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陶弘景在科学技术方面的杰出成就，突出地表现在医药学的研究上，上述化学乃至炼钢技术成就，都记述在他的药学著作里。他在医药学方面的贡献，约可分为药物学研究、老年保健及医疗方剂整理等三个方面。
编著《本草经集注》：陶氏自序云：“于茅山岩岭之上，以吐纳余暇，颇游意方技，览本草药性，以为尽圣人之心，故撰而论之。旧说皆称神农本草经，余以为信然。”“今之所存，有此四卷。是其本经，所出郡县，乃后汉时制，疑仲景、元化等所记。。魏晋已来，吴普、李当之等，更复损益，或五百九十五，或四百四十一，或三百一十九，或三品混糅，冷热舛错，草石不分，虫兽不辨，且所主治，互有得失，医家不能备见，则识智有浅深。今辄苞综诸经，研括烦省，以神农本经三品，合三百六十五为主，又进名医副品，亦三百六十五，合七百三十种。”“虽未足追踵前良，盖亦一家撰制，吾去世之后，可贻诸知音尔”①。考之《神农本草经》诸家辑本和《神农本草经集注》残卷之研究，陶氏对药物学研究作出了许多贡献。首先，他淡化了方士服石炼丹以求长生不老术给予编撰《神农本草经》的影响，改变其上中下三品分类法，创造性采用药物自然来源和性质，将730 种药物分为玉石、草木、虫鱼、禽兽、果菜、米食及有名无用等七大类。陶氏新的药物分类法，在我国药物学发展史上有着深远的影响，唐《新修本草》、宋《经史证类本草》、明《本草纲目》等等，其分类法几乎无不采用此法或仅加调整充实而已。在分类法上，陶氏还创用了根据对疾病的治疗作用分类法，即“诸病通用药”。这是将若干有相同作用的药物集中在一起以便临床选用之参考的分类法，显然这一分类法较之前者又是一个进步。正如陶氏自己所讲“谨按诸药，一种虽主数病，而性理亦有偏著。立方之日，或致疑混，复恐单行径用，⑥ 李时珍：《本草纲目》卷九朱砂条，人民卫生出版社1977 年版。
⑦ 唐慎微：《重修政和经史证类备用本草》卷四铁精条，宋曹孝忠校勘本。① 杜石然等：《中国科学技术史稿》，科学出版社1982 年版。
② 李时珍：《本草纲目》卷九石灰条，人民卫生出版社1977 年版。
① 参见唐慎微《重修政和经史证类备用本草》卷一《梁·陶隐居序》。马继兴《敦煌古医籍考释·本草经集注甲本》，江西科学技术出版社1988 年版。
赴急抄撮，不必皆得研究，今宜指抄病源所主药名，仍可于此处治，若欲的寻，亦兼易解。”②这种按药物的临床功用进行的分类法为医学家们学习和临床治病处方用药提供了许多寻检和记忆的便利条件。陶氏在《神农本草经》仅365 种药物的基础上又增加药物365 种，使中国药物发展到730 种，据研究陶氏所加虽然来自《名医别录》（有人认为该书亦系陶氏所作），但陶氏在辑录梁以前药物学成就以补充《神农本草经》之不足方面仍然作出了重要贡献。他的集注得到梁武帝的关注和支持，所以现代本草学家赵燏黄认为《神农本草经集注》应该是我国第一部“药典”①。此外，临床用药之剂量也是一个重要问题，因为我国历代度量衡多有变迁，如不很好掌握，在学习古人医疗经验和处方用药就可能出现严重的过错。陶氏关于古今度量衡的考订也是很有成就的，他研究认为：“古称唯有铢两，而无分名。今则以十黍为一铢，六铢为一分，四分为一两，十六两为一斤”，又说：“但古称皆复，今南称是也。晋称始后汉末以来，分一斤为二斤耳，一两为二两耳。金银丝绵，并与药同，无轻重矣。古称唯有仲景，而已涉今称，若用古称作汤，则水为殊少，故知非复称，悉用今者耳”。他的考证不但是研究古今度量衡的重要参考，更是历代医学家包括现代医学家必须了解的历史实际。陶氏对丸、散、膏、丹的制备以及各种药物入汤之工艺、生药加工炮制等，也都作了规范化要求，而且十分严格细致具体，其内容十分丰富。例如药物过筛即有多种要求：“凡筛丸药，用重密绢令细”，“若筛散草药，用轻疏绢”，“凡筛丸散药竟，皆更合于臼中，以杵研之数百过，现色理和同为佳”。
在编辑方面，陶氏采用朱、墨分书加注法，严格忠实资料之依据和原始出处。他在《神农本草经集注》一书中，凡《神农本草经》之原文，皆用朱书，凡引用《名医别录》之内容，则用墨书。凡属陶弘景之发挥或注释，则用子注。这一方法沿用了数百年。本草书由抄写改为刻印后，则改为前者用阴文，后者用阳文，陶弘景注文作陶弘景云字样以区别之。该书于《七录》中已有著录，是唐《新修本草》的主要依据。现有日本龙谷大学图书馆收藏的1908 年敦煌写本（718）和古抄本残卷。
