祖沖之生平個人簡歷

字號:


    祖沖之是首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位的我國著名數(shù)學(xué)家。下面是出國留學(xué)網(wǎng)的小編為大家收集整理的“祖沖之生平個人簡歷”,供大家參考!希望能夠幫助到大家!更多精彩內(nèi)容請持續(xù)關(guān)注出國留學(xué)網(wǎng)!
    祖沖之生平個人簡歷
    祖沖之,429年(南朝宋元嘉六年)出生于建康(今南京),祖籍范陽郡遒縣(今河北淶水縣)。西晉末期,北方發(fā)生大規(guī)模戰(zhàn)亂,祖沖之的先輩從河北遷徙到江南,并在江南定居下來。祖沖之就出生在江南,其祖父祖昌任劉宋朝大匠卿,是朝廷管理土木工程的官吏,父親祖朔之做“奉朝請”,學(xué)識淵博,常被邀請參加皇室的典禮、宴會。
    祖沖之從小就受到很好的家庭教育。爺爺給他講“斗轉(zhuǎn)星移”,父親領(lǐng)他讀經(jīng)書典籍,家庭的熏陶,耳濡目染,加之自己的勤奮,使他對自然科學(xué)和文學(xué)、哲學(xué),特別是天文學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣,在青年時代就有了博學(xué)的名聲。
    早年經(jīng)歷
    祖沖之曾在著作中自述說,從很小的時候起便“專功數(shù)術(shù),搜爍古今”。他把從上古時起直至他生活的時代止的各種文獻、記錄、資料,幾乎全都搜羅來進行考察。同時,主張決不“虛推古人”,決不把自己束縛在古人陳腐的錯誤結(jié)論之中,并且親自進行精密的測量和仔細的推算。像他自己所說的那樣,每每“親量圭尺,躬察儀漏,目盡毫厘,心窮籌策”。
    由于祖沖之博學(xué)多才的名聲,被南朝宋孝武帝派至當(dāng)時朝廷的學(xué)術(shù)研究機關(guān)華林學(xué)省做研究工作,后來又到總明觀任職。當(dāng)時的總明觀是全國最高的科研學(xué)術(shù)機構(gòu),相當(dāng)于現(xiàn)在的中國科學(xué)院??偯饔^內(nèi)分設(shè)文、史、儒、道、陰陽5門學(xué)科,實行分科教授制度,請來各地有名望的學(xué)者任教,祖沖之就是其一。在這里,祖沖之接觸了大量國家藏書,包括天文、歷法、術(shù)算方面的書籍,具備了借鑒與拓展的先決條件。
    潛心科學(xué)
    461年(南朝宋大明五年),祖沖之擔(dān)任南徐州(今江蘇鎮(zhèn)江)刺史府里的從事,先后任南徐州從事吏、公府參軍。祖沖之在這一段期間,雖然生活很不安定,但是仍然繼續(xù)堅持學(xué)術(shù)研究,并且取得了很大的成就。
    462年(南朝宋大明六年),祖沖之把精心編成的《大明歷》送給宋孝武帝請求公布實行,宋孝武帝命令懂得歷法的官員對這部歷法的優(yōu)劣進行討論,最終,宋孝武帝決定在大明九年(465年)改行新歷。
    464年(南朝宋大明六年),祖沖之被調(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。從這時起,一直到南朝齊初年,他花了較大的精力來研究機械制造,重造出了用銅制機件傳動的指南車,發(fā)明了一天能走百里的“千里船”和“木牛流馬”、水碓磨(利用水力加工糧食的工具),還設(shè)計制造過漏壺(古代計時器)和巧妙的欹器。
    晚年生活
    祖沖之的晚年,正值南齊后期,統(tǒng)治階級內(nèi)部矛盾尖銳,政治黑暗,社會動蕩不安。在這種情況下,祖沖之的研究方向有了很大的變化。他著重研究文學(xué)和社會科學(xué),同時也比較關(guān)心政治。
