祖沖之(429—500年),是我國南北朝時代南朝的科學(xué)家,字文遠(yuǎn),范陽遒(qiu,今河北省淶水縣)人。他出生在一個數(shù)代對天文、歷法都有一定研究的家庭,由于從小受他的祖父(掌管土木建筑)等人的影響,對天文學(xué)、機(jī)械制造和數(shù)學(xué)等都發(fā)生了濃厚的興趣。
祖沖之對數(shù)學(xué)進(jìn)行了精深的研究,其中最突出的是計算圓周率。他認(rèn)為三國時的數(shù)學(xué)家劉徽利用計算正多邊形的周長與它的外接圓半徑的比去求得圓周率的近似值的方法比較科學(xué),于是用算籌陸續(xù)算出了正6,12,24,…,24576邊形的周長與它的外接圓半徑的比,從而推算出圓周率π的值在3.1415926與3.1415927之間,達(dá)到8位有效數(shù)字。他還提出了π的密率是355/113,這個密率值要比歐洲人計算出同樣精確度的值早 1000多年。他的數(shù)學(xué)著作有《綴術(shù)》和《九章術(shù)義注》,可惜都已失傳。
在天文學(xué)方面,他曾連續(xù)10年于每天正午記錄銅表上的日影,并根據(jù)觀察結(jié)果,把古代和當(dāng)時使用的歷法作了比較,從而制成了當(dāng)時最科學(xué)的歷法──《大明歷》。這部歷法最先考慮到歲差(即地球繞太陽一周的實際時間并不正好等于1年)問題,他的測算結(jié)果同現(xiàn)代天文學(xué)的測算結(jié)果相比僅差50秒。《大明歷》還對閏法作了改革。原來陰歷12個月要比陽歷三年約少11天,古代就用每19年排7個閏年,逢閏多l(xiāng)個月來補(bǔ)償。祖沖之測出這種閏法每隔220年將產(chǎn)生1天誤差,于是改成每391年排144個閏年,這樣每隔1739年才產(chǎn)生1天誤差。
在機(jī)械制造方面,祖沖之制造過一種新型指南車,第一個用銅齒輪代替木齒輪,使方向始終正確;他經(jīng)過反復(fù)研究,造出了利用水力能夠春、磨兩用的水推磨,大大節(jié)省了人力和時間;他還制造過“千里船”,改革過計時用的“漏刻”和運輸車輛等等。此外,他還懂得音樂,寫過小說,注過多種經(jīng)典,是我國歷史上少有的博學(xué)多才的杰出人物。
1955年8月25日,我國郵電部發(fā)行了一組紀(jì)念郵票《中國古代科學(xué)家(第一組)》,第二枚(編號126)就是“數(shù)學(xué)家祖沖之”。第二年元旦,郵電部又發(fā)行了這組郵票的小型張。我國郵電部發(fā)行紀(jì)念科學(xué)家的郵票和小型張,都是從這一組開始的,足見我國人民對祖沖之等科學(xué)家的尊敬和懷念。另外,現(xiàn)在月球背面的一個山谷,已被命名為“祖沖之”,可見國際上對他也十分敬仰。
對于祖沖之研究得來的圓周率π的近似值,人們還創(chuàng)造了許多有趣的記憶方法。怎樣記憶密率呢?把頭三個正奇數(shù)各寫兩次,得六個數(shù)字113355;再畫一條分?jǐn)?shù)線,把前三個數(shù)字113作為分母,后三個數(shù)字355作為分子,就得到密率355/113了。
祖沖之算得π的值在3.1415926與3.1415927“之間”。實際上,
π≈3.14159265358979323846264。
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