中国古代最重要的科学技术著作
在我国浩如烟海的古籍中,有一部素负盛名的科技著作,这就是北宋卓越的科学家沈括(1031-1095)写的《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》集前代科学成就之大成,是中国古代最重要的一部科学技术著作。
阿道夫冯贝耶尔(AdolfVonVaeyer)德国有机化学家,1835年10月31日生于柏林。由于合成靛蓝,对有机染料和芳香族化合物的研究作出重要贡献,获得1905年诺贝尔化学奖。
影响一生的生日礼品
1845年秋天,柏林城秋高气爽,小贝耶尔的心情就像这气一样开朗。他盼望10月31日的到来,这是他10岁的生日。他已经是一个大孩子了,小贝耶尔琢磨着父母一定会好好地给他庆祝一番的。时间一天天地过去了,可是什么动静也没有。30日晚上,贝耶尔倚在窗前,心里默念着,明天,明天快来吧,爸爸妈妈一定会给我一个惊喜的。
10月31日,这一天终于来了,母亲竟好象没事人儿一样,领他到外婆家去了。小贝耶尔心想:也许精彩的节目在外婆家呢。
满心欢喜的贝耶尔蹦跳着进了外婆家,屋内却如平常一样。他有些失望,于是每时每刻都在想象着生日活动会出其不意地到来。但母亲好象忘了今天是他
的生日,一句有关过生日的话都没有说。想起往年过生日时的情景——妈妈的呵护、爸爸的祝福、精美的礼品……小贝耶尔难过得快要哭了,难道妈妈真的忘记了我的生日吗
晚上回家的路上,贝耶尔噘着小嘴,一声不吭地走着,满心的委屈又不便直说出来。细心的母亲早就看出了他的心思。 贝耶尔的母亲是著名律师和历史学家的女儿,她特别重视对子女的教育;她爱自己的儿子,深知贝耶尔是一个聪明的孩子,教育得法将来一定会有出息的。
母亲慈爱地摸摸贝耶尔的头,温柔地说:“妈妈生你时,爸爸已经41岁了,还是一个大老粗。但他不甘心没有文化知识,现在跟你一样正在努力学习,明天就要参加考试。妈妈当然记得你的生日啦,可是要给你过生日的话,你想想是不是要耽误爸爸的学习呀”贝耶尔似懂非懂地点了点头,心里仍带着一丝遣憾。
“我知道你很想过生日。”母亲接着说:“但年纪大了再学习是一件多么不容易的事,你就不清楚了,这要等你长大了才会知道。爸爸小时候没有像你一样的学习机会,现在才开始学习虽说晚了一点,但是只要坚持下去就一定会取得成果的。我们支持爸爸学习,他会非常高兴的,爸爸会更爱你的。这不也是很好的生日礼物吗”
母子俩走着、说着,小贝耶尔的眉头渐渐地舒展开了。他爱学习,也爱爸爸,尽管没有生日礼物,他也幸福地笑了。母亲又趁机教育他:“你现在正是学习的大好时候,你一定要努力,长大了才可以为社会做更多的事情,才会成为一个有本领的人。” 母亲的一番话说得贝耶尔心里热乎乎的,爸爸已经50多岁了,还在努力学习,
从此贝耶尔更加勤奋地读书。10岁生日当晚回家路上,母亲所说的话对他一生都产生了深刻的影响。后来他回忆道:“这是母亲送给我10岁生日的最丰厚的礼品。”
学问与年龄不成正比
耶尔的父亲约翰佐柯白曾长期在普鲁士军队中服务,官至总参谋部陆军中将。他虽然出身行武,却对科学技术的发展非常感兴趣,但是日常工作很繁忙,没有时间学习。为此他非常苦恼,经常向一位牧师述说自己的心愿。牧师劝他退休后再作学习打算也不迟,只要坚持必能有一技之长。
贝耶尔的父亲牢记牧师之言,50岁时开始从师学习地质学。周围的人对他冷潮热讽,他全然不顾。贝耶尔的母亲深知丈夫的心志,全力支持他学习。
通过多年学习,贝耶尔的父亲成了专家,76岁时竟出任柏林地质研究院院长。父亲的刻苦勤奋为贝耶尔树立了极好的榜样,也使幼年的贝耶尔受到了影响。
父亲不仅学习努力,而且谦虚尊师,这种品德也深深地影响着贝耶尔的成长。
那一年,贝耶尔还在上大学,他与父亲随便谈起凯库勒教授。凯库勒教授那时已经是德国有机化学的权威了,年轻气盛的贝耶尔随口对父亲说:“凯库勒吗,只比我大6岁……”父亲立刻摆手打断了他的话,恨恨地瞪了他一眼,问道:“难道学问是与年龄成正比的吗大6岁怎么样,难道就不值得学习吗我学地质时,几乎没有几个老师比我大,老师的年
此事对耶尔的震动很大,教育极深,后来他常对人讲:“父亲一向是我的榜样,他给我的教育很多,最深刻的算是这一次了。”
贝耶尔敬重父母,不仅是因为父母经常纠正他的错误、关心他的成长,更重要的是父母的言行给了他最好的教育。每当学习、研究遇到困难的时候,他的脑海就会浮现出茂着老花眼镜的父亲在灯下伏案学习的情景。一个五六十岁的老人竟有从头开始学习的信心和毅力,而年纪轻轻的他难道还有什么不能的困难吗
