祖冲之

佚名   
         祖冲之

业辉天文历法史

名冠月球环形山

    3．1415926＜兀＜3．1415927，这是一千五百年前，著名的科学家祖冲之精心推算的结论，比欧州早一千多年。不仅在数学方面，祖冲之在天文、历法、机械制造、以及文学方面都有卓越的贡献，堪称世界级的科学家。中国科技史，祖冲之占有灿烂的一席。

    我国古代科学技术在世界一直处于领先地位。其间曾涌现出许多优秀的科学家、发明家，祖冲之就是其中一位杰出的代表。

    祖冲之，字文远，范阳遒县(今河北涞水)人，生于南朝宋元嘉六年(公元429年)。其先人在东晋初迁到南方，属仕宦家庭。其曾祖祖台之宫居侍中之职，并写过一部志怪小说，在当时小有名气。其祖父祖昌做过刘宋的大匠卿(负责营造)，父亲祖朔之宫至奉朝清(属闲散官职)。另据《隋书》记载，祖家世代掌管历法。这样的家庭对祖冲之从事科学研究是非常有利的。

    祖冲之在青年时代既因学问渊博，才识过人，受到宋孝武帝刘骏的赏识，“使直华林学省”，“赐宅宇车服”。在这里，祖冲之除继续研究家传学问以外，还努力学习我国历代科学成就，积累了大量的知识。不久，刘宋政府任命祖冲之到地方任职。宋亡以后，又出仕南齐。在任职期间，除了处理政务之外，他孜孜不倦地钻研学问；同时对国计民生也十分关心，他曾著有《安边论》，主张“开屯田，广农殖。”但由于战乱频频，他的政治理想始终无法实现。不过，他在学术上的成就却永垂千古，为中华民族做出了巨大贡献。

    祖冲之是我国古代著名的数学家、发明家和天文学家，他在天文、历法方面的成就，集中反映在他所制订的《大明历》中。

    当时，刘宋政府采用的历法是何承天在公元443年所作的《元嘉历》，这个历法比以前的历法有不少改进，但祖冲之认为它尚不够精密，于是，他以《元嘉历》为基础，参考历代历法，加上自己的细心研究和实际观测，编成了《大明历》。

    《大明历》是一部阴阳合壁的新历法，“阳历在表，阴历在里”。这部历法在许多方面超越了前人。

    首先，在历法中应用了“岁差”。此前，天文学家一直认为太阳从冬至点运行一周天，即一周岁，东晋天文学家虞喜发现一周天(即地球绕日一周)并不是一周岁，因而应把恒量年同回归年区别开来．经推算，他求得每50年冬至点向西退移一度，这就是“岁差”。何承天制定《元嘉历》时未应用这一成果。祖冲之经过进一步推算，测定太阳运行一周天的冬至点，每隔45年11个月西移一度，比虞喜的推算更精确。因而《大明历》在推算闰年率、计算回归年日数等方面要比古历和《元嘉历》精确。

    其次，他推算出比较精确的闰年率。他认为旧历采用19年7闰，“闰数为多，经二百年辄差一日”。经推算，改为391年，有144闰。

    第三，祖冲之在制定《大明历》时，测定一回归年(即地球绕日一周)的日数为365．24281481日，比现代测算的数值仅差50秒；还测定月亮绕地球一周的日数为29．21222日，与现代计算的数值相差不到一秒，其精确度在当时是最先进的。

