如果我是發明家作文(模板六篇)

機械制造

他設計制造過水碓磨、銅制機件傳動的指南車、千里船、定時器等等。此外，他在音律、文學、考據方面也有造詣，他精通音律，擅長下棋，還寫有小說《述異記》。是歷史上少有的博學多才的人物。

為紀念這位偉大的古代科學家，人們將月球背面的一座環形山命名為“祖沖之環形山”，把小行星1888命名為“祖沖之小行星”。

完善歷法

在古代，我國歷法家一向把十九年定為計算閏年的單位，稱為“一章”，在每一章里有七個閏年。也就是說，在十九個年頭中，要有七個年頭是十三個月。這種閏法一直采用了一千多年，不過它還不夠周密、精確。公元420xx年，北涼趙厞創作《元始歷》，才打破了歲章的限制，規定在六百年中間插入二百二十一個閏月。可惜趙厞的改革沒有引起當時人的注意，例如著名歷算家何承天在公元443年制作《元嘉歷》時，還是采用十九年七閏的古法。

祖沖之吸取了趙厞的先進理論，加上他自己的觀察，認為十九年七閏的閏數過多，每二百年就要差一天，而趙厞六百年二百二十一闖的閏數卻又嫌稍稀，也不十分精密。因此，他提出了三百九十一年內一百四十四閏的新閏法。這個閏法在當時算是最精密的了。

根據物理學原理，剛體在旋轉運動時，假如絲毫不受外力的影響，旋轉的方向和速度應該是一致的;如果受了外力影響，它的旋轉速度就要發生周期性的變化。地球就是一個表面凹凸不平、形狀不規則的剛體，在運行時常受其他星球吸引力的影響，因而旋轉的速度總要發生一些周期性的變化，不可能是絕對均勻一致的。因此，每年太陽運行一周(實際上是地球繞太陽運行一周)，不可能完全回到上一年的冬至點上，總要相差一個微小距離。按現代天文學家的精確計算，大約每年相差50.2秒，每七十一年八個月向后移一度。這種現象叫作歲差。

隨著天文學的逐漸發展，我國古代科學家們漸漸發現了歲差的現象。西漢的鄧平、東漢的劉歆、賈逵等人都曾觀測出冬至點后移的現象，不過他們都還沒有明確地指出歲差的存在。到東晉初年，天文學家虞喜才開始肯定歲差現象的存在，并且首先主張在歷法中引入歲差。他給歲差提出了第一個數據，算出冬至日每五十年退后一度。后來到南朝宋的初年，何承天認為歲差每一百年差一度，但是他在他所制定的《元嘉歷》中并沒有應用歲差。祖沖之繼承了前人的科學研究成果，不但證實了歲差現象的存在，算出歲差是每四十五年十一個月后退一度，而且在他制作的《大明歷》中應用了歲差。因為他所根據的天文史料都還是不夠準確的，所以他提出的數據自然也不可能十分準確。盡管如此，祖沖之把歲差應用到歷法中，在天文歷法史上卻是一個創舉，為我國歷法的改進揭開了新的一頁。到了隋朝以后，歲差已為很多歷法家所重視了，像隋朝的《大業歷》、《皇極歷》中都應用了歲差。

祖沖之在歷法研究方面的第三個巨大貢獻，就是能夠求出歷法中通常稱為“交點月”的日數。

所謂交點月，就是月亮連續兩次經過“黃道”和“白道”的交叉點，前后相隔的時間。黃道是指我們在地球上的人看到的太陽運行的軌道，白道是我們在地球上的人看到的月亮運行的軌道。交點月的日數是可以推算得出來的。祖沖之測得的交點月的日數是27.21223日，比過去天文學家測得的要精密得多，同近代天文學家所測得的交點月的日數27.21222日已極為近似。在當時天文學的水平下，祖沖之能得到這樣精密的數字，成績實在驚人。

由于日蝕和月蝕都是在黃道和白道交點的附近發生，所以推算出交點月的日數以后，就更能準確地推算出日蝕或月蝕發生的時間。祖沖之在他制訂的《大明歷》中，應用交點月推算出來的日、月蝕時間比過去準確，和實際出現日、月蝕的時間都很接近。

