中国科学家发明家的故事-第6章

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简便，运作时可以两个人踩，也可以四个人踩，还有用手推动的。这是当时
最先进的生产工具之一。广大农村运用非常普遍，一直延续了1000　多年。直
到今天，在某些电力不足的山区，特别在抗旱救灾的斗争中，马钧发明的水
车还发挥着重要作用。

连弩与发石车

马钧一生在机械上的发明是多方面的，在军用武器制造上也卓有成就。

一次，蜀、魏交兵，诸葛亮又是大开城门，曾有“空城计”教训的魏将
见后哈哈大笑：这又是诸葛亮的诡计，命令众士兵冲锋攻城，“活捉诸葛亮”。
魏兵呐喊着向城门冲击。忽听一声梆子响，城门内飞箭如雨密集射出。冲在
前面的魏军士兵中箭纷纷倒地，后面士兵收不住脚，继续往前拥，城楼上也
有密集的箭群飞来，魏兵一下中箭死伤上千人，魏将慌忙下令鸣金收兵。城
内蜀军冲出追杀，魏军争相逃命，死伤不计其数。事后才知道这是诸葛亮发
明的新武器——连弩，是能连续发射的机械弓。一次可放10　支箭，能瞄准，
发射速度快，确实是叫人胆寒的新式武器。

魏国的将军好不容易在战场上捡到一副，立即派人送到京都，请马钧看，
要求能照样多造一些。马钧经过观察与实验后说：“巧则巧矣，未能尽善。”

后经过马钧的改进，连弩一次能放50　支箭，提高了效率4　倍，在战场上
发挥了重要作用。

以后，马钧又研制了一种新武器——发石车。它能将又重又大的石块发
射出去，用于攻城破阵，常常把敌兵砸得头破血流。但如果对方在城上或阵
地上悬挂浸湿的牛皮，石块砸上去只发出“噗、噗，咚、咚”的响声，人躲
在这种又牢又韧的牛皮背后，一点也伤不着。

马钧又想法提高石车的发射力量。一次他看见小驴拉碾磨面，碾盘上的
粮粒随着碾盘飞快地转动，靠近碾盘中心的只是滚动着，而靠近碾盘边的却
飞出了碾盘。离中心越远，飞出去的速度越大。他眼睛一亮，似有所悟。他
又用一根细绳系一块小石在空中挥舞，发现绳子越长，舞动的速度越快，石
子飞出去越远。

经过观察与实验，他改进了发石车的设计方案，制成了一架直立的大轮
盘转轮式发石车。在京都试验这天，魏军士兵争先恐后来观看。只见轮圈上
系着几十块砖石，架子上端装着一把可以活动的快刀，当转轮速度达到最快
时，快刀突出，割断绳子，几十块砖石高速飞出几百米远，把两棵大树间悬
挂的湿牛皮打得全是窟窿，几乎成了筛子。士兵们先是惊得目瞪口呆，继而
迸发出雷鸣般的掌声，欢呼马钧为他们制成了威力无比的攻城破敌新武器。

与马钧同时代的文学家称赞说：“马先生之巧，虽古之鲁班、墨子，近
世之张衡，也不见得能超过他。”

（魏文）


祖冲之
——杰出的数学家和天文学家
（公元429～500）

在我国古代南北朝时期的南朝，有一位杰出的科学家——祖冲之。他生
于公元429　年4　月20　日。字文远，祖籍是范阳郡逎县（今河北涞源县）。因
为战乱，后来迁居到了江南。

