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祖冲之:追寻天地之理

祖冲之(公元429~500),字文远,祖籍范阳郡逎县(今河北涞源县),是我国古代南北朝时期南朝的一位杰出科学家。

制作“大明历”,追寻天地之理

祖冲之青少年时就对天文历法很感兴趣,阅读了大量相关的文献资料。有位叫何承天的官员曾问他:“孩子,研究天文很辛苦,既不能升官,也不能发财,何苦呢?”祖冲之回答说:“我不为升官发财,只想弄清天地的秘密。”

当时的古人为了解决阳历一年的天数比阴历长11天多的矛盾,采用“19年7闰”的办法,也就是说19年中规定了7个闰年——7个闰年,每年13个月;其它12个年份,每年12个月。这就是“闰月法”。祖冲之对从古至今的制历方法和天文观测记录做了认真研究,细致观察日月星辰的运行规律,并做了详细记录。他越来越发现“19年7闰”及古历法有一些不精确的地方。在父亲的支持和鼓励下,他打破权威迷信,大胆对以前的观测和推算予以订正,把古历中粗略的19年7闰改为更为精确的391年144闰,并且在新历法的计算中引入岁差。经过多年的努力,祖冲之在33岁时,终于完成了更为先进的“大明历”。

 

精研圆周率,超越时代的成就

祖冲之自幼喜欢数学,在祖父和父亲的指导下学习了很多数学方面的知识。一次,父亲从书架上给他拿了一本《周髀算经》,这是一本成书于西汉或更早的著名的数学书。书中讲到圆的周长为直径的3倍。祖冲之对此产生了疑问,第二天就跑去村头测量车轮,量来量去都与这个结论不符。此后多年,这个疑问一直困扰着他。对于这个问题,古今中外许多数学家花费了大量的心血,想要求得准确的数值。现在,人们将圆的周长与其直径长之比称为圆周率,通常用希腊字母π来表示。

祖冲之为了把这个数值计算得更加准确,研读了大量数学书,并且坚持不懈地认真仔细进行演算。当时还没有现代化的计算工具,都是用算筹(小竹棍)进行计算。他常常天不亮就起床,一遍又一遍地挪动算筹,直到夜深。他在地上划了一个直径为一丈的大圆,采用刘徽的“割圆术”,从圆内接正6边形开始,一直算到圆内接正12288边的多边形,终于算出圆周率介于3.1415926与3.1415927之间。而直到1000年后的15世纪,阿拉伯数学家阿尔卡西和16世纪法国数学家韦达才得到更精确的结果。

 

成就耀古今 大名镌月宫

除了科学发现,祖冲之在科学发明上也是个多面手。他造过一种指南车,构造精巧,运转灵活,无论怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;祖冲之又造过一种“千里船”,利用轮子激水前进的原理,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。他所改进的水碓磨,把水碓和水磨结合起来,利用水力转动石磨,舂米碾谷子,大大提高了生产效率。这种加工工具,中国南方有些农村还在使用着。

由于祖冲之非凡的成就,他成为世界著名的数学家和天文学家,享有崇高的声誉。国际天文学联合会决定用他的名字命名月球上的一座环形山脉,以表达对他的敬仰和永久的纪念。

 

每期诵读

迟序之数,非出神怪,有形可检,有数可推。

——祖冲之

释意:天体运行的规律,不是什么神怪的、不可捉摸的东西,有形体可供观察检验,有数据可以计算推测。