书城教材教辅发明家的故事
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第25章 发明圆周率的祖冲之

在我国古代南北朝时期的南朝,有一位杰出的科学家——祖冲之。他生于公元429年4月20日,字文远,祖籍是范阳郡逎县(今河北涞源县)。因为战乱,后来迁居到了江南。祖冲之的父亲和祖父都喜欢数学,对天文历法也很有研究,这无疑给了祖冲之以很大的影响。

祖父名叫祖昌,任大匠卿,是主管建筑工程的高级官员。他外出勘察时,常常带祖冲之一起去。工地上有许多工匠,他们能算能画,祖冲之见了敬佩极了。工地周围还有很多孩子,他们会爬树,会游泳,会抓虫,还认识很多花草树木。祖冲之非常喜欢与他们一起玩耍,因为从他们那里他能学到很多知识。

其中最有趣的莫过于看他们数星星,孩子们指着天空告诉他,哪个是牛郎星,哪个是织女星,两颗星之间的光带叫银河。并告诉他怎样找北斗星:在北边的天空中排列有7颗亮星,其中4颗星组成斗魁,另外3颗星组成斗柄,组合在一起形成一个勺形,这就是北斗星;将斗魁中的两颗星连成线,并向北延长约5倍的地方,有颗亮晶晶的星就是北极星,当你夜晚迷失了方向,可以找到北极星来帮你辨清方向。小伙伴们还告诉他,斗柄随季节的变化在不停地改变方向。祖冲之在一旁听着真是入了迷,这天空中有多少有趣的事情呀?年幼的祖冲之对什么都充满好奇,并且善于思考,但是他最不喜欢读那些枯燥无味的经书。为此,他常常遭到父亲的训斥:“你这小子,没出息!”这时,在一旁的祖父就帮他解围,说:“只会死记硬背,不会动手动脑才没出息!”就这样,冬去春来,祖冲之一年年长大,他从父辈那里学到了不少知识,懂得了不少道理。也正是因为他的勤学好问,才让他在未来的日子里成长为一位了不起的学者。

祖冲之自幼喜欢数学,在父亲和祖父的指导下学习了很多数学方面的知识。一次,父亲从书架上给他拿了一本《周髀算经》,这是一本西汉或更早的著名的数学书。书中讲到圆的周长为直径的3倍。于是,他就用绳子量车轮,进行验证,结果却发现车轮的周长比车轮直径的3倍还多一点。他又去量盆子,结果还是一样。他想圆周并不完全是直径的3倍,那么圆周究竟比3个直径长多少呢?对于这个问题,自古以来,就有很多数学家花费了大量的心血,想要求得准确的数值。这是一个很耐人寻味的问题。人们把它称为圆周率,即圆的周长与其直径长之比,通常用希腊字母π来表示。我国对π值的研究,也很早就开始了。

科学是没有止境的,也是没有平坦的道路可走的,只有不畏艰险,不怕困难的人才能攀登科学的顶峰。祖冲之就是这样的一位科学家,他为了把这个数值计算得更加准确,研读了大量数学书,并且一步一步地、坚持不懈地、认真仔细地进行演算,终于算出圆周率介于3.1415926与3.1415927之间。直到1000年后的15世纪,阿拉伯数学家阿尔·卡西和16世纪法国数学家F·韦达才得到更精确的结果。

祖冲之是如何在1500多年前算出这样精确的结果的呢?要知道当时还没有现代化的计算工具,都是用筹码(小竹棍)进行计算的。他常常天不亮就起床,一遍又一遍地挪动筹码,直到夜深。他在地上划了一个直径为一丈的大圆,采用刘徽的“割圆术”,从圆内接正六边形开始,一直算到圆内接正12288边的多边形。

科学的道路是没有捷径的。要使内接正多边形的数目连翻11番,每翻1番,至少要运算7次加、减,还要进行12位小数的2次乘方、2次开方。不肯下工夫、不肯钻研的人,是绝对无法完成这么巨大的运算工程的。其实,有不少的科学家,天赋不见得比别人高很多,他们成功的奥秘之一就在于“下苦功”。进行科学研究,最忌与苦干实干相反的大话、空话。要创造,就需下苦功、真功、长功。不吃苦中苦,哪得创造甜。著名的生理学家巴甫洛夫谆谆告诫人们:“要做科学的苦工,要养成严谨忍耐的习惯,要学会干科学中的粗活儿。”祖冲之还提出了π的约率和密率。这个密率值要比德国数学家奥托及荷兰工程师安托尼兹计算的结果早1000多年。因此日本数学家三上义夫建议,把原来以安托尼兹命名的密率,改为“祖率”,以此纪念祖冲之。

由于祖冲之非凡的成就,使他成为世界著名的数学家和天文学家,在世界上享有崇高的声誉。国际天文学联合会决定用他的名字,命名月球上的一座环形山脉,以表达对他的敬仰和永久的纪念。