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魏晋南北朝的科学技术概述
魏晋南北朝时期,除了西晋的短暂统一外,一直呈现着分裂的局面,但各分立的政权由于民族的融合,文化传统并没有中断,在秦汉的基础上有了一些新的发展,也出现了一批杰出的科学家。
天文学上,一些天文学家根据实际观测,修正和发展了历代对天体运动的认识。如岁差,由于太阳、月亮和行星对地球赤道突出部分的摄引,使地球自转轴的方向 不断发生微小变化,使得冬至点在恒星间的位置逐渐西移,每年的移动值就叫做岁差,东晋时的虞喜首先提出了岁差的概念,并对岁差进行了探讨,他根据历史记录 进行推演计算,提出了每50年向西移动一度的岁差值,经过他的开拓后,后世的天文学家就不断地在修正岁差的数值。再如太阳、五星的运动,北齐的天文学家张 子信在海岛上利用浑仪对日月五星进行了长达30多年的观测,从而发现太阳和五星运动的不均匀性,虽然他的解释并不正确,但是为后人的思考提供了思路。通过 大量的实际观测,一些天文数据逐渐准确,19年7闰的历法进一步精确,祖冲之在大明历中提出了每391年设置144个闰月的看法,使回归年的长度得到了更 为精密的结果,回归年的长度是365.2428148日,比现今的推算仅差了46秒。
魏晋南北朝时期的数学取得的成就也较大,数学体 系的内容逐渐充实,在数学家中,最为著名的是刘徽和祖冲之。刘徽通过 割圆法 对圆周率进行推算,这种发放把极限的概念运用来解决实际问题,刘徽推算了两 个圆周率的数值,一个是3.14,另一个是3927/1250(相当于3.1416)这些数据是当时世界上最准确的数据。南北朝时期的祖冲之,在刘徽成果 的基础上,把圆周率的计算推到了古代世界的最高峰,他运用 割圆术 ,求出了精确到第七位数的圆周率,即圆周率在3.1415926和3.1415927 之间,祖冲之还得出了两个用分数表示的圆周率数值,一个是355/113,一个是22/1,前者称为密率,后者称为约率。除了圆周率之外,祖冲之还创立了 球体体积的公式,在研究过程中,他还运用了立体几何的一条公理: 等高处截面积相等的两个立体,其体积必相等 。
魏晋南北朝的道教盛 行炼丹,道士在炼丹的过程中,发现了物质变化的各种现象,并对其中的某些规律进行了探讨。炼丹家在《周易参同契约》中说明汞不易粘附其它物质,会形成汞珠 到处流动,具有较强的挥发性。有些道士还汞能与铅形成汞铅齐,来固定汞不易控制的性能。从道士留下的一些炼丹方子中,还可以知道,当时已经利用消石(硝酸 钾)和醋的混合液来溶解黄金。在炼丹中,道士们还发现了一些化学反应,丹砂(硫化汞)可以炼成金属汞,金属汞与硫黄加热则成了黑色硫化汞,再升华就是红色 硫化汞的结晶,在实践中,他们还掌握了铁对铜盐的置换反应。
在魏晋南北朝的史料中,人们还发现了指南车的机械结构,指南车以简单的结 构,就能使木人的手臂始终指向南方,关键在于传动机构或联或断的设计,当车辆偏离正南方向时,如向东,车辕的前端向左移动,而后端就向右移动,即将右侧的 传动齿轮放落,使车轮的转动能带动木人下大齿轮向右转动,恰好抵消车辆向左转弯的影响,使木人指南的方向不变。
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