南北朝時期最卓越的科學(xué)家祖沖之

祖沖之，字文遠，范陽遒縣（今河北淶水縣北）人，“僑居京口”。生于南朝宋文帝元嘉六年（公元429年），卒于南朝齊東昏侯永元二年（公元500年），享年七十二歲。宋孝武帝（454～464年在位）時，曾任南徐州（治今江蘇鎮(zhèn)江市）從事、公府參軍。

作為一位卓越的科學(xué)家，祖沖之在天文歷法、數(shù)學(xué)及機械制造方面作出了杰出的貢獻：

其一，南朝宋孝武帝大明元年（公元462年），祖沖之創(chuàng)制《大明歷》。東晉以前，我國曾先后產(chǎn)生過十一部歷法。元嘉中，何承天創(chuàng)制了《元嘉歷》，“比古十一家為密”。但祖沖之認為《元嘉歷》仍還有疏漏，“乃更造新法”。由于冬至點（指冬至?xí)r太陰在恒星間的位置）在星宿上的度次由牛到斗不斷西移，不到一百年就相差兩度，而舊歷卻定冬至點在星宿上的位置不變，所以，時間一久，歷法與天象實際就不相符。為了改變舊歷的不足之處，祖沖之在新歷中引進了“歲差”（太陽從上一個冬至到下一個冬至，沒有回到原來恒星間的位置，不到一周天，這種現(xiàn)象叫“歲差”），這是他對歷法的一大貢獻。他認為歲差是每四十五年十一個月差一度，這是我國天文歷法史上的一大發(fā)現(xiàn)。祖沖之又推出回歸年長度為365.2428148日，比今推值僅差46秒；朔望月長度為29.53059日，與今推值相差不到1秒。祖沖之把新歷向朝廷上報后，宋孝武帝召集朝臣討論，遭到了以戴法興為首的守舊派的反對，祖沖之據(jù)理力爭，寫了《辨戴法興難新歷》一文，進行了有力的駁斥。新歷后經(jīng)祖沖之的兒子祖日恒之的再次修訂，到祖沖之死后十年，即梁天監(jiān)九年（公元510年）才得以實施。

其二，著《綴術(shù)》數(shù)十篇。祖沖之在這部杰出的數(shù)學(xué)著作中有許多超越前人的成就，如他認為圓周率當在3.1415926與3.1415927之間，像這樣把圓周率推算到小數(shù)后七位數(shù)的準確值是世界數(shù)學(xué)史上的偉大成就，一直到一千年以后阿拉伯的數(shù)學(xué)家阿爾·卡西（?～1436年）才突破這一記錄。祖沖之還經(jīng)演算給出兩個近似值，即密率355／113和約率22／7。在歐洲，直到一千一百多年后，才由德國人奧托（約1550～1605年）和荷蘭人安托尼茲（1527～1607年）重新演算出這一密率，西方將之稱作“安東尼茲率”。日本數(shù)學(xué)家三上義夫（1875～1950年）在1912年就提出，應(yīng)稱π≈355／113為“祖率”。祖沖之又設(shè)“開差冪（即已知長方形的面積和長、寬之差，用開平方的方法求它的長和寬）、開差立（即已知長方柱體的體積和長、寬、高之差，用開立方的方法求它的邊長），兼以正圓參之。指要精密，算氏之最者也”。據(jù)《隋書律歷志》等書上說，《綴術(shù)》中可能還有三次方程解法及球體積算法等內(nèi)容。祖沖之所著的《綴術(shù)》，“唐立于學(xué)官，限習(xí)四歲”，是學(xué)習(xí)年限最長的一門算學(xué)學(xué)科。遺憾的是這部著作未能流傳下來，北宋元豐七年刻各種算經(jīng)時，《綴術(shù)》已失傳。正如清人阮元在《疇人傳》中所嘆息的：“自宋以后，數(shù)學(xué)衰歇，是書遂亡。造微之術(shù)，終于不傳，又重可惜已。”

上述兩端最著者外，祖沖之一生中還有許多科學(xué)成就：他因諸葛亮造木牛流馬，“乃造一器，不因風(fēng)水，施機自運，不勞人力。又造千里船，于新亭江（今南京市附近一段江面）試之，日行百余里”。他還制造過水碓磨，宋孝武帝曾臨視。在劉宋末期，蕭道成輔政時，祖沖之把一輛僅“有外形而無機杼”的指南車，“改造銅機，圓轉(zhuǎn)不窮，而司方如一（始終指示一個方向），馬鈞（三國時魏人）以來未之有也”。研究中國科學(xué)技術(shù)史的權(quán)威專家李約瑟（Joseph Needham，1900～1995年）評價說：“祖沖之是當時（劉宋與南齊）最卓越的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和工程師。”他在世界古代科技史上也占據(jù)重要地位。