中国古代科学家传记-第148部分

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发现十二平均律。朱载■称它为“新法密率”。他彻底探查了前人走过的
各种道路，自己又经过反复实验和摸索，终于使他领悟到从数理上旋宫的
可能性，并找到了解决它的科学方法。

朱载■设定清黄钟的弦长为1　尺，低八度的黄钟弦长为2　尺。也就是，
他按照中国传统，以弦线长度的比例2　为八度音高的数值。他摒弃了历代
惯用的三分损益法，而是将八度音程的弦长比开12　次方，得到■
=1。059463。。朱载■称这个数值为“密率”。或“应钟律数”。然后，他


又将八度值2　除以“密率”，累除12　次。这就得到了相应于平均律中八度
内12　个半音的音高数值。因此，朱载■的“新法密率”实际上就是以■为
公比的等比数列。

朱载■以文字叙述的方式将十二平均律的计算方法表述为

Tn　／Tn＋1　=　122，（n=0　，，　12，。，12）　

当n=0　时，T1　为黄钟；当n=1　时，T2　为大吕；。。当n＝12　时，T13　
为清黄钟。在《算说新说》、《律吕精义·内篇·不用三分损益第三》中，
朱载■明白无误地表述了这个公式。他按照音高顺序，将倍、正、半共36
律的计算方法全都列出来了。其中的数字都是25　位数，而今天的袖珍电子
计算器也只有十位数。可见他作学问的认真和所费劳动之巨。

朱载■将十二平均律定义为：

“创立新法，置一尺为实，以密率除之，凡十二遍。”

“十二律黄钟为始，应钟为终，终而复始，循环无端。。。是故各律
皆以黄钟。。为实，皆以应钟倍律数1．059463。。为法除之，即得其次
律也。”（省略号为25　位数字）

欧美国家近年出版的《新格罗夫音乐和音乐家辞典》和《物理学辞典》
分别将十二平均律定义为：“这个最简单的方法是要为半音选择一个正确
的比例，然后把它运用十二次。”“平均律的半音音阶在一个八度中有十
三个音，任何相邻两音之间的音程是■。”朱载■的概述和今天的观点何
其相似乃尔！

朱载■还将他的平均律数值运用到管上，提出了适合我国传统律管的
管口校正公式，并创制了我国历史上第一套按平均律发音的律管。他使十
三支管的长度和平均律各律数值相对应，并使各律管的内径随音高递增而
递减。其递减式为

dn/　242　=d　n＋1，（n=0　，，　2

1　，。，12）　
其中为管内径。两个相邻律管的内径之比为d　242。这就是他的闻名的

“异径管律”。由于当管长与弦长一致时，管音决不会与弦音相同，因而
必须对管口作校正。朱载■冲破历代“同径管律”的束缚，采用缩小管径
的方法以达到校正管口的目的。其相邻两律管径的比例数是可以用今天的
数理声学推导出来的。中国的四大发明传到欧洲后，经过改良、发展而日
新月异。惟有朱载■创建的十二平均律，直到现在，人们只要照抄、照用
其计算结果，而不必自己再费心。

2．在数学和天文历法上的成就
朱载■的数学工作除在《律学新说》、《律吕精义》中有所反映外，
他还著有几种数学著作：《算学新说》、《嘉量算经》和《圜方勾股图解》
等。他清楚地认识到数学的重要性，把它比喻为创建新理论的“羽翼”。


虽然他在圆周率的计算方面不如祖冲之、刘徽精确，但他在数学上仍是有
所建树的一位科学家。

朱载■在创建十二平均律的同时，也是世界上第一个正确的解答等比
数列的人。在西方，数学家斯泰芬于1585—1605　年之间作出了同样的成
果，但比朱载■晚了5—25　年。

已知平均律中相差八度（数值为2）的首尾两个音的音高或弦长，要
以等比数列的方法计算其他十一个音，除了前述找出公比数之外，还可以
直接求解。在这样的一个等比数列中，设首项即倍黄钟为2，末项即正黄
钟为1，项数为12，如表1。朱载■在《律吕精义·内篇》中先解出了第

7项（蕤宾），即该等比数列的中项，其值为


2。对其他各项，他在《算
学新说》中写道：

“以黄钟正律乘蕤宾正律得平方积。。，开平方所得，即夹钟正律。”
（省略号为25　位数字，以下同。）

“以黄钟正律乘蕤宾倍律得平方积。。，开平方所得，即南吕倍律。”

“置夹钟正律以黄钟再乘，得立方积。。，开立方所得，即大吕正律。”

“置南吕倍律以黄钟再乘，得立方积。。，开立方所得，即应钟倍律。”

上引文中所谓“再乘”，即乘两次。第一段引文说明，由表1　中第1，7　两项而求第4　项；第二段引文说明，由第7，13　项而求第10　项。这些是
求解等比中项的方法。第三段引文说明，由1，4　项求第　2　项；第四段引
文说明，由10，13　项求第12　项。这些是在由四项构成的等比数列中，已
知首、末两项而求第二、三项的方法。朱载■虽仅列举了这几个求解法，
实际上是给出了求解任一等比数列的最基本方法，其他各项均可依此类
推。

为了统一历代音高标准，朱载■不仅深入研究了度量衡史，考察了历
代尺度的变化，而且以珠算演示了九进位和十进位的小数

表1朱载■关于等比数列各项的计算方法■

序号1　234　56　

律名倍黄钟大吕太簇夹钟姑洗仲吕

计算2　32×　


2×　2

2×22　


方法

序号78　9　

10


11　12


律名蕤宾林钟夷则

南吕

无射应钟

黄钟


1×　


2

计算2　


1×　2×12　

方法

■从2　号到12　号皆为倍律，表中省略了倍字；从1　号到12　号也可以
皆为正律，则13　号为半黄钟。

换算方法。翻开《律学新说》的前几页，人们很难读懂其中有关“横黍尺”
和“纵黍尺”的文字。其实，就是九进尺和十进尺的相互换算问题。例如，
他计算了横黍尺（十进尺）9．43874　寸等于纵黍尺（九进尺）8。44067　寸；
或者，以尺为单位，可以写为0．943874=（0．844067），。读者不妨自
己试算一下，此不赘述。

