1949年10月1日,新中国的成立使客居美国的钱学森心潮澎湃,10多年的辛勤准备,终于到了报效祖国的时候。他向夫人蒋英说:“祖国已经解放,我们该回去了。”
那时,钱学森已是世界著名科学家,夫人蒋英也在音乐界享有声誉。但祖国的召唤,使他们毫不犹豫地放弃了优越的一切。
1950年8月,钱学森一家人准备乘坐加拿大班机离开美国。但是,美国国防部以莫须有的罪名通过海关扣留了他。之后,美国司法部签署了逮捕令,钱学森失去了自由。
在美国工作的10多年间,钱学森为美国航空和火箭技术的发展做出了重要贡献。美国专栏作家密尔顿·维奥斯特曾写道:“钱是帮助美国成为世界第一流军事强国的科学家银河中一颗明亮的星。”因此,当得知钱学森要回国时,美海军部副部长立即给司法部打电话:“无论如何都不要让钱学森回国,他太有价值了!”“宁可毙了他,也不要放他回国。”
钱学森没有屈服。在失去自由的日子里,他一方面继续着自己的科学研究,一方面坚持斗争,寻找回国的时机。1955年5月,他从海外华人报纸上看到一则关于中国庆祝“五一”劳动节的报道,其中有他家熟悉的世交陈叔通和毛主席一起在天安门城楼检阅游行队伍的消息。
钱学森立即给陈叔通写了一封请求祖国帮助他回国的信,夹在蒋英写给她在比利时的妹妹的信里,悄悄地寄了出去。陈叔通接到信的当天,就把信送交给周恩来总理。当时,中美正在日内瓦举行大使级会谈。王炳南大使根据总理的指示与美方交涉。开始,美方不承认扣留了任何中国公民,但当王大使拿出钱学森的信时,美方才哑口无言。最后,美国政府只得无奈地允许钱学森回国。
在美国的20年里,钱学森一直保留着中国国籍。他回忆说:“我在美国那么长时间,从来没想过这一辈子要在那里呆下去。我这么说是有根据的。因为在美国,一个人参加工作,总要把他的一部分收入存入保险公司,以备晚年之后用。我一块美元也不存,许多人感到奇怪。其实没什么奇怪的,因为我是中国人,根本不打算在美国住一辈子。”
1955年9月,钱学森全家登上克里夫兰总统号轮船回国。行前,他去向他的老师、世界力学大师、美国超音速之父冯·卡门告别,并把自己的新著《工程控制论》送给了老师。冯·卡门翻看了书后对钱学森说:“你现在在学术上已经超过我了!”
“外国人能造,中国同样能造”
历经磨难,钱学森回到了祖国。
到达北京后的第二天清晨,他就带领全家来到天安门广场。仰望着雄伟的天安门和高高飘扬的五星红旗,他无比激动。
1947年,钱学森曾回国省亲,在当时的浙江大学、上海交通大学和清华大学作了工程和工程科学的演讲,引起轰动。国民党政府一再挽留他,但看到当时时局混乱,他毅然谢绝,又回到美国。现在,新中国诞生了,他的强国理想终于可以实现了。
回国后不久,组织上安排钱学森去东北参观。一路上,他参观了新建的工厂、水电站、大学、研究所。从新中国成立6年来取得的伟大成就中,钱学森亲身感受到了中国共产党领导中国的力量,进一步增强了报国的信念。
参观期间,钱学森访问了哈尔滨军事工程学院。陈赓大将特意从北京赶到学院接待他。陈赓热情地对钱学森说:“哈军工打开大门欢迎钱学森先生”。在参观到一个小火箭试验台前时,陈赓问他:“我们能不能造出火箭、导d来?”钱学森不假思索地回答道:“有什么不能的,外国人能造,中国同样能造!”
陈赓听后哈哈大笑,激动地握着钱学森的手说:“要的就是您这句话!”事后,钱学森才知道,陈赓是带着国防部长彭德怀的指示,专程就此来请教他的。
回到北京后,钱学森经过深思熟虑,向中国科学院提出了组建力学研究所的建议。1个月后,力学研究所即宣告成立,钱学森任所长。在周恩来总理的鼓励下,他起草了关于《建立我国国防航空工业的意见书》,提出了我国火箭、导d事业的组织方案、发展计划和具体措施。钱学森的意见书受到党中央高度重视。周恩来总理亲自主持中央军委会议,研究决定成立国家航空工业委员会,同时授命钱学森组建我国第一个火箭、导d研究机构——国防部第五研究院。
1956年10月8日,在钱学森归国一周年时,国防部五院宣布成立。钱学森给刚分配来的156名大学生讲授“导d概论”,开始培养新中国第一批火箭、导d技术人才。1957年2月,周总理签署国务院命令,正式任命钱学森为国防部五院第一任院长。
期间,钱学森还参加了《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要》的制定。这是新中国成立后第一个远大规划。钱学森担任了由12名科学家组成的综合组组长。规划制定了57项重大研究任务,其中,特别把发展原子能、导d、电子计算机、半导体、无线电电子学和自动化技术,作为重中之重的最急需项目。这为新中国的科学技术发展奠定了基础。
作为新中国国防科技事业的主要创建者之一,钱学森呕心沥血,做出了历史性贡献。1960年,在他具体领导下,我国研制成功了第一枚导d。之后,他又亲自主持我国“两d结合”的技术攻关和试验工作,于1966年成功发射了我国第一枚导d核武器。1965年,他向中央提出研制发射人造卫星的时机已经成熟,并于1968年兼任空间技术研究院首任院长。1970年我国第一颗人造地球卫星发射成功,新中国终于迎来了航天时代的黎明。
“我是一名中国共产党党员了”
当年,美国司法部逮捕钱学森,说他是共产党员。美国《纽约时报》后来曾报道说:“在1950年—1955年的5年中,美国政府成为这位科学家的迫害者,将他视为异己的共产党分子予以逮捕,并试图改变他的思想,违背他的意愿滞留他,最后才放逐他出境,回到自己的祖国。”
1955年9月,在钱学森回国途中,停*菲律宾马尼拉港口时,有位记者还问他:“你究竟是不是共产党员?”钱学森答:“共产党员是无产阶级的先进分子,我还没有资格当一名共产党员呢!”
钱学森是位爱国的科学家,为了回到祖国而抗争;钱学森不是共产党员,却因为爱国背上了“共产党”的罪名。但回国后的亲身经历,使他产生了加入中国共产党的强烈愿望。
1958年初的一个晚上,钱学森来到中国科学院党组书记张劲夫家,郑重提出了入党要求。1958年10月,在钱学森回国的第3年,力学所党支部通过了他的入党要求。1959年1月,经中国科学院党委批准,钱学森成为中国共产党预备党员,同年11月12日转正。这一天,钱学森激动得彻夜难眠。30年后,他还回忆到:“在建国10周年的时候,我被接纳为中国共产党的一员。这个时候我心情非常激动,我是一名中国共产党党员了!我简直激动得睡不着觉。”
从此,钱学森以共产党员的标准严格要求自己的一言一行。他努力学习马克思主义理论。他说:“我在美国是学自然科学工程技术的,一心想用自己学到的科学技术救国,不懂得政治。”“回到祖国以后,我通过学习才慢慢懂得马克思主义,懂得点政治,感到科学与政治一定要结合。”
“即便是纯技术工作,那也是有明确政治方向的。不然,技术工作就会迷失方向,失去动力。”他在给一位友人的信中写道:“我近30年来,一直在学习马克思主义哲学,并总是试图用马克思主义哲学指导我的工作。马克思主义哲学是智慧的源泉!”
钱学森十分重视自己的思想建设。他是位大科学家,一生著作等身。在他的书房里,不仅摆满了各种现代科学技术书籍,还有许多哲学、政治学、经济学和文艺理论著作。让人尊敬的是,书房里还有他认真阅读过的《像雷锋那样做人》和《雷锋辞典》等书籍,他把雷锋的思想和行为从行为科学的高度,进行认真的概括和总结,力图提炼出带有规律性的一般原则。
钱学森一生获得无数荣誉,但他最看重的是能成为一名优秀的共产党员。1991年10月16日,国务院、中央军委在人民大会堂召开授予钱学森“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和“一级英雄模范奖章”大会。中共中央总书记****、国家主席杨尚昆亲自为他颁奖。但钱学森在讲话中却说:“今天我不是很激动,”他说,“就在今年,我看了王任重同志写的《史来贺传》的序。在这个序里他说中央组织部把雷锋、焦裕禄、王进喜、史来贺和钱学森这五个人作为解放40年来在群众中享有崇高威望的共产党员的优秀代表,我心情激动极了,我现在是劳动人民的一分子了,而且与劳动人民中最先进的分子连在一起了。”
“活着的目的就是为人民服务”
钱学森说:“我作为一名科技工作者,活着的目的就是为人民服务。如果人民最后对我的工作满意的话,那才是最高奖赏。”
在创建力学所期间,他按照技术科学的思想,主持建立了各个专业学科组,并积极倡导学术民主,在科学研究面前不论资历深浅,彼此平等。他在中国科技大学创办了近代力学系,并兼任系主任。在给学生讲课时,他发现许多工农子弟因为经济困难,买不起计算尺等学习用具,就把自己刚出版的中文版《工程控制论》一书的稿酬,毫不迟疑地捐给系里,资助贫困学生购买学习用具。
作为我国国防科技事业的主要技术领导者,他不仅担负着技术抓总的重任,而且经常身临一线进行具体指导。在进行“两d结合”的导d核武器发射试验期间,为了确保人民的安全万无一失,他竭尽心力。导d上的元器件成千上万,任何一个零件出现故障,都可能影响导d的安全和可*。他就以表格的方式,把各种可能存在的问题一一列出来,详细到晶体管、电位器、电容器、开关插座、螺钉螺帽等。这对需要思考诸多大事的技术统帅来说,是何其可贵。
许多了解钱学森的人都说,他是大科学家,但心里始终装着人民。20世纪60年代,是我国国防科技事业发展的关键时期,而这时也是我国遭受三年自然灾害,全国人民生活十分困难的时期。为了保证科技专家的正常工作,党和国家想尽办法给以照顾。聂荣臻元帅特意送去一些猪肉,交待给钱学森补充营养。有一天,炊事员看见钱学森太劳累,就为他做了一碗红烧肉。平时和颜悦色的钱学森,一下子把脸沉了下来,批评工作人员道:“你们知道不知道,现在全国人民都生活困难,连毛主席、周总理都不吃肉了,你们居然给我做红烧肉,党性到哪里去了!”不仅如此,钱学森又把自己刚出版的两部科学巨著的稿费作为党费上交。他说,我要和全国人民共渡难关。
在领导国防科技工作期间,钱学森经常深入地处沙漠戈壁的试验基地。那里自然条件的恶劣,人民生活的艰辛,给他留下了深刻的印象。退出领导岗位后,他还牵挂着生活在那块土地上的人们,思索着如何用科学改变那里的环境。20世纪80年代中期,他提出了发展沙产业的思想。他说:“我国沙漠和戈壁大约16亿亩,和农田面积一样大。沙漠戈壁并不是什么也不长。”“沙漠和戈壁的潜力远远没有发挥出来。”“沙产业就是在‘不毛之地’搞农业生产,而且是大农业生产。这可以说是又一项‘尖端技术’!”他还把自己获得的何梁何利基金奖100万港元,捐给了促进沙产业发展基金会。
钱学森现已94岁高龄,依然关心着国家的长远发展,思考着科技创新人才的培养。今年3月29日,他在解放军总医院的病房里和身边的工作人员作了一次长谈。他说:“今天找你们来,想和你们说说我近来思考的一个问题,即人才培养问题。我想说的不是一般人才的培养问题,而是科技创新人才的培养问题。”他从美国的大学教育谈到他的老师冯·卡门的教育方法,从自己从事科学研究的体会谈到中国许多著名科学家的成长经历,从“两d一星”的研制成功谈到我国今后的长远发展。他寓意深长地说:我们一定要“培养会动脑筋,具有非凡创造能力的人才”,“回国以后,我觉得国家对我很重视,但是社会主义建设需要更多的钱学森,国家才会有大发展。”“我今年已90多岁了,想到中国长远发展的事情,忧虑的就是这一点。”
这就是钱学森——一位人民科学家的忠诚。
祖冲之(公元429年—公元500年)是我国杰出的数学家,科学家。南北朝时期人,汉族人,字文远。生于宋文帝元嘉六年,卒于齐昏侯永元二年。祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县)。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。祖冲之从小接受家传的科学知识。青年时进入华林学省,从事学术活动。一生先后任过南徐州(今镇江市)从事史、公府参军、娄县(今昆山市东北)令、谒者仆射、长水校尉等官职。其主要贡献在数学、天文历法和机械三方面。在数学方面,他写了《缀术》一书,被收入著名的《算经十书》中,作为唐代国子监算学课本,可惜后来失传了。《隋书·律历志》留下一小段关于圆周率(π)的记载,祖冲之算出π的真值在3.1415926(朒数)和3.1415927(盈数)之间,相当于精确到小数第7位,成为当时世界上最先进的成就。这一纪录直到15世纪才由阿拉伯数学家卡西打破。祖冲之还给出π的两个分数形式:22/7(约率)和355/113(密率),其中密率精确到小数第7位,在西方直到16世纪才由荷兰数学家奥托重新发现。祖冲之还和儿子祖暅一起圆满地利用「牟合方盖」解决了球体积的计算问题,得到正确的球体积公式。在天文历法方面,祖冲之创制了《大明历》,最早将岁差引进历法;采用了391年加144个闰月的新闰周;首次精密测出交点月日数(27.21223),回归年日数(365.2428)等数据,还发明了用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长以定冬至时刻的方法。在机械学方面,他设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等等。此外,他在音律、文学、考据方面也有造诣,他精通音律,擅长下棋,还写有小说《述异记》。是历史上少有的博学多才的人物。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”。
祖冲之通过艰苦的努力,他在世界数学史上第一次将圆周率(π)值计算到小数点后七位,即3.1415926到3.1415927之间。他提出约率22/7和密率355/113,这一密率值是世界上最早提出的,比欧洲早一千多年,所以有人主张叫它“祖率”。他将自己的数学研究成果汇集成一部著作,名为《缀术》,唐朝国学曾经将此书定为数学课本。他编制的《大明历》,第一次将“岁差”引进历法。提出在391年中设置144个闰月。推算出一回归年的长度为365.24281481日,误差只有50秒左右。他不仅是一位杰出的数学家和天文学家,而且还是一位杰出的机械专家。重新造出早已失传的指南车、千里船等巧妙机械多种。此外,他对音乐也有研究。著作有《释论语》、《释孝经》、《易义》、《老子义》、《庄子义》及小说《述异记》等,均早已遗失。
[编辑本段]【人物生平】
从公元42O年东晋灭亡到589年隋朝统一全国的一百七十年中间,我国历史上形成了南北对立的局面,这一时期称作南北朝。南朝从公元42O年东晋大将刘裕夺取帝位,建立宋政权开始,经历了宋、齐、梁、陈四个朝代。同南朝对峙的是北朝,北朝经历了北魏、东魏、西魏 在古代,我国历法家一向把十九年定为计算闰年的单位,称为“一章”,在每一章里有七个闰年。也就是说,在十九个年头中,要有七个年头是十三个月。这种闰法一直采用了一千多年,不过它还不够周密、精确。公元412年,北凉赵厞创作《元始历》,才打破了岁章的限制,规定在六百年中间插入二百二十一个闰月。可惜赵厞的改革没有引起当时人的注意,例如著名历算家何承天在公元443年制作《元嘉历》时,还是采用十九年七闰的古法。祖冲之吸取了赵厞的先进理论,加上他自己的观察,认为十九年七闰的闰数过多,每二百年就要差一天,而赵厞六百年二百二十一闯的闰数却又嫌稍稀,也不十分精密。因此,他提出了三百九十一年内一百四十四闰的新闰法。这个闰法在当时算是最精密的了。除了改革闰法以外,祖冲之在历法研究上的另一重大成就,是破天荒第一次应用了“岁差。”根据物理学原理,刚体在旋转运动时,假如丝毫不受外力的影响,旋转的方向和速度应该是一致的;如果受了外力影响,它的旋转速度就要发生周期性的变化。地球就是一个表面凹凸不平、形状不规则的刚体,在运行时常受其他星球吸引力的影响,因而旋转的速度总要发生一些周期性的变化,不可能是绝对均匀一致的。因此,每年太阳运行一周(实际上是地球绕太阳运行一周),不可能完全回到上一年的冬至点上,总要相差一个微小距离。按现在天文学家的精确计算,大约每年相差50.2秒,每七十一年八个月向后移一度。这种现象叫作岁差。
随着天文学的逐渐发展,我国古代科学家们渐渐发现了岁差的现象。西汉的邓平、东汉的刘歆、贾逵等人都曾观测出冬至点后移的现象,不过他们都还没有明确地指出岁差的存在。到东晋初年,天文学家虞喜才开始肯定岁差现象的存在,并且首先主张在历法中引入岁差。他给岁差提出了第一个数据,算出冬至日
祖冲之继承了前人的科学研究成果,不但证实了岁差现象的存在,算出岁差是每四十五年十一个月后退一度,而且在他制作的《大明历》中应用了岁差。因为他所根据的天文史料都还是不够准确的,所以他提出的数据自然也不可能十分准确。尽管如此,祖冲之把岁差应用到历法中,在天文历法史上却是一个创举,为我国历法的改进揭开了新的一页。。祖冲之在历法研究方面的第三个巨大贡献,就是能够求出历法中通常称为“交点月”的日数。所谓交点月,就是月亮连续两次经过“黄道”和“白道”的交叉点,前后相隔的时间。黄道是指我们在地球上的人看到的太阳运行的轨道,白道是我们在地球上的人看到的月亮运行的轨道。交点月的日数是可以推算得出来的。祖冲之测得的交点月的日数是27.21223日,比过去天文学家测得的要精密得多,同近代天文学家所测得的交点月的日数27.21222日已极为近似。在当时天文学的水平下,祖冲之能得到这样精密的数字,成绩实在惊人。由于日蚀和月蚀都是在黄道和白道交点的附近发生,所以推算出交点月的日数以后,就更能准确地推算出日蚀或月蚀发生的时间。祖冲之在他制订的《大明历》中,应用交点月推算出来的日、月蚀时间比过去准确,和实际出现日、月蚀的时间都很接近。祖冲之根据上述的研究成果,终于成功制成了当时最科学、最进步的历法——《大明历》。这是祖冲之科学研究的天才结晶,也是他在天文历法上最卓越的贡献。圆周定律 著书缀术祖冲之不但精通天文、历法,他在数学方面的贡献,特别对“圆周率”研究的杰出成就,更是超越前代,在世界数学史上放射着异彩。我们都知道圆周率就是圆的周长和同一圆的直径的比,这个比值是一个常数,现在通用希腊字母“π”来表示。圆周率是一个永远除不尽的无穷小数,它不能用分数、有限小数或循环小数完全准确地表示出来。由于现代数学的进步,已计算出了小数点后两千多位数字的圆周率。圆周率的应用很广泛。尤其是在天文、历法方面,凡牵涉到圆的一切问题,都要使用圆周率来推算。我国古代劳动人民在生产实践中求得的最早的圆周率值是“ 3”,这当然很不精密,但一直被沿用到西汉。后来,随着天文、数学等科学的发展,研究圆周率的人越来越多了。西汉末年的刘歆首先抛弃“3”这个不精确的圆周率值,他曾经采用过的圆周率是3.547。东汉的张衡也算出圆周率为π=3.1622。这些数值比起π=3当然有了很大的进步,但是还远远不够精密。到了三国末年,数学家刘徽创造了用割圆术来求圆周率的方法,圆周率的研究才获得了重大的进展。用割圆术来求圆周率的方法,大致是这样:先作一个圆,再在圆内作一内接正六边形。假设这圆的直径是2,那么半径就等于1。内接正六边形的一边一定等于半径,所以也等于1;它的周长就等于6。如果把内接正六边形的周长6当作圆的周长,用直径2去除,得到周长与直径的比π=6/2=3,这就是古代π=3的数值。但是这个数值是不正确的,我们可以清楚地看出内接正六边形的周长远远小于圆周的周长。如果我们把内接正六边形的边数加倍,改为内接正十二边形,再用适当方法求出它的周长,那么我们就可以看出,这个周长比内按正六边形的周长更接近圆的周长,这个内接正十二边形的面积也更接近圆面积。从这里就可以得到这样一个结论:圆内所做的内接正多边形的边数越多,它各边相加的总长度(周长)和圆周周长之间的差额就越小。从理论上来讲,如果内接正多边形的边数增加到无限多时,那时正多边形的周界就会同圆周密切重合在一起,从此计算出来的内接无限正多边形的面积,也就和圆面积相等了。不过事实上,我们不可能把内接正多边形的边数增加到无限多,而使这无限正多边形的周界同圆周重合。只能有限度地增加内接正多边形的边数,使它的周界和圆周接近重合。所以用增加圆的内接正多边形边数的办法求圆周率,得数永远稍小于π的真实数值。刘徽就是根据这个道理,从圆内接正六边形开始,逐次加倍地增加边数,一直计算到内接正九十六边形为止,求得了圆周率是3.141024。把这个数化为分数,就是157/50。刘徽所求得的圆周率,后来被称为“徽率”。他这种计算方法,实际上已具备了近代数学中的极限概念。这是我国古代关于圆周率的研究的一个光辉成就。
祖冲之在推求圆周率方面又获得了超越前人的重大成就。根据《隋书·律历志》的记载,祖冲之把一丈化为一亿忽,以此为直径求圆周率。他计算的结果共得到两个数:一个是盈数(即过剩的近似值),为3.1415927;一个是朒数(即不足的近似值),为3.1415926。圆周率真值正好在盈朒两数之间。《隋书》只有这样简单的记载,没有具体说明他是用什么方法计算出来的。不过从当时的数学水平来看,除刘徽的割圆术外,还没有更好的方法。祖冲之很可能就是采用了这种方法。因为采用刘徽的方法,把圆的内接正多边形的边数增多到24576边时,便恰好可以得出祖冲之所求得的结果。盈朒 两数可以列成不等式,如:3.1415926(*)<π(真实的圆周率)<3.1415927(盈),这表明圆周率应在盈朒 两数之间。按照当时计算都用分数的习惯,祖冲之还采用了两个分数值的圆周率。一个是355/113(约等于3.1415927),这一个数比较精密,所以祖冲之称它为“密率”。另一个是了(约等于3.14),这一个数比较粗疏,所以祖冲之称它为“约率”。在欧洲,直到1573年才由德国数学家渥脱求出了355/113这个数值。因此,日本数学家三上义夫曾建议把355/113这个圆周率数值称为“祖率”,来纪念这位中国的大数学家。由于祖冲之所著的数学专著《缀术》已经失传,《隋书》又没有具体地记载他求圆周率的方法,因此,我国研究祖国数学遗产的专家们,对于他求圆周率的方法还有不同的见解。有人认为祖冲之圆周率中的“朒数”。是用作圆的内接正多边形的方法求得的;而“盈数”则是用作圆的外切正多边形的方法求得的。祖冲之如果继续用刘徽的办法,从圆的内接正六边形算起,逐次加倍边数,一直算到内接正24576边形时,它的各边长度总和只能逐次接近并较小于圆周的周长,这正多边形的面积也只能逐次接近并较小于圆面积,从此求出的圆周率为3.14159261,也只能小于圆周率的真实数值,这就是朒 数。从祖冲之的数学水平来看,突破刘徽的方法,从外切正六边形算起,逐次试求圆周率,也是可能的。如果祖冲之把外切正六边形的边数成倍增加,到正24576边形时,他所求得的圆周率应该是。3.14159270208。这个数是用外切方法求得的。由于外切正多边形各边边长的总和永远大于圆周的长度,这正多边形的面积也永远大于圆面积,所以这个数总比真实的圆周率大。用四舍五入法舍去小数点七位以后的数字,就得出盈数。
祖冲之究竟是否同时用过内接和外切这两个方法求出圆周率的朒数和盈数,是没有确切史料可以证实的。但是采用这个办法所求出的朒、盈两个数值,和祖冲之原来所求出的结果大体是一致的。所以有些数学史家认为祖冲之曾用过作圆的外切正多边形的方法求得圆周率,是很近情理的推想。尽管说法有出入,但是祖冲之曾经求得“密率”,并且明确地用上、下两限来说明圆周率这个数值的范围,是可以肯定的。在一千五百年前,他有这样的成就和认识,真值得我们钦佩。在推算圆周率时,祖冲之付出了不知多少辛勤的劳动。如果从正六边形算起,算到24576边时,就要把同一运算程序反复进行十二次,而且每一运算程序又包括加减乘除和开方等十多个步骤。我们现在用纸笔算盘来进行这样的计算,也是极其吃力的。当时祖冲之进行这样繁难的计算,只能用筹码(小竹棍)来逐步推演。如果头脑不是十分冷静精细,没有坚韧不拔的毅力,是绝对不会成功的。祖冲之顽强刻苦的研究精神,是很值得推崇的。在我国古代数学著作《九章算术》中,曾列有计算圆球体积的公式,但很不精确。刘徽虽然曾经指出过它的错误,但究竟应当怎样计算,他也没有求得解决。经祖暅刻苦钻研,终于找到了正确的计算方法。他所推算出的计算圆球体积的公式是:圆球体积=π/c D(D代表球体直径)。这个公式一直到今天还被人们采用着。指南车是一种用来指示方向的车子。车中装有机械,车上装有木人。车子开行之前,先把木人的手指向南方,不论车子怎样转弯,木人的手始终指向南方不变。这种车子结构已经失传,但是根据文献记载,可以知道它是利用齿轮互相带动的结构制成的。相传远古时代黄帝对蚩尤作战,曾经使用过指南车来辨别方向,但这不过是一种传说。根据历史文献记载,三国时代的发明家马钧曾经制造过这种指南车,可惜后来失传了。公元417年东晋大将刘裕(也就是后来宋朝的开国皇帝)进军至长安时,曾获得后秦统治者姚兴的一辆旧指南车,车子里面的机械已经散失,车子行走时,只能由人来转动木人的手,使它指向南方。后来齐高帝萧道成就令祖冲之仿制。祖冲之所制指南车的内部机件全是铜的。制成后,萧道成就派大臣王僧虔、刘休两人去试验,结果证明它的构造精巧,运转灵活,无论怎样转弯,木人的手常常指向南方祖冲之还根据春秋时代文献的记载,制了一个“欹器”,送给齐武帝的第二个儿子萧子良。欹器是古人用来警诫自满的器具。器内没有水的时候,是侧向一边的。里面盛水以后,如果水量适中,它就竖立起来;如果水满了,它又会倒向一边,把水泼出去。这种器具,晋朝的学者杜预曾试制三次,都没有成功;祖冲之却仿制成功了。由此可见,祖冲之对各种机械都有深刻的研究。祖冲之在天文、历法、数学以及机械制造等方面的辉煌成就,充分表现了我国古代科学的高度发展水平。祖冲之所以能够取得这样辉煌的成就,并不是偶然的。首先,当时社会生产正在逐步发展,需要有一定的科学成就来配合前进,因而就推动了科学的进步,祖冲之就在这时候取得了天文、数学和器械制造等方面的成绩。其次,从上古到这时候,在千百年的长时期中,已积累了不少科学成果,祖冲之就在前人创造的基础上做出了他的成绩。至于祖冲之个人的认真学习,刻苦钻研,不迷信古人,不畏惧守旧势力,不怕斗争,不避艰难,自然也都是取得杰出成就的重要原因。
祖冲之不仅是我国历史上杰出的科学家,而且在世界科学发展史上也有崇高的地位。祖冲之创造“密率”,是世界闻名的。我们应该纪念像祖冲之这样的科学家,珍视他们的宝贵遗产。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70.7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365.24281481日(今测为365.24219878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27.21223日(今测为27.21222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11.858年(今测为11.862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。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3.1547。东汉著名科学家张衡推算出的圆周率值为3.162。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6.282048,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3.14;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”。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3.1415926和3.1415927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3.1415927、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。为人们的日常生活提供了方便。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。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3.1415927、肭数为3.1415926,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(≈3.1415929)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”。
提到钱学森,不知道您会想到什么,他是中国航天奠基人,还是中国导d之父,其实这些都没错。钱学森出生于1911年,23岁毕业国立交通大学(现上海交大),并以优异的成绩考取了美国公费留学的名额,先后在美国麻省理工和美国加州理工学习航空专业,成为世界著名的空气动力学家。到1955年,在美国学习和工作了20年的钱学森,才得以回到祖国。钱学森最终能顺利回国,堪称中国航空航天史上的一件大事,不仅为国家的航空航天事业注入了新鲜血液,更为整个民族的崛起带来了一线希望。经过一年的研究和摸索,钱学森及其团队规划了中国航空航天事业的伟大蓝图,同时还下定决心要造出自己的火箭和导d,提升国家的国防实力和国际地位。然而,钱学森却碰到了两个棘手的问题。
问题一是当时搞导d还缺少设备,不过这还有一招可以解决,那就是向老大哥苏联求助,因此可以依靠国际关系,从苏联买一些现成的设备,所以问题其实也不大。但第二个人才问题可以就难了,设备能从苏联买,但人才却从哪都买不来。于是,钱学森主张成立“五院”,即国防部第五研究院,然后从全国各地抽调一批航空航天领域的骨干精英。
为此,钱学森向中央有关部门,提交了一份报告——《建立我国国防航空工业意见书》,结果该报告引起了有关领导的高度重视,最后经过深入的研究和讨论,决定就按照钱学森的意见来办,并任命钱学森为“五院”第一任院长。不过好戏才刚开始,钱学森就被泼了一盆冷水。
按照钱学森的意见,“五院”成立之初要从全国抽调精兵强将,比如各高校的高材生,各研究所的顶尖专家教授和各部门的骨干力量等,而这就相当于为了“五院”的事业,牺牲了其他部门的利益,所以很多部门领导人都面有难色,毕竟谁都不愿意将自己身边的人才拱手送人。面对一盆盆的“冷水”,钱学森该怎么办呢?其实他也很为难,不过就在此关键时刻,陈赓将军却站了出来。
当时,陈赓任“哈军工”的院长,在一次交流会议上他率先表态,说“哈军工”一定大力支援“五院”的人才班子,并当场表示“哈军工”可以抽调10名技术专家和教授。另外,陈赓还对各部门的领导动之以情,晓之以理,发表了一番慷慨激昂的讲话,说当下最主要的任务就是搞出中国人自己的导d和火箭,不然都无法在国际社会上占据一席之地,等等。
听完陈赓的讲话,会议现场响起了一片热烈的掌声,其他部门也被彻底说服,都开始纷纷表示愿意献出自己的人才,以支持“五院”的导d研究工作。后来的事情大家也都知道,1956年10月8号,国防部第五研究院正式成立,同时也是我国第一个导d研究机构。
所有的付出都有回报,八年后的1964年10月16号,我国第一颗原子d终于爆炸成功,让中国成为“美苏英法”之后第五个拥有核武器的国家。虽然这八年的导d之路走得很艰难,但最终还是取得了圆满的成功,而其中最大的功臣之一就是钱学森。紧接着,还有氢d和卫星也都陆续“国产化”,让中国在国际上的地位也开始大幅跃升。
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