数学家祖冲之与圆周率的故事

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数学家祖冲之在天文、历法、数学以及机械制造等方面的辉煌成就，他最大的贡献就是首次将“圆周率”精算到小数第七位，即在3.1415926和3.1415927之间，他还改革闰法、应用岁差，首次提出“交点月”的计算，编纂《大明历》等著作。

祖冲之与圆周率

东汉张衡推算出的圆周率值为3.162。三国时王蕃推算出的圆周率数值为3.155。魏晋的著名数学家刘徽在为《九章算术》作注时创立了新的推算圆周率的方法——割圆术，将圆周率的值为边长除以2，其近似值为3.14；并且说明这个数值比圆周率实际数值要小一些。刘徽以后，探求圆周率有成就的学者，先后有南朝时代的何承天，皮延宗等人。何承天求得的圆周率数值为3.1428，皮延宗求出圆周率值为22/7≈3.14。

祖冲之认为自秦汉以至魏晋的数百年中研究圆周率成绩最大的学者是刘徽，但并未达到精确的程度，于是他进一步精益钻研，去探求更精确的数值。

祖冲之在刘徽创造的用“割圆术”求圆周率的科学方法基础上，运用开密法，经过反复演算，求出圆周率为：3.1415927>π>3.1415926。这是当时世界上最精确的数值，他也成为世界上第一个把圆周率的准确数值计算到小数点以后第7位数字的人。直到1000多年后，这个纪录才被欧洲人打破。圆周率的计算，是祖冲之在数学上的一项杰出贡献，有外国数学史家把π叫做“祖率”。

《大明历》

在历法中，祖冲之首次引入了“岁差”的概念，从而使得历法更加精确，是中国第二次较大的历法改革。

亦称“甲子元历”。南北朝一部先进的历法。祖冲之创制。《大明历》采用的朔望月长度为29.5309日，这和利用现代天文手段测得的朔望月长度相差不到一秒钟。在《大明历》中，祖冲之提出了在391年插入144个闰月的新闰周。根据新的闰周和朔望月长度，可以求出《大明历》的回归年长度是365.24281481日，与现代测得回归年长度仅差万分之六日左右，也就是说一年只差50多秒，这是非常精确的资料。冬至点是制订历法的起算点，因此测定它在天空中的位置对于编算历法来说非常重要。可是在祖冲之之前，历算家们一直认为冬至点的位置是固定不变的，这就使得历法制订从一开始就产生了误差。为此祖冲之把岁差概念引进历法中之后，大大提高了历法计算的精度。

意义

这是我国历法史上第二次大改革。一是改进闰法，把天文学家何承天提出的旧历中每19年7闰改为每391年144闰，使之更符合天象的实际。在我国首次求出历法中通常称为“交点月”的日数为27.212223日，与近代测得的数据（27.212220）极其相近。二是在制历时考虑岁差，一百年差一度。所谓“交点月”就是月亮在天体上运行的路线有2个交点（也叫黄白交点），月亮2次经过同一交点的时间叫交月点。历成后上表给宋孝武帝刘骏，却遭到宠臣戴法兴之流的压制和反对。祖著《历议》一文予以驳斥。祖死后十年即天监九年（公元510年）得以施行，达八十年之久。《南齐书.文学传》：“宋元嘉中，用何承天所制历，比古十一家为密，冲之以为尚疏，乃更造新法（大明历）。”《隋书.律历志中》：“至九年正月用祖冲之所造甲子元历颁朔......陈氏历梁，亦用祖冲之历，更无所创改。”

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