祖沖之根據上述的研究成果，終于成功制成了當時最科學、最進步的歷法——《大明歷》。這是祖沖之科學研究的天才結晶，也是他在天文歷法上最卓越的貢獻。

此外，祖沖之對木、水、火、金、土等五大行星在天空運行的軌道和運行一周所需的時間，也進行了觀測和推算。我國古代科學家算出木星(古代稱為歲星)每十二年運轉一周。西漢劉歆作《三統歷》時，發現木星運轉一周不足十二年。祖沖之更進一步，算出木星運轉一周的時間為11.858年。現代科學家推算木星運行的周期約為 11. 862年。祖沖之算得的結果，同這個數字僅僅相差0.20xx年。此外，祖沖之算出水星運轉一周的時間為115.88日，這同近代天文學家測定的數字在兩位小數以內完全一致。他算出金星運轉一周的時間為583.93日，同現代科學家測定的數字僅差0.01日。

公元462年(宋大明六年)，祖沖之把精心編成的《大明歷》送給政府，請求公布實行。宋孝武帝命令懂得歷法的官員對這部歷法的優劣進行討論。在討論過程中，祖沖之遭到了以戴法興為代表的守舊勢力的反對。戴法興是宋孝武帝的親信大臣，很有權勢。由于他帶頭反對新歷，朝廷大小官員也隨聲附和，大家不贊成改變歷法。

祖沖之為了堅持自己的正確主張，理直氣壯地同戴法興展開了一場激烈的辯論。

這一場關于新歷法優劣的辯論，實際上反映了當時科學和反科學、進步和保守兩種勢力的尖銳斗爭。戴法興首先上書皇帝，從古書中抬出古圣先賢的招牌來壓制祖沖之。他說，冬至時的太陽總在一定的位置上，這是古圣先賢測定的，是萬世不能改變的。他說，祖沖之以為冬至點每年有稍微移動，是誣蔑了天，違背了圣人的經典。是一種大逆不道的行為。他又把當時通行的十九年七閏的歷法，也說是古圣先賢所制定，永遠不能更改。他甚至罵祖沖之是淺陋的凡夫俗子，沒有資格談改革歷法。

當時戴法興指不出新歷到底有哪些缺點，于是就爭論到日行快慢、日影長短、月行快慢等等問題上去。祖沖之一項一項地據理力爭，都駁倒了他。

在這場大辯論中，許多大臣被祖沖之精辟透徹的理論說服了，但是他們因為畏懼戴法興的權勢，不敢替祖沖之說話。最后有一個叫巢尚之的大臣出來對祖沖之表示支持。他說《大明歷》是祖沖之多年研究的成果，根據《大明歷》來推算元嘉十三年(436)、十四年(437)、二十八年(451)、大明三年(459)的四次月蝕都很準確，用舊歷法推算的結果誤差就很大，《大明歷》既然由事實證明比較好，就應當采用。

這樣一來，戴法興只有啞口無言。祖沖之取得了最后勝利。宋孝武帝決定在大明九年(465)改行新歷。誰知大明八年孝武帝死了，接著統治集團內發生變亂，改歷這件事就被擱置起來。一直到梁朝天監九年(51o)，新歷才被正式采用，可是那時祖沖之已去世十年了。

精算圓周率

古書的記載只有《隋書·律歷志》中一段文字：“宋末，南徐州從事史祖沖之，更開密法，以圓徑一億為一丈，圓周盈數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽，朒數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽，正數在盈朒二限之間。密率，圓徑一百一十三，圓周三百五十五。約率，圓徑七，周二十二。”也就是說，祖沖之給出了圓周率介于3.1415926和3.1415927之間這個答案，以及兩個π的近似數355/113和22/7。

求算圓周率的值是數學中一個非常重要也是非常困難的研究課題。中國古代許多數學家都致力于圓周率的計算，而公元5世紀祖沖之所取得的成就可以說是圓周率計算的一個躍進。祖沖之經過刻苦鉆研，繼承和發展了各位數學家、科學家前輩的優秀成果。祖沖之對于圓周率的研究，就是祖沖之對于我國乃至世界的一個突出貢獻。祖沖之對圓周率數值的精確推算值，用他的名字被命名為“祖沖之圓周率”，簡稱“祖率”。

