中国古代杰出数学家、天文学家,首次将圆周率精确计算到小数点后七位
祖冲之(429年-500年),字文远,范阳郡遒县(今河北省涞水县)人,南北朝时期杰出的数学家、天文学家和工程师。他自幼聪慧过人,博览群书,尤其擅长数学和天文历法。
祖冲之的祖父祖昌曾任刘宋朝的大匠卿,掌管土木工程;父亲祖朔之也做过奉朝请,学识渊博。这样的家庭背景为祖冲之的学术研究提供了良好的环境。
据《南史》记载,祖冲之"少稽古,有机思",年轻时就被召入华林学省,成为皇家学术机构的成员,这为他后来的学术成就奠定了基础。
祖冲之最著名的成就是将圆周率(π)精确计算到小数点后七位,得出3.1415926 < π < 3.1415927。这一纪录保持了近千年之久,直到15世纪才被阿拉伯数学家阿尔·卡西打破。
他采用"割圆术",从正六边形开始,逐步增加边数至24576边形,通过复杂的计算得出这一惊人精度。祖冲之还给出了两个近似分数:
• 约率:22/7(约等于3.142857)
• 密率:355/113(约等于3.1415929)
祖冲之编制了《大明历》,首次将岁差引入历法计算,大大提高了历法精度。他测定回归年长度为365.24281481日,与现代测量值365.24219878日仅差约50秒。
他还改进了闰法,提出391年144闰的置闰周期,比前人更加精确。这些成就使《大明历》成为当时世界上最先进的历法之一。
祖冲之在天文观测方面也有重要贡献,他精确测量了木星的公转周期,并发现了"交点月"的长度,为日食、月食的预测提供了更准确的方法。
祖冲之与其子祖暅共同提出"祖暅原理",即"幂势既同,则积不容异",这一原理后来成为卡瓦列里原理的先驱,为微积分的发展奠定了基础。
在工程方面,祖冲之设计制造了多种精密机械:
• 指南车:无需磁性指向的机械导航装置
• 千里船:新型高效船只设计
• 水碓磨:利用水力驱动的粮食加工机械
他还著有《缀术》等数学著作,可惜已失传。《缀术》在唐代被列为国子监的必修教材,学习时间长达四年,足见其内容之深奥。
祖冲之计算的圆周率精度保持了近千年世界纪录