2004年9月16日，經(jīng)國際天文學聯(lián)合會小天體提名委員會批準，中國科學院國家天文臺將一顆國際永久編號為16757的小行星命名為“落下閎星”。落下閎是中國古代的杰出天文學家，姓落下，名閎，字長公，巴郡閬中人（今四川閬中人），現(xiàn)在知道他的人不多，但是他對于天文歷法貢獻很大，至今影響著每一位中國人的生活。
公元前104年，由落下閎等人提出的歷法，經(jīng)過比較和驗證，最終被漢武帝采納頒行天下，因為當年即“太初元年”，新歷被稱為《太初歷》，它是我國有文字記載的第一部完整的歷法。
“春節(jié)老人”
中國古代的夏、商、周以及統(tǒng)一了各國的秦朝，每年的第一個月即元月的日期并不一致：夏朝用孟春的元月為正月，商朝用臘月（十二月）為正月，秦始皇統(tǒng)一六國后以十月為正月，漢朝初期沿用秦歷。也就是說，元月與春節(jié)不完全一致，兩者并不重合在一起。真正從歷法上規(guī)定“元月即春節(jié)”，將“迎接新年”與“迎接春天”直接聯(lián)系、法定統(tǒng)一起來的人是漢武帝劉徹和天文學家落下閎。
公元前140年漢武帝劉徹16歲登基，公元前104年是太初元年，漢武帝正式頒發(fā)全國使用《太初歷》?；钴S于公元前140年—前104年的落下閎直接參與了將秦始皇時代使用的《顓頊歷》改為《太初歷》的變革，奠定了中國古代歷法的基礎。
中國古代是“觀象授時”，歷法非常重要，歷法必須要與“天象”相合。漢武帝劉徹發(fā)現(xiàn)此前的歷紀太亂，不合天象，命令大臣公孫卿和司馬遷組織編造“新歷”。司馬遷采取開放的辦法，從民間招聘天文學家，先后從全國各地招來二十多人，落下閎就是其中之一。
落下閎從故鄉(xiāng)巴郡閬中來到京城長安，與鄧平、唐都合作，編制《太初歷》。《太初歷》優(yōu)越于同時提出的其他十七種歷法，經(jīng)實際的天象觀測鑒定后，被漢武帝采納，于元封七年（公元前104年）五月公布正式實行?！短鯕v》為中國以后的100多種漢歷提供了“樣板”。
漢武帝廢除《顓頊歷》改行《太初歷》，在古代歷法上進行了幾項重大改革：原以十月為歲首，改為以正月為歲首；將正月朔旦立春為歷元，改為前十一月朔旦冬至為歷元；落下閎使用自創(chuàng)的“赤道式渾儀”實際測定了二十八宿的“赤經(jīng)差”，在“渾天說”的基礎上，將“二十四節(jié)氣”完整納入歷法系統(tǒng)；經(jīng)過大量計算，落下閎還第一次提出交食周期，以135個月為“朔望之會”，即認為11年應發(fā)生23次日食，這也是應用統(tǒng)計方法的新發(fā)現(xiàn)。
《太初歷》以前的歷法都沒有完整保存下來，而《太初歷》中各種天文觀測的數(shù)字，以及各種推算的數(shù)字，至今仍完整保存在《漢書·律歷志》之中，這是歷史的巧合。落下閎的合作者唐都是司馬談的天文學老師，司馬談是漢武帝的太史，負責掌管天文工作。司馬談死后，其子司馬遷續(xù)任太史。落下閎的另一個合作者鄧平是天文官員，善于協(xié)調(diào)和辯論，在《太初歷》頒發(fā)之后，鄧平又被任命為太史丞。所以，《太初歷》中各種天文觀測的數(shù)字以及各種推算的數(shù)字，至今仍完整保存在《漢書·律歷志》之中。
根據(jù)《漢書》的記載，在《太初歷》的制定過程中，由落下閎“運算轉(zhuǎn)歷”，即負責各種計算，這是歷法中最重要的部分。在制訂過程中，落下閎推算出“上元積年”（年、月、日與甲子周期的最小公倍數(shù)）為143127年，進一步推算出“太極上元”（冬至、朔旦、夜半、日月合璧、五星連珠的宇宙大周期）是23639040年。他同時認識到這些周期具有“近似性”并非具有絕對“確定性”。
