历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

提到祖冲之,我们大多数人对他的印象都停留在他对圆周率所做出的的贡献,他将圆周率的数值精确到小数点后七位,是推进圆周率发展史的功勋者,是我国历史上一位伟大的数学家。

实际上祖冲之不仅仅是一位数学家,在其他领域也取得辉煌成就,做出卓越贡献,正如华罗庚评价那般:

他不仅是一位数学家,同时还通晓天文,历法,机械制造,音乐,并且还是一位文学家。

这样一位涉猎广域,博学多才,具有多重身份的闪耀人物,让我们来看看他传奇的一生。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生


厚积薄发,初露锋芒

公元429年即朝宋元嘉六年,祖冲之出生在建康的一个官宦世家。其祖父是学识渊博的大家,享受朝廷俸禄。而其父亲更是朝廷要员,受人敬重。祖家世代掌管立法,喜爱专研,在良好家庭氛围的熏陶之下,祖冲之耳濡目染,从很小年纪的时候就开始接触各个不同领域的经典书籍,涉及文学,音乐,哲学,自然科学,机械制造等等。勤奋好学的祖冲之尤其喜爱天文学和数学,对它们产生了浓厚的兴趣,看着夜空中的斗转星移,星辰变换,昼夜交替,激发了他强烈的探索欲望。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

在家庭良好的教育和父辈的引领之下,加上祖冲之自己不囿于传统的刻苦探索,早在青年时期就已名声大噪,是当时远近闻名的博学之士。南朝宋孝武帝亦对他有所耳闻,于是青年时期的祖冲之顺其自然的进入华林学省做研究工作,后来又转至总明观任职,总明观是当时全国最具权威的科研学术机构,相当于现在的科学院。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

在这里祖冲之结交了很多来自全国各地的学者,同他们一起的研究和探讨,极大地拓宽了祖冲之的眼界和学识,而且当时浩如烟海的国家藏书囊括了天文历法算数等各个方面,祖冲之在这里获得了充足的知识储备,为自己日后的学术研究奠定了足够坚实的基础。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

祖冲之秉持着一种严谨,务实且怀疑的态度,不仅对史上各种文献典籍做巨细无遗的考察,而且在学习前人遗留下来的学史论述时,主张万不可“虚推古人”,凡是有所不解,他都会“亲量规尺,躬察遗漏,目尽毫厘,心穷筹策。

潜心研究计算,推动圆周率跨越式发展

众所周知祖冲之之所以在1500年之后依然享誉世界,最主要是因为他将圆周率精确到了小数点后七位,中国古代对圆周率的研究可追溯到《周髀算经》和《九章算术》中,其中就有关于径一周三古率的记载。后历经数代数学家的相继探索,都有缓慢发展,圆周率数值不断得到精确。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生


东汉张衡推算出的圆周率值为3.162。

三国时王蕃推算出的圆周率数值为3.155。

魏晋数学家刘徽推算出圆周率近似值为3.14,并且发明了新的圆周率数值计算的方法——割圆术。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

祖冲之极力赞扬割圆法,为它的巧妙而惊叹的同时,认为这样的数值仍然不够精准,于是在刘徽的基础之上继续计算圆周率。令人钦佩和震惊的是,祖冲之仅仅用一些简单的小竹片作为计算工具,在一个直径为一丈的大圆内做内接正6边形,一直做到12288边型,然后依此计算出这些多边形的周长,通过对它们的排列组合,来计算得到不同的数值,每一步计算必须精准,稍有误差就要从头再来,祖冲之仅仅是验算就要进行几十次,以保证数值的精确度。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

面对这样异常庞大的计算量,其中需要的耐心和毅力我们无法想象,可是就是这样一项枯燥繁琐,费时费力的工作,祖冲之孜孜不倦日复一日的坚持着,并且乐此不彼。最终他用超乎寻常的耐心与细致,将圆周率的数值精确到了小数点后第七位,这一成果堪称是世界上最先进的数学成就。

根据《隋书·律历志》关于圆周率(π)的记载:“宋末,南徐州从事史祖冲之,更开密法,以圆径一亿为一丈,圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正数在盈朒二限之间。密率,圆径一百一十三,圆周三百五十五。约率,圆径七,周二十二。”


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

此项研究成果得到了圆周率的两个分数形式22/7和355/113 ,即约率和密率,他提出的“约率”对数学的研究有重大贡献,后世为了纪念祖冲之对圆周率数值计算所做出的贡献,又将约率以他的名字命名称为“祖率”。这一成就背后付出的是无数艰辛探索和刻苦专研,他提出的“约率”对数学的研究有重大贡献,直到1100年之后的16世纪,阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了这一纪录。

