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中国数学家祖冲之的故事

   日期:2024-07-19     来源:www.zhixueshuo.com    作者:智学网    浏览:629    评论:0    
核心提示:中国数学家祖冲之的故事  导语:祖冲之的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这种家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的年轻人。

中国数学家祖冲之的故事

  导语:祖冲之的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这种家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的年轻人。下面是我们收拾的中国数学家祖冲之的故事,欢迎查阅,供参考。

中国数学家祖冲之的故事

  中国数学家祖冲之的故事

  祖冲之的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这种家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的年轻人。他特别喜好研究数学,也喜欢研究天文历法,常常观测太阳和星球运行的状况,并且做了详细记录。

  宋孝武帝听到他的知名度,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他对做官并不感兴趣,但在那里,可以愈加专心研究数学、天文了。

  国内历代都有研究天文的官,并且依据研究天文的结果来拟定历法。到了宋朝的时候,历法已经有非常大进步,但祖冲之觉得还不够精确。他依据他长期察看的结果,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,可见它的精确程度了。

  公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,觉得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:“历法是古人拟定的,后代的人不应该改动。”祖冲之一点也不害怕。他严肃地说:“你若是有事实依据,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,找了一些了解历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但宋孝武帝还是不愿颁布新历。直到祖冲之去世了十年之后,他创制的大明历才得到推行。

  尽管当时社会十分动乱不安,但祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的收获是在数学方面。他过去对古时候数学着作《九章算术》作了注解,又撰写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过多年的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。

  祖冲之在科学创造上是个多面手,他造过一种指南车,随意车子如何转弯,车上的铜人一直指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江上试航过,一天可以航行一百多里。他还借助水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。

  祖冲之晚年的时候,学会宋朝禁卫军的萧道成灭了宋朝。

  家世背景

  西晋末期至十六国时期,北方发生大规模战乱,祖冲之的先辈从范阳郡(今河北涞水县)迁徙到东晋国都建康(今江苏南京),祖冲之遂出生于建康,其祖父祖昌任刘宋朝大匠卿,是朝廷管理土木工程的官吏,爸爸祖朔之做“奉朝请”,学识渊博,常被邀请参加皇室的典礼、宴会。

  祖冲之从小就遭到非常不错的家庭教育。爷爷给他讲“斗转星移”,爸爸领他读经书典籍,家庭的熏陶,耳濡目染,加之我们的勤奋,使他对自然科学和文学、哲学,尤其是天文学产生了浓厚的兴趣,在年轻人年代就有了博学的名声。

  早年历程

  祖冲之曾在著作中自述说,从非常小的时候起便“专功数术,搜烁古今”。他把从上古时起直至他生活的年代止的各种文献、记录、资料,几乎全都收罗来进行考察。同时,倡导决不“虚推古人”,决不把自己束缚在古人陈腐的错误结论之中,并且亲自进行精密的测量和仔细的推算。像他一个人所说的那样,每每“亲量圭尺,躬察仪漏,目尽毫厘,心穷筹策”。

  因为祖冲之博学多才的名声,被南朝宋孝武帝派至当时朝廷的学术研究机关华林学省做研究工作,后来又到总明观任职。当时的总明观是全国最高的科研学术机构,等于古时候的中国科学院。总明观内分设文、史、儒、道、阴阳5门学科,实行分科教授规范,请来各地有名望的学者任教,祖冲之就是其一。在这里,祖冲之接触了很多国家藏书,包含天文、历法、术算方面的书本,拥有了借鉴与拓展的先决条件。

  潜心科学

  大明五年(461年),祖冲之担任南徐州(今江苏镇江)刺史府里的从事,先后任南徐州从事吏、公府参军。祖冲之在这一段期间,虽然生活非常不安定,但仍然继续坚持学术研究,并且获得了非常大的收获。

  大明六年(462年),祖冲之把精心编成的《大明历》送给宋孝武帝请求公布实行,宋孝武帝命令了解历法的官员对这部历法的优劣进行讨论,最后,宋孝武帝决定在大明九年(465年)改行新历。

