中國的達文西,被嚴重低估的一位皇家學者

2020-12-13 中學數學精準輔導

達文西是義大利文藝復興時期的全才式的人物,堪稱是巨人中的巨人。當從多才多藝,全才角度出發,中國歷史上也有不少人物可以媲美他。比如明朝著名的律學家、歷學家、音樂家朱載堉。他的研究成果在西方引起了極大的震動,卻被中國默默無聞數百年。毫不誇張的說,即便他做了大明王朝的皇帝,即便他是個勤勉有為的政治家,他在政治上、歷史上,對世界的影響和貢獻,遠遠不及他在政治之外絢爛奪目。

《明史藝文志》載,朱載堉是明朝開國皇帝朱元璋的九世孫,是皇家後代,一生共著有《樂律全書》四十卷、《嘉量算經》三卷、《律歷融通》四卷、《音義》一卷、《萬年曆》一卷、《萬年曆備考》二卷、《歷學新說》二卷等(戴念祖先生在其《朱載堉———明代的科學和藝術巨星》一書中說《明史》記載有誤,《律歷融通》、《音義》等書均包含在《樂律全書》之中),內容涉及音樂、天文、曆法、數學、舞蹈、文學等,是一個可以與李時珍、宋應星、徐光啟、徐霞客齊名的重量級科學家,同時也是一位大百科全書式的學者。在他多達百萬字的著述中,尤以《樂律全書》最為著名。

英人李約瑟博士說這本書出版於萬曆三十八年前後,但是早在萬曆十二年他就已經證明了勻律音階的音程可以取為二的十二次方根(即十二平均律),比歐洲人提前了數十年。這一發現徹底解決了困擾人們千年的難題,是音樂史上的重大事件。現代樂器的製造都是用十二平均律來定音的。十二平均律理論被傳教士帶到了西方,產生了深遠的影響,王子朱載堉也隨之享譽歐洲。

在《朱載堉———明代的科學和藝術巨星》一書中,戴念祖先生引用了德國物理學家赫爾姆霍茨的一段話:「在中國人中,據說有一個王子叫載堉的,他在舊派音樂家的大反對中,倡導七聲音階。把八度分成十二個半音以及變調的方法,也是這個有天才和技巧的國家發明的。」

歐洲人在讚嘆並實踐朱載堉的發明,而在朱載堉的故鄉中國,他的創造被束之高閣。在沉睡了四百多年之後,儘管朱載堉被重新認識和研究,但他仍然躺在學者的書房裡。翻開任何一本歷史教科書,無論是小學的或是中學的,很容易看到李時珍、宋應星、徐光啟、徐霞客的成就,而卻難發現朱載堉的名字。正如李約瑟博士所說:「這真是不可思議的諷刺」。

A.文學

朱載堉寫的散曲膾炙人口,散曲集《醒世詞》存小令73首,具有強烈的批判現實主義色彩。《誦子令驢兒樣》、《山坡羊富不可交》、《山坡羊》、《黃鶯兒》、《七律嘆人敬富》、《山坡羊十不足》、《黃鶯兒戒得志》、《黃鶯兒窮而乍富》

B.音律, 神話一般的朱載堉,與他的十二平均律

朱載堉對文藝的最大貢獻是他創建了十二平均律。此理論被廣泛應用在世界各國的鍵盤樂器上,包括鋼琴 ,故朱載堉被譽為「鋼琴理論的鼻祖」。

早在1581年,明代鄭藩王子朱載堉(yù)就依靠手工計算,推算出十二平均律,並造出世界上第一架定音樂器——弦準。而直到如今,十二平均律仍在深深影響著每一位音樂從業者與愛好者,可以說是現代音樂的基石。推算出十二平均律這一創舉,朱載堉早於歐洲整整55年.

