魏晋南北朝的自然科学有了进一步的发展，尤其是祖冲之做出了杰出的贡献。大家好我是原创作者长亭连短亭，每天持续为大家带来原创内容，分享魏晋南北朝自然科学的故事。

魏晋南北朝的自然科学，继承了秦汉已有的成就，在阶级斗争和生产斗争的推动下继续向前发展。天文学的发展，首先表现在历法的改进上。这一时期在改进历法方面争论的焦点，是采用“定朔”，还是保持“平朔”。

西汉太初历(三统历)和东汉四分历都是以平朔注历。它的缺点是历法中所定的朔望不很符合实际，日食应在朔，月食应在望，有时却不发生在所定的朔望日，因而依据历法也就不能知道日月食的准确日期。东汉末造乾象历的刘洪，认识到这个缺点产生的原因，是由于不了解月亮每日运动的速度是不均匀的。他在推算日食时，为适应月亮的运动规律，便采取把某些月的日数加以增减的办法，使日食出现在朔日。这就开创了定朔的先声。但他没有用这个方法制历。三国时孙吴采用乾象历，曹魏对乾象历则有争论。

魏初韩翊造黄初历，采用刘洪的方法而又不同于刘洪。魏明帝时杨伟造景初历，有意采用定朔而没有成功。这个历法为晋、宋所沿用。宋何承天造元嘉历，正式在历法中废除平朔，改用定朔。用定朔造历在历法上需要改变大小月的相间排列，而有大月相连或小月相连的现象。元嘉历因此遭到保守派钱乐之、皮延宗等人的反对。

他们认为采用平朔遇到日食在晦或在(初)二，自古有之;如果采用定朔，“月有频三大，频二小，比旧法殊为异”，因而竭力主张复旧。何承天没有坚持他改为定朔的主张。北魏献文帝时龙宜弟修历，再次提出此议。北齐信都芳造灵宪历，指出“算月有频大频小，食必以朔，证据甚甄明。”是对以前攻击何承天的人的有力反驳。一直到隋初刘孝孙、刘晖和张宾、张胄玄的改历之争，主要还是围绕着这个问题。定朔方法在东汉末出现，经历了约四百年的时间，到唐初才最后取代了平朔。

宋祖冲之造大明历，对历法进一步作了三项重大的改进:第一，破十九(章)岁七(章)闰，叫破章法。破章法虽然在北凉赵欧时已采用，但至祖冲之才从道理上加以说明。第二，制定岁差。岁差虽然晋虞喜已经提到，但编入历法也是自祖冲之始。第三，定交点月日数。一交点月日数虽然从汉代历法中可以推得，但至祖冲之才在历法中明确指出。当时保守派戴法兴和祖冲之辩论，对这三项改进都加以反对，理由是古制不可革。祖冲之反驳说:天上的道在变，人间的道也在变，说古制不可革是欺人之谈。祖冲之还指出戴法兴连当时天文学上最起码的常识都不知道，把他的无知和顽固不化狠狠挖苦了一番。

祖冲之是有丰富实践经验的科学家。他“测景历纪，躬辨分寸”，“考影弥年，穷察毫微”。由于他有这点科学精神，所以敢向孝武帝的宠臣戴法兴挑战，公开申明“浮辞虚贬，窃非所惧”。祖冲之大明历的天文数据，其中以一回归年日数为365·2428日，和近代所测相差甚微。定一交点月日数为27·2122日，和近代所测相同。

汉代论天的凡三家:盖天说、浑天说和宣夜说。三国时，吴姚信提出唯心论的宇宙结构理论——昕天论，把人的身体结构来比拟天的结构。这是儒家天人合一说在宇宙论上的反映。而同时的王蕃则传刘洪乾象历，依乾象法论浑天，坚持唯物论的观点。晋葛洪也主张浑天说。东晋虞耸修正盖天说而提出穹天论，虞喜则接受宣夜说而提出安天论。安天论说日月星辰“各自运行，犹江海之有潮汐，万品之有行藏也。”以后，梁祖恒撰《天文录》，主张浑天说。梁武帝纠集一伙儒生拚命反对浑天说，而把佛经中若干论点搀入，提出新的盖天说。崔灵恩和祖恒的学生信都芳则主张浑盖合一。