如何正確地推求圓周率的數值，是世界數學史上的一個重要課題。我國古代數學家們對這個問題十分重視，研究也很早。在《周髀算經》和《九章算術》中就提出徑一周三的古率，定圓周率為三，即圓周長是直徑長的三倍。此后，經過歷代數學家的相繼探索，推算出的圓周率數值日益精確。

西漢末年劉歆在為王莽設計制作圓形銅斛(一種量器)的過程中，發現直徑為一、圓周為三的古率過于粗略，經過進一步的推算，求得圓周率的數值為3.1547。

東漢著名科學家張衡推算出的圓周率值為3.162。三國時，數學家王蕃推算出的圓周率數值為3.155。魏晉之際的著名數學家劉徽在為《九章算術》作注時創立了新的推算圓周率的方法——割圓術。他設圓的半徑為1，把圓周六等分，作圓的內接正六邊形，用勾股定理求出這個內接正六邊形的周長;然后依次作內接十二邊形，二十四邊形……，至圓內接一百九十二邊形時，得出它的邊長和為6.282048，而圓內接正多邊形的邊數越多，它的邊長就越接近圓的實際周長，所以此時圓周率的值為邊長除以2，其近似值為3.14;并且說明這個數值比圓周率實際數值要小一些。在割圓術中，劉徽已經認識到了現代數學中的極限概念。他所創立的割圓術，是探求圓周率數值的過程中的重大突破。后人為紀念劉徽的這一功績，把他求得的圓周率數值稱為“徽率”或稱“徽術”。

劉徽以后，探求圓周率有成就的學者，先后有南朝時代的何承天，皮延宗等人。何承天求得的圓周率數值為3.1428;皮延宗求出圓周率值為22/7≈3.14。以上的科學家都為圓周率的研究推算做出了很大貢獻，可是和祖沖之的圓周率比較起來，就遜色多了。

祖沖之認為自秦漢以至魏晉的數百年中研究圓周率成績最大的學者是劉徽，但并未達到精確的程度，于是他進一步精益鉆研，去探求更精確的數值。

圓周率的應用很廣泛。尤其是在天文、歷法方面，凡牽涉到圓的一切問題，都要使用圓周率來推算。我國古代勞動人民在生產實踐中求得的最早的圓周率值是“ 3”，這當然很不精密，但一直被沿用到西漢。后來，隨著天文、數學等科學的發展，研究圓周率的人越來越多了。西漢末年的劉歆首先拋棄“3”這個不精確的圓周率值，他曾經采用過的圓周率是3.1547。東漢的張衡也算出圓周率為π=3.1622。這些數值比起π=3當然有了很大的進步，但是還遠遠不夠精密。到了三國末年，數學家劉徽創造了用割圓術來求圓周率的方法，圓周率的研究才獲得了重大的進展。

用割圓術來求圓周率的方法，大致是這樣：先作一個圓，再在圓內作一內接正六邊形。假設這圓的直徑是2，那么半徑就等于1。內接正六邊形的一邊一定等于半徑，所以也等于1;它的周長就等于6。如果把內接正六邊形的周長6當作圓的周長，用直徑2去除，得到周長與直徑的比π=6/2=3，這就是古代π=3的數值。但是這個數值是不正確的，我們可以清楚地看出內接正六邊形的周長遠遠小于圓周的周長。