朱載堉用橫跨81檔的特大算盤,進行開平方、開立方的計算,提出了「異徑管說」,並以此為據,設計並製造出弦準和律管。朱載堉的「十二平均律」使這十二個鍵的每相鄰兩鍵音律的增幅或減幅相等。對這個音樂領域遺留了一千多年的學術難題,朱載堉經過幾十年的潛心研究,終於以他的十二平均律之說解決了。或許音樂上的這種專業詞彙讓人費解,那麼讓量化一下:世界上已知的十有八九的樂器定音,都是在十二平均律的基礎上完成的,它被西方普遍認為是「標準調音」、「標準的西方音律」。

17世紀,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。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,因為此曲裡面有轉兩個八度的音。

中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,旁及天文歷算並密切相關於音樂藝術實踐的、博大精深的成果。」 十二平均律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,當時居於世界律學領域的領先地位,在我國樂律學研究上具有劃時代的意義。

在中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,歷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,只有朱載堉徹底解決了這一問題。 為創建十二平均律,需要解決圍繞這一難題的一系列學術課題,首先要找到計算十二平均律的數學方法。朱載堉應用自製的八十一檔雙排大算盤,開平方、開立方求出十二平均律的參數,詳盡程度超過我國古代的數學專著,計算結果精確程度達二十五位有效數字。

有趣的是,朱載堉在1581年完成十二平均律,當時沒有得到足夠的重視與應用。但在55年後,法國的數學家馬林默森在1636年《和諧宇宙》中,卻做出和朱載堉完全一樣的等程律數學表達式。而其後在1722年與1744年,德國作曲家巴赫分別創作出,上下兩卷《平均律鋼琴曲集》,充分發揮了十二平均律的重大作用,影響了此後200年的創作。從此之後,十二平均律普遍被人們接受,享譽歐洲。

臺灣學者陳萬鼐先生說:「開方的方法既非朱載堉所發明,精於打算盤也無所謂學術價值,但他開方開到有效數字達二十五位數,恐怕自古以來的數學家,也只有他是唯一最精確而有耐心的人。」

此外,尚有不明撰述年月的《樂學新說》、《靈星小舞譜》、《旋宮合樂譜》、《六代小舞譜》、《小舞鄉樂譜》、《二佾綴兆圖》、《嘉量算經》、《圓方句股圖解》、《律呂質疑辨惑》等。上述著作,大部分都收入他的《樂律全書》中。

C.樂器

朱載堉不僅是科學家和音樂家,而且還是樂器製造家,他不滿足於因循舊說,敢於向歷代相傳的律制理論提出疑問,另立新說,以實事求是的態度進行研究,精心製作出了世界上第一架定音樂器——弦準,把十二平均律的理論推廣到音樂實踐中。朱載堉還製作了三十六支銅製律管,每管表示一律。在他的著作中對每律的選材、製作方法、吹奏要求都有詳細的說明,數據極其精密。比利時布魯塞爾樂器博物館館長馬容經過一二十年的研究,複製了其中的兩支律管,他說: 「這樣偉大的發明,只有聰明的中國人才能做到。」

D.舞學, 舞蹈

首創「舞學」,為舞學制定了大綱,奠定了理論基礎,繪製大量舞譜和舞圖。他的「天下太平」字舞譜,也為今天的團體操開創了先河。 朱載堉又提出較為系統的音樂教學體系,他的集體教唱、樂器伴唱、識譜學唱,在我們今天的音樂教學中仍被廣泛應用。

山王莊「高抬火轎」的歷史可追溯到唐宋時期,當地居民自古以來就有踩高蹺、抬花轎鬧新春的習俗。這種習俗在明代得到了脫胎換骨的發展。當時,鄭王世子朱載堉七疏辭爵後隱居在丹水河畔的九峰山下著書立說,萬善古鎮自然是他經常遊歷的地方。世子十分同情被稱為「下九流」的抬轎夫和嗩吶手等民間藝人,便竭力想為他們爭取地位,大膽地把踩高蹺和抬花轎兩種民間表演藝術結合在一起,精心設計出了踩著高蹺抬花轎的表演形式。

朱載堉的初衷就是要讓人以仰視的角度高看「轎夫」,用藝術的表現手段來提高「轎夫」在世人眼中的形象和地位。隨後,朱載堉又不斷對其改進,將白天表演改為夜間,將花轎改為火轎,把原來的布轎改為紗轎,轎的周圍插上蠟燭,轎頂鑲嵌上能噴射出彩色火焰的龍頭,寓意火旺、財旺,象徵著一年裡百姓的生活紅紅火火。

