圓周率π,大家都學(xué)過,它是一個在數(shù)學(xué)及物理學(xué)中普遍存在的數(shù)學(xué)常數(shù),目前已精確到小數(shù)點后31.4萬億位。說到圓周率,很多人可能以為它最早是歐洲算出來,其實這是錯誤的,因為早在魏晉時期,數(shù)學(xué)家劉徽就計算出圓周率是3.14,接著南北朝數(shù)學(xué)家祖沖之又把圓周率精準(zhǔn)到小數(shù)點后七位,接下來就隨小編一起去認(rèn)識一下祖沖之。
祖沖之(429年-500年),字文遠(yuǎn),南北朝時期杰出的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,中國第一個把圓周率精準(zhǔn)到小數(shù)點后七位的人,他撰寫的《大明歷》還是當(dāng)時最科學(xué)最進(jìn)步的歷法。除了鉆研自然科學(xué),祖沖之還在做官,可惜當(dāng)時南北朝之間連年戰(zhàn)爭,他良好的政治主張無法在國家內(nèi)部施行,永元二年(500年),這位卓越的大科學(xué)家去世,享年七十二歲。
1、家庭背景,做官經(jīng)歷
429年,祖沖之出生在東晉國都建康(今江蘇省南京市),其祖父祖昌任劉宋朝大匠卿,父親祖朔學(xué)識淵博,常被邀請參加皇室的典禮、宴會。在這種家庭背景下,祖沖之從小勤奮好學(xué),并對自然科學(xué)和文學(xué)、哲學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣。后來,由于祖沖之博學(xué)多才的名聲,被南朝宋孝武帝派至總明觀任職(相當(dāng)于現(xiàn)在的中國科學(xué)院);461年擔(dān)任南徐州(今江蘇鎮(zhèn)江)刺史府里的從事,464年被調(diào)到婁縣(今江蘇昆山縣東北)作縣令,之后又到建康(今江蘇南京),擔(dān)任謁者仆射的官職。
2、發(fā)明家,晚年生活
祖沖之一生鉆研自然科學(xué),除數(shù)學(xué)、天文歷法外,他在機(jī)械制造方面也有重大貢獻(xiàn)。從464年起,一直到南朝齊初年,祖沖之花了較大的精力來研究機(jī)械制造,制造出指南車、千里船、木牛流馬、水碓磨、漏壺、欹器等,其成就堪比東漢的張衡。祖沖之晚年重點研究文學(xué)和社會科學(xué),同時也比較關(guān)心政治,可惜當(dāng)時南北朝之間連年戰(zhàn)爭,他良好的政治主張無法在國家內(nèi)部施行,永元二年(500年),這位卓越的大科學(xué)家去世,享年七十二歲。
3世紀(jì)中期,魏晉時期數(shù)學(xué)家劉徽首創(chuàng)割圓術(shù)(不斷倍增圓內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)求出圓周率的方法),并用割圓術(shù)求圓周率只算到96邊,得出3.14后就沒再繼續(xù)算下去。祖沖之則在劉徽的基礎(chǔ)上,利用割圓術(shù)把圓周率精準(zhǔn)到小數(shù)點后七位。這件事情說說是容易,可真正做起來就難了,因為當(dāng)時還不會現(xiàn)在的筆算,只能用籌算(有點象珠算)。
祖沖之先在房間的地板上畫了個直徑為一丈的大圓,然后和孫子祖暅一齊動手,廢寢忘食地計算了十幾天才算到96邊,得出了與劉徽同樣的結(jié)果,之后爺孫倆又繼續(xù)向下計算。時間也不知過了多久,祖沖之算到了12288邊形,得出結(jié)果是3.14159251丈,之后又算到了24576邊形,得出結(jié)果是3.14159261丈。這時,算籌已經(jīng)從桌上擺到了地上,擺滿了一屋,祖沖之還想向下計算,但已經(jīng)實在無法計算了,只好就此停止。祖沖之首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,他提出的“祖率”對數(shù)學(xué)的研究有重大貢獻(xiàn)。
祖沖之得出的結(jié)論,用現(xiàn)代數(shù)學(xué)符號表示就是:3.1415926< π<3.1415927,他的這個結(jié)論處于世界領(lǐng)先的地位,直到十五世紀(jì),阿拉伯人阿爾·卡西才超過了祖沖之,把圓周率推算到17位有效數(shù)字。但這已經(jīng)是祖沖之以后一千年了,所以祖沖之推算出圓周率比歐洲早一千多年。除了圓周率外,祖沖之的貢獻(xiàn)還包括:測定一年的實際天數(shù)是365.24281481天,與近代科學(xué)家測量的結(jié)果相差不到50秒。