第三回:祖暅潜心研几何,原理一出惊千古
清晨的建康城笼罩在薄雾中,祖暅独自在书房内踱步。他的目光始终没有离开桌上的模型——一个奇特的立体,上窄下宽,看似简单,却蕴含着深奥的数学原理。
![]()
百度百科“祖暅”
这是父亲祖冲之留下的难题:如何精确计算球的体积?
![]()
父子两代数学家
“暅之,用膳了。”妻子在门外呼唤,见他毫无反应,只得推门而入。见他正对着一堆模型出神,不禁摇头:“整日对着这些木头块,莫非能当饭吃?”
祖暅恍若未闻,忽然拿起一个馒头,用刀平行底面切下。“夫人请看,若我用平行平面切割这个馒头,每一片的面积都可以计算。那么整个馒头的体积,不就是这些薄片体积之和吗?”
妻子嗔道:“好好的馒头,又被你糟蹋了!”话虽如此,她还是被丈夫的专注所感染,静静地站在一旁。
祖暅继续推演:“若两个立体,在等高处的截面积恒相等,那么它们的体积必然相等!这就是解决球体积问题的关键!”
为验证这个猜想,他特意制作了两个模型:一个是标准立方体,另一个是底为正方形、顶为一线的特殊锥体。用平行底面的平面同时切割这两个立体,果然在各高处截面积都相等。再用量具测量,两个立体的体积果然相同!
“幂势既同,则积不容异!”祖暅激动地写下这八个字。这就是后世所称的"祖暅原理",比意大利数学家卡瓦列利提出相同原理早了一千一百多年。
![]()
祖暅原理图解
运用这个原理,祖暅成功求出了"牟合方盖"的体积,进而推导出精确的球体积公式:V=4/3πr³。
然而,他的研究之路并不平坦。有一次,他边走路边思考数学问题,竟撞到了官员徐勉身上。徐勉正要发怒,却发现祖暅浑然不觉,口中还念念有词:“牟合方盖与球体之比,当为四与π之关系......”
徐勉被他的专注所感动,不但没有责怪,反而资助他继续研究。
更让人感动的是,祖暅继承父亲遗志,三次上书朝廷,终于使《大明历》得以颁行。他在奏疏中写道:“臣父穷尽毕生心血,研精探微,愿陛下察其诚心,纳其良法。”
当朝皇帝被他的孝心和执着所感动,准其所奏。新的历法大大提高了天文计算的精度,为农业生产和日常生活提供了重要依据。
祖暅的故事告诉我们:科学需要传承,也需要创新。他不仅继承了父亲的学问,更通过自己的思考,发现了重要的数学原理。这种在继承中创新、在创新中发展的精神,正是中国数学得以不断前进的动力。
(本文图片来源于网络,侵权必删)
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.