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中國歷史上有哪些著名的天文學家?他們有哪些突出的貢獻?最簡短的回答

祖沖之,字,樊陽(今河北淶源)蒯縣人。公元429年出生於建康(今江蘇南京)壹個官宦家庭,雖然原籍北方,但幾代祖上都在江南為官,熟悉歷法。我爺爺是管土木工程施工的,我爸爸也是知識淵博。他從小就有機會從家人那裏接受科學知識,年輕時,他進入了專門從事學術研究的華林大學。祖沖之曾做過州官,參軍,做過縣令,最高官至長水壹校尉,享受過四品俸祿。他死於公元500年。

祖沖之是中國古代偉大的數學家和天文學家。他壹生的作品多種多樣。不幸的是,所有關於數學的著作都丟失了。在歷代國內外的各種圖書目錄中,可以看到他的數學著作的書名分別是《構成》6卷、《算術義九章註》9卷、《重差註》1卷。在天文歷方面,他編纂了《大明歷》,並為《大明歷》寫了壹篇《駁》。在古籍記載的註釋中,祖沖之的《易經》、《老子怡》、《莊子·易》、《論語釋義》、《孝經釋義》等著作均有遺失。在文學作品方面,他寫了10卷的《敘述不同的故事》,在《太平玉蘭》等書中可以看到這部作品的片段。

祖沖之從小就對天文和數學感興趣。他收集了從古代到他壹生的幾乎各種文獻、記錄和資料進行研究,並親自進行精確的測量和精心的計算。就像他自己說的,“量足尺,弓檢儀,盡己所能,謀定而後動。”他對劉欣、張衡、鄭玄、闞毅、王凡、劉徽等科學家的工作進行了認真的研究,對他們的錯誤進行了逐壹反駁,得出了許多有價值的成果。精確到7位數的garden rate的數值就是壹個眾所周知的例子。

園率π的計算表明了壹個國家、壹個民族的數學水平。在古代中國,和世界上任何文化發展較早的國家和地區壹樣,人們最早使用園藝的比率是3。這個誤差很大的數值壹直沿用到漢代。進入漢代以後,園林率的提高引起了許多科學家的註意,他們都做了壹些工作。最重要的是魏晉數學家劉徽。他用“園藝”算出園藝率為3.14。

關於祖沖之關於成園率的工作,其史料只能在《隋書定律》的記載中找到,並且記載祖沖之還給出成園率的兩個近似分數值:

保密率:π=355/113,小數點後6位精確,

近似率:π=22/7,精確到小數點後2位。

在歐洲,1100年後計算出的值為355/113,稱為“安東尼斯率”。1912年,日本數學家三石正雄提出π=355/113稱為“祖率”。

關於祖沖之是如何計算出如此精確的結果,沒有史料記載,這是非常可惜的。但從當時的情況來看,祖沖之還是用了劉徽的《園藝學》。如果是這樣的話,祖沖之需要計算花園中的正12288多邊形和正24576多邊形的面積。需要加、減、乘、除、平方根等130次以上的運算,每次運算必須精確到9位數。可想而知,在那個年代,靠羅列來計算是需要很大的細心和超人的毅力的。球體體積的計算是祖沖之父子(日桓)在數學上的又壹偉大成就。祖父子根據劉徽在《九章算術註》中的正確方法,得出了球體體積的公式。

球體體積=4/3πγ3。

祖父子在推導球體體積公式的過程中,總結出了所謂的“祖氏原理”。在西方,這個原理被稱為“卡瓦列裏原理”,但它的發現者,意大利數學家卡瓦列裏(1598 ~ 1647),比祖父子晚了1100多年。

祖沖之在天文歷法方面的成就,大多載於他的《大明歷》和他為《大明歷》所作的《駁》。祖沖之通過精密的觀察和測量,發現著名天文學家何承天編纂的《元嘉裏歷》有許多錯誤,於是著手編纂《大明歷》,這本書編纂於公元462年,年僅33歲。祖沖之對歷法的編纂做出了許多創造性的貢獻。《大明歷》是這個時代最好的歷法,卻遭到了朝廷朝臣的反對。直到祖沖之死後10年,由於其子祖(日桓)的堅決要求和對實際天象的考證,才正式頒布了《大明歷》。

