中國(guó)數(shù)學(xué)家祖沖之的故事
導(dǎo)語(yǔ)：祖沖之(429-500)的祖父名叫祖昌，在宋朝做了一個(gè)管理朝廷建筑的長(zhǎng)官。祖沖之長(zhǎng)在這樣的家庭里，從小就讀了不少書，人家都稱贊他是個(gè)博學(xué)的青年。下面是小編整理的中國(guó)數(shù)學(xué)家祖沖之的故事，歡迎查閱，供參考。
中國(guó)數(shù)學(xué)家祖沖之的故事
祖沖之(429-500)的祖父名叫祖昌，在宋朝做了一個(gè)管理朝廷建筑的長(zhǎng)官。祖沖之長(zhǎng)在這樣的家庭里，從小就讀了不少書，人家都稱贊他是個(gè)博學(xué)的青年。他特別愛(ài)好研究數(shù)學(xué)，也喜歡研究天文歷法，經(jīng)常觀測(cè)太陽(yáng)和星球運(yùn)行的情況，并且做了詳細(xì)記錄。
宋孝武帝聽(tīng)到他的名氣，派他到一個(gè)專門研究學(xué)術(shù)的官署“華林學(xué)省”工作。他對(duì)做官并沒(méi)有興趣，但是在那里，可以更加專心研究數(shù)學(xué)、天文了。
我國(guó)歷代都有研究天文的官，并且根據(jù)研究天文的結(jié)果來(lái)制定歷法。到了宋朝的時(shí)候，歷法已經(jīng)有很大進(jìn)步，但是祖沖之認(rèn)為還不夠精確。他根據(jù)他長(zhǎng)期觀察的結(jié)果，創(chuàng)制出一部新的歷法，叫做“大明歷”(“大明”是宋孝武帝的年號(hào))。這種歷法測(cè)定的每一回歸年(也就是兩年冬至點(diǎn)之間的時(shí)間)的天數(shù)，跟現(xiàn)代科學(xué)測(cè)定的相差只有五十秒;測(cè)定月亮環(huán)行一周的天數(shù)，跟現(xiàn)代科學(xué)測(cè)定的相差不到一秒，可見(jiàn)它的精確程度了。
公元462年，祖沖之請(qǐng)求宋孝武帝頒布新歷，孝武帝召集大臣商議。那時(shí)候，有一個(gè)皇帝寵幸的大臣戴法興出來(lái)反對(duì)，認(rèn)為祖沖之擅自改變古歷，是離經(jīng)叛道的行為。祖沖之當(dāng)場(chǎng)用他研究的數(shù)據(jù)回駁了戴法興。戴法興依仗皇帝寵幸他，蠻橫地說(shuō)：“歷法是古人制定的，后代的人不應(yīng)該改動(dòng)?！弊鏇_之一點(diǎn)也不害怕。他嚴(yán)肅地說(shuō)：“你如果有事實(shí)根據(jù)，就只管拿出來(lái)辯論。不要拿空話嚇唬人嘛。”宋孝武帝想幫助戴法興，找了一些懂得歷法的人跟祖沖之辯論，也一個(gè)個(gè)被祖沖之駁倒了。但是宋孝武帝還是不肯頒布新歷。直到祖沖之死了十年之后，他創(chuàng)制的大明歷才得到推行。
盡管當(dāng)時(shí)社會(huì)十分動(dòng)亂不安，但是祖沖之還是孜孜不倦地研究科學(xué)。他更大的成就是在數(shù)學(xué)方面。他曾經(jīng)對(duì)古代數(shù)學(xué)著作《九章算術(shù)》作了注釋，又編寫一本《綴術(shù)》。他的最杰出貢獻(xiàn)是求得相當(dāng)精確的圓周率。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的艱苦研究，他計(jì)算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間，成為世界上最早把圓周率數(shù)值推算到七位數(shù)字以上的科學(xué)家。
祖沖之在科學(xué)發(fā)明上是個(gè)多面手，他造過(guò)一種指南車，隨便車子怎樣轉(zhuǎn)彎，車上的銅人總是指著南方;他又造過(guò)“千里船”，在新亭江(在今南京市西南)上試航過(guò)，一天可以航行一百多里。他還利用水力轉(zhuǎn)動(dòng)石磨，舂米碾谷子，叫做“水碓磨”。
祖沖之晚年的時(shí)候，掌握宋朝禁衛(wèi)軍的蕭道成滅了宋朝。
家世背景
西晉末期至十六國(guó)時(shí)期，北方發(fā)生大規(guī)模戰(zhàn)亂，祖沖之的先輩從范陽(yáng)郡（今河北省淶水縣）遷徙到東晉國(guó)都建康（今江蘇省南京市），祖沖之遂出生于建康，其祖父祖昌任劉宋朝大匠卿，是朝廷管理土木工程的官吏，父親祖朔之做“奉朝請(qǐng)”，學(xué)識(shí)淵博，常被邀請(qǐng)參加皇室的典禮、宴會(huì)。
