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第5章 古代数学家祖冲之

祖冲之出生在南北朝时期刘宋王朝时代。他是我国古代著名的数学家、天文学家和物理学家。他一生有许多辉煌的成就,圆周率的计算结果就是其中之一。

祖冲之的祖父叫祖昌,在朝廷里做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了许多的书。祖冲之读书善于思考,常常起到举一反三的作用。周围的亲戚朋友都称赞他是个博学的好青年。所有的学习科目中,他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常一连几小时地观测太阳和星球运行的情况,并且把观察的情况翔实、生动地记录下来。

当时的皇帝听说了他的名气,便下旨派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他虽然对做官没有丝毫兴趣,但是在那里,他可以更加专心地研究数学、天文了。

我国历代都有研究天文的官,并根据天文研究的结果来制定历法。但祖冲之认为还不够精确。根据长期观察的结果,他创制出一部新的历法,叫做“大明历”。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,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确度是多么惊人啊!

公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集群臣百官上朝商议。有一个皇帝的心腹大臣戴法兴跳出来极力反对,认为祖冲之擅自改变古历,是大逆不道的行为。祖冲之丝毫不畏惧权势,不慌不忙、冷静沉着地当场用他研究的数据驳回了戴法兴。戴法兴依仗背后有皇帝撑腰,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不能改动,改了就是对古人不忠不孝!”祖冲之听了严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论,不要拿空话吓唬人!”宋孝武帝为了帮助戴法兴,还找了许多懂得历法的人来跟祖冲之辩论,结果一个个全被祖冲之驳倒了。

祖冲之生活的年代,是社会十分动乱不安的年代。但是,祖冲之并不因为社会动乱不安而放弃科学研究,而是更加珍惜一星半点儿的宝贵时间,孜孜不倦地全身心投入到他的科学探索和研究中。他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写了一本《缀术》。他的最杰出贡献是求出相当精确的圆周率。

圆周率就是圆周的长度和直径的长度的比。这是一个无限不循环小数,也就是没完没了的小数,各位数字的变化没有丝毫规律。通常计算的时候,人们把圆周率定为3.1416,这个数字实际上比圆周率稍微大一点。伟大的数学家祖冲之在一千五百年以前就确定,圆周率在3.1415926至3.1415927之间,比3.1416精确得多。祖冲之成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。

祖冲之计算出圆周率后声名大震,结果被皇帝派到一个十分落后的穷县当县令。一年穷知府,十万雪花银。当官就是发财的好机会,“一人当官,鸡犬升天”。可是祖冲之不取这个发财之道,他是一个为老百姓办事的好官,即使是当县令,他也从没放下自己的科学研究。他上任后,经常外出观察,体会民间疾苦。一次他看到农民用脚踏碓舂米的情形,觉得既累又慢,便当即停下来与老农商量,并请来木匠、石匠,做出了一个以立式水轮为动力的水碓,可以利用水力转动石磨,舂米碾谷子,省劲多了,人们叫它“水碓磨”。

祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他还造过“千里船”,在新亭江(今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。

祖冲之杰出的科学成就,在我国古代科学事业的发展史上,永远放射出璀璨的光芒。