人物生平
出身世家 南朝宋 元嘉六年（429年），祖冲之出生于丹阳郡建康县（今江苏南京）当时的政治、经济中心。 [2] [5] 祖冲之的祖籍在 范阳郡 遒县（今河北省保定市涞水县）。 [3] [14] 西晋 末期，北方发生大规模战乱，祖冲之的先辈从 范阳郡 遒县迁徙到 东晋 国都 建康 ，并定居下来。 [2] [8] 祖冲之的 曾祖父 祖台之 ，曾做过东晋的侍中、 光禄大夫 ；祖父祖昌做过 南朝 的大匠卿，专司朝廷的土木 建筑工程 ；父亲祖朔之颇有学识，曾在南朝任散官奉朝请。祖氏家族世代掌管历法，家学渊源颇深，对天文历法的学习和研究十分重视。 [2] 《南齐书》·卷五十二·列传第三十三对祖冲之的介绍 [14]
早年经历 祖冲之少年聪颖，自幼爱好数学和天文。他把之前各种文献、记录、资料，几乎全都搜罗出来进行学习研究。 [11] [18] 同时，受恩荫，祖冲之少年时进入国子监读书， [12] 还跟随他祖父的朋友、 天文学 家 何承天 [a] 学习天文学知识。 [11] 南朝宋孝建元年（454年），25岁的祖冲之进入华林学省 [b] ，从事文史撰述和历算研究工作。 [12] [2] [13]
任职南徐州 南朝宋 大明五年（461年），皇室 刘子鸾 出任南徐州 刺史 。祖冲之担任南徐州刺史府里的从事，先后任南徐州从事吏、公府参军。 [12] [8] 宋大明六年（462年），祖冲之在南 徐州 （今镇江市）任职。 [12] 他系统地阅读了天文典籍， [11] 以浑仪漏壶配合亲自测量日影，用他发明的以圭表测定 冬至 时刻的方法， [8] [2] [21] 发现前代历法已经误差很大，历法推算和实际天象之间，出现了越来越大的差距。他还发现，古代所谓“六历” [f] 并非出自夏、商、周时代的古人之手，都是后人伪托，产生于汉初周末。 刘宋 时期，政府使用的《元嘉历》亦有错误。 [11] 他以此历为基础，加上他自己的细心研究和实际观测，编成《大明历》，同时完成 圆周率 计算。 [8] [12] 同年，33岁的祖冲之向 刘宋 皇帝 刘骏 进献《大明历》，同时上表请求对该历进行讨论，并予以颁行。 [2] 但受到宋孝武帝的宠臣 戴法兴 的反对。朝中百官惧于戴法兴的势力，多所附和。祖冲之写出著名的《驳议》进行辩论。 [2] [21] 戴认为太阳周年视运动的状况是永远不会变的， 冬至 点 [g] 永远在一个地方。 [8] 祖冲之便用元嘉十三年（436年）到大明三年（459年）这二十三年间发生的四次 月食 来检验他的《大明历》，其四次月食的时间和 太阳 当时在天空的位置均与《大明历》的推算相符。尽管《大明历》比较科学，当时的政府还是不肯采用。 [21] 次年秋，皇朝加封 刘子鸾 为 司徒 。刘子鸾信任祖冲之，让他兼任中央政府管理民政的司徒府工作。祖冲之开始来往于镇江与 南京 两地工作。 [12]
被贬娄县 宋大明八年（464年）， 宋孝武帝 死后由皇子 刘子业 继位。刘子业把弟弟刘子鸾、 刘子师 杀掉，朝廷内讧，祖冲之从 南徐州 被排挤到离京城500里远的娄县（今江苏 昆山市 ）去当县令。之后15年，皇室内部连年发生争权夺利的斗争，更换了4个皇帝，其中3个被篡杀的，无暇顾及祖冲之的调动和升迁。祖冲之在这任上继续做研究，最终与儿子 祖暅之 一起提出“祖氏原理”等。 [12]
试制机械 宋升明三年（479年）， 南齐 灭了 刘宋 ，祖冲之被调回到京城，根据齐高帝 萧道成 的指令，开始仿造指南车、欹器，并试制 木牛流马 、千里船、水碓磨这些奇巧机械，同时，在政治上被委以重任，起先任谒者仆射 [c] ，后来兼任长水校尉 [d] 。 [12] [22]