    494年(南朝齊隆昌元年)到498年(南朝齊建武五年)之間,他擔(dān)任長水校尉的官職。當(dāng)時他寫了一篇《安邊論》,建議政府開墾荒地,發(fā)展農(nóng)業(yè),增強國力,安定民生,鞏固國防。齊明帝看到后想令他“巡行四方,興造大業(yè),可以利百姓者”,后因南齊的統(tǒng)治已經(jīng)無法再維持下去。國家政權(quán)搖搖欲墜,再加上南北朝之間的連年戰(zhàn)爭,祖沖之良好的政治主張無法在國家內(nèi)部施行,更無法實現(xiàn)了。
    500年(南朝齊永元二年),這位卓越的大科學(xué)家去世,享年七十二歲。他的天文歷法心血之作《大明歷》在510年(梁武帝天監(jiān)九年)才以《甲子元歷》之名頒行。
    數(shù)學(xué)史上的創(chuàng)舉——“祖率”
    祖沖之算出圓周率(π)的真值在3.1415926和3.1415927之間,相當(dāng)于精確到小數(shù)第7位,簡化成3.1415926,祖沖之因此入選世界紀(jì)錄協(xié)會世界第一位將圓周率值計算到小數(shù)第7位的科學(xué)家。祖沖之還給出圓周率(π)的兩個分數(shù)形式:22/7(約率)和355/113(密率),其中密率精確到小數(shù)第7位。祖沖之對圓周率數(shù)值的精確推算值,對于中國乃至世界是一個重大貢獻,后人將“約率”用他的名字命名為“祖沖之圓周率”,簡稱“祖率”。
    圓周率的應(yīng)用很廣泛,尤其是在天文、歷法方面,凡牽涉到圓的一切問題,都要使用圓周率來推算。如何正確地推求圓周率的數(shù)值,是世界數(shù)學(xué)史上的一個重要課題。中國古代數(shù)學(xué)家們對這個問題十分重視,研究也很早。在《周髀算經(jīng)》和《九章算術(shù)》中就提出徑一周三的古率,定圓周率為三,即圓周長是直徑長的三倍。此后,經(jīng)過歷代數(shù)學(xué)家的相繼探索,推算出的圓周率數(shù)值日益精確。
    東漢張衡推算出的圓周率值為3.162。三國時王蕃推算出的圓周率數(shù)值為3.155。魏晉的著名數(shù)學(xué)家劉徽在為《九章算術(shù)》作注時創(chuàng)立了新的推算圓周率的方法——割圓術(shù),將圓周率的值為邊長除以2,其近似值為3.14;并且說明這個數(shù)值比圓周率實際數(shù)值要小一些。劉徽以后,探求圓周率有成就的學(xué)者,先后有南朝時代的何承天,皮延宗等人。何承天求得的圓周率數(shù)值為3.1428,皮延宗求出圓周率值為22/7≈3.14。
    祖沖之認為自秦漢以至魏晉的數(shù)百年中研究圓周率成績最大的學(xué)者是劉徽,但并未達到精確的程度,于是他進一步精益鉆研,去探求更精確的數(shù)值。
    根據(jù)《隋書·律歷志》關(guān)于圓周率(π)的記載:“宋末,南徐州從事史祖沖之,更開密法,以圓徑一億為一丈,圓周盈數(shù)三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒數(shù)三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正數(shù)在盈朒二限之間。密率,圓徑一百一十三,圓周三百五十五。約率,圓徑七,周二十二?!弊鏇_之把一丈化為一億忽,以此為直徑求圓周率。他計算的結(jié)果共得到兩個數(shù):一個是盈數(shù)(即過剩的近似值),為3.1415927;一個是朒數(shù)(即不足的近似值),為3.1415926。
    盈朒兩數(shù)可以列成不等式,如:3.1415926(*)<π(真實的圓周率)<3.1415927(盈),這表明圓周率應(yīng)在盈朒 兩數(shù)之間。按照當(dāng)時計算都用分數(shù)的習(xí)慣,祖沖之還采用了兩個分數(shù)值的圓周率。一個是355/113(約等于3.1415927),這一個數(shù)比較精密,所以祖沖之稱它為“密率”。另一個是22/7(約等于3.14),這一個數(shù)比較粗疏,所以祖沖之稱它為“約率”。
