69 祖沖之

  祖沖之（429—500），是我國南北朝時期的一位偉大的科學家，他生活在南朝的宋朝和以後的齊朝。他在天文、數學、物理等方面，都取得了巨大的成績。

  他在天文曆法上的貢獻，主要是修訂新曆法。為了研究天文曆法，他參考了歷代所有的曆書。為了證明前人說得對不對，他常常拿著儀器去觀察日月星辰的運行，測量太陽影子的長短。經過這樣仔細的研究和實地測驗，他發現過去的曆法有很多地方不夠精確。比如，關於閏年，在舊的曆法里，每19年中有7個閏年，用這種曆法每過兩百年就要比實際天數相差一天。於是，他根據自己研究的結果，編了一部新的曆法，叫作《大明曆》，糾正了舊曆法中的許多錯誤。在這部曆法中，他把19年7閏改為391年中設置144個閏年，就比舊曆法合理得多。同時，他還注意到了「歲差」（太陽從上一年冬至到下一年冬至，並沒有回到原來的位置，這種現象在天文學上叫「歲差」）

  現象，並且把歲差應用到了《大明曆》中。這是我國曆法史上一件劃時代的事情。由於在曆法中應用了「歲差」，就使「回歸年」（指太陽連續兩次經過春分點所需要的時間）和「恆星年」（指地球繞太陽真正公轉的一個周期）有了區別。祖沖之非常精確地測出了一回歸年的日數是365.242 814 81日，這和近代科學測量所得的日數相比，只差50秒，即僅有六十萬分之一的誤差。這個結果該是多麼驚人的精密啊！

  祖沖之在數學方面，把前人對「圓周率」的研究，大大往前推進了一步。圓周率指的是圓的周長和它的直徑之比，這是一個常數。也就是說，任何大小的圓，它的周長和它的直徑的比，都會得出這個常數。如果我們知道了這個常數，知道了圓的直徑（或半徑），再求圓的周長，就很方便了，只要將直徑（或二倍半徑）乘上這個常數就可以得出。我國古代許多數學家，為了推算這個常數，做出了不少貢獻。特別是晉朝的大數學家劉徽，創造了用「割圓術」（用圓內接正多邊形以求圓周長的一種方法）來計算圓周率值的科學方法，更是取得了輝煌的成績。祖沖之為了天文曆法上的推算和度量衡的考核需要，也研究了圓周率。他在劉徽「割圓術」的基礎上，繼續精心推求，最後精確地算出圓周率是在3.141 592 6和3.141 592 7之間。把圓周率的數值推算到小數點後七位數字，他在全世界上是第一人。歐洲的科學家一直到他死後1000多年，才算出這個數值來。日本的學者曾建議，為了紀念祖沖之的貢獻，把圓周率改名為「祖率」。

  在物理學上，祖沖之也有重要的發明和創造。他曾經成功製造一艘「千里船」，放在江里試航，速度比一般船快得多。他還根據古人的發明加以改進，成功製造了一個利用水力轉動的水碓磨，可以用來碾米、磨麵。另外，他還為蕭道成（齊朝的齊高帝）修理了一輛指南車，十分靈敏準確。這輛指南車原本是南朝的宋武帝在長安繳獲的戰利品，只有一個架子，內部的機械已散失，指南的性能已失靈，一直擱起來沒有用，只做做樣子。直到宋末，齊高帝蕭道成才要祖沖之想辦法來修理這輛指南車。經過祖沖之修理之後，這輛車果然恢復了它的指南性能。據說，比原來造的那輛還好，無論車子怎樣轉彎，車的指南效能沒有一點錯誤。

  （張福裕）