除了表演形式的不斷改進外,從內容上也斷豐富。朱載堉把他創作的民間舞蹈廣泛運用到其中,伴奏用的樂器也是他改進後的管子和嗩吶,打擊樂器用的是「金鼓經」中的鼓譜。還把他自己編的「醒世詞」「情理詞」等譜成曲調讓藝人們在表演中演唱。2008年國務院將高抬火轎公布為第一批國家級非物質文化遺產擴展項目名錄。

E.計量學

朱載堉對累黍定尺、古代貨幣和度量衡的關係等都有極其細密的調查和實物實驗,特別是關於歷代度量衡制變遷的研究一直影響到今天;他提出了一系列管口校正的計算方法和計算公式,還精確地測定了水銀密度。

F.天文曆法

他發明了累黍定尺法,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什和水銀的比重。是中國歷史上第一個精確計算出北京的地理位置(北緯39°56′,東經116°20′)的人。

開拓了新的領域:朱載堉認為當時的曆法計算每年的長度不是十分精確,經過他的仔細觀測和計算,求出了計算回歸年長度值的公式。在 1986年,專家們用現代高科技的測量手段對朱載堉關於1554年和1581年這兩年的計算結果進行了驗證,驗證發現,朱載堉計算的1554年的長度值與今天計算的僅差17秒鐘,1581年差21秒鐘。這不能不令世人震驚,就連歐美的專家學者都嘖嘖稱奇。

G.數學

為了解決繁重的數學演算,他最早運用珠算——當時的一種商業用數學工具,進行開方運算,研究出了數列等式,在世界上最早解答了已知等比數列的首項、末項和項數,解決了不同進位制的小數換算,它的數學原理傳播到西方,從而影響到了法國梅森。其中某些演算方法一直沿用到今天。

後世學者曾評價:「開方的方法既非朱載堉所發明,精於打算盤也無所謂學術價值,但他開方開到有效數字達二十五位數,恐怕自古以來的數學家,也只有他是唯一最精確而有耐心的人。」

朱載堉在科學認識論和科學方法論方面的成就表明,人類文明的發展並沒有截然的東、西方科學的劃分,只要條件具備,任何地方都可能誕生現代科學的萌芽。

中國著名學者劉復這樣評價朱載堉:朱載堉創造的科學奇蹟有這樣一個顯著特點,那就是「一做就做到登峰造極的地步」「直到現在誰也不能推翻它、動搖它;他所用的算法,直到現在還是照樣的做;他算出來的數目字,直到現在還是直抄了用,不必我們自己費心。」

他是樂律學家、音樂家、樂器製造家、舞學家,他又是算學家、物理學家、天文曆法家,在美術、哲學、文學方面也有驚世的建樹。他是在中國傳統文化土壤中誕生出的一位百科全書式的學者。早在明代,朱載土育就為我國奪得了多項世界第一。中外學者尊崇他為「真正的世界歷史文化名人」。

朱載堉是在中國傳統文化土壤中誕生出的一位百科全書式的學者。早在明代,他就為我國奪得了多項世界第一。中外學者尊崇他為「真正的世界歷史文化名人」。英國著名學者李約瑟這樣點評:朱載堉是「世界上第一個平均律數字的創建人」,其「著作曾經得到很高的評價」,是「中國文藝復興式的聖人」。1997年江澤民訪美在哈佛大學演講時,曾經盛讚中國歷史上對人類有傑出貢獻的三位科學家,其中就有朱載堉。

穿越歷史的雲煙,那些遺落在時間裡的細節,已無人得知。筆者覺得,以鄭王朱載堉的成就,分明有像宋徽宗趙佶、南唐後主李煜、魏文帝曹丕等這般被寫進教科書的實力。可在今天,絕大部分人都依舊沒聽過朱載堉這個名字,這是不是令人遺憾啊!

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