中国古代科技成果：律学领先世界两千多年

順心如意

作者： 张建松


    在中国古代优秀的科技成果中，除了广为人知的火药、造纸术、指南针和印刷术这“四大发明”外，还有一门鲜为人知的“千古绝学”－－中国古代律学。运用物理分析、数学验算等现代科学的分析方法，科学家对中国古代律学进行了深入检验，充分证明了这一学科的科学性，两千多年来一直处于世界领先水平。


    据正在此间参加第十届国际东亚科学史会议的中国科学技术大学博士生导师徐飞教授介绍，所谓“律学”，即研究乐音体系中音高体制及其相互的数理逻辑关系的科学。它是音乐声学、数学和音乐学互相渗透的一门交叉学科。在有关音高体制的研究与应用中，律学规律几乎无处不在。

            

　中国是一个极为重视音乐传统的国度，《尚书》中就有“协时月正日，同律度量衡”的记载。在古代中国，制定历法以观天象、统一音高标准及度量衡规范，是一国之君的头等大事，从《史记》开始，二十四史中有16部单辟《律历志》或《乐书》一章，专门记述相关时代的律学成果以及音高标准的计算问题。


　　有文字可考的中国律学实践的源头，至少可以上溯到公元前11世纪，典型的如《史记》所载“武王伐纣，吹律听声”，其后三千年，中国律学理论与实践一直持续发展，绵延不绝，新的突破层出不穷。


　　西晋时期，孟康第一个提出了律管声学的管口校正方案；到了宋代，阮逸、胡瑗成功制造出第一套实现管口校正的律管定音器；明朝中叶，朱载堉发明了十二平均律，他以珠算开方的办法，求得律制上的等比数列，第一次解决了十二律内自由旋宫转调的千古难题，实现了千余年来世界上无数律学家梦寐以求的理想，成功地登上律学理论与实践的顶峰。世界著名科学史家李约瑟也认为此项成果“可以被公正地看作是中国两千年来声学实验与研究的最高成就”。


　　直到清代，虽然中国人这一时期在自然科学方面已经全面落后于西方世界，但在律管的管口校正方面，却依然能够和世界一流的科学家保持对话。1881年3月10日在英国出版的《自然》杂志，曾以“中国的声学”为题，刊载了中国学者徐寿有关定音律管管口校正的论述。这是中国学者在国际上发表的第一篇自然科学文章，也是中国古代律学发展的收山之作。


　　中国科技大学的徐飞教授十多年来一直从事中国古代律管声学的研究，他运用现代物理声学原理，对宋代阮逸、胡瑗研制的第一套律管定音器进行了理论估算，结果发现，阮逸、胡瑗这套按“三分损益律”制作的十六只律管，如果其吹口形状符合推测，就可以解决全套律管的系统管口校正问题，使管律发音和弦律一致，从而实现“竹声度调”的古老理想。


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    此外，他还对明代朱载堉创立的十二平均律及其相关的一系列音乐物理声学成果和仪器制作，进行了文献考证和理论分析，以充分的证据说明，朱载堉的异径管律和他提出的“新法密率”，是中国古代科学技术对世界文明的一大贡献。它通过严密的数理计算，大量的实验探索以及巧妙的工艺设计，一举解决了十二平均律制下全套律管的系统管口校正这一物理难题，确立了制作十二平均律音高标准器的基本规范，并成功地提供了第一个实际可行的制作方案、实物模型和测音结果。


　　徐飞教授表示，运用现代物理与数学方法，对中国古代律学这一系列重要成果的研究和证实，使我们更有理由相信，中国古代律学是连续两千多年领先于世界的“带头学科”，中华民族的文化源远流长，有许多宝贵的文化遗产值得我们去发掘和探索。

独孤秋寒