学而不厌诲人不倦
贝耶尔没有辜负父母的期望,他先在柏林大学学习了两年物理和数学。因在陆军中服兵役一年,学业间断。1858年先后师从本生和凯库勒学习化学。本生和凯库勒都是德国当时著名的化学家,本生发明了发射光谱仪,并发现了铷、铯两种新金属;而凯库勒则在睡梦中悟出了苯环的结构。在两位名师的指导下,贝耶尔的学业有了很大的进展。
23岁那年,他获得了柏林大学博士学位。此后贝耶尔完成了多项使化学界轰动的研究工作。37岁时,他出任斯特拉斯堡大学教授,声誉享于欧洲,慕名求教者不绝于途。
当时在斯特拉斯堡出了一名该校建校307年中最年轻的博士埃米尔费雪,他认为贝尔无论在学问上还是在品德上均可为人师,于是他谢绝了不少大学聘任他为教授的聘书,甘心跟随贝耶尔作一名助教。在贝耶尔的精心指导下,通过几年的学习和研究工作,费雪在有机化学方面的研究水平渐渐地超过了老师耶尔。这一点贝耶尔是最清楚不过的了1882年夏日的一天,耶尔把费雪请到了自己的办公室。贝耶尔说:“费雪,这几你在我这里干得不错,在有机化学方面的研究已经超过我了。在我这里干不会有更多的收获,还是换一个地方吧。”
费雪从来没有想过要离开老师,他有点着急了:“不,我不想离开您,老师。没有您,我不会有今天的成绩。……”
贝耶尔没有让费雪说下去,“就这样定了吧,我推荐你去下厄南津大学任教,换一个环境会使你增长才干。”
贝耶尔没有看错,费雪的确才能出众,1902年他荣获了诺贝尔化学奖。三年之后,贝耶尔也获得了1905年的诺贝尔化学奖。
贝耶尔就是这样一个谦虚、诚恳的人。除了费雪之外,贝耶尔还培养了许多优秀人才,其中一些人也获得了诺贝尔奖,如他的学生维兰德(1927年诺贝尔化学奖)。
特别有趣的是,费雪的学生瓦尔堡获1931年诺贝尔生理学及医学奖,瓦尔堡的学生克雷希斯又获得1953年的诺贝尔生理学及医学奖。可见,贝耶尔品格和治学方法就像遗传基因一样被传下去了。
维克多·格林尼亚(ViccorGrignard)法国有机化学家。1871年5月6日生于法国瑟堡。格氏试剂的发现者。1912年获得诺贝尔化学奖。
优越的家庭造就出一个没有出息的二流子
1871年5月6日,法国美丽的海淀小城瑟堡市,一家很有名望的造船厂业主的家里,一个名叫维克多·格林尼亚的小男孩出世了。当父母的看着自己的孩子心里有说不出的高兴。哪个父母不疼爱自己的孩子,更何况家里经济条件又这么好。于是孩子想要什么就给什么,一切都听命于孩子。夫妻俩以为只要孩子过得痛快就行了。从来也不批评和管教孩子。
到了上学的年龄,父母早早就送他去上学,希望他成为一个有知识、有教养的人,而且还请了家庭教师辅导。无奈格林尼亚已经养成了娇生惯养、游手好闲的坏习惯。小学、中学从来就不知道好好学习,当然也没有学到什么知识。更糟糕的是父母管不了,别人也不敢管。又有谁愿意得罪这位财大气粗的老板呢。父母的宠爱为社会上造就了一个二流子。整个瑟堡市都知道维克多·格林尼亚是一个顶顶有名的纨绔子弟。而他自己还自命不凡,以为在这个城市里,谁都怕他这位了不起的“英雄”呢。
波多丽伯爵严词教训,格林尼亚浪子回头
1892年秋,维克多·格林尼亚已经21岁了,他仍然是整天无所事事,寻欢作乐。
一天,瑟堡市的上流社会又举行舞会,无事可做的格林尼亚自然不会放过这个机会。似乎这种活动就是专门为他举办的,他可以任意挑选中意的舞伴,尽情地狂舞。在舞场上,他发现坐在对面的一位姑娘美丽而端庄,气质非凡,在瑟堡市是很少见到的。不知不觉便动起心来,何不请她共舞呢。格林尼亚很潇洒地走到这位姑娘的面前,微施一躬,习惯地将手一挥,说道:“请您跳舞。”
姑娘端坐不动,似乎颇有心事。格林尼亚进身细语道:“**,请您赏光。”姑娘微微转动了一下眼珠,流露出不屑一顾的神态。格林尼亚的劣迹,这位姑娘早有耳闻,她不与这种不学无术的纨绔子弟共舞。格林尼亚长这么大,还没有碰过这么实实在在的钉子,更何况这是在大庭广众之下,脸往哪里放啊。这当头一棒打得格林尼亚有点不知东南西北了。他气、恼、羞、怒、恨五味俱全,一时竟站在那里不知如何是好。
一位好友走上来悄悄耳语道:“这位姑娘是巴黎来的著名的波多丽女伯爵。”格林尼亚不禁吸一口凉气,冷汗渗出。他定了定神,重又走上前向波多丽伯爵表示歉意,总得给自己找个台阶下吧。
谁知这位女伯爵早就想教训教训这个无人敢管的二流子了,她并不买格林尼亚的帐,只是冷冷地一笑,脸上显出鄙夷的神态,用手指着格林尼亚说:“请快点走开,离我远一点,我最讨厌像你这样不学无术的花花公子挡住了我的视线!”