信都芳说“浑天复观，以《灵宪》为文;盖天仰观，以《周髀》为法。复仰虽殊，大归是一。”他在采用定朔方面的观点是对的，而在宇宙论方面的观点是错的。此外，晋鲁胜撰正天论，梁朱史撰定天论，又有人撰原天论，都是对宇宙论的一些看法。北周甄鸾《笑道论》的“适立天地”。“日径不同”，“五亿重天”各篇，则是对道教有关宇宙论的批判。总的说来，魏晋南北朝时期在宇宙论方面掀起了一个论争的高潮。这个高潮同当时思想领域内唯物论与唯心论的斗争是分不开的。

祖恒曾经用仅器观测到北极星不在天极位置上，面离北极约度多一些。这是当时天文学上一项崭新的成就。魏晋南北朝时期，数学出现了繁荣的景象。三国时，魏刘徽注《九章算术》，“析理以辞，解体用图”，在注方田章园田术时发明割圆术。刘徽由圆内接正六边形开始，计算内接正十二边形，正二十四边形等一直计算到圆内接正一百九十二边形。假定圆半径为一尺，得圆内接正一百九十二边形的面积是在314又64/625方寸和314又169/625方寸之间。他确定圆周率值为3.14,后世称为“徽率”。刘徽认为还可以继续制下去，“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆合体而无所失矣。”这就是极限概念。

刘徽在注少广章开方术时说:“物之数量，不可悉全，必以分言之。”说明产生分数的必然性。刘徽在注文中采用了十进分数，为后世十进小数记法奠定了基础。他还总结了当时测量数学上的成果，撰《海岛算经》一书，利用相似直角三角形相当边的比例测量高深广远，这个方法后来在我国一直被采用。

这一时期的数学是在对旧有谬误的批判中得到发展的。祖冲之说:“立圆旧误，张衡述而弗改;汉时斛铭，刘歆诡谬其数。”“及郑玄、阚泽、王蕃、刘徽，并综数艺，而每多疏舛。”立圆指球体积计算，斛铭指圆周率计算。祖冲之关于圆周率的计算，超越前人更开密法，求得圆周率值在3.1415926和3.1415927之间。这一数值准确到小数点后第六位。他还用分数表示圆周率值，以22/7为约率，以355/113为密率，后者也准确到小数点后第六位。就分子分母不超过百位数的分数而言，这是圆周率值的最佳近似分数。

祖冲之的这项发明比欧洲约早一千年。关于球体积计算，祖冲之和他的儿子祖恒也超越了前人，求出球体积的正确计算公式。相同的方法在欧洲要到十六世纪初才出现。

我国古代著名数学书——《算经十书》，有九部是魏晋南北朝时期撰注或编写的。这九部书是:赵君卿的《周髀算经注》，刘徽的《九章算术注》和《海岛算经》《孙子算经》，《夏侯阳算经》，<张邱建算经》;甄鸾的《五曹算经》和《五经算术》，祖冲之、祖恒的《缀术》、《孙子算经》中有物不知数题是一个联立一次同余式组解法的特例，外国数学史盛称的“中国剩余定理”渊源于此。《张邱建算经》中的百鸡问题，是我国数学史上有名的不定方程问题。《缀术》唐以后失传，前述球体积的计算等当是该书的部分内容。

圆周率的应用很广泛，尤其是在天文、历法方面，凡是涉及到圆的一切问题，都要使用圆周率来推算。祖冲之对圆周率数值的精确推算，对于中国乃至世界都是一个重大贡献。