祖沖之,本名文遠(yuǎn),生于公元429年4月20日,卒于公元500年他的祖籍是河北懷來縣他是中國古代杰出的數(shù)學(xué)家和科學(xué)家西晉末年,由于北方戰(zhàn)亂不斷,隨父遷居江南祖沖之從小就接受了家庭的科學(xué)教育成年后,他先后在鎮(zhèn)江等地?fù)?dān)任地方官,同時在當(dāng)時的學(xué)術(shù)機構(gòu)——華林書院從事研究工作祖沖之在數(shù)學(xué),天文,歷法,機械等方面做出了重要貢獻(xiàn)
祖沖之
祖沖之對自然科學(xué),文學(xué),天文學(xué),哲學(xué)都有廣泛的興趣精通音律,擅長棋藝他一生主張不是虛推古人,而是搜古補今,即吸收古今之精華,不盲目崇古他收集了從古代到6世紀(jì)的廣泛文獻(xiàn),并進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查
在科學(xué)觀察和研究方面,祖沖之有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)實踐正如他所說的以測量為尺子,觀察儀器中的誤差,竭盡全力,提出拙劣的建議,他在業(yè)余時間堅持天文觀測和數(shù)學(xué)計算正是他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和豐富扎實的知識,使他不僅積累了大量的新材料,而且在數(shù)學(xué),天文,機械制造等方面取得了許多寶貴的成果,成為中國歷史上為數(shù)不多的博學(xué)之士不幸的是,他的許多作品已經(jīng)遺失了
祖沖之在創(chuàng)制《大明歷》的過程中,也發(fā)現(xiàn)了歲差現(xiàn)象每年冬至,太陽在一個回歸年后回到黃道上的冬至但每年的冬至并不在黃道的同一點,而是在空中緩慢移動,每年的移動值稱為歲差祖沖之通過不斷觀察,明確指出冬至在何處,歲歲略有不同他第一個計算出了年份之間的差異,并將歲差作為一個重要因素引入到歷法的計算中,對提高歷法的準(zhǔn)確性具有重要意義更重要的是,他把太陽在黃道上運行一周的恒星年和反映四季變化周期的回歸年這兩個概念區(qū)分開來,用歲差來編制歷法,這是歷法編制史上的一次重大改革,成為后人遵循的依據(jù)
祖沖之計算出回歸年的天數(shù)為365.24281481,他還發(fā)明了一種通過測量冬至前后太陽的影子長度來確定冬至?xí)r間的方法此外,他還采用了391年每144個月安排閏的方法,首次精確計算出交點處的日月數(shù)為27.21223由于這一數(shù)值的準(zhǔn)確確定,就有可能準(zhǔn)確預(yù)報日蝕和月蝕
祖沖之還創(chuàng)造了《大明歷》,并利用這種歷法精確計算了公元436年至459年的23年間將要發(fā)生的4次月食后來,他所有的預(yù)言都成功了此外,他精確地測出木星的公轉(zhuǎn)周期為11.858年
公元500年左右,不可能有先進(jìn)的數(shù)學(xué)理論或精密的儀器祖沖之對這些數(shù)值的精確計算和完美運用,顯示了他縝密的思想和精湛的技術(shù),這是必須的
在機械方面,祖沖之設(shè)計并監(jiān)督了去除稻殼的水錘磨,這是一種利用水力加工谷物的工具他還制作了銅制的指南車,日行百里的千里船,木牛流馬般的陸地運輸車,計時準(zhǔn)確的沙漏,靈巧的羽毛球
銅制轉(zhuǎn)向車
最精彩的是祖沖之對圓周率的計算圓周率是數(shù)學(xué)中最神秘,最難,最吸引人的數(shù)字,吸引了國內(nèi)外許多人的目光從古代人類到瑪雅人,美索不達(dá)米亞人,迦勒底人,希伯來人,阿拉伯人,直到20世紀(jì)到21世紀(jì),現(xiàn)代人,歷時四千多年很多人被π值吸引,固執(zhí)地追求它的準(zhǔn)確值祖沖之就是其中之一
公元100年左右,東漢著名科學(xué)家張衡計算的π為3.162,公元250年左右,魏晉劉徽發(fā)明了切圓術(shù),即內(nèi)接多邊形逼近法得到的π值為3.14,而祖沖之得到的π值在3.1415926—3.1415927之間,精確到小數(shù)點后第七位這在當(dāng)時是很大的成就
據(jù)記載,公元820年左右,波斯學(xué)者花拉子模計算的π值為3.1416,可見祖沖之計算的π值至少領(lǐng)先世界三百年直到公元1400年,祖沖之的記錄才被阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家埃爾卡希打破因此祖沖之的紀(jì)錄被選為世界之最,被世界紀(jì)錄協(xié)會確認(rèn)為世界上第一個將圓周率計算到小數(shù)點后第7位的數(shù)學(xué)家
祖沖之還給出兩種常用的π值近似值,即22/7的近似比和355/113的密比,其中密比已經(jīng)精確到小數(shù)點后第7位這個值直到西方16世紀(jì)才被荷蘭數(shù)學(xué)家奧托發(fā)現(xiàn)祖沖之采用了什么方法得出這樣的計算結(jié)果沒有史料可考很多人推測是外切多邊形的逼近法無論是什么方法,其計算都是一項非常困難和耗時的工作這個工作對別人來說很無聊,但對你愛的人來說很有趣祖沖之死后,他的兒子祖宣繼承了父親的事業(yè),進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了一種計算球體體積的方法
日前,為紀(jì)念祖沖之對科學(xué)文化的巨大貢獻(xiàn),被發(fā)現(xiàn)的第1888號小行星被中國南京紫金山天文臺命名為祖沖之星,使祖沖之光芒萬世。
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