被人宠坏了的格林尼亚此时已无地自容了,他的威风、傲气、蛮霸一扫而空。在瑟堡市称雄称霸多年的格林尼亚被波多丽女伯爵三言两语打得落花流水。
离家出走,重新做人
应该庆幸的是格林尼亚自尊心尚未丧失,还知道羞耻。知耻近乎勇。格林尼亚闭门不出,检讨自己的行为。多年来在父母的宠爱下,在社会的纵容下,自己扮演了一个什么样的角色呀。20多岁的人了,五尺男子汉,要本事没有本事,要品德没有品德,竟成了社会上的一个“公害”。他想到波多丽女伯教训自己时,周围人都窃窃私语,人们早已看透了自己的品行,而自己的狐朋狗友也都纷纷躲藏起来,不敢露面,看来真是不得人心啊。 看透了自己的行为,认识到自己的错误格林尼亚感到有生以来的轻松。他并不是天生的坏蛋,优越的家庭条件和瑟堡市居民对他的家族的敬重,使得他走到了今天的境地。在瑟堡市不会有人来批评他,也不会有人相信他能够幡然悔悟。要想重新开始必须离开瑟堡市。找到了犯错误的原因,就必须马上改正。格林尼亚决心离家出走。 他给家里留下了一封信:“请不要来我,让我重新开始,我会战胜自己创造出一些成绩来的……”
格林尼亚的父母早已认识到自己教育的失败,却无从下手。现在儿子觉悟了,要走一条重新做人的道路,他们从心眼里感到高兴。他们终于清醒了:再也不能宠爱儿子了,应该让儿子自己去闯出一条新路。老俩口没有阻儿子的行动,也没有到处寻找,只是静静地等待着儿子的好消息。
发愤苦读,功成名就
格林尼亚离家出走来到里昂,他本想入里昂大学就读,但是他从来就没有认真读过书,中、小学的学业荒废得太多了,这样的基础如何考得上大学呀,格林尼亚只好一切从头开始。幸好有一个叫路易·波尔韦的教育很同情他的遭遇,愿意帮助他补习功课。经过老教授的精心辅导和他自己的刻苦努力,花了两年的时间,才把耽误的功课补习完了。 这样,格林尼亚进入了里昂大学插班读书。他深知得到读书的机会来之不易,眼前只有一条路就是努力、努力、再努力;发奋、发奋、再发奋。当时学校有机化学权威巴比尔看中了他的刻苦精神和才能,于是,格林尼亚在巴比尔教授的指导下,学习和从事研究工作。1901年由于格林尼亚发现了格氏试剂而被授予博士学位。
离家出走8年之后,格林尼亚实现了出走时留下的诺言。离开家乡时,他是一个人人讨厌的纨绔子弟,而现在他已成为杰出的化学家了。家乡的父老为之欢呼,决定为他举行庆祝大会,并曾邀请他回家乡。但他不愿出席这样的大会,他无法原谅自己青少年时所做出的种种恶劣行为,无颜面对家乡的父老乡亲。
1912年瑞典皇家科学院鉴于格林尼亚发明了格氏试剂,对当时有机化学发展产生的重要影响,决定授予他诺贝尔化学奖。
当格林尼亚得知自己获得诺贝尔化学奖时,心情难以平静,他知道自己取得的成绩是与老师巴比尔分不开的。是巴比尔老师把自己已经开创的课题交给格林尼亚去继续研究,在巴比尔老师垢指导之下,格林尼亚发现了格氏试剂——一种金属镁与卤代烷在乙醚溶液中反应生成的镁的有机化合物——通常称为烷基卤化镁。为此,格林尼亚上书瑞典皇家科学院诺贝尔基金委员会,诚恳地请求把诺贝尔化学奖发给巴比尔老师,此时的格林尼亚不仅是一位勤奋好学、成果累累的学者,也是一位道德高尚的人。
当格林尼亚获奖的消息传开之后,一天,他收到了一封贺信。信里只有一句话:“我永远敬爱你!”这是波多丽女伯爵写给他的贺信。多少年来,格林尼亚始终牢记女伯地自己的教育和严厉训斥。女伯爵当年的神情又浮现在他的脑海里,假使没有当年女伯爵的逆耳忠言,格林尼亚也不会有今天。现在她又写信表示祝贺,一住深情,实在难得。格林尼亚永记女伯爵的“一骂”深情,激励自己不断前进。 一个人犯错误并不可怕,怕的是没有自尊,不知羞耻。波多丽女伯爵骂倒了一个纨绔子弟,骂出了一个诺贝尔奖获得者。
清朝康熙皇帝玄烨自小受到他祖母孝庄文皇后的严格教育,要他“坐有坐相,立有立相”。有一次他在读书时遇到一个字不认识便跳过去,孝庄便叫他去查典籍,弄懂读法后才继续读下去。也许是自小形成良好的习惯,使他在坐上皇位后,不管是坐殿或与人谈话,都“俨然端坐”,对不懂的东西都虚心请教,由此而形成一种一丝不苟,崇尚科学的严谨态度。
康熙帝的父亲顺治帝在位时,曾支持德国传教士汤若望编制一部新历书,这部新历书引进西方的数学原理和天文知识,改进了中国的传统历法。到康熙帝即位后的1667年,年仅14岁的他坐在乾清宫御座上,对新历书是否颁布显得举手无措,不敢断然拍板。他回到养心殿后,立即召见汤若望(此时已死)的助手、比利时数学家南怀仁,给他传授数学、天文、地理以及拉丁文等课程。当时数学尚未译成中文,学起来十分困难,但他锲而不舍,学识不断长进。由于“心中有数”,1667年5月,他便诏令经修正的新历法颁布使用。
