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魏晋南北朝时期的南朝,出现了一个杰出的科学家祖冲之。他把圆周率推算到了小数点之后第七位,这样精确的计算领先了西方一千多年。
祖冲之出身于一个官宦家庭,他从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。当时南朝,已经是取代东晋的宋代了。当时皇帝宋孝武帝听到祖冲之的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。在那里,祖冲之更加专心研究数学、天文了。
一开始,祖冲之研究的是历法。我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了南北朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。祖冲之根据自己长期观察的结果,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,可见它的精确度极高。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历法,宋孝武帝于是召集大臣来商议。这时,有一个叫戴法兴大臣出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。”祖冲可不怕他。祖冲之说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
祖冲之最大的成就还不是历法,而是在数学方面。其中,他最杰出的贡献是求得相当精确的圆周率。祖冲之在前人推算圆周率的基础上,利用割圆术的方法继续推算,经过长期的艰苦研究,得出圆周率值在3.和3.之间。他还确定圆周率的两个分数形式的近似值,约率为22/7,密率为335/113。一千多年后,德国的渥脱和荷兰的安托尼兹才先后提出同祖冲之密率相同的数值。为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把π=叫做“祖率”,祖冲之还曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。
祖冲之不仅是一个科学家,还是一位发明家。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;他又造过“千里船”,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。他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。这种磨一直到现在还在一些偏远的地区被用来磨粮食。
祖冲之死后,他的儿子祖暅、孙儿祖皓都喜欢科学,刻苦研究数学和历法,后来都成了著名的科学家。据说祖冲之的儿子祖暅在研究学问的时候,全神贯注,连天上打响雷也听不到。
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