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第1296章

的奥托和荷兰的安托尼兹所重新得到。但是在西方数学史上,却把π=

133 称之为“安托尼兹率”,还有别有用心的人说祖冲之圆周率是在明朝末年西 方数学传入中国后伪造的。这是有意的捏造。记载祖冲之对圆周率研究情况 的古籍是成书于唐代的史书《隋书》,而现传的《隋书》有元朝大德丙午年

(公元1306年)的刊本,其中就有和其他现传版本一样的关于祖冲之圆周率 的记载,事在明朝末年前三百余年。而且还有不少明朝之前的数学家在自己 的著作中引用过祖冲之的圆周率,这些事实都证明了祖冲之在圆周率研究方 面卓越的成就。

那么,祖冲之是如何取得这样重大的科学成就呢?可以肯定,他的成就 是建立在前人研究的基础之上的。从当时的数学水平来看,祖冲之很可能是 继承了刘徽所创立和首先使用的割圆术,并且加以发展,因此获得了超越前 人的重大成就。在前面,我们提到割圆术时已经知道了这样的结论:圆内接 正n边形的边数越多,各边长的总和就越接近圆周的实际长度。但因为它是 内接的,又不可能把边数增加到无限多,所以边长总和永远小于圆周。

祖冲之按照刘徽的割圆术之法,设了一个直径为一丈的圆,在圆内切割 计算。当他切割到圆的内接一百九十二边形时,得到了“徽率”的数值。但 他没有满足,继续切割,作了三百八十四边形、七百六十八边形……一直切 割到二万四千五百七十六边形,依次求出每个内接正多边形的边长。最后求 得直径为一丈的圆,它的圆周长度在三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽到 三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽之间,上面的那些长度单位我们现在已 不再通用,但换句话说:如果圆的直径为1,、大

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,圆周率的实际数值就在其中。祖冲之提出的“约率” 和

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“密率” 虽然均比圆周率的实际数值为大,但前者约大千分之四,后者

133 大不到千万分之一,它们的提出,大大方便了计算和实际应用。

要作出这样精密的计算,是一项极为细致而艰巨的脑力劳动。我们知道, 在祖冲之那个时代,算盘还未出现,人们普遍使用的计算工具叫算筹,它是 一根根几寸长的方形或扁形的小棍子,有竹、木、铁、玉等各种材料制成。 通过对算筹的不同摆法,来表示各种数目,叫做筹算法。如果计算数字的位 数越多,所需要摆放的面积就越大。用算筹来计算不象用笔,笔算可以留在 纸上,而筹算每计算完一次就得重新摆动以进行新的计算;只能用笔记下计 算结果,而无法得到较为直观的图形与算式。因此只要一有差错,比如算筹 被碰偏了或者计算中出现了错误,就只能从头开始。要求得祖冲之圆周率的 数值,就需要对九位有效数字的小数进行加、减、乘、除和开方运算等十多 个步骤的计算,而每个步骤都要反复进行十几次,开方运算有50次,最后计 算出的数字达到小数点后十六、七位。今天,即使用算盘和纸笔来完成这些 计算,也不是一件轻而易举的事。让我们想一想,在一千五百多年前的南朝 时代,一位中年人在昏暗的油灯下,手中不停地算呀、记呀,还要经常地重 新摆放数以万计的算筹,这是一件多么艰辛的事情,而且还需要日复一日地 重复这种状态,一个人要是没有极大的毅力,是绝对完不成这项工作的。