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史书有载·细节存疑AI 辅助整理,尚未完成人工事实审校南北朝

一盏灯下算圆:从少年到晚年,只为算准圆周率

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没有算盘,更没有计算器,只有一根根小算筹。祖冲之把圆周率算到了小数点后第七位——这个纪录,整整站了一千多年。

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灯下细算圆
灯下细算圆· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图
约 6 分钟

夜里的灯

一千五百多年前,南京城里,祖家生了个男孩,叫祖冲之。

他家世世代代跟天文、历法打交道。祖冲之从小就爱数字,爱看星星。别的孩子跑出去玩,他留在屋里算题。一道题,他能算上好几天。

长大以后,他的名气传到了皇帝耳朵里。皇帝让他进学馆,专心做学问。后来,他去娄县当县令。县里事不多,白天办完公事,夜里他就摆开算筹,做两件大事:修历法,算圆周率。

前人留下的难题

圆周率,就是圆的一圈有多长,是直径的几倍。

最早,人们说是三倍。可一量就知道,不够准。

少年爱数星
少年爱数星· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

好几代学者都想算得更准,谁也没能让人服气。直到三国时有位刘徽,想出个办法:圆里先画一个六边形,再把每条边对折,变成十二边形,再变成二十四边形。边越多,就越贴近圆。刘徽一直切到三千零七十二条边,算出圆周率约是三点一四一六。

祖冲之心里明白:想超过刘徽,就得切得更细,算得更久。

算筹堆成的山

可这一步步,难得很。

如果用的真是割圆术,那便是一场望不到头的苦工:边数每翻一倍,要算的数就大一截,还得一遍遍开方,算到小数点后十几位。那时候没有算盘,更没有计算器,只有一根根小小的算筹。摆一摆,挪一挪,一个数错了,后面全白算。

绳量圆桌边
绳量圆桌边· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

算这样的事,只能算一步,验一步。同一个数,换条路再算一遍,两遍对得上,才敢往下走。

有同僚劝他:“差不多就行了吧?”祖冲之摆摆手:“差一点点,天上的日子就会差好几天。”

窗外月亮缺了又圆。相传,祖冲之就这样一路切下去,一直切到两万四千五百七十六条边——那是刘徽边数的八倍。至于他究竟是怎么切、怎么算的,至今还是一道没人能解开的谜。

一大一小两个数

数算出来了,怎么写下来呢?那时候还没有小数点。

算筹摆满案
算筹摆满案· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

祖冲之想了个办法:把圆的直径定成一丈,再用尺、寸、分、厘、毫、秒、忽,一级一级报出圆周有多长。

他报了两个数。一个偏大,一个偏小,只差最后一个“忽”。换成今天的写法,就是三点一四一五九二七,和三点一四一五九二六。

他没有说“圆周率就是这个”,只说“它就在这一大一小之间”。两头一卡,范围窄得不能再窄。刘徽停在小数点后四位,祖冲之一下子往后多走了三位。

又准又好记的数

放下算筹,祖冲之却皱起了眉头。

夜灯照星天
夜灯照星天· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

“数是准了,可谁用得上?”种田的、造车的、算账的,谁会天天背七位小数呢?

他又想:能不能找个又准、又好记的说法?

办法在分数里。他先找到一个小的:直径是七,周长是二十二。这叫约率。好记,日常够用,只是粗了些。

他不肯停,又找到一个更妙的分数:直径一百一十三,周长三百五十五。这叫密率。

两数夹一圆
两数夹一圆· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

这个分数,他是怎么找出来的?和前面那些数一样,他没有留下答案,后人猜了一千多年也没猜透。大家只晓得,凭着又准又好记这两个好处,密率成了圆周率故事里最耀眼的一个数。

第二天,小吏们来点卯,看见县令眼底发青,案上干干净净。祖冲之笑了笑,说:“升堂。”

留下的问题

这些年,他还编成了一部新历法,叫《大明历》。后来,他和儿子祖暅之一起写了一部书,叫《缀术》。书太深了,读得懂的人越来越少,肯抄的人也越来越少。到了北宋,这部书就失传了。