一年春末,朝廷钦天监送来一份奏章,上面写明“今年夏至在某月某日午时三刻”,康熙帝动笔先后计算两次,数据都显示是午时三刻九分。此时已是夜半时分,他立即叫太监备马,连夜赶到城东观象台,亲自操作天球仪、赤道经纬仪、黄道经纬仪等仪器,边观察边叫旁人记下各种数据,然后推算。他亦叫钦天监重新观察推算一遍,结果两人推算的夏至时间都是午时三刻九分,证明钦天监昨日奏闻的午时三刻是谬误,唬得钦天监满身大汗。
康熙帝在上朝时经常问到一些科技问题,满朝王公大臣不是摇头就是低头,个个干瞪眼装哑巴。康熙帝便举办一个“算学馆”并经常亲自授课。他要官员们认真学习西方先进科技知识并身体力行,还专门写信给法国皇帝路易十四,请求支援科技人才与设备,然后经过十年艰辛,绘制出当时全世界最好的一份地图《皇舆全览图》;经过九年耕耘,又编制出一部洋洋上百卷的集数学、天文历法和乐理等为一体的大型丛书《律历渊源》。
康熙帝深知要图强就必须学习和引进先进科学技术,必须刻苦严谨兢兢业业。当今我们要落实科学发展观,更必须提倡勤奋好学、追求真知、缜密严谨、尊重科学的精神,以免“以其昏昏,使人昭昭”。
蔡伦(公元75年左右一121)
字敬仲,东汶桂阳县人,先任小黄门,后任中常侍,兼任尚方令,掌管宫廷御用手工作坊。他总结了西汉以来麻质纤维造纸的经验,改进造纸术,制成优质纸张“蔡侯纸”。造纸是中国古代科学技术四大发明之一,对世界文明的传播有过重要贡献。
张衡(公元78—139)
东汉科学家,文学家。河南南阳人。曾任掌管天文的太史令之职,精通天文历算。他创造了世界上最早的天文仪器浑天仪和测定地震的地动仪,第一次正确解释了月食的原因,认识到了宇宙是无限的。
华佗(约145—208)
字元化,安徽亳县人,是我国古代杰出的医学家。他是世界上第一个应用全身麻醉进行腹腔手术的医生,曾成功地进行过诸如腹腔肿物摘除等大手术。他还创造了一套“五禽之戏”,这是一套摹仿虎、鹿,熊,猿,鸟五种禽兽动作的保健体操。华佗后来被曹操杀害。所著医书已佚。
祖冲之(429—500)
字文远,祖籍范阳(今河北涞水县),是南北朝时期杰出的科学家,在数学、天文历法,机械制造等领域都有卓越的贡献。祖冲之在世界数学史上第一次把圆周率计算到小数点后七位,并和儿子祖目恒一起导出了球的体积公式,祖冲之在三十六岁时修改了历法,编制了先进的大明历。他还设计制造了利用水力磨面的水碓磨,。制造了“千里船”等。
毕异(一约1051)
宋代平民发明家。他发明的活字版印刷术是中国古代四大发明之一。大大提高了印刷效率.活字印刷成为世界科学复兴的手段,是对精神文明发展创造必要前提的最强大的杠杆。
沈括(1031—1095)
北宋科学家、政治家,杭州钱塘(今浙江杭蚶)人。他在许多领域有卓越贡献。在天文学上,他根据长期观测,制定了以节气定月的“十二气历”,在物理学上,他发现了共振现象,磁偏角现象及凹面镜成象规律,在地质学上,他根据化石现象作出了海陆变迁的结论。他的著作《梦溪笔谈》记载了当时的科学技术成就,是一部杰出的科学巨著。
郭守敬(1231—1316)
元朝天文学家,水利学家和数学家,顺德邢台(今河北邢台)人。他曾参加通惠河的挖掘,治理过黄河流域的水利。他参加编制了《授时历》,革新和创造了许多天文仪器。他创造的“简仪”使观测精度大大提高,在世界上领先三百余年。他还改革了仰仪、高表、候极仪等许多观测天象的仪器,在全国设立二十七个观测站,测定二十八宿及其他恒星的位置,达到了较高的精确度。
李时珍(1518—1593)
明代杰出的医药学家,蕲州人(今湖北蕲春)。出身医药世家。他发现前人著作《本草》中、有许多弄错和遗漏的药物,于是决定重新整理《本草》。他向农民,渔民,樵夫,药农请教,参考历代医药文献八百多种,对药物加以鉴别考证,纠正了古籍中的错误,收集整理了民间发现的许多药物。经过二十七年的艰苦劳动,著成《本草纲目》;共记载药物一千八百九十二种,全书共五十二卷,一百九十万字。这是一部杰出的医药著作,对药物学,分类学都作出了巨大贡献。
宋应星(1587一1634)
字长庚,江西奉新人。曾任江西分宜教谕。任职期间,系统地总结了当时农业和手工业的生产技术,写成中国古代科技百科全书式的著作《天工开物》。全书共十八卷,分别叙述了饮食、衣服、染色、制陶、采矿,冶炼、兵器、舟车、纸墨、酿造、珠玉等十八个部门的生产操作过程。书中附有二百余幅珍贵插图。《天工开物》在我国曾长期失传,但一直在日本流传。辛亥革命后,由日本重归祖国。本书已译成多种外文,在世界科技史上占有一定的地位。
詹天佑(1861—1919)
我国杰出的铁路工程师,安徽婺源(今属江西)人。早年留学美国,回国后从事铁路建设。1905—1909年,主持修建我国自建的第一条铁路——京张铁路。他在工程中因地制宜地运用“人”字形线路,减少了工程数量,并利用“竖井施工法”开挖隧道,缩短了施工时间,出色地建成了北京—张家口铁路。为了纪念他,在京张铁路沿线青龙桥附近建有詹天佑铜象。
侯德榜(1890—1974)
