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从宋孝武帝即位之后，宋王朝很快就衰落了。在这个时期，却出了一个杰出的科学家祖冲之。祖冲之的祖父名叫祖昌，在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官大匠卿。祖冲之长在这样的家庭里，从小就对自然、科学、文学、哲学有浓厚的兴趣。长大以后，他便开始探讨自然科学的奥秘，尤其偏爱天文，数学、机械制造等各方面的知识，凡认识他的人都称赞他是个博学的青年。
宋孝武帝听到他的名气，派他到华林雀（当时一个研究学术的机关）去做专门的研究工作。在那里，可以更加专心研究数学、天文了，他对太阳和星球运行的情况进行观测，并且做了详细记录，为后来的发展打下坚实的基础。
祖冲治的治学态度十分严谨，他注重学习古人的先进经验，但又不拘泥于古人。他说，不能盲目崇拜迷信古人，要从古今著作中吸取他们的精华。
我国历代都有研究天文的官，并且根据研究天文的结果来制定历法。到了南北朝的时候，历法已经有很大进步，但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果，创制出一部新的历法，叫做“大明历”（“大明”是宋孝武帝的年号）。这种历法测定的每一回归年（也就是两年冬至点之间的时间）的天数，跟现代科学测定的相差只有五十秒；测定月亮环行一周的天数，跟现代科学测定的相差不到一秒，可见它的精确程度了。
公元462年，祖冲之请求宋孝武帝颁布新历，孝武帝召集大臣商议。那时候，有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对，认为祖冲之擅自改变古历，是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。
宋孝武帝想帮助戴法兴，找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论，也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后，他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安，但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释，又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究，他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间，成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手，他造过一种指南车，随便车子怎么转弯，车上的铜人总是指着南方；他又造过“千里船”，在新亭江（在今南京市西南）上试航过，一天可以航行一百多里。他还利用水力转动石磨，舂米碾谷子，叫做“水碓磨”。
祖冲之爱好广泛，博学多才。他在晚年的时候，主要研究文学和哲学，著有《易老庄义》、《论语考经论注》等书，还著有小说《述异记》等。
祖冲之死后，他的儿子祖（音ɡèn）、孙儿祖皓都继承了祖冲之的事业，刻苦研究数学和历法。据说祖在研究学问的时候，全神贯注，连天上打响雷也听不到。他常常一面走路，一面思考问题。有一次，他在路上走，前面来了个大官僚徐勉。祖根本没有发觉，一头就撞在徐勉身上。等到徐勉招呼他，祖才像梦中惊醒一样，慌忙答礼。徐勉知道他研究出了神，也没有责怪他。
祖冲之取得的巨大成就，使他在中国科技史上永远占居着一席重要的位置。他不愧是我国古代杰出的天文学家、数学家和机械学家。