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人物簡介:

祖沖之(429年-500年),字文遠(yuǎn),生于丹陽郡建康縣(今江蘇南京),籍貫范陽郡遒縣(今河北省保定市淶水縣),南北朝時期數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、科學(xué)家。

祖沖之祖父是朝廷負(fù)責(zé)建造的官員,因而從小受家庭影響喜歡科學(xué)知識, 南朝劉宋王朝時,祖沖之做過徐州刺史劉子鸞的從事和公府參軍,劉子鸞被殺后,祖沖之被調(diào)到婁縣去做了縣令。劉宋孝武帝時,祖沖之曾在華林學(xué)省學(xué)習(xí),并進(jìn)行了很多科學(xué)研究。南齊發(fā)生內(nèi)亂時,祖沖之在給齊明帝的上書《安邊論》中建議朝廷開墾荒地,發(fā)展農(nóng)業(yè),安定民生,鞏固邊防。齊明帝便打算派祖沖之前往各地巡查,但還未成行時,祖沖之就去世了。

祖沖之的主要貢獻(xiàn)在數(shù)學(xué),所撰的《綴術(shù)》一書,被收入《算經(jīng)十書》,唐代將此書列入國子監(jiān)教材,后因深奧而未得傳。祖沖之在前人的基礎(chǔ)上,經(jīng)過刻苦鉆研,反復(fù)演算,將圓周率推算至小數(shù)點后7位數(shù)(即3.1415926與3.1415927之間),并得出了圓周率分?jǐn)?shù)形式的近似值。 在當(dāng)時世界上最先進(jìn),這一紀(jì)錄保持了千年,直到15世紀(jì)才由阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家卡西打破。在天文歷法方面,祖沖之創(chuàng)制的《大明歷》,最早將歲差引進(jìn)歷法。在機械學(xué)方面,其設(shè)計制造過水碓磨、銅制機件傳動的指南車、千里船、定時器等。另在音律、文學(xué)、考據(jù)方面也有造詣,還著有小說《述異記》。

人物生平:

家世背景

西晉末期至十六國時期,北方發(fā)生大規(guī)模戰(zhàn)亂,祖沖之的先輩從范陽郡(今河北省淶水縣)遷徙到東晉國都建康(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”,學(xué)識淵博,常被邀請參加皇室的典禮、宴會。

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,從很小的時候起便“專功數(shù)術(shù),搜爍古今”。他把從上古時起直至他生活的時代止的各種文獻(xiàn)、記錄、資料,幾乎全都搜羅來進(jìn)行考察。同時,主張決不“虛推古人”,決不把自己束縛在古人陳腐的錯誤結(jié)論之中,并且親自進(jìn)行精密的測量和仔細(xì)的推算。像他自己所說的那樣,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)時朝廷的學(xué)術(shù)研究機關(guān)華林學(xué)省做研究工作,后來又到總明觀任職。當(dāng)時的總明觀是全國最高的科研學(xué)術(shù)機構(gòu),相當(dāng)于古代的中國科學(xué)院??偯饔^內(nèi)分設(shè)文、史、儒、道、陰陽5門學(xué)科,實行分科教授制度,請來各地有名望的學(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》送給宋孝武帝請求公布實行,宋孝武帝命令懂得歷法的官員對這部歷法的優(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。從這時起,一直到南朝齊初年,他花了較大的精力來研究機械制造,重造出了用銅制機件傳動的指南車,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)計制造過漏壺(古代計時器)和巧妙的欹器。

晚年生活

祖沖之的晚年,正值南齊后期,統(tǒng)治階級內(nèi)部矛盾尖銳,政治黑暗,社會動蕩不安。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)和社會科學(xué),同時也比較關(guān)心政治。

隆昌元年(494年)到建武五年(498年)之間,他擔(dān)任長水校尉的官職。當(dāng)時他寫了一篇《安邊論》,建議政府開墾荒地,發(fā)展農(nóng)業(yè),增強國力,安定民生,鞏固國防。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)無法再維持下去。國家政權(quán)搖搖欲墜,再加上南北朝之間的連年戰(zhàn)爭,祖沖之良好的政治主張無法在國家內(nèi)部施行,更無法實現(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《甲子元歷》之名頒行。

主要貢獻(xiàn):

祖沖之的杰出貢獻(xiàn)

數(shù)學(xué)領(lǐng)域

圓周率精確計算

祖沖之首次將圓周率(π)推算至小數(shù)點后七位(3.1415926—3.1415927),并提出近似分?jǐn)?shù)值355/113。這一成果領(lǐng)先世界千年,直至15世紀(jì)才被打破14。其方法基于“割圓術(shù)”,通過計算圓的內(nèi)外切多邊形周長逼近理論值,體現(xiàn)超前的幾何思維。

數(shù)學(xué)著作《綴術(shù)

該書系統(tǒng)總結(jié)分?jǐn)?shù)、方程、幾何等數(shù)學(xué)理論,提出“開差冪”“開差立”等創(chuàng)新方法,被唐代列為國子監(jiān)教材。雖因內(nèi)容艱深失傳,但其思想深刻影響了中國古代數(shù)學(xué)發(fā)展。

天文歷法

《大明歷》的創(chuàng)制

祖沖之編制《大明歷》,首次引入“歲差”(地球自轉(zhuǎn)軸周期性偏移現(xiàn)象),將回歸年長度精確至365.2428天,顯著提升歷法準(zhǔn)確性。此歷法于510年正式頒行,成為南北朝至隋唐的重要歷法基礎(chǔ)。

科學(xué)實踐精神

面對權(quán)臣戴法興“信古疑今”的質(zhì)疑,祖沖之以實測數(shù)據(jù)據(jù)理力爭,堅持“日月星辰有形可測”,推動天文觀測從經(jīng)驗轉(zhuǎn)向?qū)嵶C。

跨領(lǐng)域影響

祖沖之將數(shù)學(xué)成果應(yīng)用于度量衡校準(zhǔn),修正圓柱形“釜”量器誤差,體現(xiàn)理論研究與社會實踐的結(jié)合6。

其成就被譽為“祖率”,激勵后世科學(xué)家探索真理,成為中國古代科學(xué)精神的象征。

注:祖沖之(429—500年)是南北朝時期數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,以數(shù)學(xué)、歷法領(lǐng)域的突破性貢獻(xiàn)聞名,其成果至今仍被視作中國古代科學(xué)的高峰之一。