晚年生活 隆昌元年（494年）到 建武 五年（498年）之间，祖冲之担任长水校尉的官职。当时他写了一篇《安边论》，建议政府开垦荒地，发展农业，增强国力，安定民生，巩固国防。 齐明帝 看到后想令他“巡行四方，兴造大业，可以利百姓者”，后因南齐的统治已经无法再维持下去。 [8] 祖冲之告老，退出政坛，以著述自娱。在齐梁文学风气的影响下，他研究哲学、文学、音乐，写下了《易、老、庄义释》《论语、孝经注》和志怪小说《 述异记 》等，连同数学著作《 缀术 》《九章术义注》，汇编成《长水校尉祖冲之集》51卷。《长水校尉祖冲之集》已亡佚，由他的儿子 祖暅之 最后编定，包括祖冲之的所有著作，也包含祖暅之的研究成果，是一部 全集 。 [12]
逝世、受封 萧齐东昏侯永元二年（500年），祖冲之逝世， [2] 享年七十二岁。 [8] 600年后， 北宋 大观 三年（1109年），祖冲之被封为“范阳子”，享受子爵。 [12] 祖冲之逝世后，他的儿子 祖暅 之进一步研究《大明历》，并证实《大明历》比其他历法精密可靠，一再向当时的梁朝政府提出废除元嘉历、改用大明历的请求。从 梁武帝 天监 八年（509年）末开始，学者道秀等人对《大明历》和《元嘉历》同时加以实际测验，结果证明大明历精密。于梁天监九年（510年）《大明历》被政府采用，一直沿用到 陈后主 顽明三年（589年），在 南朝 境内前后使用了八十年。 [8] [18]
主要成就
数学方面的成就
圆周率
首个将圆周率推算到小数点后七位数 据《隋书·律历志》记载，祖冲之计算出的 值在3.1415926（朒数）和3.1415927（盈数）之间，在世界数学史上第一次把圆周率推算准确到小数点后七位。是当时乃至其后近千年间世界上最先进的成就。 [2] [8] [18] 直到15世纪后，阿拉伯的数学家阿尔·卡西（al-Kāshānī，1380～1429）和 法国 数学家F.韦达（Franciscus Vieta，1540～1603）才得到更精确的结果。 [12]
首次提出两个分数形式的值 祖冲之给出了两个分数形式的值：约率 （≈3.14），密率 （≈3.1415929）。他是世界上第一个提出密率的科学家， [15] 这两个值都是渐近分数。其中密率 ，直到16世纪才被德国数学家奥图· 赫尔德 （Otto Ludwig Hölder，1859～1937）和 荷兰 数学家A.安托尼斯（Adriaan Anthoniszoon，1527～1607）得出，比祖冲之的同一结果晚了一千年以上。因此日本数学史家 三上义夫 （Yoshio Mikami，1875~1950）建议将 叫做“祖率”，来纪念祖冲之。“约率” ，在中国，祖冲之是最早的提出者。 [23] [8] [4] [24]
首个使用“上下二限” 据《 隋书 》卷十六律历志记载：祖冲之更创造出好的 圆周率 值。他把1亿大的半径算做1丈，比圆周长大的数是3.1415927丈；比 圆周长 小的数是3.1415926丈，圆周的长度正好在大数和小数之间。因为已经假定了圆的直径是1，所以正数（即圆周率真值）在大数和小数之间，即：8.1415927＞ ＞8.1415926。 [8] [4] 由不等式：3.1415927＞x＞3.1415926。我们知道祖冲之是中国数学史上第一个使用“上下二限” [e] 的数学家。 [8] [4] 明确指出了圆周率的上限和下限，用两个高准确度的固定数作界限，精确地说明了圆周率的大小范围，虽未指明，但实际上已确定了误差范围。 [15]