《太初歷》確定了“以孟春正月為歲首”的歷法制度，使國家歷史、政治上的年度與人民生產(chǎn)、生活的年度，協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，改變秦和漢初“以冬十月到次年九月作為一個政治年度”的歷法制度。“孟春”是春季的第一個月，中國春季的三個月，分別稱為：孟春、仲春、季春。夏、秋、冬三個月也有如此稱謂?！耙悦洗赫聻闅q首”，即是規(guī)定春季的第一個月，就是新年的第一個月，以正月初一為一年的第一天，就是“元旦”。按照中國人的風俗，從大年初一到十五，都在“過年”。
由于《太初歷》的出現(xiàn)，中國人開始將迎接新年與迎接春天正式“法定”合二為一。落下閎是一位來自民間的天文學家，深知“春節(jié)”在民間的重要性。此后，中國的農(nóng)歷一直沿用“以孟春正月為歲首”，直到當代?！按汗?jié)”在中國人民的生活中是最重要的節(jié)日，是“中華民族第一大節(jié)”，落下閎也被稱為“春節(jié)老人”。
對“二十四節(jié)氣”的貢獻
2016年，聯(lián)合國教科文組織保護非物質(zhì)文化遺產(chǎn)政府間委員會第十一屆常會正式通過決議，將中國申報的“二十四節(jié)氣——中國人通過觀察太陽周年運動而形成的時間知識體系及其實踐”列入聯(lián)合國教科文組織人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。中國“二十四節(jié)氣”的申報，從整體上歸為第四類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)領域，即“有關(guān)自然界和宇宙的知識和實踐”。
事實上，中華民族的祖先在商朝，約公元前1300年就有文字甲骨文。甲骨文里就有了對有關(guān)日月運行以及天文歷法中的一些知識的記載和認識。商周時期就有了以天干和地支依次排列組成的六十個干支名稱的記日表，是我國最早的日歷。
在古代先秦的歷法中，人們就已經(jīng)知道冬至、夏至、春分、秋分這些節(jié)氣。直到公元前150年左右，才有了“二十四節(jié)氣”系統(tǒng)而完整的記載?！吨荀滤憬?jīng)》第三部分已經(jīng)有“二十四節(jié)氣”日影長度的測量，按照錢寶琮與劉朝陽的考證，應該不會晚于公元前100年。但是，《周髀算經(jīng)》內(nèi)所記載的“日月歷法”，是建立在“蓋天說”的基礎上。這與建立在“渾天說”基礎上的漢武帝頒布的《太初歷》有很大差別。
“蓋天說”認為，日月總在大地之上運行，而“渾天說”中的天體是可以運行到大地之下。落下閎在公元前110年至前104年制作“渾天儀”觀測二十八宿的赤道距度（赤經(jīng)差），并在《太初歷》中將二十八宿與“二十四節(jié)氣”結(jié)合起來?！皽喬煺f”的宇宙論知識，從漢武帝時代開始，才在中國天文歷法中興起并逐漸占據(jù)統(tǒng)治地位。