化学家,中国科学院技术科学部委员。福建闽侯人。曾任塘沽永利碱厂和南京永利硫酸铵厂总工程师兼厂长。解放后任中国科技协会副主席,化工部副部长等职。他在1939年首先提出联合制碱法的连续过程,对纯碱和氮肥工业作出了一定贡献。国外称他提出的制碱方法为“侯德榜法”。主要著作有《碱的制造》等。
李四光(1889—1971)
地质学家,湖北黄冈人。长期从事古生物学,冰川学和地质力学的研究。他的最重要贡献是创立地质力学,用力学的观点研究地壳运动现象,探索地壳运 动与矿产分布的规律。他用地质力学分析我国东部地质构造特点,指出了新华夏构造体系的储油可能性,为石油勘探提供了理论指导。他最早研究中国冰川,认为中国存在第四纪冰川。在地震预报方面,他也有许多贡献。曾任我国地质部部长等职。
竺可桢(1890—1974)
浙江上虞人。是中国近代气象学,地理学的奠基人。他对台风及物候与气候的关系有深刻的研究。他的《物候学》是一部杰出的科学论著。、他根据大量古文献;写了《中国近五千年气候变迁的初步研究》和《历史时代世界气候波动》等书,深刻论述了气候的历史变迁,得到世界气象学者很高的评价。
祖冲之祖籍范阳郡遒县(今河北涞水),为避战乱,祖冲之的祖父祖昌由河北迁至江南。祖昌曾任刘宋的“大匠卿”,掌管土木工程;祖冲之的父亲也在朝中做官,学识渊博,受人敬重。
祖冲之公元429年生于建康(今江苏南京)。祖家历代都对天文历法素有研究,祖冲之从小就有机会接触天文、数学知识。在青年时代祖冲之就博得了博学多才的名声,宋孝武帝听说后,派他到“华林学省”做研究工作。公元461年,他在南徐州(今江苏镇江)刺史府里从事,先后任南徐州从事史、公府参军。公元464年他调至娄县(今江苏昆山东北)任县令。在此期间他编制了《大明历》,计算了圆周率。宋朝末年,祖冲之回到建康任谒者仆射,此后直到宋灭亡一段时间后,他花了较大精力来研究机械制造。公元494年到498年之间,他在南齐朝廷担任长水校尉一职,受四品俸禄。鉴于当时战火连绵,他写有《安边论》一文,建议朝廷开垦荒地,发展农业,安定民生,巩固国防。公元500年祖冲之在他72岁时去世。
祖冲之的儿子祖暅也是中国古代著名数学家。
为纪念这位伟大的古代科学家,人们将月球背面的一座环形山命名为“祖冲之环形山”,将小行星1888命名为“祖冲之小行星”。
祖冲之公元429年生于建康(今江苏南京)。祖家历代都对天文历法素有研究,祖冲之从小就有机会接触天文、数学知识。在青年时代祖冲之就博得了博学多才的名声,宋孝武帝听说后,派他到“华林学省”做研究工作。公元461年,他在南徐州(今江苏镇江)刺史府里从事,先后任南徐州从事史、公府参军。公元464年他调至娄县(今江苏昆山东北)任县令。在此期间他编制了《大明历》,在《大明历》中,他首次引用了岁差,是我国历法史上的一次重大改革。他还采用了391年中设置144个闰月的新闰周,比古代发明的19年7闰的闰周更加精密。 祖冲之推算的回归年和交点月天数都与观测值非常接近。在数学上, 祖冲之推算出圆周率的真值应该介于31415926和31415927之间,比欧洲要早一千多年。在机械制造上,曾制造了铜铸指南车、利用水力舂米磨面的水推磨、能日行百里,千里船和计时仪器漏壶、欹器等。宋朝末年,祖冲之回到建康任谒者仆射,此后直到宋灭亡一段时间后,他花了较大精力来研究机械制造。公元494年到498年之间,他在南齐朝廷担任长水校尉一职,受四品俸禄。鉴于当时战火连绵,他写有《安边论》一文,建议朝廷开垦荒地,发展农业,安定民生,巩固国防。公元500年祖冲之在他72岁时去世。
祖冲之的主要成就在数学、天文历法和机械技术三个领域。此外祖冲之精通音律,擅长下棋,还写有小说《述异记》。祖冲之著述很多,但大多都已失传。祖冲之是一位少有的博学多才的人物。
生平著作
《隋书·经籍志》录有《长水校尉祖冲之集》五十一卷,但现已遗佚。
散见于各种史籍记载的还有以下著作:
《安边论》,佚。
《述异记》十卷,佚。
《易老庄义释》,佚。
《论语孝经注》,佚。
《缀术》六卷,佚。
《九章算术义注》九卷,佚。
《重差注》一卷,佚。
《大明历》
《上大明历表》
《驳议》
《开立圆术》
祖冲之生平著作很多,内容也是多方面的。在数学方面,所著《缀术》一书,是著名的“算经十书”之一,被唐代国子监列为算学课本,规定学习四年,惜已失传。在天文历法方面,他编制成《大明历》,并为大明历写了“驳议”。在古代典籍的注释方面,祖冲之有《易义》、《老子义》、《庄子义》、《释论语》、《释孝经》等著作,但亦皆失传。文学作品方面他著有《述异记》,在《太平御览》等书中可以看到这部著作的片断。
天文历法方面贡献
祖冲之在天文历法方面的成就,大都包含在他所编制的《大明历》及为大明历所写的驳议中。
