我國曆代都有研究天文的官,並且根據研究天文的結果來製定曆法。到了宋朝的時候,曆法已經有很大進步,但是祖衝之認為還不夠精確。他根據長期觀察的結果,創製出一部新的曆法,叫做“大明曆”(“大明”是宋孝武帝的年號)。這種曆法測定的每一回歸年(也就是兩年冬至點之間的時間)的天數,跟現代科學測定的相差隻有五十秒;測定月亮環行一周的天數,跟現代科學測定的相差不到一秒,可見它的精確程度了。
祖衝之請求宋孝武帝頒布新曆,孝武帝召集大臣商議。那時候,有一個皇帝寵幸的大臣戴法興出來反對,他指責祖衝之擅自改變古曆是離經叛道的行為。
祖衝之當場用他研究的數據回駁了戴法興。但戴法興依然蠻橫地說:“曆法是古人製定的,後代的人不應該改動。”祖衝之不懼怕戴法興,他嚴肅地說:“你如果有事實根據,就隻管拿出來辯論,不要拿空話嚇唬人。”宋孝武帝想幫助戴法興,就找了一些懂得曆法的人跟祖衝之辯論,卻全被祖衝之駁倒了,但是宋孝武帝還是不肯頒布新曆。直到祖衝之死了十年之後,他創製的大明曆才得到推行。
祖衝之更大的成就是在數學方麵。他曾經對古代數學著作《九章算術》作了注釋,又編寫了一本《綴術》。他的最傑出貢獻是求得相當精確的圓周率。經過長期的艱苦研究,他精確了圓周率,成為世界上最早把圓周率數值推算到七位數字以上的科學家。
祖衝之在科學發明上是個多麵手,他造過一種指南車,隨便車子怎樣轉彎,車上的銅人總是指著南方;他又造過“千裏船”,在新亭江(在今南京市西南)上試航過,一天可以航行一百多裏。他還利用水力轉動石磨,舂米碾穀子,叫做“水碓磨”。
祖衝之還與他的兒子祖暅(也是我國著名的數學家)一起,用巧妙的方法解決了球體體積的計算。他們當時采用的一條原理是:“冪勢既同,則積不容異。”也就是說位於兩平行平麵之間的兩個立體,被任一平行於這兩平麵的平麵所截,如果兩個截麵的麵積恒相等,則這兩個立體的體積相等。這一原理,在西方被稱為卡瓦列利原理,但這是在祖氏以後一千多年才由卡氏發現的。為了紀念祖氏父子發現這一原理的重大貢獻,大家也稱這原理為“祖暅原理”。
祖衝之不愧為我國古代數學界的鼻祖,他為中國乃至世界的數學發展作出了不可磨滅的貢獻。
祖衝之是一位勇敢的科學家,為了真理,他敢於向傳統挑戰,敢於向權勢挑戰,他無畏的精神以及在數學史上劃時代的貢獻都令我們稱讚。
中國古代數學家——李治
李治,原名李治,字仁卿,號敬齋,我國金元時期傑出的數學家,真定欒城人(今河北省石家莊市)。李治生活在宋元交替的時代,金代時曾經做過官,擔任河南省地方知事,時間輾轉到了元朝,他便隱居治學,元世祖忽必烈曾經聘他為翰林學士,可是為官僅一年便辭了官回鄉,繼續他的講學之路,直至辭世。
晚年的李治回到了離河北省石家莊市不遠的元氏縣封龍山的老家,一麵講學以維持生計,一麵刻苦鑽研天元術。經過他堅持不懈地努力,終於在1248年完成了他的《測圓海鏡》12卷,這是世界上的第一本專著。
李治和秦九韶、楊輝、朱世傑是有名的宋元四大數學家,和其他三位數學家一樣,李治也有許多著名的著作問世,除了著有《測圓海鏡》外,李治還著有《益古演段》3卷(1259年)、《泛說》40卷、《敬齋古今》40卷、《壁書叢削》12卷,書中都記載了很多具有世界影響力的理論。
李治在數學上最大的成就就是成功地改進和總結了天元術。天元術是我國古代的數學,古代傳統的半符號代數學。李治的天元術與現代代數中的列方程法相類似,它是立天元一為某某,這就是設未知數X,然後依據題設條件列出兩個相等的天元式(含未知數的多項式),再把這兩個天元式相減,就得到一個天元開方式,最後利用增乘開方法求這個方程的正根。
李治建立的天元術其實比韋達提出的用字母代替文字還要早。
以前,人們的代數學符號都是文字,運用起來非常煩瑣,直到16世紀,數學史上偉大的數學家韋達提出用字母來代替文字,人們才開始了對代數符號的改革,韋達也由此被稱為“代數學之父”。但是,李治提出使用數學符號要比韋達早三百多年,李治建立的半數學符號數學就是天元術,《測圓海鏡》和《益古演段》就是主要講述天元術的。李治在研究天元術的時候還創造了世界上最先進的小數計法,這不僅比比利時的斯台文的創造早了三百多年,而且要比他的計法先進。
李治一生命運多舛。他的理論在宋朝的時候經常被文人譏諷,他們嘲笑李治是“九九賤技”,但李治以他紮實的理論依據和學術成就對這些攻擊給以堅決地回擊。蒙古軍入侵中原時,烽火連年,民不聊生,李治曾經被蒙古軍隊所俘。後又過了十九年逃亡流浪、顛沛流離的生活。