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第38章 科技人物(6)

刘徽是中国魏晋年间杰出的数学家,中国古典数学理论的奠基者之一。其籍贯及生卒年月不详。刘徽幼年曾学习过《九章算术》,成年后又继续深入研究,在魏景元四年(公元263年)为《九章算术》作注,并撰《重差》作为《九章算术》注第十卷。唐初以后,《重差》以《海岛算经》为名单独发行。刘徽全面论述了《九章算术》所载的方法和公式,指出并且纠正了其中的错误,在数学方法和数学理论上作出了杰出的贡献。

刘徽创造了割圆术,并运用极限思想证明了圆面积公式及计算圆周率,并且得出圆周率为3927/1250,还计算了圆内接正3072边形的面积,验证了这个值。刘徽提出的计算圆周率的科学方法,奠定了此后千余年中国圆周率计算在世界上的领先地位。祖冲之后来进一步将其可靠数字推进到八位。

刘徽在证明羡除(楔形体)体积公式时,提出了“上连无成不方,故方锥与阳马同实”的论断,他还提出圆锥、圆亭分别与其外切方锥、方亭体积之比为π:4,从而证明了它们的体积公式。此外,刘徽还提出圆锥与方锥侧面积之比为π:4的论断,从而求出了圆锥侧面积公式。

关于率的应用刘徽给出率的定义是:“凡数相与者谓之率”。他把分数看成两个量相与,指出率具有“粗者俱粗,细者俱细”等性质,从而可以“乘以散之,约以聚之,齐同以通之”,认为它们是数学运算的纲纪。他提出“凡九数以为篇名,可以广施诸率”,而《九章算术》所提出的今有术——“以所有数乘所求率为实,以所有率为法,实如法而一”,是普遍方法。刘徽还注解了《九章算术》的大部分术文,解决了近二百个问题。

刘徽在数学上贡献极多。

他发展了天文观测中的重差术,他认为:“凡望极高、测绝深而兼知其远者必用重差、勾股,则必以重差为率,故曰重差也。”他在《海岛算经》中提出重表法、连索法、累矩法三种基本方法,总结出“孤离者三望,离而又旁求者四望”。

沈括

1031年,沈括出生于浙江钱塘的一个封建官僚家庭。

幼时他随父辗转江南各地,饱览了祖国壮丽的河山,见识了各地的风俗民情。他酷爱读书并善于独立思考提出新见解。

沈括从小就立下了读万卷书、行万里路的志向。

1061年,沈括任宁国县县令时,修复了“万春圩”,推广圩田。1063年,他考中进士后,被推荐到昭文阁编辑校对书籍,开始对天文、历算进行研究。这期间,沈括写成了《南郊式》,对朝廷祭祀天地的郊祭典礼进行了修改和简化,他的主张很快就破采用。他还被提升为太史令兼司天监,负责掌管图书资料、天文历法。后来他又升任太常丞,掌管礼乐。

沈括博学多才的沈括堪称中国古代科学的坐标。

他在天文、地理、数学、物理、化学、生物、医药、水利、文学、音乐甚至军事方面,都取得了令人无法企及的卓越成就,将中国的科学技术水平推向新的高峰。沈括的成就对后世产生了巨大的影响。他发明了隙积法,成为垛积术的创始人;沈括是世界上第一个发现地磁偏角的人;他总结的指南针装置方法,为后世航海作出了巨大贡献;他编制的《十二气历》为后世的历法改革提供了新的理念;他的地质学理论和研究方法,至今仍被科学工作者广泛使用;他的著作《梦溪笔谈》被誉为“中国科学史上的里程碑”。书中除了记载他一生的科学研究成果外,也记载了大量的中国古代的科学资料,其中对活字印刷术、地磁偏角、指南针、常州陨石等都有所记载,是我国古代科技研究的宝贵材料。

他同时还是一位出色的外交家和军事家,在北宋与契丹的边界争端上,沈括和契丹丞相一共进行了6次会谈,最后凯旋,不但维护了国家的领土完整和民族尊严,也震慑了契丹,使契丹从此不敢再滥施武力。在抵抗西夏的侵犯上,他先后出任延安州官和经略安抚使,任期内不但注意整顿军纪,还改进兵器和阵法,增强了军队的战斗力,加强了军事防务。1081年,西夏大举进犯北宋边境,沈括率领大军迎敌,大败西夏7万大军。

第二年,西夏又以30万大军围攻西北要塞永乐,以8万军队进攻绥德。只有一万士兵的沈括奉命力保绥德,却无法解救永乐,结果永乐失陷,宋军几乎全军覆没。因为沈括曾经支持新法,永乐失陷成了守旧派借机报复他的借口,守旧派污蔑他“抗敌不力”、“处理不当”,将他贬为均州团练。

1088年,58岁的沈括辞官归隐,回到润州梦溪国,集中精力创作《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》是宋朝科技史的资料库,是宋代劳动人民科学成果的结晶,既是我国古代科技史上的杰作,也是世界科技史上一份宝贵的遗产。1095年,沈括在凄凉中病逝。

徐光启

徐光启于1562年4月24日出生在上海县松江府一个贫农家庭,自幼聪敏好学,热爱农业劳动,胸怀大志。他7岁到龙华寺的村学读书,由于刻苦勤奋,成绩总是名列前茅。20岁徐光启考取秀才。

万历三十二年(1604年),徐光启高中进士。崇祯五年(1632年)他升任礼部尚书兼东阁大学士,并于崇祯六年兼任文渊阁大学士。

徐光启是一位杰出的农学家,他结合自己的实际经验,对古今中外农业生产和农学研究的得失利弊,进行了全面总结,在所著《甘薯疏》、《北耕令》、《农遗杂疏》等农书的基础上,撰写了农学巨著——《农政全书》。

1640年,徐光启在北京向意大利传教士利玛窦学习天文、数学、水利等科学知识。

之后,两个人合作翻译欧几里得的名著《几何原本》。

《几何原本》打破了传统数学体系,开创了全新的数学证明方法。《几何原本》后来成为清末全国中学的教材,对普及几何学知识,培养数学人才以及充实当时数学研究的内容产生了巨大的影响。

徐光启在天文学方面,也取得了一定的成就,他曾撰写《平浑图说》、《日晷图说》、《简平仪说》等书。徐光启不仅对西方天文仪器的构造、原理有充分的认识,对西方的测天方法和理论也有深入的研究。

1629年,徐光启运用西方的方法,推测出日食发生的准确时问,于是,崇祯皇帝让他负责修改历法。徐光启把翻译介绍西方的天文学著作当做修改历法的第一个必要的步骤,他自己积极参与编译的著作有《测天约说》、《测量全义》等多种。他还上书皇帝,建议制作地球仪、天球仪、日晷、望远镜、自鸣钟等10种仪器用于天文观测,为清朝初年制造大型的天文仪器积累了宝贵的经验。

1633年,徐光启病逝。

1635年,先前由徐光启主持修订的《崇祯历书》全部修订完毕。这部历书虽然不是由徐光启最后完成的,但他对新历的贡献却是无人能及的。《崇祯历书》不仅总结了中国传统天文学的成就,而且吸收了大量西方天文学的先进成果,是中外学者共同努力的结晶。它的问世使中国天文学产生了深刻的变革,从此中国天文学与世界天文学开始接轨。

徐光启这位伟大的科学家,为了“裨益民用”、“欲求超述”、“习天文、兵法、农事、屯盐、水利诸策,旁及工艺、数学,务可施用于世者”,在天文、历算、农学、编译介绍近代西方科学等方面作出了重大贡献。他的名字在中国科学史上将永放光芒。

詹天佑

1861年,詹天佑出生于广东南海一个没落的茶商家庭。虽家境清贫,自幼体弱多病,但他聪明好学,尤其喜欢摆弄机件。为了彻底弄清闹钟的构造他曾经把家里的闹钟偷偷拆开,后来又自己将其安装好。

1872年,詹天佑报考“幼童出洋预备班”

并被录取,成为清政府第一批公费留学生,并于当年9月到达美国。在异国他乡的求学生涯中,他不但学会了独立生活,更学会了独立思考。1875年詹天佑考入丘房高级中学,1878年毕业时,他的成绩名列全班之首和全校第二,成为幼童留学生中的佼佼者。

詹天佑1878年,詹天佑考入著名的耶鲁大学,主修土木工程。他学习刻苦,各科成绩优秀,于1881年获得了学士学位,是全部幼童留学生中获得学位的仅有的两个人中的一个。同年8月,詹天佑归国,从此开始了他的科学报国之路。

詹天佑回国后,被派到福州船政局学习驾驶海船。他潜心学习驾船技术,1882年以第一名的成绩毕业,当年11月被分到了“扬武号”

兵舰上实习。1884年6月,法国军舰侵犯福建沿海,8月,福建海军几乎全军覆没。詹天佑也参加了这次海战,他在“扬武号”军舰上沉着还击,直到扬武号被击沉,才跳下水去,还救起了许多战友。

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