编撰《补阙肘后百一方》：陶弘景不单在炼丹上受葛洪影响很大，在医学上也以弘扬葛氏学说为己任，这集中表现在他对葛洪《肘后救卒方》的研究和补充阐发。葛洪《肘后救卒方》，一名《肘后备急方》，是一部颇富声望和影响深远的著作，在撰写完成后即得到医学界的肯定评价，言其“贫家野店，所能立办”，“卷帙不多，可挂肘后，以随行也”。其内容也十分丰富且多富有科学性，在许多疾病的认识上也明显高于前代。陶弘景曰：“抱朴此制，贵为深益，然尚阙漏未尽，辄更采集补阙，凡一百一首，以朱书甄别，为《肘后百一方》。”①他将葛氏原有之86 首并为79 首，然后再加入自己补阙之22 首，成101 首，取佛教四大各一百一病之说而命名，使葛氏书更富盛名。
《养性延命录》是陶弘景论述养生养性以求健康长寿的专门著作，也是总结梁以前中国延年益寿经验的重要著作。分上下两卷，上卷叙述教诫、食诫、杂诫、祈禳之类，下卷则论服气疗病、导引按摩等，其吐纳咽液、行气② 陶弘景《本草经集注》，参见《重修政和经史证类备用本草》引文。
① 赵燏黄《回顾历代本草沿革概况与研究国产生药的意见》，《医药学》1951 年第6 期。① 陶弘景《补阙肘后百一方》自序，见丹波元胤《中国医籍考》，人民卫生出版社版。攻病以及叩齿、握固、乾浴等气功导引要领和方法，均对其后有着较大的影响。书末所附华佗五禽戏，更是现存最早的五禽戏动作要领的文献。这些内容至今仍是人们锻炼身体和防治老年病的有效方法。
综上所述，陶弘景虽是一位虔诚的道教信徒，终生执着追求神仙之术，但在其终生从事的炼丹研究，药物学的广泛研究和深入细致的整理校勘，以及尽心为群众疾苦而总结编撰医疗方书方面，作出了许多可贵的贡献，促进了我国科学技术和医药科学的发展和进步。明代著名药物学家李时珍评陶书“颇有裨益”，同时指出“亦多谬误”。而其谬误是因“南北隔绝”，“陶隐居不详北药”的关系。
第十五章祖冲之、范缜、郦道元第一节祖冲之家世与生平祖冲之（429—500），是南北朝时期杰出的数学家、天文学家和机械发明家。字文远，范阳郡遒县（今河北涞源）人，刘宋元嘉六年（429）生于建康（今江苏南京）。曾祖父祖台之，东晋时曾任侍中、光禄大夫等要职。祖父祖昌任刘宋大匠卿，是主管土木工程的官员。父亲祖朔之为奉朝请，学识渊博，很受时人敬重。祖氏家庭的历代成员有较高的科学素养，大都对数学和天文历法有所研究。祖冲之自幼受到科学气氛的薰陶和良好的家庭教育，青年时代曾到华林学省专门从事学术研究。后来步入仕途，先后在刘宋朝和南齐朝担任南徐州（今江苏镇江）从事史、公府参军、娄县（今江苏昆山）令、谒者仆射、长水校尉等官职。任职期间，曾写过《安边论》等讨论屯田、垦殖等方面应采取的政策的政论性文章。晚年，齐明帝曾令他巡行四方，兴造大业，以利百姓，但因发生战争而作罢。这时他已是风烛残年，老死将至，不久后即于南齐永元二年（500）逝世，享年七十二岁。
祖冲之从很小的时候起便对数学和天文学产生了浓厚的兴趣。他“专功数术，搜炼古今”，广泛收集从上古时代起直到6 世纪他生活的时代止的各种文献资料，进行了认真的考察。他还“亲量圭尺，躬察仪漏，目尽毫厘，心穷筹策”，在公余之暇坚持进行天文观测和数学计算，积累了大量的新资料。经过深入研究，他终于在数学、天文学和机械制造、交通工具等领域，获得许多极有价值的新成果，攀登上了他生活时代的科学技术高峰。
关于圆周率的计算祖冲之在数学方面的突出贡献是关于圆周率的计算，确定了相当精确的圆周率值。中国古代最初采用的圆周率是“周三径一”，也就是说，π＝3。这个数值与当时文化发达的其他国家所用的圆周率相同。但这个数值非常粗疏，用它计算会造成很大的误差。随着生产和科学的发展，π＝3 就越来越不能满足精确计算的要求。因此，中外数学家都开始探索圆周率的算法和推求比较精确的圆周率值。在中国，据公元1 世纪初制造的新莽嘉量斛（亦称律嘉量斛，王莽铜斛，是一种圆柱形标准量器，现存）推算，它所取的圆周率是。世纪初，东汉天文学家张衡在《灵宪》中取用π＝ 3。1547 2730232≈ ，又在球体积计算中取用π＝ ≈ 。三国时东吴天文学3。1466 3。