南北朝的祖氏父子

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  祖冲之祖籍是河北,他的祖父和父亲都曾在南朝做官,因而他出生于南方。晋朝末年以来,由于北方连年混战,中原地区的人口大量迁移到南方,促使长江流域的农业生产和社会经济各方面都有迅速的发展,祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星体运行的情况,并且做了详细记录。他对刘歆、张衡、郑玄、阚泽、王番、刘徽等科学家的工作进行了仔细研究,一一驳正了他们的错误,导出了许多极有价值的结果。
  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。他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
  我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”。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50秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到1秒,可见它的精确程度了。
  南朝宋大明六年也就是公元462年,新的历法“大明历”编好了。祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个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。 祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。” 许多官员害怕戴法兴的势力,不敢对祖冲之的新历作公正的评定。祖冲之为了坚持真理,勇敢地与戴法兴展开了辩论,他写了一篇有名的《驳议》,逐条驳斥了戴法兴的无理责难。祖冲之严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
  尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.141 592 6和3.141 592 7之间。祖冲之计算得出的密率,外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了。为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把π叫做“祖率”。
  祖冲之除天文历法和数学之外,对机械方面也有研究,他制造过“指南车”和“千里船”,此外,他对音律也很精通,对古代的许多书籍进行过注释,还写过十卷小说,他真称得上是一个多才多艺的科学家。关于他在数学方面的著作,最著名的要算是《缀术》,此外还有《九章术义注》、《重差注》等等,但这些也都失传了。
  祖冲之的儿子祖暅也是一位杰出的数学家,他继承了祖冲之在数学和天文历法方面的工作,并进一步发扬光大了他父亲的成就。祖冲之的“大明历”就是经过祖暅三次建议之后才被梁朝采用的。
  祖冲之还与祖暅一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算。他们当时采用的一条原理是:“幂势既同,则积不容异。”意思就是说,位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等。这一原理,在西文被称为卡瓦列利原理,但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的。为了纪念祖氏父子对发现这一原理的重大贡献,大家也称这原理为“祖暅原理”。祖暅终生好学不倦。传说他小的时候,专心读书,连打雷也不觉得,走路时思考问题,曾经撞到别人身上。
  祖冲之父子的名字,不仅在国内已是受到称道,在世界上也受到了应有的重视。
  编辑/李章
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