如果我們把內接正六邊形的邊數加倍，改為內接正十二邊形，再用適當方法求出它的周長，那么我們就可以看出，這個周長比內按正六邊形的周長更接近圓的周長，這個內接正十二邊形的面積也更接近圓面積。從這里就可以得到這樣一個結論：圓內所做的內接正多邊形的邊數越多，它各邊相加的總長度(周長)和圓周周長之間的差額就越小。從理論上來講，如果內接正多邊形的邊數增加到無限多時，那時正多邊形的周界就會同圓周密切重合在一起，從此計算出來的內接無限正多邊形的面積，也就和圓面積相等了。不過事實上，我們不可能把內接正多邊形的邊數增加到無限多，而使這無限正多邊形的周界同圓周重合。只能有限度地增加內接正多邊形的邊數，使它的周界和圓周接近重合。所以用增加圓的內接正多邊形邊數的辦法求圓周率，得數永遠稍小于π的真實數值。劉徽就是根據這個道理，從圓內接正六邊形開始，逐次加倍地增加邊數，一直計算到內接正九十六邊形為止，求得了圓周率是3.141024。把這個數化為分數，就是157/50。劉徽所求得的圓周率，后來被稱為“徽率”。他這種計算方法，實際上已具備了近代數學中的極限概念。這是我國古代關于圓周率的研究的一個光輝成就。祖沖之在推求圓周率方面又獲得了超越前人的重大成就。根據《隋書·律歷志》的記載，祖沖之把一丈化為一億忽，以此為直徑求圓周率。他計算的結果共得到兩個數：一個是盈數(即過剩的近似值)，為3.1415927;一個是朒數(即不足的近似值)，為3.1415926。圓周率真值正好在盈朒兩數之間。《隋書》只有這樣簡單的記載，沒有具體說明他是用什么方法計算出來的。不過從當時的數學水平來看，除劉徽的割圓術外，還沒有更好的方法。祖沖之很可能就是采用了這種方法。因為采用劉徽的方法，把圓的內接正多邊形的邊數增多到24576邊時，便恰好可以得出祖沖之所求得的結果。

盈朒 兩數可以列成不等式，如：3.1415926(*)π(真實的圓周率)3.1415927(盈)，這表明圓周率應在盈朒 兩數之間。按照當時計算都用分數的習慣，祖沖之還采用了兩個分數值的圓周率。一個是355/113(約等于3.1415927)，這一個數比較精密，所以祖沖之稱它為“密率”。另一個是了(約等于3.14)，這一個數比較粗疏，所以祖沖之稱它為“約率”。在歐洲，直到1573年才由德國數學家渥脫求出了355/113這個數值。因此，日本數學家三上義夫曾建議把355/113這個圓周率數值稱為“祖率”，來紀念這位中國的大數學家。由于祖沖之所著的數學專著《綴術》已經失傳，《隋書》又沒有具體地記載他求圓周率的方法，因此，我國研究祖國數學遺產的專家們，對于他求圓周率的方法還有不同的見解。

祖沖之究竟是否同時用過內接和外切這兩個方法求出圓周率的朒數和盈數，是沒有確切史料可以證實的。但是采用這個辦法所求出的朒、盈兩個數值，和祖沖之原來所求出的結果大體是一致的。所以有些數學史家認為祖沖之曾用過作圓的外切正多邊形的方法求得圓周率，是很近情理的推想。

但是根據另一些數學史家的研究，盈、朒兩數也可以由計算圓內接正12288邊形和正24576邊形的邊長而得出來。不過這種計算比較難懂，這里不說了。

盡管說法有出入，但是祖沖之曾經求得“密率”，并且明確地用上、下兩限來說明圓周率這個數值的范圍，是可以肯定的。在一千五百年前，他有這樣的成就和認識，真值得我們欽佩。

在推算圓周率時，祖沖之付出了不知多少辛勤的勞動。如果從正六邊形算起，算到24576邊時，就要把同一運算程序反復進行十二次，而且每一運算程序又包括加減乘除和開方等十多個步驟。我們用紙筆算盤來進行這樣的計算，也是極其吃力的。當時祖沖之進行這樣繁難的計算，只能用籌碼(小竹棍)來逐步推演。如果頭腦不是十分冷靜精細，沒有堅韌不拔的毅力，是絕對不會成功的。祖沖之頑強刻苦的研究精神，是很值得推崇的。祖沖之死后，他的兒子祖暅(gèng)繼續父親的研究，進一步發現了計算圓球體積的方法。

在我國古代數學著作《九章算術》中，曾列有計算圓球體積的公式，但很不精確。劉徽雖然曾經指出過它的錯誤，但究竟應當怎樣計算，他也沒有求得解決。經祖暅刻苦鉆研，終于找到了正確的計算方法。他所推算出的計算圓球體積的公式是：圓球體積=π/c d(d代表球體直徑)。這個公式一直到今天還被人們采用著。

