中華上下五千年
科學家祖沖之的故事
南北朝時期出了一個非常有名的科學家，他就是祖沖之。
祖沖之出生在官宦之家。
他的祖父在劉宋朝廷任過職，當過掌管土木工程的「大匠卿」，他的父親是一名管理建築的官員。
祖沖之小時候不喜歡讀古書，他的父親一逼一迫他讀《論語》，可是兩個月下來，他只能背出十句。
他的父親非常生氣，狠狠地揍了他一頓，罵他沒出息。
可是，他的祖父並不這樣認為。
他的祖父覺得他對天文現象很感興趣，將來或許能夠在這方面有所建樹，所以就每天教他讀一些天文方面的書籍。
有時，祖沖之會和祖父及父親一起對天文知識進行研究，這使得祖沖之對天文學的興趣越來越濃厚。
一天，祖沖之與祖父去一位一精一通天文學的官員家裡做客。
那位官員聽說祖沖之對天文學很感興趣後，便問道：「研究天文學是一項非常艱苦的工作，而且又不能靠它陞官發財，你研究它究竟為了什麼呢？」
祖沖之說：「我研究天文學從來也沒有想過要陞官發財。
天地間充滿了秘密，我只是想把這些秘密弄清楚而已。」
那位官員聽後笑著說：「你真是一個有志向的好孩子！」
從此之後，祖沖之經常對日月星辰的運行軌跡進行觀測，多次向那位官員請教天文學方面的知識。
我國古代的勞動人民，通過長期的觀察和實踐，總結出了日月運行的基本規律，並據此製作成了曆法。
在祖沖之所處的那個時代，曆法已經相當一精一確了，但是祖沖之認為還可以更一精一確。
一天，他在書房裡翻閱《太初歷》、《後漢四分歷》、《春秋四分歷》、《元嘉歷》等曆法書，將這些古人所著的曆法進行仔細地對比。
經過仔細地分析，他發現北涼趙榧的《元始歷》中，第一次使用六百年二百二十一閏，而不是以前的十九年七閏。
所謂十九年七閏，是指十九年裡有七個閏年，每個閏年都是十三個月。
這種曆法是祖沖之生活的那個年代普遍適用的曆法。
祖沖之看到趙榧的革新後，不禁誇獎道：「這種大膽的嘗試實在太好了！」說完之後，他拿出算籌，非常仔細地算了起來。
經過計算，他發現十九年七閏的曆法存在著弊端：十九年裡有七個閏年，按照這種曆法計算，那麼二百年裡就會比實際多出一天。
他覺得這種曆法不夠一精一確，並下定決心要提高曆法的一精一度。
他想了很久，認為要提高曆法的一精一度，只讀前人留下來的曆法書還遠遠不夠，必須靠自己實際觀測才行。
從此之後，他就在觀測站上設置了一個高約八尺的圭表，觀測日影的長度。
他把每一天日影的變化記錄在觀測本上，時間長了，觀測本已經記得滿滿當當。
他覺得光測定日影的長度還遠遠不夠，於是就設計了幾個漏壺，用來記時，每一天不僅記錄下日影的長短，還要將日出日落的準確時間記錄下來。
經過長年累月的記錄和計算，他終於發現，由於日影在冬至前後並沒有太明顯的變化，而且漏壺表示的時間也不夠一精一確，因此冬至時刻也就很難測量一精一確。
這個問題一時間成為他前進道路上的最大障礙。
可是，他並沒有因此而氣餒，而是對失敗的經驗教訓進行總結，並想出另外一個辦法來：不再觀測冬至那一天日影的長度，而是對冬至前後二十多天的日影長度進行觀測，之後取平均值，算出冬至那天的日期和時刻。
這個方法取得了非常好的效果，將冬至時刻測定的一精一度大大提高了。
沖祖之根據新的研究結果，制定了一部新的曆法——《大明歷》。
這部曆法規定一年為365.24281481天，這與現代天文學測定的結果，只有50秒的誤差。
公元462年，祖沖之把自己的研究成果匯報給宋孝武帝，並請求孝武帝廢除舊歷，頒布新歷。
受到孝武帝一一寵一一幸的大臣戴法興覺得古歷沿襲已久，祖沖之擅自做出改變，是大逆不道的行為，因此極力反對實行新歷。
祖沖之拿出他的研究數據，將戴法興駁斥得啞口無言。
