祖冲之"大明历"开辟历法新纪元

2013年01月30日

    祖冲之(429—500)，字文远。其祖籍河北涞水，为避战乱，祖父祖昌带着一家人迁至江南。他不仅是早于欧洲千余年推算出7位小数圆周率的数学家，还是杰出的天文学家和机械制造师。

    祖冲之于公元462年编制成功的《大明历》。他从亲自测量计算的大量资料中，对比分析发现过去历法的严重误差，并勇于改进，编制成功了《大明历》，开辟了历法史的新纪元。

    把岁差现象首次引入历法，是祖冲之的一大贡献。由于中国古代历法在计算日月五星的位置时，是以冬至太阳所在恒星间的位置作为基准点的，所以岁差概念和数值的引进，就使得这一基准点的位置得到较好的校正。其中所使用的回归年日数、交点月日数、木星公转周期、五大行星会合周期等数据也都相当精确。

    《大明历》取回归年长度为365.2428日，误差仅46秒，是中国赵宋统天历（公元1199年）以前最理想的一个数据，也是中国古代所用的最佳值之一。该值的取得，与祖冲之巧妙、正确地应用刘洪等人在173年的日影测量结果有关，还与祖冲之发明的冬至时刻测算法密切相关。该测算法是在测量冬至前后数日午中的日影长度的基础上，并在假定这前后数日影长的变化是均匀的前提下，用线性比例的方法求取冬至的具体时刻，它嗣后成为中国古代冬至时刻的经典测算法。这个方法也为后世长期采用。

    在回归年和朔望月长度精确测算的基础上，祖冲之还很好地选定了十分准确的新闰周：在制历时考虑岁差（45年11月差１°），这是中国历法史上第二次大改革。又改进闰法，把旧历中19年7闰改为391年144闰，使之更符合天象的实际，是中国古代得到的最佳闰周。在此前的1000多年里，我国历法家一向把19年定为计算闰年的单位，期间含有7个闰年(13个月)。但这样不够周密、精确。

    在《大明历》中，祖冲之还第一次明确地指出了交点月（月亮相继两次通过同一个黄白交点的时间间隔）的长度值：27.2122日，误差仅1秒左右，已达到了相当高的精度水平。

    祖冲之申请改用《大明历》的举动，对传统的天地、星月、历法带来冲击，因此引来朝臣一边倒的质疑。守旧势力抬出古圣先贤的招牌来压制祖冲之，认为“冬至时的太阳总在一定的位置上，这是古圣先贤测定的，是万世不能改变的”，并且指责说，“祖冲之以为冬至点每年有稍微移动，是诬蔑了天，违背了圣人的经典，是一种大逆不道的行为”。

    当时的祖冲之只有30岁出头，步入仕途不久，官阶很低，但他无所畏惧、据理力争。他写了一篇有名的《驳议》，根据古代文献记载和多年来亲自观测的数据，证明冬至点的确是有变动的，坚定地表示：“决不应该盲目迷信古人。既然发现了旧历法的缺点，又确定了新历法有许多优点，就应当改用新的。”

    祖冲之严谨求实的精神和有理有据的驳议，赢得了这场大辩论。最终，宋孝武帝决定在宋大明九年(465)改行新历。

    可惜好事多磨。就在大明八年，孝武帝死了，改历的事也被搁置。南齐时又有一个太子支持改历，也因太子去世而错过了机会。一直到祖冲之去世后10年，即梁天监九年(510)，《大明历》才以《甲子元历》之名颁行。