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由“千里一寸”解读《周髀算经》

2011-06-01 11:37阅读:
载于《泰山学院学报》2011年第二期。
【摘要】现代天文理论证明:《周髀算经》中的“千里一寸”是成立的。“千里一寸”与北回归线共同构成了中国最早的天文数学模型。同时,这也相应的推翻了唐代僧一行与南宫说关于“千里一寸”的错误结论,还《周髀算经》以本来面目。
【关键词】周髀算经 千里一寸 北回归线 天文地理


一、引言
“千里一寸”(1)是《周髀算经》重要的理论基础之一。但是,自《周髀算经》问世的两千年以来,这个理论就一直备受质疑与诟病;到了唐代,又有著名的天文学家僧一行与南宫说通过实地测量,彻底否定了《周髀算经》中关于“千里一寸”的说法(2)。自此以后的一千三百多年以来,人们一直把
千里一寸当成是一个谬误。在现代,又有许多《周髀算经》的研究者,对此提出了一些不同的看法,如,江晓原先生认为“千里一寸”在《周髀算经》中是一个关于天地平行的不证自明的公理下的定理(3);而曲安京先生在其《周髀算经.新议》中则认为:“千里一寸”,“肯定不是实测的结果”,是一个假说;是一个合理的猜想,这个数据在一定程度上,“不仅保障了其理论系统的自洽,而且与实际情况还有相当好的吻合”(4)。
其实:在《周髀算经》现世之前,圭表测量技术在世界上已有两千多年的历史了;在中国的周朝时期,圭表测天应当是很普遍、很普通的活动了。为什么中国上古的天文学理论认为“千里一寸”并且于《周髀算经》中言之凿凿呢?这“千里一寸”是不是当时的天文学家毫无根据的假设呢
近几年以来,笔者一直致力于有关上古圭表技术在天文、地理测量应用方面的追索。在此之前,笔者曾就千里一寸做了许多的验算与考证。随着探究的深入,笔者逐渐的发现,千里一寸不仅是成立的,有它自身的道理,而且是一个前无古人后无来者的创造。我们知道,《周髀算经》里面秘藏着关于中国上古天文地理理论的重要信息;而这个千里一寸则是破译这些信息进而解读《周髀算经》的密钥!


二、“千里一寸”与北回归线
《周髀算经》是这样表述“千里一寸”的:
“夏至南万六千里,
冬至南十三万五千里,
日中立竿测影,此一者,天道之数。
周髀长八尺,夏至之日晷一尺六寸。
髀者,股也。正晷者,句也。
正南千里.句一尺五寸,
正北千里.句一尺七寸。”
这段经文的意思大致是说:夏至这一天,太阳在正南16000里的地方;以八尺高的圭表进行测量,表影长一尺六寸;以此为基点,向南千里,表影长一尺五寸;向北千里,表影长一尺七寸。
现代的人们都知道,夏至这天,太阳到达北回归线。既然《周髀算经》说南戴日下一万六千里,日中无影,这是必须要有实际的观测经验才能得出的结论,而不应该是无中生有的瞎猜。
但是,“一寸”究竟有多远的距离呢?一万六千里又有多远?“尺有六寸”的测点距离北回归线究竟是多远?要回答这些问题,我们就必须用现代科学的原理来还原这千里一寸的真实面目——科学的特点就是可重复验证、可证伪、自身没有矛盾。

(一)现代天文理论对南北“一寸”的测算
我们可以根据现代天文的相关理论分别计算出《周髀算经》中所说的“尺有六寸”与北南分别为“尺有七寸”、“尺有五寸”的地点;
下面我们以河南省登封市告成镇附近的东经113.15°经线为例进行验算,——之所以选择这一区域作为验算的标本,是因为从传说中周公测景的西周时代算起,到唐代的南宫说再到元代的郭守敬等,许多历史上著名的天文学家都在这里进行过天文地理的测算(5)。
1、日晷“尺有六寸 ”的地方;
在此线上,“夏至之日晷尺有六寸”的地点是:
——如果满足“尺有六寸”这一条件,那么,其时其地的夏至太阳高度角的正切值为8/1.6;这个角度为78.69006°
“由太阳高度=90±23.43816-地理纬度”的公式得出此地的维度为:
90°+ 23.43816°-78.69006°34.74810°;(其中的23.43816°1976年国际天文学会公布的2000年的北回归线的维度。)
东经113.15°线上北纬34.74810°的点在巩义市 竹林镇佛山沟附近(6)。其实,具体的行政地点与与推算毫无意义。
2、北一寸的地方,即“尺有七寸”的地方;
—— 如果满足尺有七寸,那么,其时其地的夏至太阳高度角为78.00309°,该地为北纬35.43507°
该地点在泽州县柳树口镇张角村附近
以地球极径12713.510km7),每一维度平均距离为111.2km来计算,此地与尺有六寸的巩义市竹林镇佛山沟相距为:
35.43507°-34.74810°×111.2km/°76.391km
3、南一寸的地方,即“尺有五寸”的地方;
在现代满足尺有五寸的地点是:北纬34.05783°
地点,大约在郏县黄道乡附近;
尺有六寸的巩义市 竹林镇 佛山沟距离为:
(34.74810°-34.05783°)×111.2km/°76.785km
约为77km
4、小结
以上的数据,笔者经过了反复的测算,其结果都在78km不足与大于76km之间。综合以上数据得:影差一寸约合实际距离为77km左右。是154市里。
若,千里一寸,那么一里约为77米。这个77米如果要勉强按照古人“步天”的习惯去丈量的话,大约为60步。
南北“一寸”的距离的变化为:
76.785km-76.391km0.467km
这也就是说,夏至这天在尺有六寸的南北千里的点上,距离差距不大。这个距离变化是在古代落后的测量条件下不易分辨的。
说到不易分辨,我们就想到南北千里的问题,理论推算都不易分辨,实际测量中就更不易把握了!这一数据即相当的严谨又是十分的粗略!
以上测算结果汇成下表:
表影长度

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