祖沖之〈推算圓周率至小數點7位數〉(1) 江銘輝 五夢網
圖1:祖沖之
一、前言
祖沖之,中國南北朝的科學家,他推算出圓周率π的值在3.1415926和3.1415927之間,並提出π的約率22/7和,π的密率355/113。
在天文學方面,也編有《大明曆》,科學上他改造指南車、千里船,可說是世界級傑出的科學人才。
二、 出身
西元429年,祖沖之出生在范陽郡遒縣(今河北淶水縣)。祖父祖昌是當朝的大匠卿 (主管建築工程的長官),並且對天文曆法及數學也有一定的研究。祖父經常給祖沖之講一些科學家的故事,其中張衡發明地動儀的故事深深地打動了他那幼小的心靈。父親祖朔之,在南朝當〝奉朝請〞,對曆法也有研究。
祖沖之常跟祖父去工地上玩。晚上,在那裡他同農村小孩們一起在場地上乘涼。天上星星閃爍,祖沖之看來,這些星星密密麻麻的散佈著的,農村孩子們卻能叫出星星的名稱,如牛郎、織女以及北斗星等。祖沖之覺得自己的見聞太少了。
由於他成長在科學世家,加上努力求學,因此不久就以博學多聞,聞名鄉里。
三、科學研究經神
耐沖之年輕的時候,沒有上過什麼學校,也沒有得到什麼名師指導。完全靠祖父和父親教學和自己刻苦、勤蓄的學習,尤其對天文、數學的濃厚興趣。他廣泛搜集,認真閱讀前人關於天文、數學等浩繁著述,卻從不盲目接受,而是經常"親量圭尺,躬察儀漏,目春毫里,心窮籌策"(親自用尺測量計算日影長短,親自觀察地動儀和沙漏,觀察的時候用盡眼力,不放過毫釐之微;計算推演的時候用盡心力。〞
,得到精榷的測量和仔細的推算。這樣他就能常常發現和糾正前人的一些錯誤,取得了不少光輝的成究。他對圓周率的研究,便是一個突出的事例。
他也劉歆、鄭玄、闞澤、張衡、劉徽、王蕃、劉徽等人的工作進行了仔細的研究,--一駁正了他們的錯誤並且導出了許多極有價值的結果。
三、在華林學省
在十幾歲時,他的"博學多才"己相當很出名了,大約西元449年,他20歲時,宋孝武帝,派他在學術機構華林學省(相當今日的科學院),且賜宅宇、車服。從事學術研究。
祖沖之在短短幾年中,根據皇上的意思寫完《易義釋》、《孝經注》、《論語注》等幾部哲學著作。
在華林學省工作時,祖沖之住著御賜的房子,穿著御賜的衣服,坐著御賜的馬車,生活非常舒適安逸。但祖沖之卻對這一切越來越感到厭倦,他下決心排除周圍的干擾,堅定地走自己的路,堅持進行著他的天文、數學的研究。
四、預測月蝕,震怒大臣
經過長時期的天象研究和測算,祖沖之測出西元459年9月15日晚將發生月蝕現象,而根據當時皇上頒發的何承天的《元嘉曆》來看這天並不會出現月蝕。為了把自己的預測告訴人們,祖沖之破例受邀參加了當時權勢顯赫的寵臣戴法興的生日宴。
當祖沖之宣佈今晚將有月蝕發生時,戴法興發怒了。自己的生日出現"天狗吃月亮"這種極不古利的話,這是祖沖之觸眉頭,有意和他過不去。祖沖之從容地解釋道:「月蝕就是月圓時太陽光波地球遮住,月亮上出現黑影,是一種自然現象,無關人間吉凶。
戴法興聽不下去,心裡實在不悅,起身凶狠地說:「一會兒若是沒有月蝕,可別怪我戴某不義!」祖沖之說:「如若沒有月蝕,在下任叢處置。」滿座立即靜得沒有一點聲音,氣氛更為緊張。戴法興轉身舉杯,惱火地喊「上酒!」,客廳裡又笙歌再起,輕舞飄飄 。
過了一會,正當人們耳熱酒酣之時,忽聽樓下有人驚呼:「天狗食月了!」祖沖之的聲望提高了,然而惱羞成怒的戴法興,從此對祖沖之記恨在心。