祖冲之

祖冲之(429-500)生在科学世家,其父是管理朝廷建筑的长官,在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。

宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署"华林学省"工作。他对官场不太了解,但是在那里,可以更加独立自由地专研数学、天文了。

当时历法已经很先进,但祖冲之认为还不够精确。他根据长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做"大明历"("大明"是宋孝武帝的年号)。这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。

公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历。因祖冲之平日只顾专研,与很多大臣关系不好,那时候,有一位皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为,凡夫俗子岂能质疑古历?冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴,所测的数据确实较古历精确。但迫于戴法兴权势,大明历依然没有推广。

祖冲之无奈转而研究数学。在祖冲之之前,西汉末年的数学家刘歆算出圆周率是3.1547。东汉的科学家张衡算出圆周率约为3.1622。到了三国末年,数学家刘徽创造了一种"割圆术"来求圆周率,圆周率的研究才获得了重大的进展。

一天早上,祖冲之正在家中读《九章算数》,心想:记载圆周率至今没有精确值,而且割圆术将正多边形的边数算到192并不算多。多边形的周长与圆周长相差仍甚远,为何不再多算一些,正多边形的边长愈多,多边形的周长不就更接近圆周长了吗?那算出的周率不就更精确了吗?想着想着,抬头一看,正见儿子在外玩耍,便叫道:"暅儿,你且去后山砍两根竹子来。"

祖冲之的儿子叫祖暅,聪明伶俐,受祖冲之的影响,耳濡目染,也喜欢了数学,后来也成了数学家,提出了著名的"祖暅定理",根据祖暅原理可以轻松计算球体体积。听见父亲言语,急忙跑进来问道:"又要做算筹?"

祖冲之答道:"不错,你去砍了与我拿来。"

祖冲之那个时代,还没有1、2、3、4、5、……阿拉伯数字,计算全靠一根根小棍,那个时代把这些小棍叫做算筹。

为了得到尽可能准的数据,祖冲之用"割圆术"将圆内接正多边形的边数增多到24576。现在,圆是"割"开了,但计算过程真叫一个苦啊。祖冲之把算筹摆得到处都是:桌上摆不下,在地上摆,书房的地摆不下,就到堂屋的地上摆……

祖冲之从早算到晚,摆弄那算筹,摆了满满一地,妻子叫吃饭了,都无从下脚,只好扔给他两个窝头。暅儿踮着脚来回给他递算筹,直到掌灯时分。这祖冲之才站起来,但是腰已经直不起来了。就这样整整算了两天,才算到576边形,人已经是累得腰酸背痛的。

祖冲之捶捶腰说道:"暅儿,今天就到此为止,这地上的算筹不要动了,明日起早再算。"

第三天天刚蒙蒙亮,祖冲之就起了床,没有叫醒妻子和暅儿,秉烛要算,走进院子大惊失色,昨夜不知何时,阵阵大风拂过,将一地的算筹吹得七零八落……

祖冲之真是无比懊恼。

只好叫起暅儿,从头再来。祖冲之说道:"暅儿,这次算后,你把每一次的结果记将下来,我们从头再来。从十二边形算起。"

就这样,祖冲之又蹲在地上摆起了算筹,日复一日。新做的算筹有的没有打磨光滑,一不小心,上面的毛签就会扎进手指,钻心疼痛, 不知多时,双手血迹斑斑。

也不知经过多少日夜的磨练,终于算出了圆内接正24576边形的周长是六丈二尺八寸又三一八三二。这时,祖冲之累得走路都直不起腰了。

最终确定圆周率的值在3.1415926与3.1415927之间,是当时世界最精确的结果,保持记录将近1000年!之后才被印度数学家Madhava刷新……

祖冲之的测算非常精确,里程碑一样的成果很难超越,当然没有坚韧不拔的毅力,也绝对不会成功,无价的珍宝早晚会被发现,在祖冲之死后数十年,他创制的大明历也得到推行,真是一位伟大睿智的数学家,让我们铭记他求真、顽强的精神,永远值得人们去追求去学习……