好问的孩子

祖冲之的父亲和祖父都喜欢数学，对天文历法也很有研究，这无疑给了
祖冲之以很大的影响。

祖父名叫祖昌，任大匠卿，是主管建筑工程的高级官员。他外出勘察时，
常常带祖冲之一起去。工地上有许多工匠，他们能算能画，祖冲之见了敬佩
极了。

工地周围还有很多孩子，他们会爬树，会游泳，会抓虫，还认识很多花
草树木。祖冲之非常喜欢与他们一起玩耍，因为从他们那里他能学到很多知
识。最有趣的莫过于看他们数星星，孩子们指着天空告诉他，哪个是牛郎星，
哪个是织女星，两颗星之间的光带叫银河。并告诉他怎样找北斗星：在北边
的天空中排列有7　颗亮星，其中4　颗星组成斗魁，另外3　颗星组成斗柄，组
合在一起形成一个勺形，这就是北斗星；将斗魁中的两颗星连成线，并向北
延长约5　倍的地方，有颗亮晶晶的星就是北极星，当你夜晚迷失了方向，可
以找到北极星来帮你辨清方向。小伙伴们还告诉他，斗柄随季节的变化在不
停地改变方向。。。小冲之在一旁听着真是入了迷，这天空中有多少有趣的
事情呀？

幼年的祖冲之对什么都好奇、好学。他见村里的人们经常唱一首歌谣，

他就一板一眼的跟着背诵：
初一看不见，
初二一根线，
初三、初四镰刀月，
初七、初八月半边，
直到十五月团圆。
十七、十八月迟出，
廿二半夜见半圆。
一天更比一天瘦，
廿九、三十月难见。

小冲之一边摇头晃脑地背着，一边心里琢磨着，为啥偏偏十五月儿圆？
为了搞清这个问题，他跑到爷爷的身边，扯着他的袖子问起来。爷爷回答说：
“孩子，月有迟早、圆缺，‘月相’有自己的规矩，人们制定历法的时候，
根据月亮在天上的圆缺排定每月的日子，把看不见月亮的那天定为初一，叫
‘朔’。把月儿最圆的那天就定为十五，叫‘望’”。小冲之虽然不能完全
听懂爷爷说的话，可有一点他明白了：不是因为十五月儿就圆，而是月儿圆
的那天人们把它定为十五。他第一次尝到了想问题，问问题可以得到知识的
甜头。从此后，他便常缠着祖父问这问那。


祖冲之最不喜欢读那些枯燥无味的经书。为此，常常遭到父亲的训斥：
“你这小子，没出息！”这时，在一旁的祖父就帮他解围，说：“只会死记
硬背，不会动手动脑才没出息！”就这样，冬去春来，祖冲之一年年长大，
他从父辈那里学到了不少知识，懂得了不少道理。俗话说，“多问的人将多
闻”。

好动脑筋的少年

祖冲之常常钻到父亲或祖父的书房找书看。一次，他看完汉代天文学家
张衡写的文章后，走进爷爷的书房。爷爷指着一个半边白色、半边黑色的木
球问他：“为什么月亮会成这样子？”小冲之歪着头想了想，两只小手一拍，
答道：“我知道，张衡说月亮本身不发光，朝着太阳的一面由于受到太阳的
照射后，又把太阳光反射给了地面，所以我们看到它有光亮。背着太阳的一
面则没光亮，因此就像这个木球，一半白一半黑。”

爷爷高兴地说：“对。你再想想，月亮为什么有圆有缺呢？”祖冲之看
着木球想了想，说：“人站在地上正对着月亮发光的一面，就看到满月，侧
对着发光的一面就是半月。侧得越多，见到的月亮就越小，成了月牙形。。”
爷爷高兴得胡子都翘起来了，说：“你说得对。如果日月相对，地在中间，
太阳光被地遮住照不到月亮上时，会发生什么现象呢？”小冲之立刻回答：
“月食。”

从这以后，祖冲之对有关天文的书产生了更加浓厚的兴趣。他一边看着
书，一边转动着木球琢磨着。

有一天，他听说有个叫何承天的官员，研究天文很有成就，就缠着祖父
去拜访他。何承天见他对天文这么感兴趣，便说：“孩子，研究天文，很辛
苦，既不能升官，也不能发财，何苦呢？”祖冲之回答说：“我不想升官发
财，只想弄清天地的秘密。”