在祖冲之之前,人们使用的历法是天文学家何承天编制的《元嘉历》。祖冲之经过多年的观测和推算,发现《元嘉历》存在很大的差误。于是祖冲之着手制定新的历法,宋孝武帝大明六年(公元462年)他编制成了《大明历》。大明历在祖冲之生前始终没能采用,直到梁武帝天监九年(公元510年)才正式颁布施行。《大明历》的主要成就如下:
区分了回归年和恒星年,首次把岁差引进历法,测得岁差为45年11月差一度(今测约为707年差一度)。岁差的引入是中国历法史上的重大进步。
定一个回归年为36524281481日(今测为36524219878日),直到南宋宁宗庆元五年(公元1199年)杨忠辅制统天历以前,它一直是最精确的数据。
采用391年置144闰的新闰周,比以往历法采用的19年置7闰的闰周更加精密。
定交点月日数为2721223日(今测为2721222日)。交点月日数的精确测得使得准确的日月食预报成为可能,祖冲之曾用大明历推算了从元嘉十三年(公元436年)到大明三年(公元459年),23年间发生的4次月食时间,结果与实际完全符合。
得出木星每84年超辰一次的结论,即定木星公转周期为11858年(今测为11862年)。
给出了更精确的五星会合周期,其中水星和木星的会合周期也接近现代的数值。
提出了用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法。
为纪念这位伟大的古代科学家,人们将月球背面的一座环形山命名为祖冲之环形山,将小行星1888命名为祖冲之小行星。
圆周率
求算圆周率的值是数学中一个非常重要也是非常困难的研究课题。中国古代许多数学家都致力于圆周率的计算,而公元5世纪祖冲之所取得的成就可以说是圆周率计算的一个跃进。祖冲之经过刻苦钻研,继承和发展了前辈科学家的优秀成果。他对于圆周率的研究,就是他对于我国乃至世界的一个突出贡献。祖冲之对圆周率数值的精确推算值,用他的名字被命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。
什么是圆周率呢?圆有它的圆周和圆心,从圆周任意一点到圆心的距离称为半径,半径加倍就是直径。直径是一条经过圆心的线段,圆周是一条弧线,弧线是直线的多少倍,在数学上叫做圆周率。简单说,圆周率就是圆的周长与它直径之间的比,它是一个常数,用希腊字母“π”来表示,为算式355÷113所得。在天文历法方面和生产实践当中,凡是牵涉到圆的一切问题,都要使用圆周率来推算。
如何正确地推求圆周率的数值,是世界数学史上的一个重要课题。我国古代数学家们对这个问题十分重视,研究也很早。在《周髀算经》和《九章算术》中就提出径一周三的古率,定圆周率为三,即圆周长是直径长的三倍。此后,经过历代数学家的相继探索,推算出的圆周率数值日益精确。西汉末年刘歆在为王莽设计制作圆形铜斛(一种量器)的过程中,发现直径为一、圆周为三的古率过于粗略,经过进一步的推算,求得圆周率的数值为31547。东汉著名科学家张衡推算出的圆周率值为3162。三国时,数学家王蕃推算出的圆周率数值为3155。魏晋之际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。他设圆的半径为1,把圆周六等分,作圆的内接正六边形,用勾股定理求出这个内接正六边形的周长;然后依次作内接十二边形,二十四边形……,至圆内接一百九十二边形时,得出它的边长和为6282048,而圆内接正多边形的边数越多,它的边长就越接近圆的实际周长,所以此时圆周率的值为边长除以2,其近似值为314;并且说明这个数值比圆周率实际数值要小一些。在割圆术中,刘徽已经认识到了现代数学中的极限概念。他所创立的割圆术,是探求圆周率数值的过程中的重大突破。后人为纪念刘徽的这一功绩,把他求得的圆周率数值称为“徽率”或称“徽术”。
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31428;皮延宗求出圆周率值为22/7≈314。以上的科学家都为圆周率的研究推算做出了很大贡献,可是和祖冲之的圆周率比较起来,就逊色多了。
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。它研究和计算的结果,证明圆周率应该在31415926和31415927之间。他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七位数字的人。直到一千年后,这个记录才被阿拉伯数学家阿尔·卡西和法国数学家维叶特所打破。祖冲之提出的“密率”,也是直到一千年以后,才由德国 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,那么圆周小于31415927、大大不到千万分之一,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。
