“π”和江苏的故事,这个六朝“南京人”精确推算圆周率
今天是3月14日“国际数学日”,也被称为“π日”。提起“π”,中国人都会想起六朝时期伟大的科学家祖冲之。但很多人并不知道,祖冲之出生在江苏,往世于江苏,一生绝大部分时间生活在江苏。他的一生,包括推算圆周率在内的诸多科学成就都是在江苏取得的。
“江苏文脉整理研究与传播工程”推出的《江苏文库· 江苏历代文化名人词典》中,收录有对祖冲之的介绍,其中明确记载,祖冲之(429年—500年),南朝刘宋、萧齐时期的科学家。他的原籍是范阳郡道县(今河北涞水),但出生地却是建康(今江苏南京),也可以说是六朝时期的“南京人”。
祖冲之的家族是从北方迁来建康的,他的祖辈、父辈祖昌、祖朔之等人在朝中为官,喜欢研究历法和算学。祖冲之来自这样一个“科学世家”,从小深受家庭的熏陶。南朝时,贵族子弟崇尚“衣轻裘,服丹药,乘牛车”的浪荡生活,追求潇洒不羁的魏晋风度,但祖冲之在同龄人中却是另类。他从小就爱好天文和数学,对钻研科技情有独钟,“专攻数术,搜烁古今”。刘宋孝武帝发现了祖冲之这个可造之材,将他召进“华林学省”学习,这是刘宋朝廷设置一个专门从事科学研究的结构。在这里,祖冲之积存了深厚的科学素养和实践体会。此后不久,祖冲之又进进总明看任职,总明看是刘宋时期的全国最高科研学术机构,集躲书、研究和教学功能于一体,旧址位于今南京朝天宫。在总明看,祖冲之接触到大量国家躲书,特殊是天文、历法、术算方面的书籍,为他日后成为出色的科学家打下坚实基础。
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刘宋大明五年(461年),祖冲之调任南徐州(今江苏镇江)刺史府,先后任南徐州“从事史”“公府参军”。大明八年,他又调至娄县(今江苏昆山)任县令。后来,他又回到国都建康(南京)担任“谒者仆射”“长水校尉”等职务。虽然辗转各地为官,政务繁忙,但祖冲之从未舍弃科学研究。在镇江时,他主持编订闻名的《大明历》,第一次将岁差使用于历法。在南京,他发明了能够使用机械驱动的“千里船”。在皇家的乐游苑(旧址在今南京玄武湖边的九华山)里,他改良神异的指南车,不论怎么拐弯,木人都指向南方。他还成功制造了水碓磨,能同时舂米和磨粉,大大提高了机械工作效率,很快在江南农村妥善开来,影响极其深远。祖冲之还是一位出色的文学家和思想家,一生著有《易义》《老子义》《庄子义》《释论语》《释孝经》《述异记》等哲学、文学著作。
当然,在祖冲之一系列辉煌的科学、哲学、文学成就中,最广为人知的,当然是对圆周率的推算。中国古人很早就开始了对圆周率的探索。三国时,孙吴学者陆绩(苏州人)提出圆周率“周三径一”,即π=3。曹魏时的数学家刘徽摘用割圆术,求得π=3.1416。在借鉴割圆术的基础上,祖冲之运用开密法,经过大量艰苦的运算。无论冷暑,只要有时间,他都会对着一个直径一丈的大圆反复进行细致推算,最终,祖冲之将圆周率精确到小数点第七位有效数字,即3.1415926和3.1415927之间。为了便于运算,他还给出了圆周率的两个分数值,一个是22/7,称为“约率”,一个是355/113,称为“密率”。
祖冲之对于圆周率进行的精确推算,比欧洲早了将近1000年,不仅对于数学界,对于全世界全人类都是一大重要奉献。为了永远纪念他,后人又将“密率”称为“祖率”。此外,月球背面的一座环形山被命名为“祖冲之环形山”;小行星1888被命名为“祖冲之小行星”。
公元500年,祖冲之在南京往世。这位伟大的学者一生基本上都生活在江苏地区,取得了辉煌的科学成就,在古代江苏科技史上、文学史上留下了不可磨灭的光芒印记。
新华日报·交汇点记者 于锋