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据《隋书·律历志》记载,祖冲之对于二次方程和三次方程也有所研究。所著《缀术》一书,是著名的《算经十书》之一,曾被唐代国子监和高丽、扶桑用做算学课本,可惜已经失传。
在天文历法方面,祖冲之在长期观测、精确计算和对历史文献深入研究的基础上,创制了《大明历》。他最早把岁差引进历法,提高历法精确性,这是华夏历法史上的重大进步。
他还采用了391年有144个闰月的新闰周,突破了沿袭很久的19年7闰的传统方法。
《大明历》中使用的数据,大多依据长期实测的结果,相当精确。
他还发明用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长,以定冬至时刻的方法,也为后世长期采用。
宋孝武帝大明六年(462),祖冲之上书刘宋朝廷,请求颁行《大明历》,但遭到了皇帝宠臣戴法兴的反对。
戴法兴指责引进岁差和改革闰周等,违背了儒家经典,是“诬天背经”。
祖冲之据理力争,针锋相对的写了一篇辩驳的奏章。
他表示“愿闻显据,以核理实”,并引用历史文献和天象观测的大量事实,逐条批驳了戴法兴的论点。
他明确指出天体运行“有形可检,有数可推”,是有规律的,科学在不断进步,人们不能“信古而疑今”,充分体现了一位科学家坚持真理,革旧创新的可贵精神。
但是,祖冲之生前,《大明历》未能颁行。
这是因为,祖冲之申请改用《大明历》的举动,对传统的天地、星月、历法带来冲击,因此引来朝臣一边倒的质疑。
守旧势力抬出古圣先贤的招牌,来压制祖冲之,认为“冬至时的太阳总在一定的位置上,这是古圣先贤测定的,是万世不能改变的”。
他们还指责说,“祖冲之以为冬至点每年有稍微移动,是诬蔑了天,违背了圣人的经典,是一种大逆不道的行为”。
当时的祖冲之,只是三十岁出头,步入仕途不久,官阶很低,但他无所畏惧,据理力争。
他写了一篇有名的《驳议》,根据古代文献记载和多年来亲自观测的数据,证明冬至点的确是有变动的,坚定地表示:“决不应该盲目迷信古人。既然发现了旧历法的缺点,又确定了新历法有许多优点,就应当改用新的。”
祖冲之以严谨求实的精神和有理有据的驳议,赢得了这场大辩论。
最终,宋孝武帝决定在宋大明九年(465)改行新历。
可惜好事多磨,就在大明八年,孝武帝死了,改历的事也被搁置。
南齐时又有一个太子支持改历,却也因太子去世,而错过了机会。
后来,祖暅三次上书朝廷,推荐《大明历》。
一直到祖冲之去世后十年,终于在梁武帝天监九年(510),《大明历》才以《甲子元历》之名被采用颁行,前后行用八十年,对后世历家产生了重要的影响。
祖冲之是一位博学多才的科学家和发明家,对于机械原理也很有研究。
他曾设计制造水碓磨(利用水力加工粮食的工具)、铜制机件传动的指南车、一天能走百里的“千里船”和“木牛流马”等水陆运输工具。
他还设计制造过漏壶(古代计时器)和巧妙的欹器,并精通音律。
他的著述很多,《隋书·经籍志》著录有《长水校尉祖冲之集》五十一卷,散见于各种史籍记载的有《缀术》、《九章算术注》、《大明历》、《驳戴法兴奏章》、《安边论》、《述异记》、《易老庄义》、《论语孝经释》等。
其中大部分已失传,现在仅能见到《上大明历表》、《大明历》、《驳戴法兴奏章》、《开立圆术》等有限的几篇。
其子祖暅、孙祖皓,也都是南朝有名的天文学家和数学家。
为了纪念和表彰祖冲之在科学上的卓越贡献,人们建议把密率355113称为“祖率”,紫金山天文台已把该台发现的一颗小行星命名为“祖冲之”,在月球背面也已有了以祖冲之名字命名的环形山。
(本章完)
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