公元五百年,祖冲之去世。

书藏数未眠
书藏数未眠· 故事场景演绎 · AI辅助绘本插图

后来的人读到那两个只差一个“忽”的数,总想问:他到底是怎么算出来的?答案没有留下。

这个纪录,一直立了一千多年。直到十五世纪,远方的阿拉伯数学家阿尔·卡西,才算出了更多位数。

隔着千年,隔着山海,他们算的是同一个圆,靠的是同样的耐心:算了再验,验了再算。

算筹收进了匣子,祖冲之的名字却留在了数里。可他的本事还没讲完。算筹之外,他手里还有一样活计,要一锤一凿地做出来。那是什么呢?

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读完聊一聊

  1. 祖冲之已经算出了精确到七位小数的结果,为什么还皱着眉头不肯停?他后来想出的办法,解决了原来的什么问题?

  2. 祖冲之报出一个偏大、一个偏小的两个数,而不直接说“圆周率就是某某”。这样做和直接报一个数相比,好在哪里?说明他是个什么样的人?

  3. 同僚劝他“差不多就行”,他却摆手不肯。你觉得生活里哪些事可以“差不多”,哪些事不行?他的每一步都要换条路再验一遍,这个习惯在整件事里起了什么作用?

故事里的小发现

故事里的人

读到的词语

  • 圆周率

    故事里祖冲之要算的,就是圆的周长与直径的比值。今天圆周率写作π,是一个无限不循环小数,计算圆、球等形状时常用到它。

  • 算筹

    故事中祖冲之没有纸笔计算器,只能把竹、骨做的小棍横竖摆开来表示数。算筹是中国古代一种依靠排列和移动来完成计算的工具,后来才逐渐被算盘取代。

  • 周三径一

    故事开头说古人曾以为圆周率等于3,即“周三径一”,也就是周长是直径的三倍。这个说法很粗略,却提醒我们:圆和直的数要精确对应并不容易。

再看 3 项
  • 盈数

    故事里祖冲之给出一个略大的数,叫盈数,用它和略小的朒数一起夹住圆周率。盈数可以理解为“比实际略多”的估计值,帮助确定范围。

  • 朒数

    故事里与盈数相对的是朒数,也就是略小的那个数。祖冲之用一大一小两个数把圆周率夹在中间,朒数代表“比实际略少”的一边。

  • 密率

    故事中祖冲之把355/113叫作密率,它又短又准,方便记住圆周率。密率是古代对圆周率的一种精确分数表示,体现了精确与好记的结合。

故事从哪里来?

真的假的?

祖冲之生平见《南齐书·祖冲之传》,生卒年通行说法为429年和500年。盈数3.1415927、朒数3.1415926,以及约率22/7、密率355/113,见于《隋书·律历志》。刘徽的割圆术出自他为《九章算术》所作的注。祖冲之割到正24576边形,是后人按结果反推,原始史料并无明说。同僚劝说、小吏议论、夜夜熬灯等场景是文学加工。《缀术》早已失传,他究竟如何算出结果,学界说法不一:有人认为沿用割圆术,也有人认为另有方法,密率的来历同样没有定论。

故事里的小发现

时间和地点

南北朝 · 具体年份未详

暂无可确认的具体年份;已知朝代和地点按资料展示。

故事背景与版本
时期
南北朝 · 具体年份未详

- [祖冲之- 维基百科,自由的百科全书](https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E7%A5%96%E5%86%B2%E4%B9%8B) - [今天是国际圆周率日,中国古代没有小数点如何记载圆周率?](https://www.xhby.net/content/s65f2f353e4b05f85c7ec4e53.html) - [无论什么圆,它的周长与直径之比总是一个常数,人们把这个 ...](https://sxy.sdust.edu.cn/__local/B/35/A0/9EFB7021138D9A646CA0E439D62_9560F555_2D0C1.pdf)

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