圓周率π,大家都學(xué)過(guò),它是一個(gè)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(diǎn)后31.4萬(wàn)億位。說(shuō)到圓周率,很多人可能以為它最早是歐洲算出來(lái),其實(shí)這是錯(cuò)誤的,因?yàn)樵缭谖簳x時(shí)期,數(shù)學(xué)家劉徽就計(jì)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(diǎn)后七位,接下來(lái)就隨小編一起去認(rèn)識(shí)一下祖沖之。
祖沖之(429年-500年),字文遠(yuǎn),南北朝時(shí)期杰出的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,中國(guó)第一個(gè)把圓周率精準(zhǔn)到小數(shù)點(diǎn)后七位的人,他撰寫(xiě)的《大明歷》還是當(dāng)時(shí)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(shí)南北朝之間連年戰(zhàn)爭(zhēng),他良好的政治主張無(wú)法在國(guó)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(guó)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(shí)淵博,常被邀請(qǐng)參加皇室的典禮、宴會(huì)。在這種家庭背景下,祖沖之從小勤奮好學(xué),并對(duì)自然科學(xué)和文學(xué)、哲學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣。后來(lái),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(guó)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(lái)研究機(jī)械制造,制造出指南車(chē)、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(diǎn)研究文學(xué)和社會(huì)科學(xué),同時(shí)也比較關(guān)心政治,可惜當(dāng)時(shí)南北朝之間連年戰(zhàn)爭(zhēng),他良好的政治主張無(wú)法在國(guó)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(shí)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(méi)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(diǎn)后七位。這件事情說(shuō)說(shuō)是容易,可真正做起來(lái)就難了,因?yàn)楫?dāng)時(shí)還不會(huì)現(xiàn)在的筆算,只能用籌算(有點(diǎn)象珠算)。
祖沖之先在房間的地板上畫(huà)了個(gè)直徑為一丈的大圓,然后和孫子祖暅一齊動(dòng)手,廢寢忘食地計(jì)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(jì)算。時(shí)間也不知過(guò)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(shí),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(jì)算,但已經(jīng)實(shí)在無(wú)法計(jì)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(duì)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(hào)表示就是:3.1415926< π<3.1415927,他的這個(gè)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(guò)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(cè)定一年的實(shí)際天數(shù)是365.24281481天,與近代科學(xué)家測(cè)量的結(jié)果相差不到50秒。