格物致用——自然科学的发展

这是一个动荡的时代，但是它并不能阻挡自然科学前进的脚步；这是一个分裂的时期，但是它却孕育着新的发展契机。这里发明了领先世界千余年的“割圆术”，这里制定了首次引进“岁差”的《大明历》，这里编写了中国第一部完整而系统的脉学专著《脉经》，这里编著了我国现存最早、最完整的一部农书《齐民要术》。这一项项伟大的成就，见证了魏晋时期科技发展的辉煌，抒写了一篇乱世背后的精彩华章。

魏晋南北朝时期，虽然政治上黑暗、分裂、动荡不安，但是在自然科学方面却取得了重大进展，在中国科学发展史上占有重要地位。这一时期，自然科学在数学、天文、历法、农学、医学等领域的表现尤为突出。特别是数学方面涌现出了一批优秀的数学家，当时比较有名的数学家有谁呢？

刘徽，山东临淄人，处于曹魏末年至西晋初年，是中国古典数学理论的奠基者之一。他的主要著作有《九章算术注》和《海岛算经》。刘徽在《九章算术注》中对抽象的数学概念进行了透彻的解释和科学的分析；另外还在《九章算术注》中，创造了“割圆术”，为圆周率的研究工作奠定了理论基础并提供了科学的算法。刘徽采用割圆术，最后算出圆周率π的值为3.1416，他创造的“割圆术”，奠定了此后千余年中国圆周率计算在世界上的领先地位。

西汉时，天文学家为了测量夏至日太阳离地面的高度，创立了两次测量日影的方法，由于地球表面是球面而不是平面，所以这种方法必然无法确知太阳高度。但是用这种方法对地面上的近距离目标进行测量却是可行的，比如测算海岛距离。刘徽对这一方法进行了总结，后来这部分内容从《九章算术注》中脱离出来独立成书，在唐初被单独称作《海岛算经》，成为培养天文和数学人才的重要教材。

刘徽之后，南朝宋、齐间的祖冲之在数学方面也取得了巨大的成就，他在刘徽的基础上精确计算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间，成为世界上第一个把圆周率精确到小数点后七位数的人。他的这项成就，直到九百多年后才被一位阿拉伯数学家打破，而欧洲人更是到了1573年才达到这一精度。祖冲之将自己的研究成果著成《缀数》一书，该书被列为唐代算学的重要课本，数学考试多从中出题，遗憾的是此书在北宋期间失传。祖冲之是位伟大的数学家，他的儿子祖暅同样也是一位著名的数学家。祖暅除与父亲祖冲之一起成功推导出了球体积的准确公式外，还提出了我们现行教材中著名的“祖暅原理”。该原理在西方直到17世纪才由意大利数学家卡瓦列利发现，比祖暅晚了1100多年。

这一时期在数学理论上取得重大突破的，还有无法考证作者姓名的《孙子算经》一书。此书大概作于十六国后期到北魏前期，全书分为三卷，卷上是筹算记数的纵横相间制、筹算乘除法则；卷中是筹算分数法和筹算平方法的例题。该书的下卷选取了几个极为复杂的数学难题，其运用的算法思想，与1801年高斯提出的高斯定理是一样的，但这个领先了世界千余年的伟大成就，直到1876年才由德国人马蒂生发现。

北周时期的甄鸾曾对《孙子算经》作注，自己也撰有《五曹算经》、《五经算术》、《数术记遗》等书。其中《五曹算经》是专为军政人员编写的应用数学书，全书按田、兵、集、仓、金五曹，及五类行政单位分为五卷，旨在帮助各级官吏解决实际问题。《数术记遗》托名汉代作品，由甄鸾作注释，据信为魏晋以后所著，书中记载了当时的算盘，因为没有设置横梁，所以上边记五的珠和下边记一的珠需要用不同的颜色加以区别。

在古代的中国，数学与天文、历法是一直密不可分的。这一时期，除数学领域取得了突出成就外，天文学领域同样也有重大突破，涌现了一大批天文学家，不仅有了一系列的重要发现，而且在历法计算和天文仪器制造等方面取得突出成就，为中国天文学的进一步发展打下了坚实基础。