張衡,本名,張帝堅三年(公元78年)生於南陽縣鄂縣石橋(今河南南陽城北五十裏石橋)壹個破落的官僚家庭。祖父張堪是地方官員,曾任蜀郡太守和漁陽太守。張衡年輕時家境已經衰敗,有時不得不靠親戚朋友幫忙。正是這種貧苦的生活,使他能夠接觸到社會下層的勞動人民和壹些生產生活現實,為他後來的科學創作帶來了積極的影響。

當時南陽是經濟文化發達地區,被稱為“南都”。受這樣的環境影響,從小勤奮好學的張衡,在青年時代就為後來的文理事業打下了良好的基礎。

因為家裏的經典滿足不了張衡的求知欲,他從十六歲起就離開家鄉去讀書,結交文人名士。他曾經去過漢朝故都長安,參觀過當地的名勝古跡,考察過周圍的山川、物產、風俗、人情世態。後來,他去了當時的首都洛陽,在最高學府國子監學習。成為壹個更博學的學者。當時當地政府曾推薦他做“孝子”,政府多次招他做官,他都拒絕了。

張衡從小對文學有特殊的愛好和研究。他的文學作品很多,風格各異。有些形式短小抒情,如《歸天賦》。有的氣勢磅礴,寫景廣泛,如《二井賦》;有些特色突出而獨特,如“四哀詩”、“同聲歌”。

永元十二年(公元100年),23歲的張衡應邀回鄉做南陽太守保德的主簿,主管文書工作。除了處理政務,他還致力於文學創作。他以在長安、洛陽求學的經歷為基礎,用十年時間精心雕琢、修訂。安永元年(公元107年)寫下了著名的《東京頌》和《西京頌》,合稱《二京頌》,廣為民間流傳,畫工精良。

後來保德被調走,張衡辭職回家了。掌管朝政的皇親鄧騭為了拉攏士人,幾次派人請張衡做自己的幕僚,壯大自己的派系。但張衡壹方面嫌棄外戚專權,壹方面又想專心讀書,被堅決拒絕。

張衡三十四歲時,他的研究興趣逐漸轉向哲學和自然科學。他非常喜歡楊雄的哲學著作《玄晶》。《太玄經》的內容涉及天文、歷法、數學等,引起了他的極大興趣。《玄晶》中壹些樸素的唯物主義觀點也極大地啟發了張衡。

安帝雍四年(公元111),張衡被招至北京,先後擔任閬中、太史令、巴士司馬令等中低級官職。其中,他擔任太史令的時間最長,前後達到十四年。太史令是負責觀察天象、編制歷法、等待天氣、調節時鐘節奏(計量和性情)的官員。在任期間,他對天文歷法進行了精湛的研究,做出了巨大的貢獻。

漢代有三種關於天體運動和宇宙結構的學說:蓋天說、渾天說和葉璇說。遮天論,又稱天圓如傘,地方如棋盤。渾天說,天地的形狀像壹個雞蛋,天地的關系像壹個裹著蛋黃的蛋殼;葉璇說,天空沒有壹定的形狀,太陽、月亮和五星(金、木、水、火、土)都漂浮在氣體中。

張衡根據自己對天體運行規律的理解和實際觀測,認真研究了這三種理論,認為渾天理論更符合實際觀測。他繼承和發展了前人的渾天說,大膽地提出了許多關於天象的新觀點。

張衡在西漢耿壽昌發明的渾天儀的基礎上,根據自己的渾天儀理論,創造了更為精確和全面的渾天儀。創造了壹個能夠準確執行渾天儀思想的“渾天儀”。

渾儀是壹個可旋轉的空心銅球。銅球表面刻有二十八星座等恒星的位置;球的中心有壹根鐵軸貫穿,軸的兩端象征北極和南極。球體外面有幾個銅圈,分別代表地平圈、子午圈、黃道圈、赤道圈。二十四節氣刻在赤道和黃道上。張衡當時知道的所有重要天象都刻在渾儀上。

為了使“渾天儀”自動旋轉,張衡利用了液壓傳動齒輪的原理,利用滴壺滴下的液壓傳動齒輪帶動空心銅球繞軸旋轉。銅球自轉壹周的速度等於地球自轉的速度。這樣,坐在房間裏的人就可以從渾天儀上看到天體的運動。

