祖冲之：中国古代一位杰出的数学家和科学家

作者：赵心放

祖冲之(429─500年)，字文远，从小接受家传的科学知识，青年时期就积极从事学术活动。是我国古代著名的科学家，在数学、天文历法和机械制造方面，均有杰出的贡献。

（一）祖冲之简介

从东晋灭亡到隋朝统一全国的170年间，在我国历史上分裂为南北两块。南面从公元42O年开始，经历了宋、齐、梁、陈四个朝代。同南朝对峙的北面，经历了北魏、东魏、西魏、北齐、北周等朝代。祖冲之是南朝人，出生在刘宋，逝世于南齐时期。

相对于北面，当时的南面社会比较安定，因此经济和文化得到了迅速发展，从而也推动了科学技术发展。因而在这一段时期内，出现了一些科学家，祖冲之不愧为其中最杰出的人物之一。

祖冲之的原籍系今河北涞水县，在西晋末年，由于故乡遭到战争破坏，全家被迫搬迁到了江南。祖家历代对于天文历法都很有研究。因此祖冲之自幼接触到了科学技术。

祖冲之从小聪明伶俐，加之喜欢读书，知识面广，尤其精通数学，朝廷把他安排到华林园工作，后来历任南徐州从事史、娄县县令、谒者仆射、长水校尉等职务。他担任长水校尉期 间。写了篇《安边论》，建议朝廷开垦荒地，发展农业生产，安定民生，增强国力，巩固国防。齐明帝看了他的奏章，认为建议得好，打算派祖冲之到一些地方去，根据当地的实际情况办一些实业。齐明帝虽有此想法，但是由于连年战争，他的建议始终没有能够实现。就仕途而言，他生不逢时，只是一个平凡的官员，但就科学技术而言，他完全有理由“一览众山小”。

（二）科学技术的巨匠

那时代用的历法是何承天制作的《元嘉历》。何承天（370—447年)，东海郯(今山东郯城县)人，曾任刘宋朝著作佐郎和太子率更令等官职。他在其舅徐广积制作的七曜历基础上,继续观测四十多年，积累了大量观测数据,创新制作了《元嘉历》。为啥要制作《元嘉历》呢？因为之前的景初历等十一家历法,已与天象不吻合。《元嘉历》提高了测量行星会合周期的精度。在计算技巧上,何承天在《元嘉历》中首创调日法,成为后世历法承袭的计算方法。‘

但对于祖冲之而言，仍不满意《元嘉历》，他打算由自己来编写历法。根据自己长期观测测量结果，经过百折不挠的努力，终于制作了一部新历法，称作《大明历》。这部历法以其精确程度，到了鬼斧神工的进步，与现代技术测定的误差，一回归年的误差仅50秒，月亮公转一周的天数相差不到1秒。请注意，那是在距今1500多年前测定的！齐武帝的太子认真看了《大明历》，觉得此历法硬是精确，奏请皇上准备实施，但不久太子病死了，实施的事被搁置下来。直到祖冲之去世10年后，《大明历》才得以施行。

当时朝廷缴获了一部以前的指南车，但只有外壳，里面的机关都是空的，完全不能指示方向。齐武帝要求祖冲之按照古法重新制作一部真正的指南车。祖冲之用铜来制造里面的机械，机巧多变，那车不管如何转动，始终都指向南方。这种技术据说是三国时期著名机械制造专家马钧之后的首创。同时期的北魏人索驭麟不服气，造出一輌来比试，因技术不过关，误差过大，被皇帝下令拆毁烧了。

祖冲之是个心灵手巧之人，他还懂得音律，还会玩博塞（当时一种流行的游戏），在当时无人能比。他学习诸葛亮造木牛流马的方法，造出了一条千里船，在长江上试验，一天能走一百多里，算当时最快的船。他还发明了舂米磨谷子的水礁磨。试验的时候，齐武帝都亲自去观看。

祖冲之的数学水平，在当时的世界上算天花板级水平。他曾注解过古代的数学典籍《九章算术》，自己还编写过一本数学著作《缀术》。笔者当小学生时就知道，他是世界上第一个把圆周率推算到小数后面第七位的人，西方数学家直到1100多年后才迎头赶上。

（三）令人景仰的数学世家

祖冲之的儿子和孙子都继承了他的事业。儿子祖暅，字景烁，是中国南北朝时期杰出的数学家和天文学家。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。祖暅的工作包括推广祖冲之的“大明历”，以及提出关于球体体积计算的“祖暅原理”。即：幂势既同，则积不容异的一条原理，用现代语表述就是，同样高的地方横截面积相等的两个立体，它们的体积必然相等。很可惜的是，这条原理没有引起当时人们的重视，很快就失传了。直到十七世纪时，才被意大科学家一次卡瓦列里重新发现。这条原理西方称为“卡瓦列里定理”，而中国称之为“祖暅之原理”。

祖冲之的孙子祖皓也是个数学家，可惜年纪轻轻就死于战乱，数学世家从此断绝了。