祖冲之是我国南北朝时期杰出的科学家。他的主要成就是把圆周率推算到小数点后7位,他的名字被命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。他还创立了《大明历》,是当时世界上最先进的历法。
祖冲之很小的时候,正处于西晋末年这一战乱时期,由于故乡遭到战争的破坏,他家迁到里江南。
祖冲之的祖父祖昌,曾在宋朝政府里担任过大匠卿,负责主持建筑工程,掌握了一些科学技术知识;同时,祖家历代对于天文历法都很有研究。因此祖冲之从小就有接触科学技术的机会。
祖冲之对于自然科学和文学、哲学都有广泛的兴趣,特别是对天文、数学和机械制造,更有强烈的爱好和深入的钻研。
祖冲之在青年时期,就有了博学多才的名声,并且被政府派到当时的一个学术研究机构去做研究工作。后来他又担任过一些地方上的官职。
祖冲之晚年的时候,南齐统治集团发生了内乱,政治腐败黑暗,人民生活非常痛苦。北魏乘机发大兵向南进攻。对于这种内忧外患重重逼迫的政治局面,祖冲之非常关心。
大约在494年至498年之间,祖冲之在担任长水校尉的官职时写了一篇《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。但是由于连年战争,他的建议始终没有能够实现。过不多久,这位卓越的大科学家在500年的时候去世了。
祖冲之在生活中虽然饱受战乱之苦,但他仍然继续坚持学术研究,并且取得了很大的成就。他研究学术的态度非常严谨。他十分重视古人研究的成果,但又决不迷信,完全听从于古人。
一方面,他对于古代科学家刘歆、张衡、刘徽、刘洪等人的著述都做了深入的研究,充分吸取其中一切有用的东西;另一方面,他又敢于大胆怀疑前人在科学研究方面的结论,并通过实际观察和研究,加以修正补充,从而取得许多极有价值的科学成果。
祖冲之是历史上少有的博学多才的人物。他曾经重新造出了指南车、千里船、水碓磨等巧妙机械多种。此外,他精通音律,擅长下棋,还写有小说《述异记》。
祖冲之最大的贡献在天文和数学方面,是一位杰出的数学家和天文学家。
在数学方面,祖冲之写的《缀术》一书,被收入著名的《算经十书》中,作为唐代国子监算学课本,可惜后来失传了。《隋书·律历志》留下一小段关于圆周率的记载,祖冲之算出圆周率的真值在3.1415926和3.1415927之间,相当于精确到小数第七位,简化成3.1415926。“祖率”是当时世界上最先进的成就。
祖冲之还给出圆周率的两个分数形式,即约率和密率,其中密率精确到小数第七位。祖冲之还和儿子祖暅一起圆满地利用“牟合方盖”,解决了球体积的计算问题,得到正确的球体积公式。
天文历法成就:祖冲之在天文历法方面的成就,大都包含在他所编制的《大明历》及为《大明历》所写的驳议中。在祖冲之之前,人们使用的历法是天文学家何承天编制的《元嘉历》。
祖冲之经过多年的观测和推算,发现《元嘉历》存在很大的差误。于是祖冲之着手制订新的历法,在462年,他编制成了《大明历》。《大明历》在祖冲之生前始终没能采用,直至510年才正式颁布施行。
《大明历》的主要成就在于:区分了回归年和恒星年,首次把岁差引进历法,测得岁差为45年11月差一度;定一个回归年为365.24281481日,直至1199年南宋杨忠辅制统天历以前,它一直是最精确的数据。
采用391年置144闰的新闰周,比以往历法采用的19年置7闰的闰周更加精密;定交点月日数为27.21223日;得出木星每84年超辰一次的结论,即定木星公转周期为11.858年。
给出了更精确的五星会合周期,其中水星和木星的会合周期也接近现代的数值;提出了用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法。
祖冲之在天文历法以及数学等方面的辉煌成就,充分表现了我国古代科学的高度发展水平。他编制的《大明历》标志着我国古代历法科学的一大进步,开辟了历法史的新纪元。