祖冲之，南朝时期齐国人，从小在崇尚舟桥设计的家庭氛围中长大，对土木计算科技和船舶设计知识充满兴趣。他将圆周率计算到小数点七位之后，成为举世闻名的古代科学家，一千年后才有法国数学家超越他。
公元480年暮春，南齐王朝京城建康(今江苏南京)到处绿肥红瘦，景致嫣然。时任谒者仆射(负责掌朝廷礼仪和传达使命的官员)的祖冲之没与朋友赏春，而是独自前往秦淮河，准备租船搞研究。
刚到河边，他看到船夫叽叽咕咕说话。走近细问，才知道最近京城有帮人结队乘船去夷洲(今台湾岛)，不料中途遇大风，帆破船沉，30多人葬身鱼腹。祖冲之心情十分沉重。于是他加快步伐，决定抓紧找到船主，早日实现改良帆船的愿望。
在我国古代，能远航的帆船其实早就有了，但一直以来，这种帆船都有一个极大的局限，那就是需要有风才能远航，而且风力既不能小，也不能太大。风小了跑不远，风大了要翻船，这对当时的远洋贸易造成了极大的影响。
船是南齐最重要的交通工具。长江、珠江等大水系都在南齐境内，此外，南齐还拥有许多湖泊和漫长的河岸线。地理环境决定了这里要发展经济，就必须有便利的交通工具，特别是船，而当时流行的帆船一直受人力和自然的约束，有诸多问题。
祖冲之认为，最大的问题就是要解决船的动力来源，使帆船能够摆脱对风力或水力的依赖，可是“新动力”的来源在哪里呢？
祖冲之开始在古代文献中寻找线索，但找了好几个月，也没发现有什么好办法。有一天，祖冲之看到河上有人划小独木舟，因此他就想到，小船虽然可以靠人力来划桨，但大船就不一样了。
为了克服船大桨小，动力不足的“弱点”，祖冲之决定将长方形的木桨，改造成圆形的轮桨，轮桨放置在船底，接下来，改人力为牛力——就是让牛上船，并给它套上夹板，让它围着动力机械360°转圈，然后通过畜力带动木齿轮做功，木齿轮将畜力转化成带动轮桨旋转的动力。经过几个月的试验，祖冲之终于成功地改造了以牛为驱动力的帆船。
船造好后，祖冲之在新亭江上试航，管理舟航及水运部的官员“水衡令”在一旁测试千里船的各项数据，勘验新船船况，汇报给朝廷相关部门，如数据中的试航结果“日行百余里”，推算当时“千里船”在新亭江的航行时速达10公里左右。“千里船”的动力保障，也是水衡令测试的一个质量环节。
从祖冲之发明到测试千里船的历史记载可以看出：古代的船只监造、船型技术的发明与规范，以及航行管理和古代船只质量的检验、测试，都不是独立进行的，而是由几个机构的人员结在一起共同完成的，相关机构也没有从各自部门独立分开，都是身兼数职。古代航政与船检工作的组织制度与机构，随着古代航运和造船业的发展而渐渐发展，并对航运和造船事业起保驾护航的作用，直至近代才渐趋完善和成熟，并独立成为各自的专业机构。
“千里船”当时引起轰动的主要原因，是因为人们惊奇地发现，原来船的前进将不再依赖于风力。这种发明，为后来船舶动力的改进提供了新的思路。遗憾的是，由于战争频繁，政权更替过快等原因，南北朝时期“千里船”并未得到广泛运用。后来，唐朝科学家李皋经过研究，在“千里船”的基础上研制成比较完善的、用于运输的桨轮船。
从世界范围来看，欧洲直到16世纪左右才出现桨轮船。而“轮船之父”美国机械工程师罗伯特•富尔顿1807年设计出世界上第一艘汽轮船，已经是更晚的事儿。算起来，祖冲之的“千里船”早于西方的桨轮船1000年左右。从这种意义上说，祖冲之研制“千里船”，也为世界航海史书写了重要一笔。
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