■ 蔡天新
东汉初年,为了维护东南沿海尤其是瓯越地区的治安和统治,特意设置了会稽东部都尉这一军事机构和职位,具体时间是在建武六年(公元30年),治所初设回浦县,129年改设章安县(今台州市椒江区章安街道),依托章安“台州湾口岸,南临椒江,北有章安湖”的地理优势。
章安地处海路要冲,背靠古瓯越文明发祥地。汉代以来,章安是人们向往之地,人才辈出。公元229年,孙权在武昌称帝。翌年年初他便派遣将军卫温、诸葛直率一支由30余艘舰船、万余名军士组成的船队,从章安港出发,首次到达台湾。这次航海是在郑和下西洋前1170多年,比哥伦布出发去寻找新大陆更是早了1260多年。
不太为人所知的是,在卫温去台湾前45年,即黄巾起义爆发的184年,数学家、天文学家刘洪(约129年-210年)出任会稽东部都尉,来到章安。笔者查阅《台州府志》,汉代都尉仅列四位,刘洪在其中。
刘洪是山东蒙阴人,他是汉光武帝刘秀侄儿、鲁王刘兴后代,自幼聪颖好学,博览群书,尤其喜欢天文历算。刘洪认为这两样学问能深入事物本身,探究真理,对此他也有极高的天赋。不到而立之年,已在历算方面崭露头角,他以校尉的身份应太史令征辟,被任命为郎中。
当时历法推算结果落后于实际天象,刘洪为此潜心研究,用天文仪器观察月相的运行规律,指出古人朔望月长度的计算有误。所谓“朔”指完全看不到月亮的那天,即初一,满月的那天为“望”,从“朔”到“望”再到“朔”为一个朔望月。173年,刘洪迁为常山(河北正定)长史,代行郡守之职。
174年,刘洪因父亲去世,回家乡丁忧,去官三年。他把对亲人的怀念之心用于学术研究,依旧醉心于数学和天文。守丧期间,他完成了对我国经典数学名著《九章算术》的注释,撰成《九章算术注》,既有对这部名著的阐释,也融入了自己的数学研究心得,惜已失传。
178年,刘洪被朝廷任命为上计掾。“上计”是秦汉时计算财政收入的工作,相当于今天的统计和审计,需要系统复杂的数字运算。凡进京执行上计者称“上计掾”,刘洪任此职,当然是由于杰出的数学才能和踏实勤恳的态度。东汉大学者蔡邕赞刘洪“密于用算”,西晋史学家司马彪在《续汉书》中写道:“洪善算,当世无偶。”
刘洪在计算天文历法时,计算工具是积算,或曰筹算,即以刻有数字的竹筹记数和运算,按照我国传统,个位、百位、万位等用横式,十位、千位等用纵式,遇零则虚位以待。积算能给出复杂的计算公式,其计算结果亦能满足天文历法的需要。同时积算也有很大缺点:布筹面积大,运算速度慢。
在章安,刘洪在早已广泛搜集、研究的各种记数和计算方法基础上,将积算改为“珠算”。稍后,他发明了“正负数珠算”,并将其用于天文历法计算。后来,他的弟子徐岳以此制造出世界上第一个算盘。
珠算是以算盘为工具进行数字计算的方法,有人将其称为“第五发明”。“珠算”一词最早见于徐岳的《数术记遗》:“刘会稽,博学多闻,偏于数学……隶首注术,仍有多种,其一珠算。”刘会稽便是他的老师、会稽东部都尉刘洪。因此,刘洪被后人尊为“算圣”、“珠算”的奠基人或曰“珠算之父”。
从前,人们用筹算来记录和计算时,遇到有正负数,通常用正摆和斜摆分别表示,颇为不便。刘洪用珠子来计算,珠子颜色和位置代表着数字正负和大小。珠算通常使用若干棒子和不同颜色的珠子,红珠子表示正数,黑珠子表示负数。棒子的正面和反面分别表示正数和负数,数值大小不一。
例如,当计算-23+6时,先用一根代表-20的棒子的反面,上面挂3个黑珠子,再用一根没有数值的棒子的正面,上面挂6个红珠子。将这两根棒子并在一起,红黑珠子相互抵消,最终剩下三个黑珠子,答案便是-17。我们可以说,珠算之于筹算,犹如活字印刷之于雕版印刷。
189年,刘洪被汉灵帝召回洛阳,他离开了生活五年的章安。遗憾的是,他人还未到洛阳,灵帝驾崩了。于是,刘洪被改任为山阳(今山东金乡)太守,后又任曲城(今山东招远)侯相。196年,67岁的太守刘洪收徒授业,年届古稀的郑玄(山东高密人)、徐岳(山东东莱人)成为他的弟子。
郑玄是经学集大成者,著述被誉“郑学”。《后汉书》本传记载:“会稽东部尉刘洪作乾象历,郑玄受其法,以为穷幽极微。”《畴人传》郑玄传有句评语:“然则治经之士,固不可不知数学矣。”当代数学史家郭书春认为,郑玄“与刘洪、徐岳等人实际上形成了一个数学中心”。
“洪笃信好学,观乎六艺髃书意,以为天文数术,探赜索隐,钩深致远……政教清均,吏民畏而爱之……”在章安期间,他发明了“珠算”,同时也观察到月球运动的不均匀性,精确计算出月亮两个“最快点”之间所需时间为27.55476日(现代测值为27.55455日)。个人猜测,由于章安临海,每天两次的潮涨潮落带给他灵感。
在此基础上,向朝廷献上《乾象历》,这是我国第一部考虑到月球不均匀运动后制作的历法。后经他的弟子和弟子的弟子努力,从东吴开国第二年开始使用,直到东吴灭亡。所谓“算圣”,不仅因为他发明了珠算,也因为在数学方面的高深造诣和灵活运用。
公元210年,刘洪在任上去世,享年82岁。1109年,宋徽宗赵佶追封天文算学家,刘洪被封蒙阴子,与被封范阳子的祖冲之等级。而在故乡蒙阴县城,如今有了一座占地48公顷的刘洪公园,山岩上刻着一个巨大的算盘。遗憾的是,在百度条目“浙江”或“台州”的著名人物栏里,都没有提到刘洪,我猜是“武官”身份遮蔽了他。