精算圆周率超前世界三百多年，一边算数学一边搞发明.....

祖冲之，字文远，诞生于公元 429 年 4 月 20 日，卒于公元 500 年，祖籍河北省怀来县，是我国古代杰出的数学家和科学家。西晋末年由于北方战乱不断，他随父迁至江南。祖冲之从小接受家传的科学教育，成年后，先后在镇江等地担任地方官职，同时在当时的学术机构 —— 华林学省从事研究。在数学、天文历法和机械方面，祖冲之都有着重要的贡献。

祖冲之对自然科学、文学、天文学和哲学有着广泛的兴趣，他精通音律，擅长棋艺，一生主张不“虚推古人”，需“搜拣古今”，即吸取古今精华，不盲目崇拜古人。他广泛搜集从上古时代到 6 世纪他所生活时代的各种文献资料，进行认真考察。

在科学观测和研究上，祖冲之具有严谨的学术做法，如他所说，“亲量主尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”，并坚持在公暇之余，进行天文观测和数学计算。正是严谨的作风与丰富扎实的知识，使他不仅积累了大量的新资料，还在数学、天文学和机械制造方面做出很多有价值的成果，成为中国历史上少有的博学多才之人，可惜的是，他的著述多已失传。

在创制的“大明历”过程中，祖冲之也发现了岁差现象。在每年的冬至时刻，太阳经过一个回归年之后，又回到黄道上的冬至点上，然而，每年的冬至点并不在黄道的同一点，而是在空中缓缓地移动，每年的移动值就叫做岁差。通过连续的观察，祖冲之明确地指出，“冬至所在，岁岁微差”。他最早测算出岁差值，并把岁差作为一个重要因素引入到历法的计算中，这对于提高历法的精度具有重要的意义。更重要的是，他把太阳在黄道上运行一周的恒星年与反映四季变化周期的回归年两个概念区分开来，并利用岁差编制历法，这是历法编制史上的一项重大改革，成为后世所遵循的依据。

祖冲之测算出来的回归年的天数为 365.24281481 日（目前是 365.24219819 日），他还发明了利用测量冬至前后太阳的影长，用圭表确定冬至时刻的办法。此外，他采用了每 391 年 144 个月的置闰办法，并首次精确地测算出交点日月数为 27.21223 日（目前是 27.21222 日）。由于这一数值的精确确定，使得日月食的准确预报成为可能。

祖冲之还创制了大明历，并用这一历法精确地推算出，在公元 436 年到 459 年的 23 年间将要发生的 4 次日月食，后来他所做的预报均获得成功。此外，他精确地测出了木星的公转周期为 11.858 年（目前为 11.862 年）。

在公元 500 年左右，既不可能有先进的数学理论，也不可能有精密的仪器，祖冲之对这些数值精确的测算，完美的应用，表现出其思想之缜密，技术之精湛，堪称一绝。

在机械方面，祖冲之设计和督造了用于去稻壳的水碓磨，这是利用水力加工粮食的工具，还制作了铜质指南车、一天能走百里地的千里船、类似木牛流马的陆上运输工具、精确计时的沙漏以及巧妙的欹器等。

最为精彩的是祖冲之对圆周率 π 的计算。圆周率是数学中最神秘、最困难，也是最诱人的一个数，它吸引着中外古今不少人的注意。从古代人类到玛雅人、美索不达米亚人、伽勒底人、希伯来人、阿拉伯人，直到 20 至 21 世纪的近、现代人，历时四千多年。许多人被 π 值所吸引，顽强不息地追求它的准确值，祖冲之就是其中之一。

公元 100 年左右，东汉著名科学家张衡推算的 π 值为 3.162；公元 250 年左右，魏晋时代的刘徽发明了割圆术，即用内接多边形趋近的办法，得到的 π 值为 3.14，而祖冲之得出的 π 值在 3.1415926 和 3.1415927 之间，精确到了小数点后的第 7 位，这在当时是个很了不起的成就。

根据记载，在公元 820 年左右，波斯学者花喇子模测算出的 π 值为 3.1416，这表明，祖冲之计算出的 π 值至少超前世界三百多年，直到公元 1400 年，祖冲之的纪录才被阿拉伯数学家埃尔-喀什所打破。因此祖冲之的纪录入选为世界之最，并被“世界纪录协会”确定为世界上首位将圆周率计算到小数点后第 7 位的数学家。

祖冲之还给出了 π 值的两个常用近似值，即约率 22/7，以及密率 355/113，其中密率已经精确到小数点后面的第 7 位，这个值直到西方 16 世纪才被荷兰数学家奥托所发现。究竟祖冲之采用了什么方法得出这样的计算结果，尚无历史资料可考，许多人推测是用外接多边形的趋近办法。无论是什么方法，它的计算都是一个非常繁难而费时的工作。对于别人来说这项工作很乏味，但对热爱的人则是个乐趣。祖冲之去世后，他的儿子祖暅继承了父亲的事业，并进一步发现了计算圆球体积的办法。

1964 年 11 月 9 日，为纪念祖冲之对科学文化做出的伟大贡献，中国南京紫金山天文台将所发现的编号为 1888 号小行星命名为“祖冲之星”，令祖冲之的光芒照耀千秋万代。

本文来自微信公众号：原点阅读 （ID：tupydread），作者：魏凤文、武轶，编辑：张润昕

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