这一光辉成就,也充分反映了我国古代数学高度发展的水平。祖冲之,不仅受到中国人民的敬仰,同时也受到世界各国科学界人士的推崇。1960年,苏联科学家们在研究了月球背面的照片以后,用世界上一些最有贡献的科学家的名字,来命名那上面的山谷,其中有一座环形山被命名为“祖冲之环形山”。
祖冲之在圆周率方面的研究,有着积极的现实意义,适应了当时生产实践的需要。他亲自研究过度量衡,并用最新的圆周率成果修正古代的量器容积的计算。
古代有一种量器叫做“釜”,一般的是一尺深,外形呈圆柱状,那这种量器的容积有多大呢?要想求出这个数值,就要用到圆周率。祖冲之利用他的研究,求出了精确的数值。他还重新计算了汉朝刘歆所造的“律嘉量”(另一种量器,与上面提到的 都是类似于现在我们所用的“升”等量器,但它们都是圆柱体。),由于刘歆所用的计算方法和圆周率数值都不够准确,所以他所得到的容积值与实际数值有出入。祖冲之找到他的错误所在,利用“祖率”校正了数值。
以后,人们制造量器时就采用了祖冲之的“祖率”数值。祖冲之在前人的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,将圆周率推算至小数点后7位数,并得出了圆周率分数形式的近似值。祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从查考;如果设想他按刘徽的“割圆术”方法去求的话,就要计算到圆内接16000多边形,这需要花费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!
据《隋书·律历志》记载,祖冲之以一忽(一丈的一亿分之一)为单位,求直径为一丈的圆的周长,求得盈数为31415927、肭数为31415926,圆周率的真值介于盈肭两数之间。《隋书》没有具体说明祖冲之是用什么方法计算出盈肭两数的。一般认为,祖冲之采用的是刘徽的割圆术,但也有别的多种猜测。这两个近似值准确到小数第7位,是当时世界上最先进的成就。直到一千多年以后,15世纪阿拉伯数学家卡西和16世纪法国数学家F韦达才得到更精确的结果。祖冲之确定了π的两个渐近分数,约率22/7和密率355/113。其中密率355/113(≈31415929)西方直到16世纪才由德国人V奥托发现。它是三个成对奇数113355再折两段组成,优美、规整、易记。为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家把圆周率π的密率叫做“祖率”。
祖冲之在数学领域的成就,只是中国古代数学成就的一个方面。实际上,14世纪以前中国一直是世界上数学最为发达的国家之一。比如几何中的勾股定理,在中国早期的数学专著《周髀算经》(大约于公元前2世纪成书)中即有论述;成书于公元1世纪的另一本重要的数学专著《九章算术》,在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则;13世纪时,中国就已经有了十次方程的解法,而直到16世纪,欧洲才提出三次方程的解法。
祖冲之与其儿子的贡献
祖冲之还与他的儿子祖暅一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算。他们当时采用的一条原理是:“幂势既同,则积不容异。”意即:位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等。在西方被称为“卡瓦列利原理”,但这是在祖冲之以后一千多年才由意大利数学家卡瓦列利(Cavalieri)发现的。为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,数学上也称这一原理为“祖暅原理”。
祖暅原理也就是“等积原理”。它是由我国南北朝杰出的数学家、祖冲之的儿子祖暅首先提出来的。祖暅原理的内容是:夹在两个平行平面间的两个几何体,被平行于这两个平行平面的平面所截,如果截得两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等。
祖冲之的儿子祖暅也是中国古代著名数学家。小时习学家传的学业,深入研究的十分精细,也有灵巧的心思。技艺达到神妙的境地,就是古代传说中的鲁班和倕(传说为舜时的巧匠)这样的巧匠也难以超过他。当他思考到深入之处时,雷霆之声也难以入耳。曾经在走路时遇到仆射徐勉,头竟撞到了徐勉身上,徐勉呼叫他才觉察到。他的父亲所改定的何承天的历法当时尚未施行,梁武帝天监初年,暅之又重新加以修订,在这时才开始施行。职位至太舟卿。
祖冲之故事
祖冲之的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。
宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒。可见它的精确程度了。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。”祖冲之一点也不害怕。他严肃地说: “你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在31415926和31415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手。他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方。他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。
祖冲之晚年的时候,掌握宋朝禁卫军的萧道成灭了宋朝。
《南史·祖冲之传》 卷七十二 列传第六十二
祖冲之字文远,范阳遒人也。曾祖台之,晋侍中。祖昌,宋大匠卿。父朔之,奉朝请。
冲之稽古,有机思,宋孝武使直华林学省,赐宅宇车服。解褐南徐州从事、公府参军。
始元嘉中,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,上表言之。孝武令朝士善历者难之,不能屈。会帝崩不施行。
历位为娄县令,谒者仆射。初,宋武平关中,得姚兴指南车,有外形而无机杼,每行,使人于内转之。升明中,齐高帝辅政,使冲之追修古法。冲之改造铜机,圆转不穷,而司方如一,马钧以来未之有也。时有北人索驭驎者亦云能造指南车,高帝使与冲之各造,使于乐游苑对共校试,而颇有差僻,乃毁而焚之。晋时杜预有巧思,造欹器,三改不成。永明中,竟陵王子良好古,冲之造欹器献之,与周庙不异。文惠太子在东宫,见冲之历法,启武帝施行。文惠寻薨又寝。
转长水校尉,领本职。冲之造安边论,欲开屯田,广农殖。建武中,明帝欲使冲之巡行四方,兴造大业,可以利百姓者,会连有军事,事竟不行。
冲之解锺律博塞,当时独绝,莫能对者。以诸葛亮有木牛流马,乃造一器,不因风水,施机自运,不劳人力。又造千里船,于新亭江试之,日行百馀里。于乐游苑造水碓磨,武帝亲自临视。又特善算。永元二年卒,年七十二。着易老庄义,释论语、孝经,注九章,造缀述数十篇。
外传
他(祖冲之)还著有《缀术》一书,汇集了祖冲之父子的数学研究成果。这本书内容深奥,以至“学官莫能究其深奥,故废而不理”。《缀术》在唐代被收入《算经十书》,成为唐代国子监算学课本,当时学习《缀术》需要四年的时间,可见《缀术》的艰深。《缀术》曾经传至朝鲜,但到北宋时这部书就已轶失。
杰出的物理学家爱因斯坦小时候并不聪明,反应也很迟钝,在学校经常受到老师和同学的嘲笑。在一次手工课上,老师在一大堆风车、小熊、风筝等手工作业中挑出一个制作粗糙的小板凳,说:“同学们,你们谁见过这麽难看的小板凳”同学们看后哄堂大笑。
这时,爱因斯坦红着脸站了起来,说:“老师,我见过比它制作得更糟糕的小板凳。”同学们都向爱因斯坦看去,爱因斯坦从书桌下面拿出两个制作更粗糙的小板凳说:“这是我前两次做的,交上去的那个小板凳是我第三次做的,虽然它不是很好看,但是和前两次相比,总要好一些。”这回,大家都不笑了,老师和同学们都理解了爱因斯坦。
正是凭着这种做事认真的态度,并不聪明的爱因斯坦认真的面对工作和生活,终于成为了一名伟大的物理学家。
扩展资料1905年,爱因斯坦创建了狭义相对论,改变了时间和空间的观念;也是在1905年,爱因斯坦提出了光量子假说,进一步发展了普朗克于1900年提出的能量量子化思想;这一年,他还发表了另外几篇重要的学术论文,因而,1905年成为“爱因斯坦奇迹年”。
国际纯粹与应用物理联合会,从2003年即开始筹划在“奇迹年百年”的2005年,举办全球性的“世界物理年”庆祝活动,以提高公众对物理学的了解程度。
相对论和量子论从根本上改变了人类的宇宙观,也为20世纪物理学的发展奠定了基础。回顾上个世纪,物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现是信息革命的科学基础,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,深刻地改变了人们的生产方式和生活方式。
它还为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法,促进了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展。
参考资料:
中国古代最重要的科学技术著作
本文2023-10-23 22:31:16发表“古籍资讯”栏目。
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