祖冲之的故事以及历史贡献

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祖冲之 名人语录 愿闻显据,以核理实。浮词虚贬,窃非所惧。 《驳论》 祖冲之是南北朝时期伟大的科学家。他经过反复计算求得的圆周率,为科学事业的发展作出了杰出贡献。 【名人历史】 祖冲之(429年-500年),字文远。范阳遒县(今河北涞水)人。 从公元42O年东晋灭亡到589年隋朝统一全国的170年中间,我国历史上形成了 南北对立的局面,这一时期称作南北朝。南朝从公元42O年东晋大将刘裕夺取帝位,建立宋政权开始,经历了宋、齐、梁、陈四个朝代。同南朝对峙的是北朝,北 朝经历了北魏、东魏、西魏,北齐、北周等朝代。祖冲之是南朝人,出生在宋,死的时候已是南齐时期了。 当时由于南朝社会比较安定,农业和手工业都有显著的进步,经济和文化得到了迅速发展,从而也推动了科学的前进。因此,在这一段时期内,南朝出现了一些很有成就的科学家,祖冲之就是其中最杰出的人物之一。 祖冲之的原籍是范阳郡遒县(今河北涞水县)。在西晋末年,祖家由于故乡遭到战争的破坏,迁到江南居住。祖冲之的祖父祖昌,曾在宋朝政府里担任过大匠卿, 负责主持建筑工程,是掌握了一些科学技术知识的;同时,祖家历代对于天文历法都很有研究。因此祖冲之从小就有接触科学技术的机会。 祖 冲之对于自然科学和文学、哲学都有广泛的兴趣,特别是对天文、数学和机械制造,更有强烈的爱好和深入的钻研。早在青年时期,他就有了博学多才的名声,并且 被政府派到当时的一个学术研究机关 华林学省,去做研究工作。后来他又担任过地方官职。公元461年,他任南徐州(今江苏镇江)刺史府里的从事。464 年,宋朝政府调他到娄县(今江苏昆山县东北)作县令。 祖冲之在这一段期间,虽然生活很不安定,但是仍然继续坚持学术研究,并且取得了 很大的成就。他研究学术的态度非常严谨。他十分重视古人研究的成果,但又决不迷信古人。用他自己的话来说,就是:决不 虚推(盲目崇拜)古人 ,而要 搜 拣古今(从大量的古今著作中吸取精华) 。一方面,他对于古代科学家刘歆、张衡、阚泽、刘徽、刘洪等人的著述都作了深入的研究,充分吸取其中一切有用的东 西。另一方面,他又敢于大胆怀疑前人在科学研究方面的结论,并通过实际观察和研究,加以修正补充,从而取得许多极有价值的科学成果。在天文历法方面,他所 编制的《大明历》,是当时最精密的历法。在数学方面,他推算出准确到六位小数的圆周率,取得了当时世界上最优秀的成绩。 在古代,我国 历法家一向把十九年定为计算闰年的单位,称为 一章 ,在每一章里有7个闰年。也就是说,在十九个年头中,要有7个年头是13个月。这种闰法一直采用了一 千多年,不过它还不够周密、精确。公元412年,北凉赵厞创作《元始历》,才打破了岁章的限制,规定在600年中间插入221个闰月。可惜赵厞的改革没有 引起当时人的注意,例如著名历算家何承天在公元443年制作《元嘉历》时,还是采用19年7闰的古法。 祖冲之吸取了赵厞的先进理论,加上他自己的观察,认为19年7闰的闰数过多,每200年就要差一天,而赵厞600年221闰的闰数却又嫌稍稀,也不十分精密。因此,他提出了391年内144闰的新闰法。这个闰法在当时算是最精密的了。 除了改革闰法以外,祖冲之在历法研究上的另一重大成就,是破天荒第一次应用了 岁差。 根据物理学原理,刚体在旋转运动时,假如丝毫不受外力的影响,旋转的方向和速度应该是一致的;如果受了外力影响,它的旋转速度就要发生周期性的变化。地 球就是一个表面凹凸不平、形状不规则的刚体,在运行时常受其他星球吸引力的影响,因而旋转的速度总要发生一些周期性的变化,不可能是绝对均匀一致的。因 此,每年太阳运行一周(实际上是地球绕太阳运行一周),不可能完全回到上一年的冬至点上,总要相差一个微小距离。按现在天文学家的精确计算,大约每年相差 50.2秒,每71年8个月向后移一度。这种现象叫作岁差。 随着天文学的逐渐发展,我国古代科学家们渐渐发现了岁差的现象。西汉的邓 平、东汉的刘歆、贾逵等人都曾观测出冬至点后移的现象,不过他们都还没有明确地指出岁差的存在。到东晋初年,天文学家虞喜才开始肯定岁差现象的存在,并且 首先主张在历法中引入岁差。他给岁差提出了第一个数据,算出冬至日每五十年退后一度。后来到南朝宋的初年,何承天认为岁差每一百年差一度,但是他在他所制 定的《元嘉历》中并没有应用岁差。 祖冲之继承了前人的科学研究成果,不但证实了岁差现象的存在,算出岁差是每四十五年十一个月后退一 度,而且在他制作的《大明历》中应用了岁差。因为他所根据的天文史料都还是不够准确的,所以他提出的数据自然也不可能十分准确。