中华历代名⼈的故事-祖冲之的故事
外国名人故事 祖冲之(429-500),字⽂远。出⽣于建康(今南京),祖籍范阳郡遒县(今河北涞⽔县),中国南北朝时期杰出的数学家、天⽂学家。祖冲之⼀⽣钻研⾃然科学,其主要贡献在数学、天⽂历法和机械制造三⽅⾯。他在刘徽开创的探索圆周率的精确⽅法的基础上,⾸次将“圆周率”精算到⼩数第七位。下⾯⼩编给⼤家讲⼀讲中华历代名⼈的故事-祖冲之的故事。
祖冲之推算圆周率
公元452年,魏太武帝被宦官杀害;第⼆年,宋⽂帝的⼉⼦刘骏即位,他就是宋孝武帝。宋孝武帝即位以后,宋王朝在政治上没有什么⼤的作为。在这⼀时期,却出了⼀位伟⼤的科学家祖冲之。
祖冲之的祖⽗是宋朝管理朝廷建筑的⼀个官员。⽗亲望⼦成龙⼼切,不到九岁,就逼着祖冲之读《论语》,读⼀段还要背⼀段。可是祖冲之对经书实在没兴趣,两个⽉⾥只背出了⼗来⾏,⽓得⽗亲⼤骂他是笨蛋。祖⽗却很开明,并不认为孙⼉不喜欢读经书就是没出息。他想起祖冲之曾经充满好奇地问他:“爷爷,为什么每⽉⼗五的⽉亮⼀定会圆呢?”还经常缠着他不停地询问各种有趣的天⽂现象。于是,他每天教他看天⽂书,有时祖孙三代⼀起研究天⽂知识。这样,祖冲之对天⽂历法的兴趣越来越⼤了。
有⼀天,祖⽗带他去拜访⼀个精通天⽂的官员何承天。何承天问祖冲之:“研究天⽂其实是很⾟苦的,既不能靠它升官,⼜不能靠它发财,你为什么要钻研它?”
祖冲之回答说:“我不求升官发财,只想弄清天地的秘密。”
何承天笑道:“好!有出息。”从此,祖冲之经常观测⽇⽉星⾠的运⾏轨迹,何承天研究天⽂历法和数学,还研究各种机械制造等。刻苦的钻研和丰富的实践,使祖冲之成了杰出的数学家、天⽂学家和发明家。
祖冲之在数学上的杰出成就,主要是精确地推算出圆周率。圆周率是⼀个圆的圆周长度和它的直径长度相⽐的倍数。⽆论这个圆是⼤还是⼩,这个倍数是固定不变的,因此它是⼀个常数。
在祖冲之以前,⼈们也对圆周率进⾏过计算。直到秦汉时期,⼈们⼀直都⽤“径⼀周三”作为圆周率,这称为“古率”。但是,⼈们发现它的误差太⼤,就改为“圆径⼀⽽周三有余”,可是对于这个“有余”到底余多少,⼈们⼜意见纷纷,⽆法统⼀。到了三国时期,刘徽采⽤“割圆术”来计算圆周率,就是⽤圆内接正多边形的周长与圆周长接近,从圆的正六边形开始,正⼗⼆边形、正⼆⼗四边形……直到正九⼗六边形,依次求出长和⾯积,得出圆周率为3.14。刘徽在深⼊研究的基础上,得出结论:圆内接正多边形的边数越多,求得的圆周率值越精确。
祖冲之在刘徽取得的成就基础上,经过长期孜孜不倦的艰苦研究、反复运算,出⾊地完成了这项艰苦卓绝的⼯程,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,在世界数学史上第⼀次把圆周率推算精确到⼩数点后七位。直到⼀千年后,这项记录才由⼀位名叫阿尔?卡西的阿拉伯数学家打破,他计算到⼩
数点后的⼗六位。
祖冲之还得出了圆周率分数的近似值,即约率为
22/7,密率为355/133,其中355/133取六位⼩数为3.141929,它是分⼦分母在1000以内最接近圆周率的分数。⼀千多年后,欧洲的两位科学家才得出与祖冲之相同的结果。由于这⼀密率值是世界上第⼀次提出,因此有些外国科学家主张称它
为“祖率”。
在天⽂历法⽅⾯,祖冲之根据⾃⼰长期观察的结果,制定了⼀部新的历法“⼤明历”,⽤这种历法测定的每⼀回归年(也就是两年冬⾄点之间的时间)的天数,和测定⽉亮环⾏⼀周的天数,跟现代科学测定的差距精确到只能⽤秒来计算,⼤⼤提⾼了历法的精确程度,开辟了历法史的新纪元。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,⼤⾂戴法兴等⼈认为历法是古⼈制定的,后⼈是不能够改动的。骂祖冲之改古历为新历是离经叛道的⾏为。祖冲之并未被权贵与谩骂所吓倒,他勇敢地进⾏了辩论。这场争论整整持续了两年。使⽤《⼤明历》推算元嘉⼗三年到⼤明三年中的四次⽉⾷时的太阳位置完全相符,⽽⽤戴法兴的主张推算,竟然差了⼗度。但是直到公元510年,也就是祖冲之死了⼗年之后,在祖冲之的⼉⼦的再三请求下,《⼤明历》才得以正式颁⾏。
此外,祖冲之还在机械制造⽅⾯取得了相当的成就,他重造了已失传的指南车,研制出利⽤⽔⼒舂⽶、磨⾯的“⽔碓磨”,还制造了⽇⾏百⾥的“千⾥船”。
祖冲之在数学、天⽂学⽅⾯,为世界科学⽂化作出了伟⼤贡献。因此,为了纪念他,外国科学家把⽉球上的⼀座环形⼭,命名为“祖冲之⼭”。
⼈物评价
华罗庚(《从祖冲之的圆周率谈起》):“祖冲之不仅是⼀位数学家,同时还通晓天⽂历法、机械制造、⾳乐,并且还是⼀位⽂学家。祖冲之制订的《⼤明历》,改⾰了历法,他将圆周率算到了⼩数点后七位,是当时世界最精确的圆周率数值,⽽他创造的“密率”闻名于世。”
《南史》:冲之解钟律博塞,当时独绝,莫能对者。
⼈民⽹:祖冲之⽗⼦的数学研究成就汇集于他的数学专著《缀术》中。这本书极其⾼深,以⾄于“学官莫能究其深奥,故废⽽不理”。在唐朝官学中,《缀术》也被列为必读的⼗部算经之⼀,且需学习4年,年限为各经之⾸。后来,《缀术》传⾄朝鲜,但10世纪以后,《缀术》渐渐在各国失传了。尽管今天已⽆从知道《缀术》的具体内容,但从该书在唐代官学中的学习年限及史书中相关的零星记载,我们仍可以想见其学术价值。
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