祖衝之與圓周率

祖衝之是我國南北朝時期傑出的數學家、天文學家,為我國數學、天文學研究作出了巨大貢獻。為紀念這位偉大的科學家,由南京紫金山天文台1964年11月9日命名小行星1888(1964VO1)為“祖衝之”小行星。

《九章算術》的啟發

祖衝之從小聰明好學,不但詩文好,也喜歡鑽研數學。當時有一本數學書叫《九章算術》,書裏講的圓周率大概為“徑一周三”,很不精確。祖衝之想把這個不精確的概率計算好。他在房子裏到處畫著大大小小的圓圈,不停地測量圓的直徑,然後再繞圓周一圈,反複丈量直徑與周長的比,圓圈畫了一個又一個,概率算出一道又一道,算來算去,算不出一個精確的數據。

一天,祖衝之背著手在房間裏踱來踱去,突然興奮地使勁拍了一下桌子,大叫一聲“有了!”

在房裏做功課的兒子劉暅嚇了一跳,忙跑出來問:“什麽有了父親?”

祖衝之激動得眼淚都快流出來了,高興地說:“計算圓周率的辦法有了!”他連忙拉過小兒子來到書桌前,打開《九章算術》,興奮地說:“你看,《九章算術》裏不是明明寫著割圓術嗎?隻要將一個圓不斷地割下去,內接上正多邊形,求出多邊形的周長,不就有了圓周率了嗎?”

劉暅雖然才十幾歲,但在父親的影響下,也十分愛好數學,聽父親這麽一說,兩眼一發亮,馬上理解父親的意思。

父子倆說完,馬上動手做竹子箋,祖衝之到院裏搬來幾根大竹子,用刀把竹子破成細條,又將細條剁成短截,祖衝之和兒子幹了幾天,製成一捆捆短短的竹箋,整個房間堆得到處都是。因為,在那時沒有阿拉伯數字,也沒有算盤,更沒有計算機,全靠一種叫“算籌”的原始工具來計算。這種竹籌就是用竹木削成的一根根小箋,用來拚擺成各種數字,數字縱橫兩式,個位、百位、萬位用縱式,十位、千位用橫式。加減乘除,全靠用這些竹箋在桌上擺來擺去,有時桌上擺滿了,也算不出一道數學。可想而知,當時,祖衝之要計算那麽複雜的圓周率,要用多少根小竹箋呀!

小竹箋裏的迷魂陣

祖衝之和小兒子將一捆捆小竹箋搬到一間大房子來,在房子中間排好桌子,在桌子兩邊再搭上木板,拚成一張特別大的桌子。接著,在地上畫了一個直徑為一丈的大圓,將圓割成六等分,然後再依次內接一個12邊形、24邊形、48邊形……按勾股定理,用算籌擺出乘方、開方等式,一一求出多邊形的邊長和周長小祖暅在大圓圈裏不停地跳進跳出,幫父親拿小竹箋,又幫父親記數字。

一天又一天,一月又一月,無論酷暑還是嚴寒,從不間斷,祖衝之不停算,小祖暅不停給他拿竹箋,桌上擺滿了,接著就往板上擺,板上擺滿了,接著就往地上擺……每天,小祖暅都累得磕睡了,也不肯休息。

祖衝之看著幼小的兒子,不忍心讓小祖暅再幹,讓他到房間做功課,自己一個人計算,一個人擺竹箋。這些新竹箋都是些剛剛破下的竹子做成的,沒有打磨,祖衝之捏竹箋的手指磨破了,白綠相間的新竹箋染紅了鮮血。他看看流血的手,捶捶酸疼的腰,眼一黑,暈倒在擺好的竹箋上,睡著了。等他睡來時,突然“哇!”一聲哭喊起來:天哪!擺好的竹箋全亂了!

祖衝之筋疲力盡,傷心不已,數月來,父子倆的心血算白費了!他覺得渾身發軟,坐在地上,久久不能站起來。放棄嗎?就此放棄,多少年的工夫不是白費了嗎?就此放棄,《九章算術》裏的那個懸而未決的圓周之迷,又由誰人來解開?……成功,屬於永不放棄

不能放棄!祖衝之振作精神,重新站起來,伸出流血的手指,一根一根繼續排竹箋,九位數包括加減乘除及開方等,運算了一百三十多次,一直把地上的那個大圓分割到24576邊形,這樣邊已經和圓周緊貼在一起,不能再割了,於是他算出:12288邊形各邊總長為3.14159251丈,24576邊形各邊總長為3.14159261丈。他計算的圓周率已經精確到3.14159261。祖衝之知道這樣不斷割下去,內接多邊形的周長還會增加,但這已到了小數點後第八位,再增加也不會超過0.00000001,所以,圓周率必然是3.1415926<π<3.1415927,他得出的這個圓周率精確值,在當時世界上遙遙領先,直到一千年六百後,阿拉伯數學家阿爾卡西的計算超過了他。

一道算術題祖衝之算了一輩子,失敗了再重新算,寒暑不避,日夜不分,終於算出了結果,在那樣艱苦落後的條件下,創造了奇跡!他向人們證明一個事實,科學攀登,艱難曲折,輝煌屬於百折不撓的人!