月球上的镇江元素 / 开普饭

就像蓝星上的地貌都有单独的称呼，月球上的山脉沟壑，也有自己的名字。

最初给月球地貌起名的人，是伽利略，他用自制的望远镜观察到月球的高山凹地，于是用自己家乡的亚平宁山脉给月球最大的山脉命名。

后来，人们用熟悉的科学家、宗教人士、神话传说、地球地貌等，给月球上的山谷命名。

国际天文学联合会成立后，月球地名的命名实行了标准化管理。今天，月球上已有9000多个区域有了各式各样的名字。

月球上与中国相关的月球环形山有14座，有5座是为了纪念中国古代科学家（祖冲之、张衡、石申、郭守敬、万户），2座为了纪念中国近现代天文学业家（高平子、张钰哲），还有2座是为了纪念中国古代发现家（蔡伦、毕昇），1座是神话人物“嫦娥”，还有座是以中国男性常用名命名的“景德”，也有人称其是为了纪念宋真宗命名的中国陶瓷之都景德镇的“景德”。

其中，“祖冲之环形山”、“毕昇环形山”等月球地貌，和镇江的渊源极深。

有27个地形是以中国元素命名的。

祖冲之，和张衡一样，也是那个“数星星的孩子”。那时候没有学而思和奥数，练就了他一双清澈的眼睛。

（眼睛，应该是这样的清澈）

每晚数星星，能培养孩子的兴趣爱好。但祖冲之的成材，重要原因是他爷爷和父亲的家族传承及家庭教育。

他的爷爷祖昌，是南朝宋国的“大匠卿”，担任国家土木工程的领导职务；父亲祖朔之是“奉朝请”，这种官职事少工资高，还常被邀请参加皇室的典礼、宴会，担任顾问。

这样优越和渊博的家庭，学习氛围又好，很容易把孩子朝高端知识分子方向培养。

所以很快，祖冲之在青少年时就有了博学的名声。

25岁时，他被招进宋孝武帝创设的学术机构——“华林学省”，从事研究儒家的经典著作和一些专项领域。

单位发现这个小伙子有很强的数学能力，在运算方面简直就是天赋异秉，很适合做科研项目，于是祖冲之又被招进“总明观”（“总明观”是当时宋国最高的科研学术机构，相当于现在的中科院）。

很快，祖冲之就成了“总明观”里最年轻的教授，可以进入国家藏书室，涉猎了很多机密知识，如天文、地理、算术、机械制造……

这时，皇帝的第八个儿子刘子鸾，被封为新安王，担任南徐州刺史这个重要岗位的领导职务。他的管理团队里缺少科研类的人才，听说了祖冲之这个年轻人非常有才，于是点名要祖冲之来协助工作。

经过一番人事调动的流程，461年，祖冲之来到了南徐州，就是现在的镇江，在刘子鸾手下当了个“从事”，相当于州级长官的秘书。

461年到464年这段时期，祖冲之在南徐州（镇江）任职，陆续担任“从事史”、“公府参军”等职务，尽管公务繁忙，但难能可贵的是，祖冲之没有沉浸于官场，而是坚持了专业的发展。

虽然只有短短三年多时间，但祖冲之科研生涯中最光辉的成就，就发生在这里。

南北朝时期，是中国农耕时代的发展时期，历法就如同今天的作息表一样重要，什么时候进行耕种都有严格的时间要求，播种不及时，就会影响这一年的收成。

经过实际观测，祖冲之发现当时所用的历法，是前人何承天所编的《元嘉历》，历法里有许多错误，如日月方位距实测值已相差3度，冬至、夏至已差了1天，五星的出没已差40余天，于是他着手编撰《大明历》。

祖冲之在《大明历》的编纂中，区分了回归年和恒星年，最早将岁差引进历法，提出了用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法，并采用了391年加144个闰月的新闰周，推算出一个回归年为365.24281481日（一直到南宋的《统天历》，才采用了比这更精确的数据）。

这部历法堪称是当时地球上最科学的历法。462年，对自己充满信心的祖冲之，把精心编成的《大明历》呈报朝廷，请求宋孝武帝公布实行。

祖冲之纪念邮票（图片来源于中国数学教育网）

宋孝武帝重视科研，但不懂科技。《元嘉历》和《大明历》哪个好，他也不清楚，于是“下之有司，使内外博议”，让懂历法的官员对这部历法的优劣进行讨论。

当时，懂历法的人都认为对比下来《大明历》更好。这时候，有个不是天文历法知识专业出身的权臣戴法兴，突然跳出来强烈反对。

有创新的思维，就有守旧的势力，戴法兴和祖冲之展开了辩论，说：“太阳的运动，有时快、有时慢，没有一定的规律。”

祖冲之回答：“太阳的运动的确有快有慢，但却有一定的规律，这是有事实为证的。”

戴法兴还对“岁差”提出异议，认为“冬至所在”“万世不易”，并给祖冲之扣上了“诬天背经”的大帽子。

祖冲之对戴法兴提出的异议，一一作了反驳。

由于辩论双方的专业水平不在一个层次上，戴法兴几乎被祖冲之吊打，驳斥得下不来台，最后气急败坏地说：“年轻人不讲武德，跟老同志顶嘴，历法就能随便改吗？耗子尾汁！”