解决球体体积的计算问题 祖冲之同儿子 祖暅 之一起仔细研究《九章》及其 刘徽 注，沿用刘徽的“牟合方盖”进行球体体积，解决了球体体积的计算问题，得到了正确的球体体积公式， [2] [16] [17] 并且提出后人所称的“祖暅之原理”。 [25] [12]
创造了“开差幂”“开差立” 《隋书·律历志》谓祖冲之“又设开差幂，开差立，兼以正圆参之。指要精密，算氏之最者也”。“开差幂”是已知长方形的面积和长、宽的差，用开平方法求宽或长。“开差立”是已知长方柱体的体积和长、宽、高的差，用开立方法求它的一边。 [26] [15] [18] 涉及二次方程和三次方程的求根问题，x(x+a)=A，三次方程x(x+a)(x+b）=v。 [15] [18] [19]
天文、历法方面的成就 祖冲之对天文历法的贡献主要体现在《大明历》之中。 [2] 祖冲之系统地阅读了天文典籍，并亲自作天文观测和推算，发现前代历法已经误差很大，历法推算和实际天象之间，出现了越来越大的差距。他还发现，古代所谓“六历” [f] 并非出自夏、商、周时代的古人之手，都是后人伪托，产生于“汉初周末”。 刘宋 时期，使用的《元嘉历》亦有错误。 [11]
改革闰法 据甲骨文的记载，古人提出了置闰的方法：每过几年，阴历的一年多加一个月。春秋时期，中国形成了19年置7闰的方法，但这个闰法过200多年就会多出一天来。祖冲之在编制《大明历》时，在自己长期的实测基础上，经过精密的计算，得到391年144个闰月的新闰周。 [2] [12] [22]
应用“岁差” 岁差 的发现、运用，使得历法上对恒星年 [h] 与回归年 [i] 有了区别，进而知道极点也是在移动的。祖冲之定岁差值为45年11月退1度。他在《大明历》中第一次正式将“岁差”理论引进历法计算的方法中，开启了中国历法的新纪元。 [12] [22]
发现“会周”之法 古代由于当时技术的限制，只能观测到离 地球 较近的 水星 、 金星 、 火星 、 木星 、 土星 ，合称为“五星”“五律”“五珠”等。祖冲之经过亲自观测与对历代资料的分析，发现 刘歆 的提出每144年木星要超辰一次 [j] 的超辰法还不够精确。他在《大明历》中推出了新的计算结果，认为 木星 在八十四年就要超辰一次，即84年走7周天。这个数值与现代测算的木星公转周期11.86年就基本接近了。另外，他所推算的 水星 会合周期也与现代所得基本相同。他所测算的 金星 会合周期，比现代所得仅大0.01日。他所测算的 火星 会合周期值，比 何承天 《元嘉历》要精确百分之六。 [12]
提出“交点月”的计算 祖冲之在中国 天文学 史上第一次提出，月亮相继两次通过 黄道 、白道的同一交点的时间，即“交点月”长度为27．2123日，与现今推算值仅相差十万分之一日，即不到1秒。由于 日食 、 月食 [k] 都发生在黄白交点附近。推算出交点月的日数以后，就更能准确地推算出日蚀或月蚀发生的时间。祖冲之在他制订的《大明历》中，应用交点月推算出来的日、月蚀时间比过去准确，和实际出现日、月蚀的时间都很接近。 [12]
精确计算回归年长度 祖冲之经过反复地研究和计算，推算出回归年的长度为365.24281481日，远比前人精确得多。与现代测定的数值相比只差50秒左右 [l] ，即误差为1/60。 [12] [22] [27]
机械制造 祖冲之设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等。 [16] 他发明的水碓磨，是当时世界上最先进的粮食加工机械。 [27] 他还根据春秋时代文献的记载，制造了一个“欹器” [m] ，送给 齐武帝 的第二个儿子 萧子良 。 [16] [19]