公元89年至140年,東漢都城洛陽、隴西共發生33次地震。尤其是公元119年,洛陽等地區接連發生兩次大地震,促使張衡加緊了對地震的研究。終於在公元132年,他發明制造了中國第壹臺地動儀。

張衡制造的這臺地震儀相當靈敏準確。公元138年的壹天,地震儀準確地監測到了距離洛陽1000多裏的隴西發生了地震,說明他的精度達到了相當高的水平。歐洲在1880年制造了類似的地動儀,比張衡晚了1700多年。

在氣象學上,張衡還創造了壹種測量風向的儀器——侯風義,也被稱為隨風的青銅鳥。壹只嘴裏銜著壹朵花的銅鳥被放在壹根50英尺高的桿子頂端,這根桿子可以隨風旋轉。鳥頭的方向就是風向。這種儀器類似於歐洲安裝在屋頂上的候雞,但候雞是十二世紀才出現的,比張衡的候雞儀晚了1000年。

張衡壹生為中國的科學文化事業做出了傑出的貢獻,是中國古代偉大的科學家之壹。他謙虛、謹慎、勤奮。“如川之逝,日夜不舍”,幾十年如壹日,在事業上展現了壹絲不茍、精益求精、不畏強權、銳意進取的治學風格。而他不求名利的高尚品格值得學習。

永和4年(公元139年),張衡請求退休,不準回老家。他被調到朝鮮做國務資政,但任職僅壹年就去世了,享年61歲。

靈仙

《靈異》是張衡壹生最著名的天文著作。這是壹部闡述天、地、日、月、星的形成及其運動的天文理論著作,代表了張衡天文學研究的成果。它總結了當時的天文知識,雖然有壹些錯誤,但仍然提出了許多先進的科學思想和獨到的見解。

比如,張衡在闡述渾天學說時,雖然仍然保留了舊的視界概念,提高了天球的直徑,但進壹步明確了天球之外還有空間。他說:“那些逝去的人並不知道,也不知道。不知道也不知道,宇宙也叫。余之表無窮,宇宙之末無窮。”也就是說,我們能觀察到的空間是有限的,我們觀察不到的地方就是壹個無邊無際的宇宙,無始無終。這段話明確提出了宇宙在時間和空間上是無窮無盡的觀點,非常有價值。

張衡在《陵縣》中指出,月亮本身不發光,月光是反射的太陽光。他說:“夫日如水,火外輕,水內含景。所以,月光誕生於太陽,靈魂誕生於太陽;那壹天,光滿,那壹天,光盡”(景即影,靈指缺月的部分)。他形象地把太陽和月亮比作火和水。火可以發光,水可以反光。他指出,月光是因為太陽光而產生的,有時因為太陽光被遮住而看不見。他的觀點在當時是非常新鮮和正確的。

同時,張衡進壹步解釋了月食的成因。他說:“日之匆匆,光常不壹致,隱於地下,謂之黑暗。”在星星裏,星星很小,遇到月亮就吃。“當妳看月亮的時候,妳應該能看到滿月,但有時妳看不到,因為陽光被地球遮住了。他把地球陰影的黑暗部分稱為“暗空”,月球經過“暗空”時會發生月食,並精辟地闡述了月食的原理。至於那句“群星中,群星昏”,說的是群星遇到“黑暗”就消失了。

現在看來,這種說法並不正確。因為恒星離地球非常遠,而且大部分都是發光的恒星,不像月球屬於行星,所以不會有恒星進入地球的陰影而失去光芒。這是張衡的短板。也可以看出,當時古人的研究不可能做到盡善盡美。現在的人也壹樣。做任何事情都不可能絕對正確,但壹定要最大程度地反映客觀現實。

此外,張衡還計算了陵縣太陽和月亮的角徑,記錄了中原洛陽觀測到的2500多顆恒星,其中規則星124顆,有名字的星約320顆。這與現代天文學家觀察到的結果非常接近。

在張衡的另壹部天文學著作《渾天儀的傳說》中,也確定了地球繞太陽壹周所需的時間為“365度,周日四分之壹”,這與現代天文學家測得的365天5小時48分46秒的數字非常接近,表明張衡對天文學的研究達到了比較高的水平。

祖沖之壹行和郭守敬的生平介紹、主要成就和發明、主要著作。

蒙克壹行

郭守敬

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