制造機械

指南車是一種用來指示方向的車子。車中裝有機械，車上裝有木人。車子開行之前，先把木人的手指向南方，不論車子怎樣轉彎，木人的手始終指向南方不變。這種車子結構已經失傳，但是根據文獻記載，可以知道它是利用齒輪互相帶動的結構制成的。相傳遠古時代黃帝對蚩尤作戰，曾經使用過指南車來辨別方向，但這不過是一種傳說。根據歷史文獻記載，三國時代的發明家馬鈞曾經制造過這種指南車，可惜后來失傳了。公元420xx年東晉大將劉裕(也就是后來宋朝的開國皇帝)進軍至長安時，曾獲得后秦統治者姚興的一輛舊指南車，車子里面的機械已經散失，車子行走時，只能由人來轉動木人的手，使它指向南方。后來齊高帝蕭道成就令祖沖之仿制。祖沖之所制指南車的內部機件全是銅的。制成后，蕭道成就派大臣王僧虔、劉休兩人去試驗，結果證明它的構造精巧，運轉靈活，無論怎樣轉彎，木人的手常常指向南方。

當祖沖之制成指南車的時候，北朝有一個名叫索馭驎的來到南朝，自稱也會制造指南車。于是蕭道成也讓他制成一輛，在皇宮里的樂游苑和祖沖之所制造的指南車比賽。結果祖沖之所制的指南車運轉自如，索馭驎所制的卻很不靈活。索馭驎只得認輸，并把自己制的指南車毀掉了。

祖沖之也制造了很有用的勞動工具。他看到勞動人民舂米、磨粉很費力，就創造了一種糧食加工工具，叫作水碓磨。古代勞動人民很早就發明了利用水力著米的水礁和磨粉的水磨。西晉初年，杜預曾經加以改進，發明了“連機碓”和“水轉連磨”。一個連機碓能帶動好幾個石杵一起一落地舂米;一個水轉連磨能帶動八個磨同時磨粉。祖沖之又在這個基礎上進一步加以改進，把水碓和水磨結合起來，生產效率就更加提高了。這種加工工具，我國南方有些農村還在使用著。

祖沖之還設計制造過一種千里船。它可能是利用輪子激水前進的原理造成的，一天能行一百多里。

祖沖之還根據春秋時代文獻的記載，制了一個“欹器”，送給齊武帝的第二個兒子蕭子良。欹器是古人用來警誡自滿的器具。器內沒有水的時候，是側向一邊的。里面盛水以后，如果水量適中，它就豎立起來;如果水滿了，它又會倒向一邊，把水潑出去。這種器具，晉朝的學者杜預曾試制三次，都沒有成功;祖沖之卻仿制成功了。由此可見，祖沖之對各種機械都有深刻的研究。

撰寫綴術

祖沖之還曾寫過《綴術》五卷，是一部內容極為精采的數學書，很受人們重視。唐朝的官辦學校的算學科中規定：學員要學《綴術》四年;政府舉行數學考試時，多從《綴術》中出題。《綴術》一書，匯集了祖沖之父子的數學研究成果。這本書內容深奧，以至“學官莫能究其深奧，故廢而不理”。

《綴術》在唐代被收入《算經十書》，成為唐代國子監算學課本，當時學習《綴術》需要四年的時間，可見《綴術》的艱深。《綴術》曾經傳至朝鮮，但到北宋時這部書就已軼失，直到現在還有待考察。

祖沖之生平著作很多，內容也是多方面的。在數學方面，所著《綴術》一書，是著名的“算經十書”之一，被唐代國子監列為算學課本，規定學習四年，惜已失傳。在天文歷法方面，他編制成《大明歷》，并為大明歷寫了“駁議”。在古代典籍的注釋方面，祖沖之有《易義》、《老子義》、《莊子義》、《釋論語》、《釋孝經》等著作，但亦皆失傳。文學作品方面他著有《述異記》，在《太平御覽》等書中可以看到這部著作的片斷。