文学成就 祖冲之著有志怪小说《 述异记 》十卷，记叙南朝刘 宋朝 发生的故事，具有显著的社会性与时代性的特点，语言清新雅洁，妖魔鬼怪极富个性，人情味很浓。《述异记》是研究宋、齐时期志怪小说的重要作品，为后世的作品如唐宋传奇、元明杂剧和明清戏曲提供了丰富的创作素材，对 清代 蒲松龄 的《 聊斋志异 》、 纪昀 的《 阅微草堂笔记 》都产生了一定的影响。他的小说在宋朝已经亡佚，所记述的神鬼妖怪故事散见于各种类书中。 鲁迅 从《 太平御览 》《太平广记》《珠林》《类聚》等书籍中辑录的祖冲之作品80多条，编入《 古小说钩沉 》集中。 [12] [2]
其他成就 祖冲之精通音律 乐理 、六博格五的博戏技艺、古代典籍， [2] 能下一手好棋， [28] 著有《易义》《老子义》《庄子义》《释论语》等关于哲学的书籍。 [19]
主要著作 祖冲之生平著述甚多，涉及数学、天文、哲学、文学等方面。在数学方面有《 缀术 》《九章术义注》《重差注》等；在天文历法方面有《大明历》（附“上《大明历》表”、“驳议”），均载《宋书·历志》；在古代典籍的注释方面有《易义》《老子义》《庄子义》《释论语》《释孝经》等；在政治方面有讨论屯田、农殖政策的《安边论》等政论性文章；还有小说《 述异记 》十卷。《 隋书·经籍志 》中列有《长水校尉祖冲之集》五十一卷，这可能是他全部著作或是部分著作的汇集，这些著述多已失传。 [2] [11]
《缀术》 《 缀术 》五卷（一说六卷），据 南史 记载，有数十篇。是祖冲之在注解《 九章算术 》的基础上和 祖暅之 共同完成，包含了祖冲之关于 圆周率 的计算方法等，内容深奥， 隋朝 掌管天文和数学的官员都看不懂，是中国自汉魏至隋唐水平最高的数学著作。 [2] [8] [29] 到了 唐朝 ，《 缀术 》被列入官方的“十部算经”之中， [12] [8] 成为国子监的必读教材，需学习四年，是学习期限最长的算书。 [2] [18] 《缀术》曾传至 朝鲜 、 日本 ，对它们的数学发展影响颇多。 [2] [30] [31] 唐朝以后，战乱不断，古代算书散失很多。在北宋中期（1023年-1078年)《 缀术 》失传。 [8] 该书内容分为三部分，其一是确定 圆周率 在3.1415926与3.1415927之间，准确到 小数点 后六位，并给出密率：335/113，约率22/7；其二是由面积差求边长或圆的直径（开差幂），由体积差求边长或球的直径（开差立）等内容；其三是天文历法中的有限差分法。据数学史家 钱宝琮 考证，该书还含有关于计算分数的近似值等内容。 [29] [32] 《 缀术 》的发现，对 圆周率 的计算前进了一步；《缀术》解决了多 凸凹 圆面系数等的计算；由各种系数所构成的各种应用方阵式都继承于《缀术》。 [30]
《大明历》 《大明历》又名《甲子元历》， [33] 最早把 岁差 引进历法计算中来， [21] [18] 首次运用“ 岁差 ”测定每一回归年的天数，结果跟现代科学测定的只相差50秒； [33] 采用了391年加144个闰月的新闰周；首次精密测出交点月日数（27.21223），回归年日数（365.2428）等数据；发明了用圭表测量 冬至 前后若干天的正午 太阳 影长以定冬至时刻的方法，此法后世长期沿用，成为历法测量的主要手段。 [2] [21] [34] [33] 该历确定的交点月长度、 木星 公转周期、五星会合周期等数据都相当精确。 [2] [21] [18]
人物关系
人物关系
姓名
人物简介
祖台之
曾做过东晋的侍中 [n] 、光禄大夫， [2] 爱好文学，写过志怪小说 [8] [12]
祖父
祖昌
做过南朝的大匠卿，专司朝廷的土木建筑工程 [2] [8]
父亲
祖朔之
