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主题:【原创】中国古代的科学家们——数学家之祖冲之 -- 安德的游戏

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  • 家园 【原创】中国古代的科学家们——数学家之祖冲之

    中国古代的科学发展一直走在世界的前列,在很多领域的发现比西方要早一千多年。看一看古代科学家们的事迹,并不是要我们自大于古代的伟大成就,而是有助于我们我们学习他们的刻苦精神,以期创造未来的辉煌。

    我先从数学家讲起,也许是因为中国古代数学的成就特别突出吧。

    要说到数学家,大家最先想到的大概就是祖冲之和他的圆周率了。祖冲之是南北朝时期的数学家,生卒年是公元427-500年。祖冲之所以知名,是因为他把圆周率计算的精确度大大提高,西方一直到一千多年以后,才得到了精度更高的结果。其实说起来,祖冲之在计算圆周率的方法上没有很大的创新,沿用的是刘徽的割圆法。只不过刘徽计算到了圆内接3072边形,而祖冲之进一步加倍了多边形的边数,直到最后计算了24576边形的边长。

    但是祖冲之在圆周率上的突出贡献是提出了两个圆周率的近似分数表示法,一个是疏率22/7,另一个是密率355/113。其中密率和圆周率真值之间的误差小于百万分之一,在分子分母小于1000以内的分数中,再没有其他的分数能够做到比这个比值更精确的了。现在还不知道祖冲之究竟是如何得到的这个结果。

    其实别的不说,在计算的圆周率的过程中,要处理高达九位有效数字的运算,中间结果需要有十七、八位的精度要求,这是需要有多大耐心、恒心以及细心的工作呀。尤其是当时没有纸笔,没有我们现在做运算用的阿拉伯数字,而算盘一直到宋代才有,所以所有的计算是用小棍做的算筹来进行的。

    这里对算筹多解释一点。算筹是用小棍来表示数目的。一根直放的小棍表示一,两根表示二,以此类推。等到了十,就把小棍横过来摆。所以二十三就是两个横棍子和三根竖棍子。到了百,就再竖过来,千就再横过来,以此类推交替。这样运算的时候就要特别小心,否则摆错了位置运算就全都错了。

    可以想象,祖冲之用这种原始的计算方法,计算加减乘甚至开方的运算需要多么仔细和多大的耐心。在计算的过程中,祖冲之的儿子祖暅也参与进来,给了祖冲之很大的帮助。这里要特别说明一点的祖暅也是一位伟大的数学家,他提出的计算体积的“祖暅原理”也是一直到1000年以后才才由意大利数学家卡瓦列利提出。而祖暅运用这一原理正确推导出了球体积的计算公式。

    祖冲之父子的研究成果,汇集在一部叫做《缀术》的书中,成为隋唐时期学习数学的十部课本之一。只可惜此书后来到了宋朝就失传了。

    同时,祖冲之还是一位天文学家,关于他在天文学方面的成就,要等到和其他天文学家一起来讲了。为纪念这位伟大的古代科学家,人们将月球背面的一座环形山命名为“祖冲之环形山”,将小行星1888命名为“祖冲之小行星”。

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