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歷史上的今天——429年4月20日,數學家祖沖之誕辰。

原標題:歷史上的今天——429年4月20日,數學家祖沖之誕辰。


在月圖上有一座山標明「祖沖之山」。這是以我國南北朝時的著名數學家、天文學家祖沖之的名字命名的。


從公元420年東晉滅亡到589年隋朝統一全國的170年中間,我國歷史上形成了南北對立的局面,這一時期稱作南北朝。南朝從公元420年東晉大將劉裕奪取帝位,建立宋政權開始,經歷了宋、齊、梁、陳四個朝代。同南朝對峙的是北朝,北朝經歷了北魏、東魏、西魏,北齊、北周等朝代。祖沖之是南朝人,出生在宋,死的時候已是南齊時期了。



西晉末期,北方發生大規模戰亂,祖沖之的先輩從河北淶水遷徙到江南,並在江南定居下來。公元429年(南朝宋元嘉六年)4月20日,祖沖之出生在建康(今南京)。祖沖之的祖上,世代都是讀書人,而且擔任一定官職,前幾代人是為朝廷掌管曆法的。祖沖之從小就受到很好的家庭教育。爺爺給他講「斗轉星移」,父親領他讀經書典籍,家庭的熏陶,耳濡目染,加之自己的勤奮,使他對自然科學和文學、哲學,特別是天文學產生了濃厚的興趣,在青年時代就有了博學的名聲。


20歲時,因學有成就,祖沖之被南朝宋孝武帝派至當時朝廷的學術研究機關華林學省做研究工作,後來又到總明觀任職。當時的總明觀是全國最高的科研學術機構,相當於現在的中國科學院。在這裡,祖沖之接觸了大量國家藏書,包括天文、曆法、術算方面的書籍,具備了借鑒與拓展的先決條件。


祖沖之研究學術的態度非常嚴謹。他十分重視古人研究的成果,但又決不迷信古人。用他自己的話來說,就是:決不「虛推(盲目崇拜)古人」,而要「搜揀古今(從大量的古今著作中吸取精華)」。一方面,他對於古代科學家劉歆、張衡、闞澤、劉徽、劉洪等人的著述都作了深入的研究,充分吸取其中一切有用的東西。另一方面,他又敢於大膽懷疑前人在科學研究方面的結論,並通過實際觀察和研究,加以修正補充,從而取得許多極有價值的科學成果。



在漢以前,中國一般用三作為圓周率數值,即「周三徑一」。這在計算圓的周長和面積時,誤差很大。祖沖之在劉徽創造的用「割圓術」求圓周率的科學方法基礎上,運用開密法,經過反覆演算,求出圓周率為:3.1415927>π>3.1415926。這是當時世界上最精確的數值,他也成為世界上第一個把圓周率的準確數值計算到小數點以後第7位數字的人。直到1000多年後,這個紀錄才被歐洲人打破。圓周率的計算,是祖沖之在數學上的一項傑出貢獻,有外國數學史家把π叫做「祖率」。祖沖之還寫作了《綴術》,被收錄到了《算經十書》中,並且在唐代被當做數學課本。《隋書》認為《綴術》理論十分深奧,計算相當精密,學問很高的學者也不易理解它的內容,在當時是數學理論書籍中最難的一本。


在天文曆法方面,祖沖之33歲時就編製了一部新曆法叫《大明曆》。《大明曆》中有兩項重大改革,一項是打破了我國沿襲很久的「19年7閏」的老閏法。祖沖之經過仔細推算,發現這個閏法每過200年就會相差一天。因此,他打破傳統觀念,反覆計算,精確地得出了每391年中加上144個閏月的新閏法。祖沖之在曆法計算中還第一次應用了東晉天文學家虞喜發現的歲差原理。所謂歲差,是指地球圍繞太陽運行一周,不可能完全回到原來位置的現象。祖沖之應用這個原理精確地計算出一回歸年是365.24284481日,同近代科學測量相比一年只差50秒。這在天文曆法史上是一個重大的進步。他所編製的《大明曆》,是當時最精密的曆法,並且在公元510年,被當時的統治者確定為通用的曆法。一直到南宋的《統天曆》,才採用了比這更精確的數據。祖沖之不僅是一位傑出的數學家和天文學家,而且還是一位傑出的機械專家。祖沖之製造了許多精巧的機械。例如「指南車」、「千里船」、「木牛流馬」等。



除了自然科學,他還精通樂理,對於音律很有研究。祖沖之著有《易義》《老子義》《莊子義》《釋論語》等關於哲學的書籍,都已經失傳了。文學作品方面他著有《述異記》,在《太平御覽》等書中可以看到這部著作的片斷。



祖沖之的晚年,正值南齊後期,統治階級內部矛盾尖銳,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。他著重研究文學和社會科學,同時也比較關心政治。494年(南朝齊隆昌元年)到498年(南朝齊建武五年)之間,他擔任長水校尉的官職。當時他寫了一篇《安邊論》,建議政府開墾荒地,發展農業,增強國力,安定民生,鞏固國防。齊明帝看到後想令他「巡行四方,興造大業,可以利百姓者」,後因南齊的統治已經無法再維持下去。國家政權搖搖欲墜,再加上南北朝之間的連年戰爭,祖沖之良好的政治主張無法在國家內部施行,更無法實現了。


公元500年(南朝齊永元二年),這位卓越的大科學家去世,享年七十二歲。

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