人物简介:
祖冲之(429年-500年),字文远,生于丹阳郡建康县(今江苏南京),籍贯范阳郡遒县(今河北省保定市涞水县),南北朝时期数学家、天文学家、科学家。
祖冲之祖父是朝廷负责建造的官员,因而从小受家庭影响喜欢科学知识, 南朝刘宋王朝时,祖冲之做过徐州刺史刘子鸾的从事和公府参军,刘子鸾被杀后,祖冲之被调到娄县去做了县令。刘宋孝武帝时,祖冲之曾在华林学省学习,并进行了很多科学研究。南齐发生内乱时,祖冲之在给齐明帝的上书《安边论》中建议朝廷开垦荒地,发展农业,安定民生,巩固边防。齐明帝便打算派祖冲之前往各地巡查,但还未成行时,祖冲之就去世了。
祖冲之的主要贡献在数学,所撰的《缀术》一书,被收入《算经十书》,唐代将此书列入国子监教材,后因深奥而未得传。祖冲之在前人的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,将圆周率推算至小数点后7位数(即3.1415926与3.1415927之间),并得出了圆周率分数形式的近似值。 在当时世界上最先进,这一纪录保持了千年,直到15世纪才由阿拉伯数学家卡西打破。在天文历法方面,祖冲之创制的《大明历》,最早将岁差引进历法。在机械学方面,其设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等。另在音律、文学、考据方面也有造诣,还著有小说《述异记》。
人物生平:
家世背景
西晋末期至十六国时期,北方发生大规模战乱,祖冲之的先辈从范阳郡(今河北省涞水县)迁徙到东晋国都建康(今江苏省南京市),祖冲之遂出生于建康,其祖父祖昌任刘宋朝大匠卿,是朝廷管理土木工程的官吏,父亲祖朔之做“奉朝请”,学识渊博,常被邀请参加皇室的典礼、宴会。
祖冲之从小就受到很好的家庭教育。爷爷给他讲“斗转星移”,父亲领他读经书典籍,家庭的熏陶,耳濡目染,加之自己的勤奋,使他对自然科学和文学、哲学,特别是天文学产生了浓厚的兴趣,在青年时代就有了博学的名声。
早年经历
祖冲之曾在著作中自述说,从很小的时候起便“专功数术,搜烁古今”。他把从上古时起直至他生活的时代止的各种文献、记录、资料,几乎全都搜罗来进行考察。同时,主张决不“虚推古人”,决不把自己束缚在古人陈腐的错误结论之中,并且亲自进行精密的测量和仔细的推算。像他自己所说的那样,每每“亲量圭尺,躬察仪漏,目尽毫厘,心穷筹策”。
由于祖冲之博学多才的名声,被南朝宋孝武帝派至当时朝廷的学术研究机关华林学省做研究工作,后来又到总明观任职。当时的总明观是全国最高的科研学术机构,相当于古代的中国科学院。总明观内分设文、史、儒、道、阴阳5门学科,实行分科教授制度,请来各地有名望的学者任教,祖冲之就是其一。在这里,祖冲之接触了大量国家藏书,包括天文、历法、术算方面的书籍,具备了借鉴与拓展的先决条件。
潜心科学
大明五年(461年),祖冲之担任南徐州(今江苏镇江)刺史府里的从事,先后任南徐州从事吏、公府参军。祖冲之在这一段期间,虽然生活很不安定,但是仍然继续坚持学术研究,并且取得了很大的成就。
大明六年(462年),祖冲之把精心编成的《大明历》送给宋孝武帝请求公布实行,宋孝武帝命令懂得历法的官员对这部历法的优劣进行讨论,最终,宋孝武帝决定在大明九年(465年)改行新历。
大明八年(464年),祖冲之被调到娄县(今江苏昆山县东北)作县令。之后又到建康(今江苏南京),担任谒者仆射的官职。从这时起,一直到南朝齐初年,他花了较大的精力来研究机械制造,重造出了用铜制机件传动的指南车,发明了一天能走百里的“千里船”和“木牛流马”、水碓磨(利用水力加工粮食的工具),还设计制造过漏壶(古代计时器)和巧妙的欹器。
晚年生活
祖冲之的晚年,正值南齐后期,统治阶级内部矛盾尖锐,政治黑暗,社会动荡不安。在这种情况下,祖冲之的研究方向有了很大的变化。他着重研究文学和社会科学,同时也比较关心政治。
隆昌元年(494年)到建武五年(498年)之间,他担任长水校尉的官职。当时他写了一篇《安边论》,建议政府开垦荒地,发展农业,增强国力,安定民生,巩固国防。齐明帝看到后想令他“巡行四方,兴造大业,可以利百姓者”,后因南齐的统治已经无法再维持下去。国家政权摇摇欲坠,再加上南北朝之间的连年战争,祖冲之良好的政治主张无法在国家内部施行,更无法实现了。
永元二年(500年),这位卓越的大科学家去世,享年七十二岁。他的天文历法心血之作《大明历》在天监九年(510年)才以《甲子元历》之名颁行。
主要贡献:
祖冲之的杰出贡献
数学领域
圆周率精确计算
祖冲之首次将圆周率(π)推算至小数点后七位(3.1415926—3.1415927),并提出近似分数值355/113。这一成果领先世界千年,直至15世纪才被打破14。其方法基于“割圆术”,通过计算圆的内外切多边形周长逼近理论值,体现超前的几何思维。
数学著作《缀术》
该书系统总结分数、方程、几何等数学理论,提出“开差幂”“开差立”等创新方法,被唐代列为国子监教材。虽因内容艰深失传,但其思想深刻影响了中国古代数学发展。
天文历法
《大明历》的创制
祖冲之编制《大明历》,首次引入“岁差”(地球自转轴周期性偏移现象),将回归年长度精确至365.2428天,显著提升历法准确性。此历法于510年正式颁行,成为南北朝至隋唐的重要历法基础。
科学实践精神
面对权臣戴法兴“信古疑今”的质疑,祖冲之以实测数据据理力争,坚持“日月星辰有形可测”,推动天文观测从经验转向实证。
跨领域影响
祖冲之将数学成果应用于度量衡校准,修正圆柱形“釜”量器误差,体现理论研究与社会实践的结合6。
其成就被誉为“祖率”,激励后世科学家探索真理,成为中国古代科学精神的象征。
注:祖冲之(429—500年)是南北朝时期数学家、天文学家,以数学、历法领域的突破性贡献闻名,其成果至今仍被视作中国古代科学的高峰之一。