直到今日中國還在應用的“漢歷”（又稱農(nóng)歷，陰陽歷），都保留了“二十四節(jié)氣”：立春、雨水、驚蟄、春分、清明、谷雨；立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑；立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降；立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。在《太初歷》中，“二十四節(jié)氣”中的奇數(shù)項稱為“節(jié)氣”，偶數(shù)項稱為“中氣”。例如，“立春”是“節(jié)氣”，“雨水”是“中氣”，以此類推。農(nóng)歷月份的名稱按照“中氣”而定，如含“雨水”的月份叫正月?！耙詻]有中氣的月份為閏月”使“二十四節(jié)氣”這一周期的變化與春夏秋冬四個季節(jié)的變化協(xié)調(diào)配合起來，從漢太初元年一直用到明末，明末以后只作了小改。
《太初歷》規(guī)定：以冬至所在之月為十一月，以正月為歲首，將迎接新年與迎接春天統(tǒng)一起來；十九年七閏，但以沒有“中氣”的月份為閏月，使中國的漢歷科學化，更符合實際測定的天象。
“渾天說”宇宙論
中國歷法的核心思想來源于《周易》，遵循“陰陽互補原理”。因此，中國漢歷既要觀測太陽的運動規(guī)律，又要觀測月亮的運動規(guī)律，故一定是“陰陽歷”。其基本的核心思想還要遵循“五行生克原理”，包容“木、火、土、金、水”的運行周期，更要體現(xiàn)“天地人合一”的整體哲學觀。故漢歷一以貫之地采用“天干”“地支”排列組合的“干支周期”，以至于六十年、六十日等特殊周期，被包含在歷法周期之中。使得中國的漢歷無論如何改革，但是一年一年，一天一天依照“干支周期”排下去，從古至今沒有發(fā)生差錯。
先秦時代的“古六歷”建立在“蓋天說”的基礎上，基本觀點是“天圓地方”；落下閎實際制作“渾天儀”和“渾天象”，這個實物模型就是“天圓地圓”的“渾天說”的模型?；谙到y(tǒng)觀測、數(shù)學算法、邏輯結(jié)構(gòu)方面的一系列創(chuàng)新，形成的“落下閎系統(tǒng)”，與比他晚200多年的古代希臘天文學家托勒密的《天文學大成》所建構(gòu)的“托勒密系統(tǒng)”相比較，各有特色。
通俗言之，落下閎直接根據(jù)他多年觀測日月、五星在“二十八宿”框架下的運行，給宇宙制作了一個“渾天說”的物理模型——渾天儀。西漢著名的辭賦家揚雄在《法言·重黎》中肯定了落下閎的渾天說，并如是評價：“或問渾天？曰：落下閎營之，鮮于妄人度之，耿中丞象之，幾乎莫之能違也?！睆埡飧侵苯釉诼湎麻b制作的“渾天儀”的基礎上，加以系統(tǒng)改進，系統(tǒng)說明，實現(xiàn)了創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化。受落下閎影響，張衡在《渾天注》中才寫出：“天之包地，猶殼之裹黃?！?/p>
中華傳統(tǒng)歷法系統(tǒng)（漢歷）是“道法自然，三生萬物”的復雜系統(tǒng)?！岸墓?jié)氣”反映黃道系統(tǒng)（太陽視運動），二十八宿反映赤道系統(tǒng)（地球的自轉(zhuǎn)），月相變化反映白道系統(tǒng)（月球的運行）。中國傳統(tǒng)歷法將這三個系統(tǒng)有機融合在一起。雖然是“三體系統(tǒng)”了，但是在數(shù)萬年內(nèi)，有其周期解是基本穩(wěn)定的。除此之外，還進一步得到包括“五星”的會合周期“八大系統(tǒng)”的總周期解（太極上元）?！短鯕v》不強調(diào)日、月、五星的運動軌道，只給出多體-周期解。
《太初歷》使時間系統(tǒng)與空間系統(tǒng)對應。落下閎經(jīng)過數(shù)十年的觀測，認識到太陽運行到二十八宿的哪個位置，在大地上應該對應哪個節(jié)。于是，他才可能在《太初歷》中規(guī)定：以沒有“中氣”的月份為閏月，方能使得“二十四節(jié)氣”在歷書的安排更為接近太陽的實際位置。同時，這種置閏的方法（包括十九年七閏），使得以朔望周期來定月所形成的一年（12個月或13個月，1月29日或30日）與太陽回歸年平均長度更為接近，協(xié)調(diào)了日月的運行的周期。