西晋太史令陈卓就绘成了总括三家星官的全天星图，他绘制的全天星图一直成为后世制作星图、浑象的标准，而这一用就是1000多年。

为了研究天体运动，人类很早就开始制作表现天体运动的演示仪器浑象和天体测量仪器浑仪。前赵史官孔挺设计制作了一台浑仪，这台浑仪的制作具有非常重大的意义，因为它是第一台留下详细资料的仪器，通过它可以进一步了解汉代浑仪的基本结构。

当时除了浑天仪以外，还出现了圭表和漏刻等天文仪器。其中，圭表是用来推算太阳距离赤道南北远近的；漏刻则是利用漏壶来计算时间的。各种仪器的改进，与历法的不断修订是相辅相成的，刘宋何承天根据自己修的《元嘉历》，对漏刻的漏法就进行了改定。梁武帝的时候又进行了一次修改，并命令祖暅造《漏经》颁行使用。

在历法方面，祖冲之编制了《大明历》，第一次将“岁差”引进历法，提出在391年中设置144个闰月。可惜《大明历》编好后，因为遭到宠臣戴法兴的反对，未能颁行。祖冲之逝世后，他的儿子祖暅曾三次上书，请求采用《大明历》。直到公元510年，这部当时最好的历法才被正式颁布使用。

除此之外，魏晋时期的医学也有较大发展，代表人物有王熙和陶弘景。

王熙，字叔和，高平山阳郡，也就是今天山东微山县人，他从小爱好医学，特别是对于脉学颇有研究。鉴于当时，脉学不为一般医家所重视，为了解决医生在治疗过程中正确应用脉诊诊断的问题，王熙就广泛搜集古代医家有关脉学的论述，再结合自己的临床经验，最终写出了我国第一部完整而系统的脉学专著《脉经》。王熙对中国医学发展做出的重大贡献还包括，整理了张仲景的《伤寒杂病论》。当时张仲景写的《伤寒杂病论》虽然成书才几十年，但是已经散落不全，而作为太医令的王熙，深知这部书的医学价值，于是到处寻找该书的原本，后来在其残稿的基础上，加工编订为《伤寒论》和《金匮要略》两书。正是因为有了王熙的整理，才使得我们今天还能了解到张仲景的医学成就，同时也为后世留下了宝贵的文献资料。

陶弘景，字通明，号华阳隐居，南朝梁时丹阳秣陵，也就是现在江苏南京人，他从小就沉迷于神仙、炼丹之术。在炼丹过程中，积累了很多的科学技术，其中以对药物学的贡献最大。他曾经整理了古代的《神农本草经》，并增加了一些新药，编成《本草经集注》七卷，对本草学的发展有一定的影响。由于陶弘景是一位非常虔诚的道教徒，终生执着于追求神仙之术，所以对养生、养性非常重视，他曾经编著《养性延命录》一书，总结了梁以前中国延年益寿的经验。总之，他促进了中国医药科学的发展和进步。

另外，这一时期的农学也取得了突出成就，其中贡献最大的要数贾思勰和他的《齐民要术》。

贾思勰，北魏时人，曾经做过高阳郡，也就是今天山东临淄太守。面对当时政治腐败、经济衰落的现状，他深感恢复农业生产、保障人民生活对巩固政权的重要性。因此，他十分注重对农业生产技术和经验的总结。在进行实地考察的基础上，写下了《齐民要术》这本书。这本书有怎样的价值呢？

该书是我国现存最早、最完整的一部农书，系统地总结了黄河流域农业和畜牧业的生产经验以及食品的加工与贮藏方法、野生植物的利用等。全书共引用一百五十多种古书，虽然也有一些带有迷信成分的书籍，但书中主要体现的是一种科学的精神，是对实践经验的重要总结。譬如根据今天的研究结果，要保持秋耕时土壤的水分，应该使用无齿的耙，《齐民要术》在一千四百多年前就已通过实践经验摸索出这一规律了。

魏晋南北朝这个国家大分裂、民族大融合的时代早已远去，但是后人永远不会忘记那些在科技领域作出重大贡献的伟人，是他们为那个黑暗的时代，带来了一丝的光明；是他们为那个混乱的时代，在历史的天空画出了灿烂的一笔。