  大明八年(464年),祖冲之被调到娄县(今江苏昆山县东北)作县令。之后又到建康(今江苏南京),担任谒者仆射的官职。从这个时候起,一直到南朝齐初年,他花了较大的精力来研究机械制造,重造出了用铜制机件传动的指南车,创造了一天能走百里的“千里船”和“木牛流马”、水碓磨(借助水力加工粮食的工具),还设计制造过漏壶(古时候计时器)和巧妙的欹器。

  晚年生活

  祖冲之的晚年,正值南齐后期,统治阶级内部矛盾尖锐,政治黑暗,社会不安。在这样的情况下,祖冲之的研究方向有了非常大的变化。他着重研究文学和社会科学,同时也比较关心政治。

  隆昌元年(494年)到建武五年(498年)之间,他担任长水校尉的官职。当时他写了一篇《安边论》,建议政府开垦荒地,进步农业,增强国力,安定民生,巩固国防。齐明帝看到后想令他“巡行四方,兴造大业,可以利百姓者”,后因南齐的统治已经没办法再保持下去。国家政权摇摇欲坠,再加上南北朝之间的连年战争,祖冲之好的政治倡导没办法在国家内部实行,更没办法达成了。

  永元二年(500年),这位卓越的大科学家过世,享年七十二岁。他的天文历法心血之作《大明历》在天监九年(510年)才以《甲子元历》之名颁行。

  历史评价

  华罗庚(《从祖冲之的圆周率谈起》):“祖冲之不止是一位数学家,同时还通晓天文历法、机械制造、音乐,并且还是一位文学家。祖冲之制定的《大明历》,改革了历法,他将圆周率算到了小数点后七位,是当时世界最精确的圆周率数值,而他创造的“密率”闻名于世。”

  《南史》:冲之解钟律博塞,当时独绝,莫能对者。

  人民网:祖冲之父子的数学研究收获汇集于他的数学专著《缀术》中。这本书极其高深,以至于“学官莫能究其深奥,故废而不理”。在唐朝官学中,《缀术》也被列为必读的十部算经之一,且需学习4年,年限为各经之首。后来,《缀术》传至朝鲜,但10世纪将来,《缀术》日渐在各国失传了。尽管今天已无从了解《缀术》的具体内容,但从该书在唐代官学中的学习年限及史书中有关的零星记载,大家仍可以想见其学术价值。

  轶事典故

  1、历法之争

  462年(南朝宋大明六年),祖冲之把精心编成的《大明历》送给宋孝武帝请求公布实行。宋孝武帝命令了解历法的官员对这部历法的优劣进行讨论。在讨论过程中,祖冲之遭到了以戴法兴为代表的反对,祖冲之著《历议》一文予以驳斥。在“历议”中,他写下了两句名言:“愿闻显据,以核理实”,“浮辞虚贬,窃非所惧”。为了是非分明,他想彼此拿出明显的证据来相互讨论,至于那些捕风捉影无依据的贬斥,他丝毫也不惧怕。戴法兴觉得,历法中的传统持续下来的办法是“古人制章”、“万世不容易”的;他责骂祖冲之是什么“诬天背经”,觉得天文和历法是“非凡夫所测”、“非冲之浅虑,妄可穿凿”的。祖冲之却大不以为然。他反驳说,不应该“信古而疑今”,倘若“古法虽疏,永当循用”,那还成什么道理!日月五星的运行“非出神怪,有形可检,有数可推”,只须进行精密的观测和研究,孟子所说的“千岁之日至可坐而致也”,是完全可以做得到的。

  2、刻苦求精

  祖冲之那个年代,算盘还未出现,大家常见用的计算工具叫算筹,它是 一根根几寸长的方形或扁形的小棍子,有竹、木、铁、玉等各种材料制成。 通过对算筹的不同摆法,来表示各种数目,叫做筹算法。假如计算数字的位数越多,所需要摆设的面积就越大。用算筹来计算不像用笔,笔算可以留在 纸上,而筹算每计算完一次就得重新摆动以进行新的计算;只可以用笔记下计算结果,而没办法得到较为直观的图形与算式。因此只须一有差错,譬如算筹被碰偏了或者计算中出现了错误,就只能从头开始。祖冲之为求得圆周率的精准数值,就需要对九位有效数字的小数进行加、减、乘、除和开方运算等十多个步骤的计算,而每一个步骤都要反复进行十几次,开方运算有 50 次,最后计算出的数字达到小数点后十6、七位。

 
 
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