祖沖之從小就受到很好的家庭教育。爺爺給他講“斗轉(zhuǎn)星移”，父親領(lǐng)他讀經(jīng)書典籍，家庭的熏陶，耳濡目染，加之自己的勤奮，使他對(duì)自然科學(xué)和文學(xué)、哲學(xué)，特別是天文學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，在青年時(shí)代就有了博學(xué)的名聲。
早年經(jīng)歷
祖沖之曾在著作中自述說(shuō)，從很小的時(shí)候起便“專功數(shù)術(shù)，搜爍古今”。他把從上古時(shí)起直至他生活的時(shí)代止的各種文獻(xiàn)、記錄、資料，幾乎全都搜羅來(lái)進(jìn)行考察。同時(shí)，主張決不“虛推古人”，決不把自己束縛在古人陳腐的錯(cuò)誤結(jié)論之中，并且親自進(jìn)行精密的測(cè)量和仔細(xì)的推算。像他自己所說(shuō)的那樣，每每“親量圭尺，躬察儀漏，目盡毫厘，心窮籌策”。
由于祖沖之博學(xué)多才的名聲，被南朝宋孝武帝派至當(dāng)時(shí)朝廷的學(xué)術(shù)研究機(jī)關(guān)華林學(xué)省做研究工作，后來(lái)又到總明觀任職。當(dāng)時(shí)的總明觀是全國(guó)最高的科研學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于古代的中國(guó)科學(xué)院?？偯饔^內(nèi)分設(shè)文、史、儒、道、陰陽(yáng)5門學(xué)科，實(shí)行分科教授制度，請(qǐng)來(lái)各地有名望的學(xué)者任教，祖沖之就是其一。在這里，祖沖之接觸了大量國(guó)家藏書，包括天文、歷法、術(shù)算方面的書籍，具備了借鑒與拓展的先決條件。
潛心科學(xué)
大明五年（461年），祖沖之擔(dān)任南徐州（今江蘇鎮(zhèn)江）刺史府里的從事，先后任南徐州從事吏、公府參軍。祖沖之在這一段期間，雖然生活很不安定，但是仍然繼續(xù)堅(jiān)持學(xué)術(shù)研究，并且取得了很大的成就。
大明六年（462年），祖沖之把精心編成的《大明歷》送給宋孝武帝請(qǐng)求公布實(shí)行，宋孝武帝命令懂得歷法的官員對(duì)這部歷法的優(yōu)劣進(jìn)行討論，最終，宋孝武帝決定在大明九年（465年）改行新歷。
大明八年（464年），祖沖之被調(diào)到婁縣（今江蘇昆山縣東北）作縣令。之后又到建康（今江蘇南京），擔(dān)任謁者仆射的官職。從這時(shí)起，一直到南朝齊初年，他花了較大的精力來(lái)研究機(jī)械制造，重造出了用銅制機(jī)件傳動(dòng)的指南車，發(fā)明了一天能走百里的“千里船”和“木牛流馬”、水碓磨（利用水力加工糧食的工具），還設(shè)計(jì)制造過(guò)漏壺（古代計(jì)時(shí)器）和巧妙的欹器。
晚年生活
祖沖之的晚年，正值南齊后期，統(tǒng)治階級(jí)內(nèi)部矛盾尖銳，政治黑暗，社會(huì)不安。在這種情況下，祖沖之的研究方向有了很大的變化。他著重研究文學(xué)和社會(huì)科學(xué)，同時(shí)也比較關(guān)心政治。
隆昌元年（494年）到建武五年（498年）之間，他擔(dān)任長(zhǎng)水校尉的官職。當(dāng)時(shí)他寫了一篇《安邊論》，建議政府開(kāi)墾荒地，發(fā)展農(nóng)業(yè)，增強(qiáng)國(guó)力，安定民生，鞏固國(guó)防。齊明帝看到后想令他“巡行四方，興造大業(yè)，可以利百姓者”，后因南齊的統(tǒng)治已經(jīng)無(wú)法再維持下去。國(guó)家政權(quán)搖搖欲墜，再加上南北朝之間的連年戰(zhàn)爭(zhēng)，祖沖之良好的政治主張無(wú)法在國(guó)家內(nèi)部施行，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。
永元二年（500年），這位卓越的大科學(xué)家去世，享年七十二歲。他的天文歷法心血之作《大明歷》在天監(jiān)九年（510年）才以《甲子元?dú)v》之名頒行。