颇有学识，曾在南朝任散官奉朝请 [o] [2]
儿子
字景烁，又称祖暅，具体生卒年月不详，南朝齐、梁间人，著名的数学家和天文历法学家， [2] 与其父一起完成《缀术》， [7] 促成《大明历》颁行， [12] 著有《天文录》三十卷，《漏刻经》一卷，但已失传， [7] [18] 曾在梁朝先后担任员外郎、材官将军等职。 [7] 在梁末侯景作乱时遇害 [2]
孙子
官至江都令、广陵太守 [12]
人物轶事
用谐音教儿子背诵圆周率 祖冲之用谐音法，教儿子 祖暅 之背圆周率 小数点 后22位：3.1415926535897932384626。谐音这样背：山巅一寺一壶酒，尔乐苦煞我，把酒吃，酒杀尔，杀不死，乐尔乐。 [12]
从事民间传说的搜集工作 祖冲之在 娄县 任职期间，及从事科研工作，也关心百姓生活，注重收集民间素材，为写作志怪小说《 述异记 》作准备。如《黄耳》写的就是娄县地方的故事。 [12]
发明“牛车棚” 祖冲之任娄县县令的开头几年，逢上特大旱灾。当时的牛车没有棚盖，耕牛戽水日晒夜露，劳累过度得病倒毙。祖冲之发动农家搭建牛车棚，置水车和耕牛于棚内戽水，保护耕牛。 [12]
巧断“弧田案” 祖冲之第一次审案，是一 星溪乡 人氏状告乡佐和有秩 [p] ，将他不足一亩的祖传弧形田算做三亩纳税。祖冲之马上命令李县丞和两个役从带人将他家弧田的弦和矢的尺寸一一量过、记清。测量结果为：弦为101尺3寸，矢为19尺5寸。祖冲之当即为他们算出该弧田不足2分，并斥责乡佐和有秩“速速回去，将田地重新测量核实”。祖冲之的第一场官司就让大家惊叹，役从、乡佐和有秩们都收敛了许多张狂。 [12]
人物评价 华罗庚（《从祖冲之的圆周率谈起》）：“祖冲之不仅是一位数学家，同时还通晓天文历法、机械制造、音乐，并且还是一位文学家。祖冲之制订的《大明历》，改革了历法，他将 圆周率 算到了 小数点 后七位，是当时世界最精确的圆周率数值，而他创造的“密率”闻名于世。” [20] 《 南史 》：冲之解钟律博塞，当时独绝，莫能对者。 [35] [20] 人民网 ：祖冲之父子的数学研究成就汇集于他的数学专著《 缀术 》中。这本书极其高深，以至于“学官莫能究其深奥，故废而不理”。在 唐朝 官学中，《缀术》也被列为必读的十部算经之一，且需学习4年，年限为各经之首。后来，《缀术》传至 朝鲜 ，但10世纪以后，《缀术》渐渐在各国失传了。尽管今天已无从知道《缀术》的具体内容，但从该书在唐代官学中的学习年限及史书中相关的零星记载，我们仍可以想见其学术价值。 [20]
后世纪念
命名纪念 为纪念祖冲之，1967年 [q] ，国际天文学家联合会把人类第一次在月球背面发现的一个环形山谷，以“祖冲之”来命名。 [18] [20] [27]
1964年11月9日，南京紫金山天文台将1964年发现的，国际永久编号为1888的小行星命名为“祖冲之星”。 [20] [12]
纪念银币 1986年，由 上海造币厂 制造的祖冲之纪念银币发行，面值为5元，成色为90，发行量为30000枚。 纪念币 正面为国徽，背面为祖冲之，规格为直径36毫米，重量为22克。 [37] [20]
纪念邮票 1955年8月25日，发行“中国古代科学家(第一组)”纪念邮票，全套四枚，其一是祖冲之。 [38] [8]
其他 在 法国 首都 巴黎 “发现宫”科学博物馆的金壁上，镌刻着祖冲之的名字和成就；著名画家 蒋兆和 为祖冲之画像；在 前苏联 莫斯科大学 礼堂的廊柱上，悬挂着祖冲之的肖像。 [12] [28]
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