正確的,但在八度之中各半音的音高位置則并非是等距的,因此不利于音樂的轉調.這種律制在近代以前的世界各地普遍存在,包括古希臘及阿拉伯音樂中的律制.
如何能夠實現(xiàn)樂曲演奏中的旋宮轉調,歷代都有學者孜孜不倦進行探索.朱載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(fā)現(xiàn)十二平均律的等比數(shù)列規(guī)律,稱其為密率.十二平均律,是一種律制,即把一個八度分成十二個相對均等的音程,每一個音程是一個半音,兩個音程是一個全音.十七世紀,朱載研究出的十二平均律的關鍵數(shù)據(jù)——“根號2開十二次方”被傳教士帶到了西方,巴赫根據(jù)它制造出了世界上第一架鋼琴.現(xiàn)在,世界上有十分之八九的樂器發(fā)音和理論標準都是參照十二平均律的.
圍繞著十二平均律的創(chuàng)建,朱載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(shù)列,找到了計算等比數(shù)列的方法,并將其成功地應用于求解十二平均律.為了解決繁瑣的數(shù)學運算,他最早運用珠算進行開平方、開立方、開高次方運算,并提出了一套珠算開方口訣,富有創(chuàng)見之舉.他還解決了不同進位小數(shù)的換算方法,作出了有關計算法則的總結.
在中國古代,音律學與度量衡分不開.朱載在研究音律學的同時,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.為了確定量制標準,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”之關系,對后世影響很大.
朱載注重實踐、實驗和實測,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(shù)學中推導出來以后,又在實踐中進行檢驗,證明了它確實有效.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,充分反映了他的這一思想方法.
朱載在天文、算學等方面也碩果累累.在天文學上,萬歷九年他完成了歷學著作《律歷融通》,之后,他又在總結前人歷史經(jīng)驗的基礎上,寫出了兩部新歷——《黃鐘歷》和《圣壽萬年歷》.他發(fā)明了累黍定尺法,精確地計算出北京的地理位置與地磁偏角,還精確計算出回歸年的長度值和水銀的比重,其精確度幾乎與現(xiàn)在國際通用值相同.在算學上,他首次運用珠算進行開方,研究出了數(shù)列等式,解決了不同進位制的小數(shù)換算,其中某些演算方法一直沿用到今天.
諾貝爾獎獲得者李政道曾說過,科學和藝術是一個山峰的兩面,它們是融為一體、不可分割的,只有這兩方面都精通的人,才能站在峰的頂端.朱載正是這樣一個站在峰頂?shù)娜耍?/p>
責任編輯 蔡華杰