祖冲之(429年-500年),字文远,出生于丹阳郡建康县(今江苏南京),籍贯范阳郡遒县(今河北省保定市涞水县),是南北朝时期的数学家、天文学家和机械制造家2。
# 人物生平
- 家世背景:祖冲之的祖父祖昌曾任刘宋朝大匠卿,父亲祖朔之学识渊博,任“奉者朝请”。祖冲之从小受到良好的家庭教育,对自然科学和文学、哲学,特别是天文学产生了浓厚兴趣1。
- 早年经历:曾在著作中自述从小“专功数术,搜烁古今”,对前人文献、记录、资料进行考察,并主张不盲从古人,亲自进行精密测量和推算。南朝宋孝武帝时,祖冲之被派至华林学省从事研究工作,后到总明观任职,接触了大量国家藏书,为学术研究奠定了坚实基础1。
- 潜心科学:在数学领域,计算出圆周率在 3.1415926 和 3.1415927 之间,并得出了圆周率分数形式的近似值;编制了《大明历》,对历法进行了改革和创新;还设计制造了指南车、千里船等精巧的机械装置2。
- 晚年生活: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。齐明帝打算派祖冲之前往各地巡查,但还未成行,祖冲之就去世了1。
# 主要成就
- 数学方面
- 圆周率计算:首次将圆周率精算到小数第七位,即在3.1415926和3.1415927之间,并提出约率22/7和密率355/1131。
- 球体积计算:与儿子祖暅圆满解决了球体积的计算问题,得到正确的球体积计算公式,并提出后人所称的“祖暅之原理”1。
- 著作:所著《缀术》一书,是《算经十书》之一,被唐代国子监列为算学教材,可惜已经失传1。
- 天文历法方面
- 编制《大明历》:最早把岁差引进历法,采用了391年加144个闰月的精密新闰法,其使用的回归年日数、交点月日数、木星公转周期、五大行星会合周期等数据都相当精确1。
- 测量方法:发明了用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长以定冬至时刻的方法,为后世长期采用1。
- 机械制造方面
- 设计制造过水碓磨、铜质传动的指南车、一天能行百里的“千里船”以及一些陆上运输工具2。
- 还设计制造过计时器——漏壶和巧妙的欹器1。
# 历史评价
祖冲之以其卓越的数学、天文和机械制造成就,在中国古代科技史上占据重要地位。他的圆周率计算成果领先世界近千年,直到15世纪才被阿拉伯数学家打破1。所编制的《大明历》在当时最为先进,对后世天文研究产生深远影响。其勇于创新、严谨求实的精神,激励着后人不断探索科学的奥秘。
# 轶事典故
- 历法之争:祖冲之将《大明历》上奏给宋孝武帝请求颁行,却遭到宠臣戴法兴的反对。戴法兴认为祖冲之引进岁差、改革闰周等违背了儒家经典,责备祖冲之是“诬天背经”。祖冲之针锋相对地写了一篇辩驳的奏章即《驳议》,用观测事实证明了岁差的存在和回归年长度的变化1。
- 刻苦求精:祖冲之在计算圆周率时,运用了独特的割圆术,通过不断分割圆内接正多边形,逐步逼近圆周率的真值。为了得出这一精确的数值,他付出了无数的心血和努力,这种刻苦求精的精神令人敬佩1。
# 后世纪念
- 为纪念祖冲之对世界科学文化的伟大贡献,紫金山天文台将1964年发现的国际永久编号为1888的小行星命名为“祖冲之小行星”。
- 月球背面也有一座环形山被命名为“祖冲之环形山”。
- 中国科大在量子计算领域取得突破性成果,构建了超导量子计算原型机“祖冲之二号”和“祖冲之三号”,再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录,以祖冲之的名字命名,体现了对其科学精神的传承和致敬3。
祖冲之的卓越贡献和探索精神,不仅在古代中国科学史上留下了浓墨重彩的一笔,也为后世的科学研究提供了宝贵的启示和动力。