科学史话
出处:按学科分类—社会科学总论 中国建材工业出版社《中国文书大典中卷》第950页(2700字)
【简介】:
用平铺直叙的手法向读者介绍某一学科发展变化的历史,往往枯燥无味,读者难以接受,难以记忆。为了使读者乐于接受,而且对某项科技史发生兴趣,可以采用“史话”的形式,即用讲故事或谈家常的方式来讲述某一学科的发展史、科学和技术的发现史和发明史、人类认识和征服自然的历史、大自然本身的演化史等。撰写科技史话,作者首先要对写作题材掌握大量的史料,掌握驾驭时空跨度大的文字能力,还要运用大量有趣的、有血有肉的故事情节,描写“历史”。使某一学科的“漫长”历史缩小或涌现在读者眼前,栩栩如生,兴味盎然,语言也要明快、幽默、有趣。如美国科普作家房龙的《人类的故事》、《发明史话》,苏联科普作家伊林的《黑白》、《十万个为什么》等,都是闻名世界的史话形式的知识性科普作品。近年来,我国也有一些不同风格的史话形式的作品问世。如刘仁庆的《中国古代造纸史话》、郭正谊的《太阳元素的发现》等。
史话形式的作品不仅介绍了具体的科学知识,还能传播科学的思想方法和实验方法等。对正在学习的青少年,补充了课堂学习的不足,提高他们对科学的兴趣;对教师则可以丰富其讲课内容;对一般读者,也是一种科学史、辩证唯物主义和历史唯物主义的宣传教育。
【范例】:
漫话圆周率 (科学史话)
茅以升
圆周率是个什么东西?少年朋友们大概都知道,它就是一个圆的“圆周”长度和它的“直径”长度相比的倍数。不论圆的大小如何,这个倍数都是一样的,因而是一个“常数”,也就是一个不变的数,在数学上名为“π”。它是希腊文“周围”的第一个字母。在自然科学里,圆周率π这个数值,用途非常之广,同时也是一个非常奇特的数值。在数学里,可以同它相比的,还有两个奇特的数值,一个是“自然对数”的“底”,名为“e”;另一个是“负一”的平方根,名为“虚数i”。再加上两数学里最重要的数值,一个是“1”,一个是“0”,这五个数值联成一个极简单的关系式:eπi+1=0。可见,数学是多么引人入胜呵!
圆周率π的数值,该是多少呢?为了求这个数值,自古以来不知有多少数学家绞尽脑汁,算出了一个比一个更精确的值。起初以为可以算到底,求出π值的全值。但是算来算去,越算越没有个完,始终到不了底,直到16世纪中叶,才有个法国数学家费托,用数学证明π是个“无尽数”,按一定法则,可以无止无休地算下去,不象分数,如1/3,虽然也“无尽”,但却简单。现在来回溯一下,我国和外国的数学家对这圆周率π的数值的贡献。
我国在很早的时候,就有“周三径一”之说,即π=3,在公元前100年的一部《周髀算经》里,就有记载。后来慢慢知道,圆周率应当比3略大一点,就是说,在整数3的后面应当还有小数,到了东汉时,我国天文学家、数学家张衡(公元78~139年),提出了一个很妙的数值,说圆周率等于10的平方根,即π==3.16。这个数值很简便,容易记得住,就是到了现代,有时也还用到它。这个数值,在将近500年后,才在印度发现。三国时,魏国的数学家刘徽,在公元263年提出一个更准确的圆周率值:π==3.14,并且发表了他的计算方法,称为“割圆术”,是数学上的一个贡献。在刘徽的前后,还有很多数学家提出了各种不同的圆周率。
最辉煌的成就,要算南齐时祖冲之(公元429~500年)的圆周率值。他用一种方法叫做“缀术”,得出π值在3.1415926和3.1415927之间,无一字错误,是世界上最早的七位小数精确值。他又提出两个分数值,一个叫“约率”,π==3.14;另一个叫“密率”,π==3.1415929。“约率”和希腊的阿基米德的圆周率值相同,但“密率”在欧洲是米切斯于公元1527年才发表的,比我国晚了1000多年,这真是祖国的光荣。现在月球背面的一个山谷,就命名为“祖冲之”,可见国际上对他的景仰。这个“密率”很容易记住,先把三对相连的奇数,排成一行,即113355,然后在当中一分,前面的113就是分母,后面的355就是分子。如用四位数以下的分数,来表达圆周率值,那就不可能得到比“祖率”更准确的了。
15世纪以后,欧洲科学蓬勃兴起,所谓“方圆学者”(求同一面积的一方一圆),日见增多,于是圆周率值也越算越精确,大家都以算出的π的小数位数越多越可贵。最突出的要算德国的卢多夫(公元1540~1610年),竟将π值的小数位数算到35位,而且经过其他学者核对,无一字之差。他感到不虚此生,遗嘱将这35位值,刻在他的墓碑上。有的德国人至今还把圆周率值称为“卢氏值”。
后来,求圆周率的方法日有进步,小数位数增加很快到公元1706年时,达到100位,1842年时达到200位,1854年时达到400位,最后到1873年时竟达到707位!算出这个数的英国数学家山克司,可算在这场圆周率计算的竞赛中得到冠军,因为以后再没有人用手算来和他较量了。山克司用了15年工夫才算出这707位值,但是很可惜,经过后来校对,其中只有530位小数是准确的。
在这里,读者一定会问,在有了电子计算机以后,这个圆周率竞赛,该没有什么意义了吧!诚然,利用电子计算机,π的小数位数的增长速度,确是惊人!先是有人在一天一夜里算出2048位,后来在1967年有两位法国人,一个叫纪劳德,另一个叫狄山姆,竟然把小数位数增加到50万位!如果把这50万位小数都在这里报告出来,这本《少年科学》全本都印不完。想了个折中办法,把这50万位的头100位,和末了的499991~500000的10位,在这里记下来。
π=3.14159 26535 89793 23846 26433
83279 50288 41971 69399 37510 58209
74944 59230 78164 06286 20899 86280
34825 3421 1 70679 … … … 51381
95242
请读者看一看并且试一试,能对这许多数字,在脑筋里记牢多少位。我年轻时曾对圆周率问题发生很大兴趣,把前面的一百位都记住了,到现在还记得住。