落下閎的貢獻，實測有據(jù)，要言不繁，內(nèi)涵深刻。用現(xiàn)代物理學的語言說，就是將時間與空間聯(lián)系起來，將太陽運行的周期與月球的相位變化協(xié)調(diào)起來?！岸墓?jié)氣”與二十八宿聯(lián)系起來建構(gòu)的系統(tǒng)是既有定性、又有定量的系統(tǒng)。他對于“二十四節(jié)氣”的最大的獨特貢獻正在于此。由此可見，“渾天說”、《太初歷》是既有系統(tǒng)觀測，又有邏輯體系。盡管通過儀器觀測法、漸進分數(shù)法、系統(tǒng)諧和法等方法進行運算，但是，落下閎依然預言：“后八百年，此歷差一日，當有圣人定之”。他深知他的“運算轉(zhuǎn)歷”數(shù)據(jù)只是在“逼近”天象。
中國的“落下閎系統(tǒng)”不同于古希臘“托勒密系統(tǒng)”。“落下閎系統(tǒng)”是“多體-周期”的數(shù)學系統(tǒng)；“托勒密系統(tǒng)”是“本輪-均輪”的幾何系統(tǒng)。“落下閎系統(tǒng)”的出現(xiàn)，在歷史上比“托勒密系統(tǒng)”早200多年。公元2世紀建立的“托勒密系統(tǒng)”，經(jīng)過哥白尼的“天體運行論”，伽利略的“關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話”，到“開普勒三定律”，才發(fā)展到牛頓的“自然哲學之數(shù)學原理”。在前人的研究基礎上，直到20世紀，愛因斯坦的相對論物理學的出現(xiàn)才突破了牛頓力學的“絕對時空觀”。
此外，在數(shù)學方面，落下閎發(fā)明了“連分數(shù)（輾轉(zhuǎn)相除）求漸進分數(shù)”的方法，定名“通其率”，現(xiàn)代學者稱之為“落下閎算法”?！奥湎麻b算法”比采用類似方法的印度數(shù)學家愛雅哈塔早600年，比提出連分數(shù)理論的意大利數(shù)學家朋柏里早1600年，它影響中國天文數(shù)學2000年。
科學的基本概念和理論在不同時代、不同科學家的努力下，正在不斷發(fā)生演變?！皶r間-空間”融合的物理觀念，探索“多體-周期”系統(tǒng)的“概率解”的數(shù)學算法更接近20世紀以來的新物理學的概念，而“渾天說”的宇宙圖像已經(jīng)很接近現(xiàn)代宇宙學的圖像。
天文學領域一顆“燦爛的星”
落下閎為中國科學的發(fā)展作出了巨大的貢獻，英國李約瑟博士將落下閎所處時代的東西方天文發(fā)展總結(jié)了十大成就，落下閎就占其三。因此在《中國科學技術(shù)史》一書中，李約瑟博士盛贊落下閎是世界天文學領域一顆“燦爛的星”。
在公元前141年，蜀郡太守文翁為改變蜀中閉塞、落后的狀況，設置學官，創(chuàng)建官學，修筑校舍，四川學風大興，史稱“文翁興學”。此時，落下閎正值“十五而志于學”的年齡，他的家鄉(xiāng)閬中直接受到“文翁興學”的影響，創(chuàng)辦學校，發(fā)展教育。進入學校后，落下閎不但系統(tǒng)學習了科學文化，在觀測天象上也逐漸小有名氣。
