祖沖之——歲決心解開圓周之謎
——5歲決心解開圓周之謎
祖沖之(429—500),中國南北朝時的科學(xué)家。他計算出的圓周率數(shù)值在3.1415926和3.1415927之間,是當(dāng)時全世界最精確的圓周率數(shù)值。
祖沖之不喜歡讀古書。5歲時,父親教他學(xué)《論語》,兩個月他也只能背誦十幾句。氣得父親又打又罵??墒撬矚g數(shù)學(xué)和天文。
一天晚上,祖沖之躺在床上想白天老師說的“圓周是直徑的3倍”這話似乎不對。第二天,他就拿了一段绱鞋子的繩子,跑到村頭的路旁,等待過往的車輛。祖沖之用繩子把車輪量了一下,又把繩子折成同樣大小的3段,再去量車輪的直徑。量來量去,他總覺得車輪的直徑?jīng)]有1/3的圓周長。他一連量了好幾輛馬車車輪的直徑和周長,得出的結(jié)論都是直徑?jīng)]有1/3的圓周長。他決心要解開這個謎。
經(jīng)過多年的努力學(xué)習(xí),祖沖之研究了劉徽的“割圓術(shù)”。所謂“割圓術(shù)”就是在圓內(nèi)畫個正6邊形,其邊長正好等于半徑,再分12邊形,用勾股定理求出每邊的長,然后再分24、48邊形,一直分下去,所得多邊形各邊長之和就是圓的周長。
祖沖之非常佩服劉徽這個科學(xué)方法,但劉徽的圓周率只得到96邊,得出3.14的結(jié)果后就沒有再算下去,祖沖之決心按劉徽開創(chuàng)的方法繼續(xù)走下去,一步一步地計算出192邊形、384邊形……以求得更精確的結(jié)果。
當(dāng)時,數(shù)字運算還沒利用紙、筆和數(shù)碼進(jìn)行演算,而是通過縱橫相間地羅列小竹棍,然后按類似珠算的方法進(jìn)行計算。
祖沖之在房間地板上畫了個直徑為1丈的大圓,又在里邊做了個正6邊形,然后擺開他自己做的許多小木棍開始計算起來。
此時,祖沖之的兒子祖暅之已13歲了,他也幫著父親一起工作,兩人廢寢忘食地計算了十幾天才算到96邊,結(jié)果比劉徽的少0.000002丈。
祖暅之對父親說:“我們計算得很仔細(xì),一定沒錯,可能是劉徽錯了?!?/p>
祖沖之卻搖搖頭說:“要推翻他一定要有科學(xué)根據(jù)?!?/p>
于是,父子倆又花了十幾天的時間重新計算了一遍,證明劉徽是對的。
祖沖之為避免再出誤差,以后每一步都至少重復(fù)計算兩遍,直到結(jié)果完全相同才罷休。
祖沖之從12288邊形,算到24567邊形,兩者相差僅0.0000001。祖沖之知道從理論上講,還可以繼續(xù)算下去,但實際上無法計算了,只好就此停止,從而得出圓周率必然大于3.1415926,而小于3.1415927。
很多朋友知道了祖沖之計算的成績,紛紛登門向他求教。之后,祖沖之又進(jìn)一步得出圓周率的密率是355/113,約率是22/7。直到1000多年后,德國數(shù)學(xué)家鄂圖才得出相同的結(jié)果。
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