2023年數(shù)學(xué)家祖沖之的故事

2023年數(shù)學(xué)家祖沖之的故事2023年數(shù)學(xué)家祖沖之的故事1祖沖之祖籍河北，他的祖父和父親都曾在南朝做官，因而他出生于南方.晉朝末年，由于北方連年混戰(zhàn)，中原地區(qū)的人口大量遷移到南方，促使長(zhǎng)江流域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)各方面都有迅速的發(fā)展，祖沖之正是誕生在這樣的時(shí)代環(huán)境里.祖家歷代對(duì)天文歷法都很有研究.在家庭的影響下，祖沖之從小便對(duì)天文學(xué)和數(shù)學(xué)發(fā)生了濃厚的興趣.在青年時(shí)代，他便對(duì)劉歆、張衡、王蕃、劉徽等人的工作進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，駁正了他們的錯(cuò)誤.以后他繼續(xù)鉆研，在科學(xué)技術(shù)方面作出極有價(jià)值的貢獻(xiàn).精確到小數(shù)點(diǎn)后第六位數(shù)的圓周率，便是他其中最杰出的成就之一.在天文歷法方面，他曾將自古代到他生活年代為止所有可以搜羅到的文獻(xiàn)資料，全部整理了一遍，并且通過(guò)親自觀測(cè)和推算，做了深切的驗(yàn)證.他指出當(dāng)時(shí)所流行的何承天(公元370-447年)編定的歷法有許多嚴(yán)重的錯(cuò)誤.因此他便開(kāi)始編制另一種新的歷法.宋大明6年(公元462年)，33歲的祖沖之編好了新的歷法“大明歷”.這是一部最好的歷法，但是卻遭到了當(dāng)時(shí)朝廷中最得勢(shì)人物戴法興的反對(duì).許多官員懼怕戴法興的勢(shì)力，不敢對(duì)祖沖之新歷作公正的'評(píng)定.祖沖之為了堅(jiān)持真理，勇敢地與戴法興展開(kāi)了辯論，他寫了一篇有名的《駁議》，逐條駁斥了戴法興的無(wú)理責(zé)難.這場(chǎng)辯論，實(shí)際上反映了當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展過(guò)程中科學(xué)和反科學(xué)、進(jìn)步和保守之間的尖銳斗爭(zhēng).戴法興等人認(rèn)為：歷代流傳下來(lái)的東西，都是古制，是不可革的，是“萬(wàn)世不易”的，他們認(rèn)為天文歷法不是“凡人”可以修改的，他們說(shuō)：“非沖之淺慮妄可穿鑿”，甚至進(jìn)一步責(zé)罵祖沖之是“誣天背經(jīng)”.祖沖之對(duì)他們提出了尖銳的反駁.他認(rèn)為日月五星的運(yùn)行“非出神怪”，“是有形可檢，有數(shù)可推”，只要進(jìn)行細(xì)心的觀測(cè)和推算.孟子早先所說(shuō)“千年之日至(夏至、冬至)可生而致”的話是完全可以做到的.祖沖之在《駁議》中寫了兩句非常有名的話“愿聞顯據(jù)，以覆理實(shí)”，“浮詞虛貶，竊非所懼”.他希望雙方都拿出真實(shí)的證據(jù)，辨明真正的是非，至于造謠和誹謗，那是他絲毫不怕的.由于種種阻礙，大明歷一直到他死后十年，在梁朝才得以頒行(公元510年).祖沖之除天文歷法和數(shù)學(xué)之外，對(duì)機(jī)械方面也有研究，他制造過(guò)“指南車”和“千里船”，此外，他對(duì)音律也很精通，對(duì)古代的許多書籍進(jìn)行過(guò)注釋，他還寫過(guò)十卷小說(shuō)，他真稱得上是一個(gè)多才多藝的科學(xué)家.關(guān)于他在數(shù)學(xué)方面的著作，最著名的要算是《綴術(shù)》，此外還有《九章算術(shù)譯注》、《重差注》等等，但這些也都失傳了.祖沖之的兒子祖暅也是一位杰出的數(shù)學(xué)家，他繼承了祖沖之在數(shù)學(xué)和天文歷法方面的工作，并進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大了他父親的成就.祖沖之的“大明歷”就是經(jīng)過(guò)祖暅三次建議之后才被梁朝采用的.關(guān)于球體體積的計(jì)算也是作為祖暅的工作流傳下來(lái)的.祖暅終生好學(xué)不倦.傳說(shuō)他小的時(shí)候，專心讀書，連打雷也不覺(jué)得，走路時(shí)思考問(wèn)題，曾經(jīng)撞到別人身上.祖沖之父子的名字，不僅在國(guó)內(nèi)已是受到稱道，在世界上也受到了應(yīng)有的重視.2023年數(shù)學(xué)家祖沖之的故事2祖沖之在數(shù)學(xué)上的杰出成就,是關(guān)于圓周率的計(jì)算。秦漢以前,人們以"徑一周三"做為圓周率,這就是“古率”。后來(lái)發(fā)現(xiàn)古率誤差太大,圓周率應(yīng)是“圓徑一而周三有余”,不過(guò)究竟余多少,意見(jiàn)不一。直到三國(guó)時(shí)期,劉徽提出了計(jì)算圓周率的科學(xué)方法--“割圓術(shù)”,用圓內(nèi)接正多邊形的周長(zhǎng)來(lái)逼近圓周長(zhǎng)。劉徽計(jì)算到圓內(nèi)接96邊形,求得π=3.14,并指出,內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)越多,所求得的π值越精確。祖沖之在前人成就的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)刻苦鉆研,反復(fù)演算,求出π在3.1415926與3.1415927之間。并得出了π分?jǐn)?shù)形式的近似值,取為約率,取為密率,其中取六位小數(shù)是3.141929,它是分子分母在1000以內(nèi)最接近π值的分?jǐn)?shù)。祖沖之究竟用什么方法得出這一結(jié)果,現(xiàn)在無(wú)從考查.若設(shè)想他按劉徽的“割圓術(shù)”方法去求的話,就要計(jì)算到圓內(nèi)接16,384邊形,這需要化費(fèi)多少時(shí)間和付出多么巨大的勞動(dòng)啊！由此可見(jiàn)他在治學(xué)上的頑強(qiáng)毅力和聰敏才智是令人欽佩的。祖沖之計(jì)算得出的密率,外國(guó)數(shù)學(xué)家獲得同樣結(jié)果,已是一千多年以后的事了。為了紀(jì)念祖沖之的杰出貢獻(xiàn),有些外國(guó)數(shù)學(xué)史家建議把π=叫做“祖率”。祖沖之博覽當(dāng)時(shí)的名家經(jīng)典,堅(jiān)持實(shí)事求是,他從親自測(cè)量計(jì)算的大量資料中對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)過(guò)去歷法的嚴(yán)重誤差,并勇于改進(jìn),在他三十三歲時(shí)編制成功了《大明歷》,開(kāi)辟了歷法史的新紀(jì)元。祖沖之還與他的兒子祖暅（也是我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家）一起,用巧妙的方法解決了球體體積的計(jì)算。他們當(dāng)時(shí)采用的一條原理是：“冪勢(shì)既同,則積不容異。”意即,位于兩平行平面之間的兩個(gè)立體,被任一平行于這兩平面的平面