尽管如此,祖冲之把岁差应 用到历法中,在天文历法史上却是一个创举,为我国历法的改进揭开了新的一页。到了隋朝以后,岁差已为很多历法家所重视了,像隋朝的《大业历》、《皇极历》 中都应用了岁差。 祖冲之在历法研究方面的第三个巨大贡献,就是能够求出历法中通常称为 交点月 的日数。 所谓交 点月,就是月亮连续两次经过 黄道 和 白道 的交叉点,前后相隔的时间。黄道是指我们在地球上的人看到的太阳运行的轨道,白道是我们在地球上的人看到的 月亮运行的轨道。交点月的日数是可以推算得出来的。祖冲之测得的交点月的日数是27.21223日,比过去天文学家测得的要精密得多,同近代天文学家所测 得的交点月的日数27.21222日已极为近似。在当时天文学的水平下,祖冲之能得到这样精密的数字,成绩实在惊人。 由于日蚀和月蚀都是在黄道和白道交点的附近发生,所以推算出交点月的日数以后,就更能准确地推算出日蚀或月蚀发生的时间。祖冲之在他制订的《大明历》中,应用交点月推算出来的日、月蚀时间比过去准确,和实际出现日、月蚀的时间都很接近。 祖冲之根据上述的研究成果,终于成功制成了当时最科学、最进步的历法 《大明历》。这是祖冲之科学研究的天才结晶,也是他在天文历法上最卓越的贡献。 此外,祖冲之对木、水、火、金、土等五大行星在天空运行的轨道和运行一周所需的时间,也进行了观测和推算。我国古代科学家算出木星(古代称为岁星)每 12年运转一周。西汉刘歆作《三统历》时,发现木星运转一周不足十二年。祖冲之更进一步,算出木星运转一周的时间为11.858年。现代科学家推算木星运 行的周期约为11.862年。祖冲之算得的结果,同这个数字仅仅相差0.04年。此外,祖冲之算出水星运转一周的时间为115.88日,这同近代天文学家 测定的数字在两位小数以内完全一致。他算出金星运转一周的时间为583.93日,同现代科学家测定的数字仅差0.01日。 公元462 年(宋大明六年),祖冲之把精心编成的《大明历》送给政府,请求公布实行。宋孝武帝命令懂得历法的官员对这部历法的优劣进行讨论。在讨论过程中,祖冲之遭 到了以戴法兴为代表的守旧势力的反对。戴法兴是宋孝武帝的亲信大臣,很有权势。由于他带头反对新历,朝廷大小官员也随声附和,大家不赞成改变历法。 祖冲之为了坚持自己的正确主张,理直气壮地同戴法兴展开了一场激烈的辩论。 这一场关于新历法优劣的辩论,实际上反映了当时科学和反科学、进步和保守两种势力的尖锐斗争。戴法兴首先上书皇帝,从古书中抬出古圣先贤的招牌来压制祖 冲之。他说,冬至时的太阳总在一定的位置上,这是古圣先贤测定的,是万世不能改变的。他说,祖冲之以为冬至点每年有稍微移动,是诬蔑了天,违背了圣人的经 典。是一种大逆不道的行为。他又把当时通行的19年7闰的历法,也说是古圣先贤所制定,永远不能更改。他甚至骂祖冲之是浅陋的凡夫俗子,没有资格谈改革历 法。 祖冲之对权贵势力的攻击丝毫没有惧色。他写了一篇有名的驳议。他根据古代的文献记载和当时观测太阳的记录,证明冬至点是有变动 的。他指出:事实十分明白,怎么可以信古而疑今。他又详细地举出多年来亲自观测冬至前后各天正午日影长短的变化,精确地推算出冬至的日期和时刻,从此说明 19年7闰是很不精密的。他责问说: 旧的历法不精确,难道还应当永远用下去,永远不许改革?谁要说《大明历》不好,应当拿出确凿的证据来。如果有证据, 我愿受过。 当时戴法兴指不出新历到底有哪些缺点,于是就争论到日行快慢、日影长短、月行快慢等等问题上去。祖冲之一项一项地据理力争,都驳倒了他。 在祖冲之理直气壮地驳斥下,戴法兴没话可以答辩了,竟蛮不讲理地说: 新历法再好也不能用。 祖冲之并没有被戴法兴这种蛮横态度吓倒,却坚决地表示: 决不应该盲目迷信古人。既然发现了旧历法的缺点,又确定了新历法有许多优点,就应当改用新的。 在这场大辩论中,许多大臣被祖冲之精辟透彻的理论说服了,但是他们因为畏惧戴法兴的权势,不敢替祖冲之说话。最后有一个叫巢尚之的大臣出来对祖冲之表示 支持。他说《大明历》是祖冲之多年研究的成果,根据《大明历》来推算元嘉十三年(436)、十四年(437)、二十八年(451)、大明三年(459)的 四次月蚀都很准确,用旧历法推算的结果误差就很大,《大明历》既然由事实证明比较好,就应当采用。 这样一来,戴法兴只有哑口无言。祖冲之取得了最后胜利。宋孝武帝决定在大明九年(465)改行新历。谁知大明八年孝武帝死了,接着统治集团内发生变乱,改历这件事就被搁置起来。一直到梁朝天监九年(51O),新历才被正式采用,可是那时祖冲之已去世10年了。

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