朱载■在列举了不同进位数的大量的换算之后，还归纳出九进位数和
十进位数的换算口诀。不同进位制的相互换算问题，一般认为是从德国数
学家G．W．莱布尼兹（Leibniz）于1701　年发现二进制开始的。而朱载■
早在他前百余年就发现了不同进位数的换算方法。

值得指出的是，朱载■是用当时先进的数学工具算盘进行大量的音律
计算的。他的著作中，经常写道：置某数“在位”。就是将某数拨到算盘
的某位上。他还指出，进行开方计算并要列出25　位数时，必需特制一个有
81　档位的大算盘。他还详细地叙述了算盘开方的程序及口诀。朱载■的平
均律创建于1567—1581　年间，可见此时他已娴熟地运用珠算开方了。他是
我国珠算开方的首创者。

在天文历法方面，明代处于发展中的停滞时期。朱载■在无师传授的
情况下，以自己不倦的学习和探索精神，做出了某些超越前人的成就。他
编制了两种历法：“黄钟历”和“圣寿万年历”。通过比较授时历和大统
历的差异，根据先秦时期太阳位置的记载，他以大量的计算得到了回归年
长度每年消长0。00000175　日的精确值。该值的精确度超过了南宋杨忠辅和
元代郭守敬。由此他还建立了回归年长度古今变化的新公式，使该课题的
研究迈进了一大步。

朱载■还善于利用旧仪器进行新测量实验。元代郭守敬曾发明用以测
定南北方向的“正方案”仪器。朱载■却用它测得北京地理纬度为　40°　16′；测得北京地磁偏角为　4°48′。这是我国历史上留下的第一个有关地
磁偏角的定量记载，为研究地磁轴的历史变迁提供了极为宝贵的数据。

值得注意的是，朱载■制作了一些简易的模具以演示天象。他在《律
历融通》中写道：“尝造泥丸，中穿一索，外以粉涂之，悬于暗室中。以
灯照其侧，则半明半暗；照其前则全明，照其后则全暗，此弦望晦朔之象
也。方照其后，时若少偏，则虽不见粉丸之光，而犹见灯光；若不偏，则
灯光反为粉丸所掩，此日食之象也。方照其前，时若少偏，则背灯而观之，
全见粉丸之光；若不偏，则其光反为灯景所蔽，此月食之象也。”

宋代沈括、元代赵友钦都曾以黑球演示月食和月象变化，朱载■在此
基础上作了进一步发展。以此模具演示日食，是朱载■首创。在《律历融
通》中，他先后以三段文字描述了以泥丸演示天象变化。一个赤球，代表
日；一个白球，代表月；一个黑球，代表地。通过演示实验，他认为：（1）
日食随观察地点之不同会有不同的食分；（2）他在解释这一现象时，得出


了“日大而月小”的科学结论；（3）更有意思的是，他以三个球演示日月
食，可能表述了朱载■心目中的一种新的天地结构观。因为，这样的三个
球贯穿一索中的转动变化，令人惊讶地想到近代演示天体运动的中学教学
仪器交食仪。在西方传教士将近代科学带入中国之前出现的这三个球体，
是值得学术界重视的。

朱载■的科学贡献远不止这些。他是我国封建社会晚期一位最有创造
性的学者。他兼涉自然科学和艺术科学两大领域。他谱写了大量乐谱和充
满激情的歌词，制造了不少乐器，特别是制造了世界上第一件按平均律发
音的弦乐器（弦准）和定音器（律管），谱写了十二平均律的曲子。他还
探讨了不少乐器的发音规律和物理机制，研究了乐器史、音乐史。他还是
一个舞蹈设计家和理论家，是我国历史上舞谱的集大成者。他的舞谱比匈
牙利舞蹈家R．冯·拉班（von　Laban）创作的舞谱要早300　多年。

朱载■是我国古代社会末期和近代社会出现前夜的一颗科学和艺术巨
星，是明代一位百科全书式的学者。在专业分工精细的今天，很难有一个
学者能像朱载■当年所做的那样，同时在科学和艺术两大学术领域做出那
么多居世界之首的成就。

3。在国内外的影响
在封建社会的中国，伟大的创造、悲惨的命运，比比皆是。朱载■及
其创建的十二平均律就是一例。

在十二平均律的诞生过程中朱载■确实愁过于喜。三分损益法的传统
习惯如此顽固，以致听朱载■陈述平均律的人几乎都以为是荒谬绝伦。朱
载■只好将自己的创见藏于胸，缄于口，迟迟不敢见诸文字。

朱载■将他的雕版著作呈进朝廷后，却被打入冷宫。《明史·乐志》
载，“未及实行”。这颗科学和音乐艺术的明珠，就这样被埋没在知识荒
漠的王宫殿堂里。

尽管朱载■一再强调，他的新理论“盖二千余年之所未有”，但在他
创建新理论的一个半世纪后，还招致康熙帝和乾隆帝的一场围剿。在他们
组织编纂的《御制律吕正义》及其《后编》中，以连篇累牍的文字历数十
二平均律的“十大罪状”，将它统统斥之为“臆说”，诬蔑朱载■“好为
新奇”。

在皇家权威的影响下，18　世纪的中国几乎没人敢说平均律的好处。近
代乐律家陈沣（1810—1882）是个典型，他明知十二平均律的优