祖冲之〈推算圆周率至小数点7位数〉(1) 江铭辉 五梦网
图1:祖冲之
一、前言
祖冲之,中国南北朝的科学家,他推算出圆周率π的值在3.1415926和3.1415927之间,并提出π的约率22/7和,π的密率355/113。
在天文学方面,也编有《大明历》,科学上他改造指南车、千里船,可说是世界级杰出的科学人才。
二、 出身
公元429年,祖冲之出生在范阳郡遒县(今河北涞水县)。祖父祖昌是当朝的大匠卿 (主管建筑工程的长官),并且对天文历法及数学也有一定的研究。祖父经常给祖冲之讲一些科学家的故事,其中张衡发明地动仪的故事深深地打动了他那幼小的心灵。父亲祖朔之,在南朝当〝奉朝请〞,对历法也有研究。
祖冲之常跟祖父去工地上玩。晚上,在那里他同农村小孩们一起在场地上乘凉。天上星星闪烁,祖冲之看来,这些星星密密麻麻的散布着的,农村孩子们却能叫出星星的名称,如牛郎、织女以及北斗星等。祖冲之觉得自己的见闻太少了。
由于他成长在科学世家,加上努力求学,因此不久就以博学多闻,闻名乡里。
三、科学研究经神
耐冲之年轻的时候,没有上过什么学校,也没有得到什么名师指导。完全靠祖父和父亲教学和自己刻苦、勤蓄的学习,尤其对天文、数学的浓厚兴趣。他广泛搜集,认真阅读前人关于天文、数学等浩繁著述,却从不盲目接受,而是经常"亲量圭尺,躬察仪漏,目春毫里,心穷筹策"(亲自用尺测量计算日影长短,亲自观察地动仪和沙漏,观察的时候用尽眼力,不放过毫厘之微;计算推演的时候用尽心力。〞
,得到精榷的测量和仔细的推算。这样他就能常常发现和纠正前人的一些错误,取得了不少光辉的成究。他对圆周率的研究,便是一个突出的事例。
他也刘歆、郑玄、阚泽、张衡、刘徽、王蕃、刘徽等人的工作进行了仔细的研究,--一驳正了他们的错误并且导出了许多极有价值的结果。
三、在华林学省
在十几岁时,他的"博学多才"己相当很出名了,大约公元449年,他20岁时,宋孝武帝,派他在学术机构华林学省(相当今日的科学院),且赐宅宇、车服。从事学术研究。
祖冲之在短短几年中,根据皇上的意思写完《易义释》、《孝经注》、《论语注》等几部哲学著作。
在华林学省工作时,祖冲之住着御赐的房子,穿着御赐的衣服,坐着御赐的马车,生活非常舒适安逸。但祖冲之却对这一切越来越感到厌倦,他下决心排除周围的干扰,坚定地走自己的路,坚持进行着他的天文、数学的研究。
四、预测月蚀,震怒大臣
经过长时期的天象研究和测算,祖冲之测出公元459年9月15日晚将发生月蚀现象,而根据当时皇上颁发的何承天的《元嘉历》来看这天并不会出现月蚀。为了把自己的预测告诉人们,祖冲之破例受邀参加了当时权势显赫的宠臣戴法兴的生日宴。
当祖冲之宣布今晚将有月蚀发生时,戴法兴发怒了。自己的生日出现"天狗吃月亮"这种极不古利的话,这是祖冲之触眉头,有意和他过不去。祖冲之从容地解释道:「月蚀就是月圆时太阳光波地球遮住,月亮上出现黑影,是一种自然现象,无关人间吉凶。
戴法兴听不下去,心里实在不悦,起身凶狠地说:「一会儿若是没有月蚀,可别怪我戴某不义!」祖冲之说:「如若没有月蚀,在下任丛处置。」满座立即静得没有一点声音,气氛更为紧张。戴法兴转身举杯,恼火地喊「上酒!」,客厅里又笙歌再起,轻舞飘飘。
过了一会,正当人们耳热酒酣之时,忽听楼下有人惊呼:「天狗食月了!」祖冲之的声望提高了,然而恼羞成怒的戴法兴,从此对祖冲之记恨在心。