    第四，他测定岁星在84年间应有85次，即岁星每行一周天需11．859年，这与现在测定的数值相较，只有0．026％的误差。

    第五，他精密地测量出交点月(即太阳两次经过白道升交点的时间)应为27．21223日，与现在测定的27．21222日相差不到一秒，达到空前精密的程度。

祖冲之在天文历法方面的成就在古代天文学史上是少有的，新历法应当受到朝廷的支持，得到采用。但是，新历法上奏后却受到当时的权臣戴法兴的阻挠。当孝武帝令群臣讨论时，戴法兴坚决反对。为捍卫真理，祖冲之与戴法兴进行了针锋相对的斗争。指出历法应“革新变旧”，不应猜古而疑今，从而驳倒了戴法兴所谓“古法虽疏，永当循用”的谬论。但终孝武之世，《大明历》始终未被采用。此后直至梁武帝天监年间(公元502—519年)，其子重修《大明历》，并上书朝廷请求采用，经天文观测后，确认《大明历》比古历及《元嘉历》更准确，朝廷才正式批准采用。这时已是祖冲之去世十多年以后的事了。

    祖冲之不仅是一位大天文学家，而且是一位杰出的数学家。他是世界上第一个推算圆周率到小数后第七位数值的伟大科学家。由于研究天文历法和从事社会生产都需要数学的推算，所以我国古代许多天文学家都对数学有一定研究。祖冲之也是如此。他为了天文历法上的推算和度量衡考核的需要，开始研究圆周率。他认为刘徽求得的圆周率不够精密。于是他利用割圆术，在刘徽的基础上继续推求，一直计算到圆内接正1536边形时，得出圆周率值。把它写成小数即兀＝3．1416，但他不满足于此。在刘宋末年，他又创立了推求圆周率的更精密的方法，其法分直径一丈为一亿等分，求得圆周率为：3．1415927＞兀＞3．1415926。

    祖冲之博学多才，除了在天文历法和数学上取得了巨大成就外，在机械制造方面也作出了重大贡献。据史书记载，他精心创制的机械主要有以下几种：首先是指南车。这是一种特制的车子，车中装有机械，车上立一木人，无论车的方向如何转动，木人的手总是指向南方。据历史记载，东汉的张衡和三国的马钧均制造过指南车，但都已失传。南齐初年，萧道成命祖冲之按古法加以制造。祖冲之改木制机械为铜机，不管铜机如何转动，始终指向南方。高超的技术赢得了时人的高度赞赏。其次是水碓磨。这是一种利用水力冲击力量而发动的机械。既能碓米又能磨面。据说，在实验时，齐武帝曾亲自前往观看。第三是千里船。这种船不用帆桨，靠转轮激水前进，制成后于新亭江试行，日行百余里，效果非常好。另外，祖冲之为改进陆上运输，根据木牛流马的记载，制造了一种机动车辆，它不用风力和水力，能自行运转，类似于近代的机车。可惜这一发明也早已失传。

祖冲之不仅是个科学家、发明家，在哲学、文学以及音乐方面也都有相当的造诣。

    祖冲之研究过我国古代重要的哲学和文学著作，并著述过《周易义》、《老子义》、《庄子义》、《孝经释》、《论语释》等书。由于这些书均已失传，我们无法知道它的详细内容。在音乐方面，《南齐书》说他精通“钟律”，独步一时。同时他又是一个小说家，他作的《述异记》十卷，虽已失传，但在别的书中还可找到一些引自《述异记》的故事。

    祖冲之在科学上取得的一系列成就，与他一生刻苦钻研、勇于实践是分不开的。为了掌握前人的优秀成果，他“博访前坟，远稽古典”，如为研究古历法，他纵览了从远古到当时的一切历法，耗费的辛劳可想而知。但他并不到此为止，为检验古代一切天文历算理论是否正确，他又“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹算”。因此他能在科学上作出巨大的贡献。

    祖冲之于齐永元二年(公元500年)去世。他的儿子祖恒继承父业在数学、天文学方面都有很大成绩。流传至今的主要是计算球体积的公式。又称“祖恒公理”。祖恒的儿子祖皓也“少传家业，善历算”。

    祖冲之这位古代杰出的科学家，如今已受到全世界人民的普遍尊敬。在月球背面的环形山中，有一座环形山就是以祖冲之的名字命名的。祖冲之的名字，还伴随着中国科学院紫金山天文台发现的一颗小行星邀游太空，永放光芒。