正文 第7章 祖衝之求是創新(1 / 2)

祖衝之(429-500)字文遠,範陽遒(今河北涑水縣北)人。是南朝宋、齊時的數學家、天文學家和機械製造家,也是世界科技史上的傑出人物。

祖衝之出生的家庭,幾代人對天文、曆法以及機械製造方麵都有比較深入的研究。他的祖父祖昌,在宋朝做了一個管理朝廷建築的長官。在這樣的家庭氣氛熏陶下,祖衝之自小時候起就受到了良好的教育,讀了不少書,大家都稱讚他是個博學的後生。他特別愛好數學,也喜歡研究天文、曆法,經常觀測太陽和其它星球運行的情況,每一次觀測,都做一次詳細的記錄。

宋孝武帝劉駿聽到他的名聲,派他到一個專門掌管學術研究的官署“華林學省”工作。他對當官並不感興趣,但是在那裏,便於博覽群籍,可以更加專心研究數學、天文、曆法了,於是,他就應召赴任了。

在祖衝之以前,有個名叫劉徽的數學家,利用割圓術從圓內接正六邊形算起,邊數逐步加倍,一直算到圓內接正192邊形的麵積,算得了圓周率即π的近似值為3.14.祖衝之應用了劉徽的割圓術,並在劉徽的計算基礎上繼續推算,求出了精確到小數點之後第7位有效數字的圓周率,即3.1415926<π<一個是3.1415927.這一結果,相當於需要對九位數字的大數目進行各種運算(包括開方在內)130次以上,這在今天用筆算運算也是一項十分繁複的工作,而在當時是用算籌運算的,更不知要艱巨多少倍。從這裏,可以看到祖衝之付出了多麼巨大的勞動,需要多大的毅力和信心。

祖衝之所求得的圓周率數值,遠遠地走在了世界的前列。直到1000年後,15世紀阿拉伯數學家阿爾·卡西於公元1427年著《算術之鑰》和16世紀法國數學家維葉特於公元1540-1603年才求出更精確的數值。為了計算方便,祖衝之還求出用分數表示的兩個圓周數值。一個是355113,稱為密率;一個是227,稱為約率。密率是分子、分母在1000以內表示圓周率的最佳漸近分數。在歐洲,16世紀的鄂圖和安托尼茲經過運算,才得出這個數值。

在天文學領域中,祖衝之也取得了輝煌的成就。他在探古今之異,觀華戎之要,對曆代曆法進行係統的研究過程中,一方麵開動思想機器,極力思考研究的途經和方法,一方麵堅持實際觀測,他親自用圭尺量日影、親自觀測漏時計的情況,一絲一毫也不肯馬虎而過。通過對曆代曆法的研究,他發現古時的曆法疏陋錯舛之處很多,劃分得也不精密,他指出了天算曆法家劉歆、張衡、劉徽、何承天等人的不足,大膽地提出了改革曆法的主張。他根據長期觀測的結果,創造出一種新的曆法,叫作“大明曆”。這一曆法測定的每一回歸年的天數跟現代科學測定的結果隻相差50秒;測定月球環行一周的天數,跟現代科學測定的結果相差不到一秒。可見它的精確程度了。