1997年,江澤民主席訪美在哈佛大學(xué)演講時(shí),曾經(jīng)盛贊我國(guó)歷史上對(duì)人類有杰出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)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(yáng)市)人.朱載是明太祖朱元璋九世孫,明代著名的律學(xué)家、歷學(xué)家、數(shù)學(xué)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(xué).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(kāi)始了“席蒿獨(dú)處”的淡泊生活.在漠落坎坷19年的漫長(zhǎng)歲月里,朱載拜結(jié)賢哲,出入俗理,以追逐日月的精神,專心攻讀音律、歷算,開(kāi)拓了邊緣學(xué)科的廣闊領(lǐng)域.
隆慶元年,朱厚烷冤案平反.次年,朱載結(jié)束了“席藁獨(dú)處”的生活,重回宮中.萬(wàn)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(guò)著純粹學(xué)者生活.
朱載一生刻苦求真,嘔心瀝血,共完成《律學(xué)新說(shuō)》、《算學(xué)新說(shuō)》、《樂(lè)律全書》、《圓方句股圖解》等20多部著作,涉及音樂(lè)、算術(shù)、天文歷法、詩(shī)詞等多方面.
朱載對(duì)古代文化的最大貢獻(xiàn)是他創(chuàng)建了十二平均律.這是音樂(lè)學(xué)和音樂(lè)物理學(xué)的一大革命,也是世界科學(xué)史上的一大發(fā)明.中國(guó)傳統(tǒng)音樂(lè)中的樂(lè)律,是以三分損益法得出的,其所得出的十二個(gè)音,雖然彼此間五度及四度音的相對(duì)關(guān)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(lè)的轉(zhuǎn)調(diào).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(lè)中的律制.
如何能夠?qū)崿F(xiàn)樂(lè)曲演奏中的旋宮轉(zhuǎn)調(diào),歷代都有學(xué)者孜孜不倦進(jìn)行探索.朱載在總結(jié)前人樂(lè)律理論基礎(chǔ)上,通過(guò)精密計(jì)算和科學(xué)實(shí)驗(yàn),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(gè)八度分成十二個(gè)相對(duì)均等的音程,每一個(gè)音程是一個(gè)半音,兩個(gè)音程是一個(gè)全音.十七世紀(jì),朱載研究出的十二平均律的關(guān)鍵數(shù)據(jù)——“根號(hào)2開(kāi)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(lè)器發(fā)音和理論標(biāo)準(zhǔn)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(gè)又一個(gè)科學(xué)高峰.例如,為了解決十二平均律的計(jì)算問(wèn)題,他討論了等比數(shù)列,找到了計(jì)算等比數(shù)列的方法,并將其成功地應(yīng)用于求解十二平均律.為了解決繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算,他最早運(yùn)用珠算進(jìn)行開(kāi)平方、開(kāi)立方、開(kāi)高次方運(yùn)算,并提出了一套珠算開(kāi)方口訣,富有創(chuàng)見(jiàn)之舉.他還解決了不同進(jìn)位小數(shù)的換算方法,作出了有關(guān)計(jì)算法則的總結(jié).
在中國(guó)古代,音律學(xué)與度量衡分不開(kāi).朱載在研究音律學(xué)的同時(shí),對(duì)計(jì)量學(xué)和度量衡的演變也做了考察.他親自做了累黍?qū)嶒?yàn)以確定古人所說(shuō)的尺長(zhǎng).為了確定量制標(biāo)準(zhǔn),他測(cè)定了水銀密度,測(cè)量結(jié)果相當(dāng)精確.他從理論上辯證說(shuō)明了“同律度量衡”之關(guān)系,對(duì)后世影響很大.
朱載注重實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè),特別注意把自己的理論放在實(shí)踐中去檢驗(yàn).例如他提出的名為“異徑管律”的管口校正法,就是從數(shù)學(xué)中推導(dǎo)出來(lái)以后,又在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn),證明了它確實(shí)有效.他的書中記述了大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí),如管口校正實(shí)驗(yàn)、和聲實(shí)驗(yàn)、累黍?qū)嶒?yàn)、度量實(shí)驗(yàn)等,充分反映了他的這一思想方法.
朱載在天文、算學(xué)等方面也碩果累累.在天文學(xué)上,萬(wàn)歷九年他完成了歷學(xué)著作《律歷融通》,之后,他又在總結(jié)前人歷史經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,寫出了兩部新歷——《黃鐘歷》和《圣壽萬(wàn)年歷》.他發(fā)明了累黍定尺法,精確地計(jì)算出北京的地理位置與地磁偏角,還精確計(jì)算出回歸年的長(zhǎng)度值和水銀的比重,其精確度幾乎與現(xiàn)在國(guó)際通用值相同.在算學(xué)上,他首次運(yùn)用珠算進(jìn)行開(kāi)方,研究出了數(shù)列等式,解決了不同進(jìn)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(jiǎng)獲得者李政道曾說(shuō)過(guò),科學(xué)和藝術(shù)是一個(gè)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(gè)站在峰頂?shù)娜耍?/p>
責(zé)任編輯 蔡華杰
中學(xué)生數(shù)理化·八年級(jí)物理人教版2008年4期