人物簡介:
祖沖之(429年-500年),字文遠,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),南北朝時期數學家、天文學家、科學家。
祖沖之祖父是朝廷負責建造的官員,因而從小受家庭影響喜歡科學知識, 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,祖沖之被調到婁縣去做了縣令。劉宋孝武帝時,祖沖之曾在華林學省學習,并進行了很多科學研究。南齊發生內亂時,祖沖之在給齊明帝的上書《安邊論》中建議朝廷開墾荒地,發展農業,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。
祖沖之的主要貢獻在數學,所撰的《綴術》一書,被收入《算經十書》,唐代將此書列入國子監教材,后因深奧而未得傳。祖沖之在前人的基礎上,經過刻苦鉆研,反復演算,將圓周率推算至小數點后7位數(即3.1415926與3.1415927之間),并得出了圓周率分數形式的近似值。 在當時世界上最先進,這一紀錄保持了千年,直到15世紀才由阿拉伯數學家卡西打破。在天文歷法方面,祖沖之創制的《大明歷》,最早將歲差引進歷法。在機械學方面,其設計制造過水碓磨、銅制機件傳動的指南車、千里船、定時器等。另在音律、文學、考據方面也有造詣,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,北方發生大規模戰亂,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。
早年經歷
祖沖之曾在著作中自述說,從很小的時候起便“專功數術,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、記錄、資料,幾乎全都搜羅來進行考察。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論之中,并且親自進行精密的測量和仔細的推算。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”。
由于祖沖之博學多才的名聲,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,后來又到總明觀任職。當時的總明觀是全國最高的科研學術機構,相當于古代的中國科學院。總明觀內分設文、史、儒、道、陰陽5門學科,實行分科教授制度,請來各地有名望的學者任教,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、術算方面的書籍,具備了借鑒與拓展的先決條件。
潛心科學
大明五年(461年),祖沖之擔任南徐州(今江蘇鎮江)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,但是仍然繼續堅持學術研究,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劣進行討論,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。
隆昌元年(494年)到建武五年(498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。齊明帝看到后想令他“巡行四方,興造大業,可以利百姓者”,后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。
永元二年(500年),這位卓越的大科學家去世,享年七十二歲。他的天文歷法心血之作《大明歷》在天監九年(510年)才以《甲子元歷》之名頒行。
主要貢獻:
祖沖之的杰出貢獻
數學領域
圓周率精確計算
祖沖之首次將圓周率(π)推算至小數點后七位(3.1415926—3.1415927),并提出近似分數值355/113。這一成果領先世界千年,直至15世紀才被打破14。其方法基于“割圓術”,通過計算圓的內外切多邊形周長逼近理論值,體現超前的幾何思維。
數學著作《綴術》
該書系統總結分數、方程、幾何等數學理論,提出“開差冪”“開差立”等創新方法,被唐代列為國子監教材。雖因內容艱深失傳,但其思想深刻影響了中國古代數學發展。
天文歷法
《大明歷》的創制
祖沖之編制《大明歷》,首次引入“歲差”(地球自轉軸周期性偏移現象),將回歸年長度精確至365.2428天,顯著提升歷法準確性。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。
科學實踐精神
面對權臣戴法興“信古疑今”的質疑,祖沖之以實測數據據理力爭,堅持“日月星辰有形可測”,推動天文觀測從經驗轉向實證。
跨領域影響
祖沖之將數學成果應用于度量衡校準,修正圓柱形“釜”量器誤差,體現理論研究與社會實踐的結合6。
其成就被譽為“祖率”,激勵后世科學家探索真理,成為中國古代科學精神的象征。
注:祖沖之(429—500年)是南北朝時期數學家、天文學家,以數學、歷法領域的突破性貢獻聞名,其成果至今仍被視作中國古代科學的高峰之一。
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