数年专研,《大明历》问世

在祖冲之之前普遍流行与使用的是天文学家何承天编制的《元嘉历》,而这本历法很多数据并不精准,祖冲之在研读这本书籍时以特有的敏锐察觉了其中的误差,于是具有专研精神的他决定重新编制一部更精准,更为完善的历法。自此无论寒冬腊月还是酷暑炎夏,祖冲之都全身心的投入在新历法的编撰之中,在付出了巨大的时间与精力后,功夫不负有心人,在公元462年新历法问世了,这就是著名的《大名历》。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

他在这本凝聚了自己心血的著作中,首次将岁差引进了历法区分了回归年和恒星年。提出了用圭表测量正午太阳影长,以定冬至时刻的方法。同时采用三百九十一年价一百四十四个闰月的新润周推算出了一个回归年的日期数 。


就在同一年,满怀欣喜之情的祖冲之将《大明历》呈交了给宋孝武帝,请求颁布实施。宋孝武帝大喜过望,在经过专业人员鉴定后,决定在大明九年(公元465年)改行新历。


然而就是这样一本具有创新性的先进历法遭到了以朝廷重臣戴法兴为首的强烈抵制,声称祖冲之此举是在“诬天背经”,认为“古人制章,万世不易。”祖冲之据理力争,明确指出天体运行有形可检,有数可推。并且还写了《历议》一文予以反驳,令人无奈和可惜的是,势单力薄的祖冲之无法改变朝中大臣故步自封,顽固腐朽的思想,以至于《大明历》在自己去世十年之后才得以施行。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

但是时间的推迟未能掩盖这部历法的光芒,《大明历》一经颁布之后立马获得了官方民间的普遍认同,这本历法中的一些记载数值直到七百年后南宋的《统年历》才诞生了更为精确的数据。

专研科技同时心系黎民百姓

从宋灭亡到齐初这个时期,战乱频繁社会动荡不安,但这并没有影响祖冲之的研究,他集中精力潜心研究机械制造,重新设计和改造了指南车;改良水推磨极大地提高了当时的生产效率,还设计发明了日行百里的“千里船”和陆路运输工具木牛流马;发明了新型计时器——漏壶和精巧的欹器。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

在祖冲之晚年时期,北齐统治内忧外患,政治黑暗,民不聊生,战争导致百姓流离失所,横尸遍野。这时祖冲之看着颠沛流离的难民,自己再也无法沉醉在学术研究之中,于是他开始寻求政治地位,希望能够有所作为,让南朝百姓脱离水深火热之中,让混乱动荡的社会格局带来哪怕一丝安定。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

公元494年到498年祖冲之撰写《安边论》建议政府开垦荒地,发展农业,增强国力,安定民生,巩固国防。齐明宗对其颇为赞赏,自己也想有一番作为,于是令他“巡行四方,兴造大业,可以利百姓者”,可是人力拗不过天意,当时的北齐政权气数已尽,亡国近在咫尺,祖冲之的一腔伟大抱负终究破灭。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

荣耀闪光,后世敬仰

公元500年祖冲之带着一生的荣光和些许的遗憾与世长辞,这个将圆周率的研究推向了一个全新的高度的杰出数学家,载入世界纪念史册中被世代称颂。聪慧的他在数学和天文方面有着得天独厚的优势,但不可置否的是,他所做出的伟大贡献和辉煌成就更多的是来自于对科学本身的热爱和坚持。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

一个小小的竹片承载不仅是复杂庞大的计算,更是他的不懈坚持与执着信念; 一部举足轻重历法的问世,折射出的是他坚持真理和与时俱进的探索精神;一个个巧妙而精细的零部件,反映的是他一丝不苟和推陈出新的科研态度。


纵观他的一生,传递给我们的是他那热爱智慧,勇于质疑,事必亲躬,严谨缜密,刻苦专研,不畏艰辛的求知精神。在一千五百年后的今天,每当我谈起祖冲之时,一股自豪感在心中油然而生,并激励着我们继续奋勇直前,开拓创新,永攀高峰。


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生

这种精神关乎民族荣耀来自先贤智慧,华夏民族正是有许多像祖冲之这样的敢于创新孜孜以求的人,我们中华的历史文化才能源远流长享誉世界。


为了铭记祖冲之:

1964 年紫金山天文台将国际永久编号为1888的小行星赋予了他的名字

1967年国际天文学家联合会把月球上的一座环形山以他的名字命名

1986年中国人民银行发行了一套面值为5元的纪念币背面印刻的是他的人物形


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生


历史上的祖冲之,绝不是数学家那么简单,带你走进他传奇的一生



分享到:


相關文章: