繁荣昆山科技文化的建议

关于用好祖冲之历史资源、繁荣昆山科技文化的建议

一、祖冲之生平及成就

祖冲之，字文远，祖籍范阳郡遒县（今河北涞水），自幼生长于建康（今南京市）。他的祖父祖昌、父亲祖朔之都曾在南朝做官，祖父是管理土木工程的官员——大匠卿，父亲曾任奉朝清。祖冲之从小就对自然科学、文学、哲学等有浓厚的兴趣，尤其喜爱数学、天文学、机械制造，每每“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”，表现了古今杰出科学家所共有的刻苦钻研、坚持真理的精神。

祖冲之自刘宋时起，开始做品位不高的小官。大明五年（461年），皇族刘子驾出任南徐州（江苏镇江市）刺史，祖冲之在他手下任从事史。不久，刘子驾兼任朝廷中管理民政的司徒，祖冲之随之在司徒府任公府参军。大明八年（464年），祖冲之被委任为娄县（昆山县前身）县令。公元479年，南齐灭刘宋，他仍留任娄县令。

祖冲之淡泊仕途，他热衷的始终是天文历法、数学、机械制造，乃至音乐、哲学和古代各种经典的学术研究领域，以一位博学多能、多才多艺的科学家身份闻名于世。祖冲之最为出色的贡献是在数学领域里。他精于计算，注释古代数学名著《九章算术》。在研究《九章算术》时，不迷信前辈成就，认为早他100多年的数学家计算求得的圆周率值不够精密，经过深入研究之后，终于求得π的近似值在3.1415926—3.1415927之间。在数学史上，祖冲之关于圆周率的计算精度领先了十个世纪，因此，现代数学界将“圆周率”称为“祖率”。

祖冲之还编制了新历法——《大明历》。《大明历》有两大贡献。一是改革置闰天法。在他制定大明历以前，我国一直使用的是《元嘉历》，《元嘉历》采用的是古代十九年加七个闰月的闰法，每二百年比实际多出一日，与天象不合。《大明历》将其改为三百九十一年置一百四十四闰，这样就较符合天象实际了。二是首次把岁差引入历法。太阳在第二年冬至点没有回到上一年的冬至点的天文现象叫岁差，由东晋天文学家虞喜所首次发现，计算出一个阳年（回归年）是365.2428148日，与近代科学测量比较，一年只差五十秒。祖冲之经过长期观测，证实岁差，同时又测出月亮环行地球一日的时间是27.21223日，与近代测量比较，相差还不到一秒。这些都是我国历法史上划时代的成果。

在著述方面，祖冲之一生著《易》、《老》，释《论重》、《诗经》。注《九章》，著《缀术》数十篇。他所著《缀术》因学官不理解其深奥的道理，在当时被“废而不理”。到了唐朝，《缀术》被立为学校课本，中世纪时日本、朝鲜等国也以《缀术》为教材。

除数学和天文历法外，祖冲之还制造过各种奇巧的机械。包括制造指南车、木牛流马、千里船等等，都获得了成功。利用水力磨米的水磨和磨粉的水磨是我国古代劳动人民的发明，西晋初年杜预改进成为连机服和水转连磨，祖冲之在此基础上又把水碾和永磨结合起来，制造成功水碓磨，使生产效率更加提高。这种工具直到现在还在南方农村中使用。

祖冲之以他的辉煌成就，为中国的科学史册增添了光彩。法国巴黎“发现宫”科学博物馆的墙上，祖冲之的名字同世界著名科学家的名字并列；俄罗斯莫斯科大学礼堂前的走廊上，有祖冲之的彩色塑像，月球背面以各国杰出科学家命名的环形山中，有一个是以祖冲之命名的。祖冲之的名字，还伴随着中国科学院紫金山天文台发现的一颗小行星遨游太空，永放光芒。

二、祖冲之的发明多与昆山有关

祖冲之与昆山有着不解之缘，在昆山生活的经历是他科学研究上重要的一环。公元464年冬，时年三十五岁的祖冲之奉命就任娄县（今昆山）县令。关于祖冲之在昆山的任职时间，一说南朝宋明帝泰始六年（470年），朝廷设立总明观（又称东观），祖冲之随后在总明观任职。另一说宋朝末年，大约在475年左右，祖冲之才离开昆山任建康谒者仆射，但还有说到刘宋灭亡他还在昆山任职。不管何说，祖冲之人生的黄金时期35岁至40多岁在昆山度过，充沛的精力加上青年时积累的经验进一步激发了他对科学研究和发明创造的热情。任职期间，他在数学、天文学、机械、农具改良等方面都取得了不小的成就。

在昆山取得这些成就，从祖冲之的履历上也可以得到佐证。祖冲之后来离开昆山后，至朝廷设置的一个专门研究学术的官署——华林学省，后又在总明观任职。华林学省、总明观是最高国家学术机构。他真正与劳动人民深入接触的机会主要在昆山，特别是那些机械发明都直接为生产服务，其在昆山完成也就成为可能。他在昆山生活的十多年里，深入百姓生活，关心百姓疾苦，充分发挥自己的聪明才智为人民造福。有几项发明分述如下：

1.圆周率的完善和利用

关于圆周率在何处发明，史书上无明确记载，一般认为推算圆周率是为了制定《大明历》（公元462年前），而祖冲之两年后才到昆山，但无确证。也有说法是公元464年他才开始研究圆周率，那么，其成果应是在昆山完成的。不过，不管如何，祖冲之将圆周率推算到小数点后七位，这个推算过程恐怕不是一朝一夕完成的，而是在推广和应用中不断完善的。所以，他在娄县（今昆山）任县令后完善并推广应用圆周率是合理的。他利用圆周率的研究成果，帮助昆山百姓解决了生活、生产上遇到的种种困难；同时在这个过程中收集反馈意见、继续深入推算、不断完善圆周率的研究成果。在这个过程中，解决了农业、手工业、建筑业上诸多难题，又完善了学术研究成果，可谓一举两得。

昆山民间有这方面的传说。有一回，祖冲之遇到这样一件事：一个农民前来县衙喊冤，声称被乡里头人盘剥，多收了赋税，他只有不足半亩地，头人却算作一亩四分，这令他万万不能接受。祖冲之到现场查看后发现，这个农民的田靠近阳澄湖边，田地与湖水的交界是一道天然的弧线，当地人谁也不会精确计算带圆弧的土地面积，所以让头人钻了空子。于是祖冲之便运用圆周率重新计算了这块地的面积，最终得出结论这块田的确只有四分左右。他将演算过程一五一十地展示给众人，使他们心服口服，不敢再随意捏造田地面积、压榨农民。

祖冲之陆续解决了很多类似的争端，教会农民计算带弧线的、三角形的、梯形的不规则田地的面积，免受地主乡绅的恶意盘剥，减轻了农民的负担。

2.巧建牛车棚

南北朝时期生产力不够发达，耕牛是农耕文明的重要劳动力，昆山人民很早就懂得役使耕牛犁地、戽水。祖冲之在任上时，有一年适逢大旱，田间秧苗奄奄一息。农民为了保证收成，不得不拼命驱使耕牛戽水灌溉田地。炎炎烈日下，不少耕牛因此病倒。

一天，次祖冲之在田地间巡行，看见一对祖孙在唉声叹气，他赶忙上前询问原因，原来是他们家里唯一的耕牛因为酷热病倒了，老人和孙子无力推动水车，只能眼睁睁看着田里的庄稼旱死。祖冲之望着白发苍苍的老人和黄发垂髫的小儿，深感肩上责任重大。回到家之后，他顾不上休息，在院子里一边踱着步子一边冥思苦想。忽然他感到一阵清凉，原来是儿子祖暅体恤父亲辛苦，为他撑伞遮阳。祖冲之灵机一动，心里冒出一个绝妙的点子：原先耕牛都是直接暴露在露天里劳动，只要做一个简单的装置挡住太阳，不就能保护耕牛了吗？

他立刻回到田边，动员了一群农民帮助祖孙俩在水车上搭建了一个简易的棚子，将水车与耕牛都安置在里面，这样一来就保护了耕牛免于日晒之苦。祖孙俩对祖冲之感激不尽，他却没有沾沾自喜，而是带人将这项发明推广开来，让整个昆山以及周边地区的农民都受惠，解决了大旱时期高强度的戽水问题。

3.发明水碓磨

昆山自古是鱼米之乡，宜人的气候、肥沃的土壤保证了粮食产量。但粮食多了，舂米和磨粉就成为了苦差，往往占用大量人力畜力。祖冲之在昆山当县令的时候，目睹了人们付出一年辛劳、终于丰收后的喜悦，也看到了他们被丰收后带来的新的劳作压垮，如何将劳动力从辛苦的劳动中解放出来？祖冲之一直在思考这个问题。

西汉末年时我国劳动人民已经发明了水碓，它是利用水力舂米的机械。通过流水冲击立式水轮产生动能，使碓头一起一落地进行舂米。晋代时人们还发明了水磨，它的动力部分是一个卧式水轮，在轮的主轴上安装磨的上扇，流水冲动水轮带动磨转动。

水碓和水磨乍看起来工作方式不同，用途不一，没有什么关联，祖冲之却看到了两者的共性：都是利用水势落差产生的动能来推动机械工作。于是他在先人的基础上提出一个大胆设想，把水碓和水磨构连起来，将二者的功能相结合，设计出可以同时舂米和磨粉的全新水能机械——水碓磨。水碓磨在昆山设计、制造、不断改进，在祖冲之回到南京后试验成功。当时南齐武帝还亲临乐游苑观看水碓磨，给予了高度评价。从此水碓磨在南方农村推广开来，成为农民生产生活的好帮手。

4.复原改良木牛流马

祖冲之在昆山还有一项伟大的成就就是复原改良木牛流马。

木牛流马最早在春秋时就有记载，鲁国的木匠宗师鲁班为他的母亲造了木牛流马，“机关具备，一驱不还”。三国时期，诸葛亮也造出了木牛流马，据说解决了十几万大军的粮草的运输问题。木牛流马是相当复杂神秘的机械，常人难以制造，因此典籍记载只有区区几人会造。但祖冲之以他天才的创造力成功造出了木牛流马。

当时昆山一带的运输方式主要是水路和陆路，水路靠船，陆路靠牛马和人力。在陆路上运输费时费力又效率低下。为了解决这个问题，祖冲之破解了诸葛亮的发明，成功造出改良后的木牛流马。后人推测木牛流马可能分为木牛和流马两部分。木牛类似于发动机，它采用了助力机构，里面采用的有齿轮机构，曲柄连杆机构。人推动木牛时，里面的曲柄连杆机构通过齿轮带动飞轮，飞轮运行起来后，又因为飞轮的惯性，给木牛以助力，这样就达到了省力的目的。流马的结构类似于一辆板车，通过改变了它的重心和轴承部分，使它比以前的板车用起来更省力。据史料记载，当时人们使用的木牛流马不需要借助风力水力，更无须人力推动，只要操作机械就能自动前进，大大减轻了人们在运输上付出的劳动。虽然木牛流马的制作方法最终失传了，但这项天才发明为当时人们的生活提供了便利，也充分体现了祖冲之学为民用的思想。

三、积极利用祖冲之历史文化资源

1.开发特色文化旅游。

可以利用祖冲之的科技成就和他在中国科技史上的崇高地位，开发特色文化旅游项目。祖冲之在昆山生活十多年，留下了很多发明创造，对改良农业生产，改善人民生活作出了很大贡献。但目前为止昆山还没有一个专门介绍祖冲之的纪念馆。建议选择合适的地点建立祖冲之纪念馆，给广大市民一个学习、凭吊祖冲之的专门场所。

纪念场馆面积不一定很大，在布馆上可重点突出他在昆山的生活轨迹、发明创造以及对今天昆山的贡献。可在馆内树立祖冲之的蜡像，复原他在县衙工作的场景、在田间为农民解决数学难题的情景、科研发明的场景。同时打造综合体验区，集中展示祖冲之在昆山的发明创造成果，如木牛流马模型、水碓磨模型等。通过数字动画与实物相结合的方式，演绎这些发明的工作原理，给参观者和游览者更直观的感受，使之成为具有科技特色的旅游景点。

2.做好祖冲之研究、宣传和教育工作。

（1）目前对祖冲之的研究还有很多空白，他的生平经历也没有完全理清。为充分挖掘祖冲之与昆山的联系，进一步弄清他对昆山的贡献，应大力开展祖冲之研究，对研究成果进行必要的奖励。

（2）在城市街景中重塑祖冲之雕像，供人瞻仰。在市民文化广场或其他城市公园、绿地上重塑祖冲之在昆山为民造福的场景，将牛车棚、水碓磨等发明创造复原出来并加以文字说明。也可将有关道路命名为祖冲之路。

（3）为了加深市民对祖冲之的了解，建议在报刊、电视、网络等媒体上开展一系列宣传活动。如拍摄祖冲之的相关电视片、举办征文活动、举办全市小发明比赛等。通过多种渠道，扩大祖冲之科研精神的影响。

（4）在大中小学校、少年宫等机构加强祖冲之事迹的教育，鼓励青少年开动脑筋、积极思考。常年开展“祖冲之杯”系列活动，可围绕小发明数学竞赛等内容，开设发明创造兴趣小组、机械制造活动班、趣味数学班等课外活动班，培养青少年的动手能力、创新思维，继承祖冲之的科研探索精神，为昆山的创新之路培养后继人才。

祖冲之留给昆山一笔十分宝贵的精神财富。继承和发扬祖冲之的创新精神，对于科技兴市，推动昆山科技创新，是不无裨益的。