戴法興爭辯不過祖沖之，就仗著皇帝對他的一一寵一一愛一，不講道理地說：「古人制定了曆法，後代的人便要遵循，怎麼能夠隨意改動呢？」
祖沖之非常從容地說：「你說古人的曆法好，有什麼事實依據嗎？如果你有，儘管拿出來辯論。
說一些沒用的話來嚇唬人，又有什麼意思呢？」
孝武帝看到戴法興吃了虧，就想為他挽回顏面，找來一些懂曆法的人與祖沖之進行辯論。
但是，那些人很快就被祖沖之駁得無話可說了。
儘管如此，孝武帝仍然沒有立即頒布新歷。
直到祖沖之死後十多年，他制定的曆法才得以實行。
與在天文學領域取得的成就相比，祖沖之在數學領域所取得的成就更大，因為他一精一確地推算出了圓周率。
所謂圓周率，是指一個圓的周長與它的直徑相比的倍數，它是一個常數，不管一個圓有多大，也不管一個圓有多小，這個數值始終是固定不變的。
在祖沖之以前，人們用「徑一週三」來表示圓周率。
祖沖之小的時候，他的老師對他講：「一個圓的圓周長度是直徑長度的三倍。」
祖沖之的好奇心非常強烈，他一遍遍地思索著老師講的那句話，覺得這句話好像並不正確。
於是，他找出一根繩子，跑到村頭路邊等待著馬車。
不大一會兒，一輛馬車向他駛來。
他請求駕車的人把馬車停下來，並說：「我想用繩子測量一下馬車的車輪，您允許我這樣做嗎？」
那個駕車的人點了點頭。
祖沖之很高興，立即拿出繩子，量了一下車輪，然後又把繩子折成長度相同的三段，去量車輪的直徑。
他翻來覆去地量了好幾遍，但總覺得車輪周長的三分之一要比車輪的直徑長一些。
祖沖之一連測量了好幾輛馬車，得出的結論都是這樣。
他不明白為什麼會這樣，便下定決心，一定要將這個問題弄個明白。
祖沖之長大之後，開始對劉徽的「割圓術」進行了研究。
「割圓術」是指在一個圓裡畫一個正六邊形，這個正六邊形的邊長正好與圓的半徑相等，之後再畫正十二邊形，正二十正邊形，正四十八邊形……依此類推，圓的周長正好就是多邊形各邊邊長相加在一起的長度。
劉徽用這個方法算出圓周率為3.14。
劉徽還得出這樣一個結論：圓周率值的一精一確程度與圓周內所接的正多邊形的數量成正比。
劉徽所取得的成就，為祖沖之進一步推算圓周率提供了理論依據。
祖沖之按照劉徽的理論，開始進行演算。
他與十三歲的兒子沒日沒夜地計算十幾天，才從正六邊形算到正九十六邊形。
他們算出來的正九十六邊形的結果比劉徽的結果少了0.000002丈。
祖沖之的兒子對祖沖之說：「我們算得非常仔細，不可能出錯，很可能是劉徽錯了。」
祖沖之並不同意兒子的說法。
他說：「要將劉徽的結果推翻，我們必須要有依據才行。」
於是，他們父子倆又不厭其煩地重新計算了一遍。
這次結果顯示，劉徽的結果是正確的。
雖然多花了十幾天的工夫，但祖沖之明白了一個道理，在計算過程中難免不出現錯誤，為了得出正確的結論，以後每一步都要多算一遍才行。
就這樣，祖沖之廢寢忘食地算下去，一直算到了一萬兩千二百八十八邊形，兩萬四千五百六十七邊形。
他發現，這兩者只有0.0000001的差距。
祖沖之明白，按照理論來說，仍然可以繼續算下去，但現實讓他無法繼續，雖然他並不想停下來。
就這樣，經過週而復始的運算，他算出了圓周率在3.1415926與3.1415927之間。
在數學史上，這是第一次有人將圓周率一精一確到小數點後七位，這項紀錄保持了整整一千年之久。
此後，祖沖之還算出了圓周率分數的近似值，約率是22/7，密率是355/113。
這一結果比歐洲早了一千多年。
因為他是世界上第一個提出這個密率值的人，所以有些外國科學家主張將它命名為「祖率」。
除了在天文學和數學領域所取得的成就之外，祖沖之對機械製造業也做出了非常突出的貢獻，他發明了「計時器」、「水推磨」、「千里船」等機械，大大提高了生產效率。
郭守敬編製《授時歷》
分類：史書