數(shù)學(xué)家祖沖之在天文、歷法、數(shù)學(xué)以及機(jī)械制造等方面的輝煌成就,他最大的貢獻(xiàn)就是首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,他還改革閏法、應(yīng)用歲差,首次提出“交點(diǎn)月”的計(jì)算,編纂《大明歷》等著作。
祖沖之與圓周率東漢張衡推算出的圓周率值為3.162。三國時(shí)王蕃推算出的圓周率數(shù)值為3.155。魏晉的著名數(shù)學(xué)家劉徽在為《九章算術(shù)》作注時(shí)創(chuàng)立了新的推算圓周率的方法——割圓術(shù),將圓周率的值為邊長除以2,其近似值為3.14;并且說明這個(gè)數(shù)值比圓周率實(shí)際數(shù)值要小一些。劉徽以后,探求圓周率有成就的學(xué)者,先后有南朝時(shí)代的何承天,皮延宗等人。何承天求得的圓周率數(shù)值為3.1428,皮延宗求出圓周率值為22/7≈3.14。
祖沖之認(rèn)為自秦漢以至魏晉的數(shù)百年中研究圓周率成績(jī)最大的學(xué)者是劉徽,但并未達(dá)到精確的程度,于是他進(jìn)一步精益鉆研,去探求更精確的數(shù)值。
3.1415926。這是當(dāng)時(shí)世界上最精確的數(shù)值,他也成為世界上第一個(gè)把圓周率的準(zhǔn)確數(shù)值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)以后第7位數(shù)字的人。直到1000多年后,這個(gè)紀(jì)錄才被歐洲人打破。圓周率的計(jì)算,是祖沖之在數(shù)學(xué)上的一項(xiàng)杰出貢獻(xiàn),有外國數(shù)學(xué)史家把π叫做“祖率”。
《大明歷》在歷法中,祖沖之首次引入了“歲差”的概念,從而使得歷法更加精確,是中國第二次較大的歷法改革。
亦稱“甲子元?dú)v”。南北朝一部先進(jìn)的歷法。祖沖之創(chuàng)制?!洞竺鳉v》采用的朔望月長度為29.5309日,這和利用現(xiàn)代天文手段測(cè)得的朔望月長度相差不到一秒鐘。在《大明歷》中,祖沖之提出了在391年插入144個(gè)閏月的新閏周。根據(jù)新的閏周和朔望月長度,可以求出《大明歷》的回歸年長度是365.24281481日,與現(xiàn)代測(cè)得回歸年長度僅差萬分之六日左右,也就是說一年只差50多秒,這是非常精確的資料。冬至點(diǎn)是制訂歷法的起算點(diǎn),因此測(cè)定它在天空中的位置對(duì)于編算歷法來說非常重要??墒窃谧鏇_之之前,歷算家們一直認(rèn)為冬至點(diǎn)的位置是固定不變的,這就使得歷法制訂從一開始就產(chǎn)生了誤差。為此祖沖之把歲差概念引進(jìn)歷法中之后,大大提高了歷法計(jì)算的精度。
意義
這是我國歷法史上第二次大改革。一是改進(jìn)閏法,把天文學(xué)家何承天提出的舊歷中每19年7閏改為每391年144閏,使之更符合天象的實(shí)際。在我國首次求出歷法中通常稱為“交點(diǎn)月”的日數(shù)為27.212223日,與近代測(cè)得的數(shù)據(jù)(27.212220)極其相近。二是在制歷時(shí)考慮歲差,一百年差一度。所謂“交點(diǎn)月”就是月亮在天體上運(yùn)行的路線有2個(gè)交點(diǎn)(也叫黃白交點(diǎn)),月亮2次經(jīng)過同一交點(diǎn)的時(shí)間叫交月點(diǎn)。歷成后上表給宋孝武帝劉駿,卻遭到寵臣戴法興之流的壓制和反對(duì)。祖著《歷議》一文予以駁斥。祖死后十年即天監(jiān)九年(公元510年)得以施行,達(dá)八十年之久。《南齊書.文學(xué)傳》:“宋元嘉中,用何承天所制歷,比古十一家為密,沖之以為尚疏,乃更造新法(大明歷)?!薄端鍟?律歷志中》:“至九年正月用祖沖之所造甲子元?dú)v頒朔......陳氏歷梁,亦用祖沖之歷,更無所創(chuàng)改?!?/p>
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