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第14章 祖冲之与祖暅

祖冲之,字文远,祖籍范阳郡道县(今河北省涞水县北)人,生于(429)南朝宋,祖冲之卒于(500)南朝齐,25岁入华林学省从事学术研究。32岁才做了南徐州(今镇江)刺史(相当于州长)刘子鸾手下的一个小官——从事吏。后来刘子鸾任刘宋司徒,祖冲之则在他司徒府里兼任了公府参军。

祖冲之博学多才,在天文历法、数学、器械设计和制造以及历史、文学等方面都有出色的贡献,其中尤以天文学和数学成就最为杰出。在天文历法方面,祖冲之创制了《大明历》,把岁差引进历法,在中国历法史上做出了一项重大改革。他还采用了391年加144个闰月的精密的新闰周,突破沿袭很久的19年7闰的传统方法,是天文历法史上的一个重大的进步。祖冲之的制历工作得到了他儿子祖暅的帮助。祖冲之死后,祖暅三次向梁武帝建议颁行《大明历》。

祖冲之父子的数学成就十分丰富,《缀术》是他们的代表作,唐初被列入“算经十书”之一。据史书零星记载,《缀术》内容十分精妙,“学官莫能究其深奥”。唐朝的算学学生学“算经十书”的时候,花在《缀术》上的时间最多。朝鲜、日本等国也将它用做算学课本。可惜包括《缀术》在内的祖冲之父子的重要文献都已失传,现在所知的祖冲之父子的数学成就都是在旁的著作中留下的记载,其中主要是圆周率、球体积和开带从立方等三个方面。

所谓开带从立方是指求方程x3 px q=m数值解的一种方法。中国数学称求x3N的数值解的方法为开立方,由于在x3之后跟了一个一次项即所谓的“从法”,所以解这种方程就叫做“开带从立方”。《隋书·历律志》在叙述了祖冲之的圆周率之后,说他“又设开差幂,开差立、兼以正负参之。指要精密算氏之最者也。”其中开差幂指开带从平方法,开差立则指开带从立方法。《隋书·历律志》虽未记有祖冲之所创方法的具体内容,但它对这一方法的评论却是明确的:“指要精密、算氏之最者也。”而且在求根过程中考虑到了正负数的问题。遗憾的是,如此精彩的内容却失传了。

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