    祖沖之在圓周率方面的研究,有著積極的現(xiàn)實意義,他的研究適應(yīng)了當(dāng)時生產(chǎn)實踐的需要。他親自研究度量衡,并用最新的圓周率成果修正古代的量器容積的計算。古代有一種量器叫做“ 釜 ”,一般的是一尺深,外形呈圓柱狀,祖沖之利用他的圓周率研究,求出了精確的數(shù)值。他還重新計算了漢朝劉歆所造的“律嘉量”, 利用“祖率”校正了數(shù)值。以后,人們制造量器時就采用了祖沖之的“祖率”數(shù)值。
    數(shù)學(xué)杰作《綴術(shù)》
    祖沖之寫過《綴術(shù)》五卷,被收入著名的《算經(jīng)十書》中?!端鍟吩u論“學(xué)官莫能究其深奧,故廢而不理”,認為《綴術(shù)》理論十分深奧,計算相當(dāng)精密,學(xué)問很高的學(xué)者也不易理解它的內(nèi)容,在當(dāng)時是數(shù)學(xué)理論書籍中最難的一本。
    在《綴術(shù)》中,祖沖之提出了“開差冪”和“開差立”的問題。“差冪” 一詞在劉徽為《九章算術(shù)》所作的注中就有了,指的是面積之差?!伴_差冪” 即是已知長方形的面積和長寬的差,用開平方的方法求它的長和寬,它的具體解法已經(jīng)是用二次代數(shù)方程求解正根的問題。而“開差立”就是已知長方體的體積和長、寬、高的差,用開立方的辦法來求它的邊長;同時也包括已 知圓柱體、球體的體積來求它們的直徑的問題。所用到的計算方法已是用三次方程求解正根的問題了,三次方程的解法以前沒有過,祖沖之的解法是一 項創(chuàng)舉。
    《綴術(shù)》還曾流傳至朝鮮和日本,在朝鮮、日本古代教育制度、書目等資料中,都曾提到《綴術(shù)》。
    《宋史·楚衍傳》中說“于《九章》《緝古》《綴術(shù)》《海島》諸算經(jīng)尤得其妙。天圣(1023-1031)初造新歷”。
    人物事跡
    歷法之爭
    462年(南朝宋大明六年),祖沖之把精心編成的《大明歷》送給宋孝武帝請求公布實行。宋孝武帝命令懂得歷法的官員對這部歷法的優(yōu)劣進行討論。在討論過程中,祖沖之遭到了以戴法興為代表的反對,祖沖之著《歷議》一文予以駁斥。在“歷議”中,他寫下了兩句名言:“愿聞顯據(jù),以核理實”,“浮辭虛貶,竊非所懼”。為了明辨是非,他愿意彼此拿出明顯的證據(jù)來相互討論,至于那些捕風(fēng)捉影無根據(jù)的貶斥,他絲毫也不懼怕。戴法興認為,歷法中的傳統(tǒng)持續(xù)下來的方法是“古人制章”、“萬世不易”的;他責(zé)罵祖沖之是什么“誣天背經(jīng)”,認為天文和歷法是“非凡夫所測”、“非沖之淺慮,妄可穿鑿”的。祖沖之卻大不以為然。他反駁說,不應(yīng)該“信古而疑今”,假如“古法雖疏,永當(dāng)循用”,那還成什么道理!日月五星的運行“非出神怪,有形可檢,有數(shù)可推”,只要進行精密的觀測和研究,孟子所說的“千歲之日至可坐而致也”,是完全可以做得到的。
    刻苦求精
    在祖沖之那個時代,算盤還未出現(xiàn),人們普遍使用的計算工具叫算籌,它是 一根根幾寸長的方形或扁形的小棍子,有竹、木、鐵、玉等各種材料制成。 通過對算籌的不同擺法,來表示各種數(shù)目,叫做籌算法。如果計算數(shù)字的位數(shù)越多,所需要擺放的面積就越大。用算籌來計算不象用筆,筆算可以留在 紙上,而籌算每計算完一次就得重新擺動以進行新的計算;只能用筆記下計算結(jié)果,而無法得到較為直觀的圖形與算式。因此只要一有差錯,比如算籌被碰偏了或者計算中出現(xiàn)了錯誤,就只能從頭開始。祖沖之為求得圓周率的精準(zhǔn)數(shù)值,就需要對九位有效數(shù)字的小數(shù)進行加、減、乘、除和開方運算等十多個步驟的計算,而每個步驟都要反復(fù)進行十幾次,開方運算有 50 次,最后計算出的數(shù)字達到小數(shù)點后十六、七位。