祖冲之〈推算圆周率至小数点7位数〉(3) 江铭辉 五梦网
九、功亏一篑
那时发生四次月蚀,人们把祖冲之推算的蚀尽时月亮在星空的部位与实际对照,相符;因此,相信祖冲之新历的人越来越多。宋大明八年(公元464年),中书舍人巢尚之极力赞成祖冲之的历法,请宋孝武帝改用祖冲之新厝,可是在宋孝武帝没有作出决定便死了。祖冲之的新历仍然被搁置。
十、大明历实施
在祖冲之死后,经他儿子祖暅的努力,大明历终于在梁武帝天监九年(公元510年)正式采用。 这已经是大明历编成以后近五十年了。
十一、公元464年后
公元464年后,祖冲之出任娄县 (现江苏昆山县)县令。刘宋末年,再度被调到建康,任竭者仆射,这是司礼节的官。晚年,他被提升长水(现陜西蓝田县)校尉。因为当时这地方是南齐和北魏战争导火线,他向朝廷提出《安边论》,开屯田。朝廷也表示支持;并且打算让他《巡行四方》。但因连年战乱,事竟不行。
十二、数学贡献
祖冲之在数学上的贡献有四:
一是撰写数学巨著,《缀术》。二是注九章算术,三、球体体积的计算问题。四、将圆周率算至小数点7位数。
1. 《缀术》
《缀术》是中国南北朝时期的一部算经,汇集了祖冲之和祖暅父子的数学研究成果。这本书被认为内容深奥在唐代被收入《算经十书》,成为唐代国子监算学课本,当时学习《缀术》需要四年的时间,可见《缀术》的艰深。因此竟被废不理,它曾传至朝鲜、日本,但到北宋时这部书就已亡佚。
2. 九章算术和重差作注
祖冲之研究过《九章算术》和刘徽所做的注解,给《九章算术》和刘徽的《重差》作过注解。
「九章算术」成书于两汉之间,综合整理了当时之前流行于世的数学应用问题,共有九章,故名之。在「勾股」这章后附列了一些关于测量的题目,三国魏刘徽为「九章算术」作注时,将它列入第十卷, 并将此测量法称为重差。到了唐初,这些关于测量的题目被抽出,独立成册。
3. 球体体积的计算问题。
祖冲之还和儿子祖暅之一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算问题。
《九章算术》中认为,球体的外切圆柱体积与球体体积之比等于正方形与其内切圆面积之比,刘徽在他为《九章算术》作的注释中指出,原书的说法是不正确的,只有“牟合方盖”(垂直相交的两个圆柱体的共同部分的体积)与球体积之比,才正好等于正方形与其内切圆的面积之比。但刘徽没有给出“牟合方盖”的体积公式,所以也就得不出球体的体积公式。
祖冲之父子采用“幂势既同,则积不容异。”(即“等高处横截面积长相等的两个立体,其体积也必然相等”)这一原理,求出了“牟合方盖”的体积,而球体体积等于π/4乘以“牟合方盖”体积,从而最终算出球体积为πd3/6( 为球直径)。
祖冲之父子所采用的“幂势既同,则积不容异”这一原理,在欧洲由意大利数学家卡瓦列里于17世纪重新发现,所以西文文献一般称该原理为卡瓦列里原理。为了纪念祖冲之父子发现这一原理的重大贡献,人们也称该原理为“祖暅原理”。