何承天见他有志气，便带他到了后院。见到一个由砖砌成的圆池，中间
立着一根木杆。祖冲之便问：“这是干什么用的？”何爷爷告诉他：“这叫
土圭，用来测量太阳的位置。”小冲之迷惑不解的问：“木杆这样短，太阳
那么高，怎么量呀？”

何爷爷笑笑说：“不是用木杆量，而是根据杆影的方向和长度来量。早
晨，太阳从东方升起，杆影朝西，很长。慢慢地杆影移向西北，越来越短。
到正午，太阳升得最高，杆影最短。下午杆影又渐渐变长，转向东方，那就
是夕阳西下了。”

祖冲之见地上有一条用砖石砌成的长长的线，便问：“这条线管什么
用？”何爷爷告诉他：“这是正北线。正午时，杆影落到线上，我就能看出
杆影的长度，每天都不一样。”祖冲之又问：“何爷爷，‘夏至’太阳在天
空最高，杆影最短；‘冬至’太阳在天空最低，杆影最长，您说对吗？”何
承天听了，赞许地连连点头，说：“对、对、对！你真是个爱动脑筋的好孩
子。”

就这样，何承天把祖冲之引入了研究历法的大门。

创新


祖冲之生活的年代是公元5　世纪。当时已经有相当先进的历法。古人依
照月亮变化运行的规律，把第一次见到月圆到第二次见到月圆之间的时间，
规定为一个月。这个月大约是二十九天多一点。一年十二个月，这就是我们
中国人采用的阴历。同时，人们经观测，掌握了四季变化与太阳的关系，并
将这变化的一个周期定为一年，这就是人们常用的阳历。阴阳历相比较，阳
历一年的天数比阴历长11　天多。为了解决这个问题，把这两种运算天数的历
法统一起来，古人用“19　年7　闰”的办法，也就是说19　年中规定了7　个闰
年。12　个月为一年的称为“平年”，13　个月为一年的称为“闰年”。这就是
“闰月法”。

祖冲之经过认真地观测、精密地推算，发现古人的这种办法并不很精确，
这里面还有着1/28429　的差距。因此，他把19　年7　闰改为391　年中有144
个闰年。这就大大缩小了两种历法天数之间的差距。

公元462　年，祖冲之经过多年的查阅、比较和研究古代天文历法方面的
资料，进行了多次的科学实验，终于制成了《大明历》。这一年他才33　岁。

在制《大明历》时，他首先将“岁差”应用到历法中。他进行了“交点
月”方面的研究，为准确地推算出日食、月食的发生时间提供了条件。这是
他在天文、历法方面的又一个创举。

不畏权贵

当祖冲之将他多年的心血——《大明历》公布于世时，却遭到了戴法兴
等权臣们的责难。为此，他向皇帝上了一本奏章。这是一篇很有说服力的文
章，详细阐述了他研究历法的经过，驳斥了戴法兴等人的言论。

他在文章中说：我这个人愚笨迟钝，但把全部的精力都用在了天文、历
算方面。我翻阅了古今文献。对于唐尧、夏禹、周代、汉代的历法，都进行
了仔细地研究；我用尽了各种运算方法，分辨了各种数据，如《九章》中，
对球体的运算就存在错误，但汉代的科学家张衡没有发现它，还是依照旧说；
汉代的铜斛上刻着铭文，那是刘歆弄的，数据完全错了，这些都是历算家们
的大缺点。《乾象历》和《景初历》的朔望月周期，在观测上虽然准确，但
在运算上存在很多错误；到了东汉的郑玄，三国的阚泽、虞翻、刘徽，他们
虽然精通多种学科，但在历法计算上也出现了疏忽和差错。我抽出一些空暇
时间，一一校正了他们的谬误。

我自信证据确凿，计算也较精密，这就是我敢于相信自己的结论是对的，
而不凭空盲信古人的原因。

他还说：我研究了当代天文学家何承天创制的《元嘉历》，那上面规定
的冬至和夏至，都比实际的天象早；闰月也提前了一个月；金、木、水、火、
土，这五个星的运行会合周期，也有40　天的差错；在推算月亮运行时，凭空
增加了一