落下閎在求學時代，能夠?qū)W習的經(jīng)典書籍有《易經(jīng)》《道德經(jīng)》《論語》《孟子》《莊子》《列子》《呂氏春秋》《天問》《算數(shù)書》（成書于公元前186年之前），《周髀算經(jīng)》《九章算術(shù)》這兩本書成書于公元1世紀，但是，絕大部分內(nèi)容產(chǎn)生于秦以前。落下閎進入中年時代，特別是進入京城之后，可以看到《淮南子》，該書就系統(tǒng)記載了“二十四節(jié)氣”。從落下閎創(chuàng)“渾天說”和《太初歷》可看到，他所具有的天文、歷法、數(shù)學、哲學基礎，都可以在上述著作中找到一定根源。
落下閎的故里在現(xiàn)在的四川省閬中市橋樓鄉(xiāng)的落陽山。在旁邊的高陽山上，很適合于天文觀察，春夏秋冬不同節(jié)氣，太陽從哪里升起，從哪里落下，能夠觀察得很清楚。太陽升起和落下的地方，可以觀察確定不同月份和不同節(jié)氣里太陽所位于的星座。這些星座中國古人稱之為“二十八宿”。落下閎很小就知道了日月運行與天空的“二十八宿”有關(guān)系?！案裎镏轮钡膶W習精神，為他以后的創(chuàng)新建立起扎實的基礎。
但是，要比較準確的測量出這二十八的各星宿之間的距度（赤經(jīng)差），必須借助于測量儀器。他就自制赤道式渾天儀測定二十八宿的距度，這充分體現(xiàn)了落下閎的科學精神。但是，僅僅在太陽升起和落下時測量星宿之間的距度，難度很大。只有到夜半三更子時，中天觀測星宿之間的距度，方才更為清晰。這時太陽并不在夜空之上，而是地面之下，夜空之下。落下閎歷經(jīng)多年在夜半中天的認真觀測發(fā)現(xiàn)，夜空上的星宿正對著太陽在下面的星宿，正位于中天觀測二十八宿圓周的對面，這種現(xiàn)象可以被反復驗證。
李約瑟在《中國古代和中世紀的天文學》一文指出：“在中國文化中，天極-赤道坐標的出現(xiàn)是很早的?！辈⑶宜嫵觯骸叭N天球坐標系統(tǒng)。中國式也是現(xiàn)代赤道坐標系統(tǒng)；阿拉伯地平坐標系統(tǒng)；希臘黃道坐標系統(tǒng)”。而直接測量二十八宿赤經(jīng)差的科學家，第一位就是落下閎。
對“日食”等天文現(xiàn)象的記載散見在古書之中，日月運行的軌道以及會合的周期歷來為古人所關(guān)注。而落下閎首次將日食周期定為135個月，并引進中國的歷法之中。這是從過去歷年發(fā)生“日食”的一系列大數(shù)據(jù)記載中，統(tǒng)計出來的?！短鯕v》里也記載了44次日食的數(shù)據(jù)?？梢则炞C這個統(tǒng)計出來的“日食”周期135個月，是否正確。實際上《太初歷》使用189年之后，累積誤差只有一天以上?？茖W既能在一定條件下“證實”，也能夠在一定條件下“證偽”，落下閎的一言一行都反映著科學精神。墨家重視實踐實驗的科學精神，道家主張“道法自然”的科學精神，儒家提倡“仁者愛人”人文精神。這些精神在落下閎的學習過程和創(chuàng)新過程之中，都充分體現(xiàn)出來。
《史記·歷書·索引》中記載：“閎字長公，明曉天文，隱于落下，武帝征待詔太史，于地中轉(zhuǎn)渾天，改《顓頊歷》作《太初歷》，拜侍中不受也?！睘榱吮碚寐湎麻b的功績，漢武帝特授他以侍中之職位，落下閎卻辭官不受，回閬中隱落亭。落下閎隱居后，繼續(xù)觀天測地，傳法于后生，在落下閎的影響下，自西漢到隋唐期間，閬中又誕生和云集了任文孫、任文公父子，周舒、周群、周巨祖孫三代以及客居此地的著名天文學家和歷算學家袁天罡、李淳風等人，使閬中成為古代天文研究中心。真正有價值的不僅是落下閎的知識創(chuàng)新，更為重要的是落下閎的科學精神。
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