歷史評(píng)價(jià)
華羅庚（《從祖沖之的圓周率談起》）：“祖沖之不僅是一位數(shù)學(xué)家，同時(shí)還通曉天文歷法、機(jī)械制造、音樂(lè)，并且還是一位文學(xué)家。祖沖之制訂的《大明歷》，改革了歷法，他將圓周率算到了小數(shù)點(diǎn)后七位，是當(dāng)時(shí)世界最精確的圓周率數(shù)值，而他創(chuàng)造的“密率”聞名于世。”
《南史》：沖之解鐘律博塞，當(dāng)時(shí)獨(dú)絕，莫能對(duì)者。
人民網(wǎng)：祖沖之父子的數(shù)學(xué)研究成就匯集于他的數(shù)學(xué)專著《綴術(shù)》中。這本書極其高深，以至于“學(xué)官莫能究其深?yuàn)W，故廢而不理”。在唐朝官學(xué)中，《綴術(shù)》也被列為必讀的十部算經(jīng)之一，且需學(xué)習(xí)4年，年限為各經(jīng)之首。后來(lái)，《綴術(shù)》傳至朝鮮，但10世紀(jì)以后，《綴術(shù)》漸漸在各國(guó)失傳了。盡管今天已無(wú)從知道《綴術(shù)》的具體內(nèi)容，但從該書在唐代官學(xué)中的學(xué)習(xí)年限及史書中相關(guān)的零星記載，我們?nèi)钥梢韵胍?jiàn)其學(xué)術(shù)價(jià)值。
軼事典故
1、歷法之爭(zhēng)
462年（南朝宋大明六年），祖沖之把精心編成的《大明歷》送給宋孝武帝請(qǐng)求公布實(shí)行。宋孝武帝命令懂得歷法的官員對(duì)這部歷法的優(yōu)劣進(jìn)行討論。在討論過(guò)程中，祖沖之遭到了以戴法興為代表的反對(duì)，祖沖之著《歷議》一文予以駁斥。在“歷議”中，他寫下了兩句名言：“愿聞顯據(jù)，以核理實(shí)”，“浮辭虛貶，竊非所懼”。為了明辨是非，他愿意彼此拿出明顯的證據(jù)來(lái)相互討論，至于那些捕風(fēng)捉影無(wú)根據(jù)的貶斥，他絲毫也不懼怕。戴法興認(rèn)為，歷法中的傳統(tǒng)持續(xù)下來(lái)的方法是“古人制章”、“萬(wàn)世不易”的；他責(zé)罵祖沖之是什么“誣天背經(jīng)”，認(rèn)為天文和歷法是“非凡夫所測(cè)”、“非沖之淺慮，妄可穿鑿”的。祖沖之卻大不以為然。他反駁說(shuō)，不應(yīng)該“信古而疑今”，假如“古法雖疏，永當(dāng)循用”，那還成什么道理！日月五星的運(yùn)行“非出神怪，有形可檢，有數(shù)可推”，只要進(jìn)行精密的觀測(cè)和研究，孟子所說(shuō)的“千歲之日至可坐而致也”，是完全可以做得到的。
2、刻苦求精
祖沖之那個(gè)時(shí)代，算盤還未出現(xiàn)，人們普遍使用的計(jì)算工具叫算籌，它是 一根根幾寸長(zhǎng)的方形或扁形的小棍子，有竹、木、鐵、玉等各種材料制成。 通過(guò)對(duì)算籌的不同擺法，來(lái)表示各種數(shù)目，叫做籌算法。如果計(jì)算數(shù)字的位數(shù)越多，所需要擺放的面積就越大。用算籌來(lái)計(jì)算不像用筆，筆算可以留在 紙上，而籌算每計(jì)算完一次就得重新擺動(dòng)以進(jìn)行新的計(jì)算；只能用筆記下計(jì)算結(jié)果，而無(wú)法得到較為直觀的圖形與算式。因此只要一有差錯(cuò)，比如算籌被碰偏了或者計(jì)算中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，就只能從頭開(kāi)始。祖沖之為求得圓周率的精準(zhǔn)數(shù)值，就需要對(duì)九位有效數(shù)字的小數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除和開(kāi)方運(yùn)算等十多個(gè)步驟的計(jì)算，而每個(gè)步驟都要反復(fù)進(jìn)行十幾次，開(kāi)方運(yùn)算有 50 次，最后計(jì)算出的數(shù)字達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后十六、七位。
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