祖沖之的成就不僅限于自然科學方面，他還精通樂理.對于音律很有研究。

祖沖之又著有《易義》《老子義》《莊子義》《釋論語》等關于哲學的書籍，都已經失傳了。

從宋孝武帝即位之后，宋王朝很快就衰落了。在這個時期，卻出了一個杰出的科學家祖沖之。

祖沖之的祖父名叫祖昌，在宋朝做了一個管理朝廷建筑的長官。祖沖之長在這樣的家庭里，從小就讀了不少書，人家都稱贊他是個博學的青年。他特別愛好研究數學，也喜歡研究天文歷法，經常觀測太陽和星球運行的情況，并且做了詳細記錄。

宋孝武帝聽到他的名氣，派他到一個專門研究學術的官署“華林學省”工作。他對做官并沒有興趣，但是在那里，可以更加專心研究數學、天文了。

我國歷代都有研究天文的官，并且根據研究天文的結果來制定歷法。到了宋朝的時候，歷法已經有很大進步，但是祖沖之認為還不夠精確。他根據他長期觀察的結果，創制出一部新的歷法，叫做“大明歷”(“大明”是宋孝武帝的年號)。這種歷法測定的每一回歸年(也就是兩年冬至點之間的時間)的天數，跟現代科學測定的相差只有五十秒;測定月亮環行一周的天數，跟現代科學測定的相差不到一秒，可見它的精確程度了。

公元462年，祖沖之請求宋孝武帝頒布新歷，孝武帝召集大臣商議。那時候，有一個皇帝寵幸的大臣戴法興出來反對，認為祖沖之擅自改變古歷，是離經叛道的行為。

宋孝武帝想幫助戴法興，找了一些懂得歷法的人跟祖沖之辯論，也一個個被祖沖之駁倒了。但是宋孝武帝還是不肯頒布新歷。直到祖沖之死了十年之后，他創制的大明歷才得到推行。

盡管當時社會十分動亂不安，但是祖沖之還是孜孜不倦地研究科學。他更大的成就是在數學方面。他曾經對古代數學著作《九章算術》作了注釋，又編寫一本《綴術》。他的最杰出貢獻是求得相當精確的圓周率。經過長期的艱苦研究，他計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間，成為世界上最早把圓周率數值推算到七位數字以上的科學家。

祖沖之在科學發明上是個多面手，他造過一種指南車，隨便車子怎樣轉彎，車上的銅人總是指著南方;他又造過“千里船”，在新亭江(在今南京市西南)上試航過，一天可以航行一百多里。他還利用水力轉動石磨，舂米碾谷子，叫做“水碓磨”。

祖沖之死后，他的兒子祖暅(音gèng)、孫兒祖皓都繼承了祖沖之的事業，刻苦研究數學和歷法。據說祖暅在研究學問的時候，全神貫注，連天上打響雷也聽不到。他常常一面走路，一面思考問題。有一次，他在路上走，前面來了個大官僚徐勉。祖暅根本沒有發覺，一頭就撞在徐勉身上。等到徐勉招呼他，祖暅才像夢中驚醒一樣，慌忙答禮。徐勉知道他研究出了神，也沒有責怪他。

祖沖之晚年的時候，掌握宋朝禁衛軍的蕭道成滅了宋朝。

公元479年，蕭道成稱帝，建立南齊。他就是齊高帝。

數學家祖沖之在天文、歷法、數學以及機械制造等方面的輝煌成就，充分表現了我國古代科學的高度發展水平。

祖沖之，之所以能夠取得這樣輝煌的成就，并不是偶然的。

首先，當時社會生產正在逐步發展，需要有一定的科學成就來配合前進，因而就推動了科學的進步，祖沖之就在這時候取得了天文、數學和器械制造等方面的成績。其次，從上古到這時候，在千百年的長時期中，已積累了不少科學成果，祖沖之就在前人創造的基礎上做出了他的成績。至于祖沖之個人的認真學習，刻苦鉆研，不迷信古人，不畏懼守舊勢力，不怕斗爭，不避艱難，自然也都是取得杰出成就的重要原因。

祖沖之不僅是我國歷史上杰出的科學家，而且在世界科學發展史上也有崇高的地位。祖沖之創造“密率”，是世界聞名的。我們應該紀念像祖沖之這樣的科學家，珍視他們的寶貴遺產。