傑出的數學家祖沖之?(讀史明智)早在一千五百多年有的公元459年9月15日,我國有人成功地預測到了月食,并用生動的事實向人們宣布,月食并不是什麼怪異現象,也不是人間吉兇的象征,人們經過科學測算是可以預先知道的他就是我國南北朝時期的傑出科學家祖沖之,今天小編就來聊一聊關于傑出的數學家祖沖之?接下來我們就一起去研究一下吧!
(讀史明智)早在一千五百多年有的公元459年9月15日,我國有人成功地預測到了月食,并用生動的事實向人們宣布,月食并不是什麼怪異現象,也不是人間吉兇的象征,人們經過科學測算是可以預先知道的。他就是我國南北朝時期的傑出科學家祖沖之。
祖沖之
祖沖之(公元429年—公元500年),字文遠,出生于一個為朝廷掌管曆法的官吏家庭,範陽迺縣(今河北涞水縣)人。
早在青少年時期,祖沖之就對自古以來天文觀測記錄和制曆方法進行了認真的研究,發現古代所謂“六曆”(黃帝曆、颛顼曆、夏曆、殷曆、周曆、魯曆)并非遠古曆法,而是“漢初周末”人僞造而成的。又經過“親量圭尺,躬察儀漏,目盡毫厘,心窮籌策”的細緻觀察,發現古曆有很多不夠精确的地方。他大膽地對前人的觀測和推算加以訂正,着手改曆的工作。經過艱苦的觀測和計算,于公元462年,祖沖之完成了大明曆。這是當時比較先進的曆法,當時他年僅三十三歲。
大明六年(公元462年),祖沖之把曆法呈交朝廷,請求批準使用。孝武帝讓大臣們讨論。孝武帝家紡臣戴法興頑固守舊,竭力反對。他說“古人制章,萬世不易”,改變曆法是“誣天背經”。
年輕的祖沖之毫不示弱,他義正嚴辭地反駁:“事實勝于雄辨,祖宗的皇曆不夠精确,為什麼不能改動呢?如日、月食不是怪異現象,可以科學測算預先得知的,并不是神仙鬼怪作祟。”
戴法興冷笑道:“老皇曆世代相傳,豈能有錯?你小子不是為了沽名釣譽吧?”
祖沖之針鋒相對,諷刺戴法興是“相信古人,懷疑今人”。在争論不可調停的情況下,二者進行了一場演算。
祖沖之以有力的論據說明過去的曆法或因測量不精或推算不準不夠精确。他用自己的“大明曆”推薦算了從元嘉十三年(公元430年)到大明三年(公元459年)29間發生的四次月食的時間和太陽在天空中的位置,結果完全符合實際。
抱着“老皇曆”的戴法興也自以為是地推算着,但他的結果和實際情況相差甚遠。
在事實面前,戴法興理屈詞窮,但他仗着自己顯赫的寵臣地位,利用百官懼怕他的心理,仍蠻橫地宣稱,古曆盡管有錯,也不能改革。
“大明曆”是當時比較先進的曆法,祖沖之也做了不少的創造。他首先将“歲差”引到曆法中,從而提高了曆法的精度。
“歲差”是指地球在運行過程中受到日、月和行星的吸引作用,地球自轉軸的方向會發生緩慢而細微的變化,即春分,從地球上看,太陽并沒有回到原來的位置,而是歲歲後(向西)移,引起了二十四節氣位置的變動。祖沖之在前人觀察的基礎上,經過長期的親自觀察,證實歲差的存在,并确定歲差每四十五年又十一個月相差一度。這個“歲差值”雖不很精确,但引入“歲差”編曆法,使曆法有了更科學的基礎。從而區别開天文學中“回歸年”和“恒星年”兩個概念。“回歸年”是太陽連續兩次經過春分點所需要的時間,又叫太陽年,即我們日常生活中所說的“年”;“恒星年”是太陽連續兩次經過某一恒星所需的時間,即地球繞太陽公轉的一個真正周期。一個“回歸年”比一個“恒星年”短二十分三十秒。祖沖之把“歲差”引進曆法的編制中,是我國曆法發展史上的一個重大進步。
過去,每十九年中設七個閏月的曆法,這種曆法不完善,每過二百多年就多出一天。經過精心的計算,祖沖之确定391年中設144個閏月的曆法,使大明曆更加精确,更加适應我國農業生産和人民日常生活的需要。
祖沖之另一成就還在于在曆法計算中引進“交點月”的概念。“交點月”即月亮在天體中行進的路線同太陽在天體中運行的路線有兩個交點(即黃白交點),月亮兩次經過同一交點的時間,叫交點月。由于日食和月食(統稱交食)都發生在黃白交點附近,準确測出了交點月,就可以準确地預測出日月食。早在公元459年9月15日,祖沖之就成功地預測了月食,且以生動的事實向人們解釋月食可以科學預測,并不是怪異現象,也不是人間吉兇的象征。這對當時的迷信說法是個很大的沖擊。
祖沖之辛苦數年編成的“大明曆”有許多優點,但以戴法興為首的頑固保守派卻倍加為難,對大明曆橫加指責,惡意攻擊,而朝廷的大臣都懼怕他的權勢,随聲附和。而皇帝劉駿根本不懂曆法。“大明曆”在祖沖之生前,終于沒有施行。祖沖之死後十年,公元510年,在祖沖之兒子和一批有識人士的大力推薦下,“大明曆”才被梁朝采納施行。
祖沖之推算圓周率
祖沖之在數學上也很有造詣。最為世人稱道的是他對圓周率的計算。在祖沖之之前,魏晉時期的數學家劉微在《九章算術注》中,創立“割圓術”推算出圓周率等于3.1416的重大成果。這在當時已屬于相當準确的數據。但祖沖之想在前人的成就之上再造輝煌。經過許多年的艱苦鑽研,他測算的圓周率值在3.1415926和3.1415927之間,這是世界數學史上第一次把圓周率準确推算到小數點後七位。直至一千年後,15世紀的阿拉伯數學家阿爾·卡西計算到小數點後16位,才打破祖沖之的記錄。祖沖之得出這一結果,需要對有九位有效數字的大數進行加、減、乘、除和開方運算,共一百多步,其中近50次的乘方和開方,有效數字高達17至18位之多。而在當時,還沒有紙、筆和數碼,而是用和後世珠算術類似的算法,即在縱橫相間中羅列小竹木棍的籌算法進行。祖沖之為此所付出的艱巨勞動,令使用計算器和電腦的後人難以想像,并深深折服于他嚴謹認真的科學态度。
祖沖之和指南車
祖沖之不僅在數學、天文學方面有傑出的成就,他還有很多發明創造。他設計制造了利用水力推動的“水碓磨”,在大水輪的軸上安裝了許多橫木,随着湍急的流水沖動了大水輪,帶動了好些石杵,一起一落地在石臼裡舂起米來;還有一組安裝在軸上的齒輪,帶動石磨不停地轉動,把糧食磨細。他又造過一種指南車。無論車子怎樣行駛,車上的銅人始終指着南方。他又造有“千裡船”,在新亭江上試行,一天可航行100多裡。他因為諸葛亮有“木牛流馬”,乃仿造一器,内置機械,不用多少人力能自己運行。祖沖之對音樂也有研究。還撰寫過文學作品《述異記》10卷。他在任齊長水校尉時,曾寫了《安過論》,提出“開屯田、廣農殖”的主張。
祖沖之在科學上的光輝成就不僅讓我們感到自豪和驕傲,而且他的科學精神在今天仍然值得我們學習。
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