1622 10家王蕃在浑仪论说中取用π＝ ≈ 。以上这些圆周率近似值，比起142453。1556古率“周三径一”，精确度有所提高，其中π＝ 还是世界上最早的记录。但这些数值大多是经验结果，并没有可靠10的理论依据。在这方面最先取得突破性进展的是魏晋之际的数学家刘徽。他在《九章算术注》中创立了“割圆术”，为计算圆周率建立起相当严密的理论和完善的算法。他所得到的圆周率值π＝ ＝ 与π＝15750392712503。14＝3。1416，都很精确，在当时世界上是很先进的，至今仍在经常使用。继刘徽之后，祖冲之则将圆周率推算到更加精确的程度。据《隋书·律历志》记载，祖冲之确定了π的不足近似值3。1415926 和过剩近似值3。1415927，π的真值在这两个近似值之间，即3。1415926＜π＜3。1415927 精确到小数7 位。这是当时世界上最先进的数学成果，直到约一千年后，才为15 世纪中亚数学家阿尔·卡西（Al—kash1 16 F。Vi ta 1540 1603） ））和世纪法国数学家韦达（ è ， — ）所超过。关于他得到这两个数值的方法，史无明载，一般认为是基于刘徽割圆术。通过现代计算验证，如果按照割圆术计算，要得到小数7 位准确的圆周率值，必须求出圆内接正12288 边形的边长和24576 边形的面积，这样，就要对9 位数进行上百次加减乘除和开方运算，还要选择适当的有效数字，保证准确的误差范围。对于用算筹计算的古代数学家来说，这绝不是一件轻而易举的事情，只有掌握纯熟的理论和技巧，并具备踏踏实实和一丝不苟的研究精神，才能取得这样的杰出成就。祖冲之的这项记录在中国也保持了一千多年。中国古代数学家和天文学家还往往用分数表示常量的近似值。为此，祖冲之确定了π的两个分数形式的近似值：约率π＝227≈ ，密率π＝ ≈ 。这两个数值都是π的渐近分数。其3。14 3。1415929355113中约率，刘宋天文学家何承天及古希腊阿基米德等都已用到过。密率227355113是π的分母小于的最佳近似分数，则为祖冲之首创。关于密率10000355113是如何得到的，今人有“调日法”术，连分数法，解同余式或不定方程，割圆术等种种推测，迄今尚无定论。在欧洲，π＝ 是世纪由35511316德国数学家奥托（V。Otto ，1550（？）—1605）和荷兰工程师安托尼兹（A。Anthonisz，1527—1607）分别得到，后通称“安托尼兹率”，但这已是祖冲之以后一千多年的事情了。自从我国古代灿烂的科学文化逐渐得到世界公认以来，一些学者就建议把π＝ 称为“祖率”，以纪念祖冲之355113的杰出贡献。
关于球的体积公式及其证明祖冲之的另一项重要数学成就是关于球的体积公式及其证明。各种几何体的体积计算是古代几何学中的基本内容。《九章算术》商功章已经正确地解决了棱柱、棱锥、棱台和圆柱、圆锥、圆台等各种几何体的体积计算问题。但球体积的计算比较复杂，《九章算术》中的球体积公式相当于＝ V d9163（d 为球的直径），是一个误差很大的近似公式。东汉科学家张衡曾经研究了这个问题，他试图通过先求出球与外切正方体的体积之比然后再来计算球体积，但没有得到正确的结果。魏晋时的刘徽则将球体积问题的研究推进了一大步。他指出，《九章算术》少广章所说球与其外切圆柱的体积之比为π∶4，这一结论是错误的，并且说明球与外切于球的“牟合方盖”的体积之比才是π∶4（两个底半径相同的圆柱垂直相交，其公共部分称为“牟合方盖”，好像两把扣在一起且上下对称的正方形的伞）。因此，只要求出牟合方盖体积，就可推算出球体积。然而，刘徽始终未能求出牟合方盖体积，所以也未能解决球体积问题。他在《九章算术》少广章开立圆术的注释中说，“欲陋形措意，惧失正理，敢不阙疑，以俟能言者”，实事求是的提出问题，留待后人去解决，表现了一位杰出科学家的虚心和慎重的科学态度。以后又经过近200 年，祖冲之及其子祖暅才对于这一问题取得了突破。祖冲之父子通过对牟合方盖水平截面面积的分析，判定它的体积等于正方体与两个正方锥的体积之差，从而推算出牟合方盖的体积等于2 3d 3（ 为球的直径长度），并进一步得到正确的球体积公式＝ π ， d V d 3 16完全解决了球体积的计算问题。由于当时用圆周率，所以他们的球体227积公式为＝ 。祖氏父子在推导球体积公