祖冲之底气十足：“我将古今历法的优缺点做了研究比较，我的研究是有根据的，我们不能盲目信从古人，旧历法既然有错，就应该采用新的。”

在场的很多大臣都认为祖冲之是对的，又有一小部分大臣为了站队戴法兴而反对，现场比较混乱。

这时，皇帝的另一个亲信巢尚之站出来做了工作总结：“新的历法是祖冲之经过多年的论证制订的，用这个历法计算出来的月食情况与现实中的相同，可是用旧历法推算出来的结果却不符合实际情况。”

宋孝武帝经过考虑，决定在三年后的大明九年（465年）改换年号，并实行新的历法。

464年，祖冲之被调到娄县（今昆山）主持工作。刚上任不久，就得到宋孝武帝驾崩的消息，随后，新继位的皇帝把改换历法的事放在了一边，后来等到改朝换代了，也没实行《大明历》。

后来的南齐也有人支持改历，也是因为种种原因没有实行。

直到祖冲之去世后10年，梁武帝才将《大明历》改名为《甲子元历》，颁行于世。

祖冲之银币1986年发行，面额是5元，重量22克。

祖冲之算出圆周率的时候，史书上记载是担任“南徐从事史”这个岗位上的。也可以说，是在镇江推算出的π。

《隋书·律历志》相关内容是这样说的：

“古之九数，圆周率三，圆径率一，其术疏舛。自刘歆、张衡、刘徽、王蕃、皮延宗之徒，各设新率，未臻折衷。宋末，南徐州从事史祖冲之，更开密法，以圆径一亿为一丈，圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽，朒（nǜ）数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽，正数在盈朒二限之间。密率，圆径一百一十三，圆周三百五十五。约率，圆径七，周二十二。……指要精密，算氏之最者也。”

《隋书》中关于祖冲之大明历的部分记载，从右往左竖读

其大意是：

古代的数学中，都认为圆的周长是3，直径就是1，这个数值是很不精确的。刘歆、张衡、刘徽、王蕃、皮延宗等人虽然分别提出过新的圆周率的值，但是也没有让人满意的结果。到了（南朝）宋末年，南徐州从事史祖冲之创造出更精确的圆周率的值。他把1亿那么大的圆径算作1丈，那么比圆周长大的数是3.1415927丈，比圆周长小的数是3.1415926丈，圆周的长度正好在这两个数之间。密率就是355/113，约率就是22/7。祖冲之在数学方面所得到的结果，是当时最精密的。

祖冲之是世界上第一个把圆周率的值推算到小数点以后第七位数字的人，他在这一计算中指出了圆周率的“上下二限”〔即3.1415927（盈）>π>3.1415926（朒）〕，并用分数355/113作为表示圆周率的密率。密率是分子分母都在一千以内的分数形式的圆周率的最佳近似值。用这两个近似值进行计算，可以满足一定精度的要求，并且非常简便。

355/113这一密率，一千年后才由德国人奥托和荷兰人安托尼兹重新得到，这一成果被误认为是安托尼兹首先求出的，将其称为“安托尼兹率”。日本数学史家三上义夫主张应将这一数值改称为“祖率”，将荣誉还给祖冲之。

此外，直到15世纪初，阿拉伯数学家卡西才求得圆周率的17位精确小数值，从而打破了祖冲之保持近千年的纪录。

前段时间，有人为了纪念祖冲之，特别将圆周率用钢琴演奏出来，艳惊四座。

祖冲之在《缀术》一书中详尽描述了圆周率的测算方式，他的下限3.1415926可能是通过割圆术获得，但上限3.1415927如何得到的，因为《缀术》的失传我们已经无法知晓。

《缀术》这本书相当的牛，唐朝时，《缀术》作为国子监算学课本，是当时读书人的必修课。

在镇江的焦山枫杨广场上，还有一座圆周率文化墙，用以纪念祖冲之在圆周率上的伟大贡献。

479年，齐取代了宋，史称南朝齐或萧齐。

这个时期的祖冲之，科研的重点放在了机械制造方面，其中最突出的成就是重造了指南车、制造了水碓磨、设计了一种千里船。

指南车据说是黄帝对蚩尤作战，发明了指南车来辨别方向。东汉的张衡、三国的马钧都制造过指南车，但早已失传。

刘裕攻进长安后，得到后秦皇帝姚兴的一辆指南车，但这辆指南车只剩下了一个空架子，内部机械已经毁坏了。萧道成知道祖冲之特别会搞科研，让他重新制造一辆。经过细心推敲和反复运算、测试后，祖冲之重新制造出了指南车。

得到指南车的萧道成非常高兴，在御花苑里举办了一场“赛车会”：一辆指南车是全木料纯手工制造，车子开动，不论向右转还是向左转，木人的手指总指向南方。另一辆，传递齿轮和机件等部件都是铜做的，比木制的灵敏度还要高，在场的观者无不拍案叫绝。