43．艺术与科学
西晋末年，中原上层社会开始接受佛教，佛教教义在世族豪门中广为流传。北方骑马民族的统治者也非常欣赏佛教，因为佛教倡言世界大同，并不歧视他们这些“蛮族”。于是佛教在中华大地上蓬勃发展，佛教艺术灿烂夺目。
南北朝时期的汉胡互化、民族融合，为艺术的发展提供了驰骋的空间和滋生的土壤。艺术成就集中地体现在与佛教密切相关的石窟造像与壁画中。中国人皈依佛教是复杂而有兴味的话题。佛教虚构出一个幻想世界，同现实世界对立；又臆造出人死后的灵魂生活，同人世间的生活对立。佛教关于天国三十三阶、地狱十八层的说法，体现了它的来世观，让那些受苦受难的人们把希望寄托于来世，因而不仅统治者大力提倡，一般百姓也自愿信奉。北魏末年，北方各地有佛寺三万多所，僧尼二百万人。形成于这一时期的云冈石窟、龙门石窟、敦煌石窟，至今仍在向人们显示，那个时代佛教对中国人生活的广泛渗透，令人吃惊。
云冈石窟在大同西北武州山，是北魏兴安二年（453年）开始建造的，前后历时一百多年，有大小四十多个石窟，十万个佛像，最大的佛像高达七丈，最小的佛像不到一寸。云冈的石刻造像气势雄健、质朴，有写实风格。云冈第十二窟佛籁洞，主题是庆祝释迦牟尼成道，塑造了释迦成道“四相”（四尊坐像）。第一尊是“出家相”——十九岁时出离王宫，人山修道；第二尊是“苦行相”——赤身露体瘦骨嶙峋，修婆罗门的苦行道；第三尊是“成道相”——在菩提树下，坐金刚宝座，悟四谛真义，终于成佛；第四尊是“转法轮相”——成道后五十年中，说法讲道、普渡众生、弘扬佛法。为庆祝释迦成道的音乐舞蹈大典，艺术形象与实物素材都取之于现实生活，再现了一千五百年前鲜卑族的文化景观：人是鲜卑人，服是鲜卑服，舞是鲜卑舞，乐器也是游牧民族常用的“马上乐器”，充分反映了北魏在平城极盛时期的文化面貌，艺术价值与历史价值都极高。
云冈石窟
龙门石窟在洛阳城南的西山即龙门山，从北魏太和十八年（494年）迁都洛阳后开始在此建造石窟，延续达四百多年之久。现存石窟1352个，佛龛750个，造像10万余尊，造像题记和碑碣3000余块，佛塔40余座。顾炎武《金石文字记》说：“后魏胡太后崇信浮图，凿崖为窟，中刻佛像，大者丈余，凡十余处，后人踵而为之，尺寸可磨，悉镌佛像。”北魏开凿的石窟以古阳洞、宾阳洞、石窟寺、莲花洞为代表。古阳洞中，趺坐释迦世尊像，衣纹细薄贴肉；弥勒菩萨像龛口装饰的飞天，线条流畅；造像铭记字体遒劲，是书法珍品，现在流传的“龙门二十品”有十九品出于古阳洞。龙门古阳洞早期，列龛多有戴凤帽、身穿夹领小袖胡服、脚着浑筒靴的鲜卑供养人形象，与云冈石窟颇为相似，反映了北魏迁都洛阳前的文化风尚。后期列龛中供养人造像已改穿汉人传统服饰——褒衣博带，反映了鲜卑的汉化趋势。宾阳三洞中以宾阳中洞最为富丽堂皇，后壁的主像释迦牟尼佛，身穿褒衣博带式袈裟，面部修长，眉呈月牙形，鼻垂直，嘴角上翘含有慈祥微笑。旁有迦叶、阿难二弟子，文殊、普贤二菩萨侍立，迦叶形象严谨持重，阿难形象活泼开朗，极其生动自然。前壁入口的“帝后礼佛图”浮雕，分别以孝文帝和文明皇太后为中心，组成南北相对的礼佛行进队列，构图严谨，雕刻生动。这两幅雕刻艺术杰作于1934年被盗，现分别藏于美国堪萨斯城纳尔逊艺术馆和纽约市艺术博物馆。
龙门石窟
敦煌原本是水草丰茂之地，地广人稀，汉武帝时代在此建郡以后，渐次开发，汉魏之际仓慈、皇甫隆两任太守治下，欣欣向荣，成为“华戎所交”的国际都会。佛教传入敦煌、莫高窟开凿，绝非偶然。敦煌石窟（莫高窟）开凿在敦煌东南25公里处的鸣沙山上，在绵延1600米的崖壁上，迄今保存了公元4世纪至14世纪历经千余年修建的各类洞窟700多个，壁画45000平方米，彩塑2400多身。规模宏大，内容丰富，艺术精湛的敦煌艺术宝库具有珍贵的历史、艺术、科技价值，1987年被联合国教科文组织确认为世界文化遗产。敦煌石窟是从前秦建元二年（366年）开始修建的，北朝时已辉煌无比。由于这里的石质比较松脆，不适于雕刻，所以石窟艺术表现为另一种形式——壁画和塑像。壁画的题材主要是佛说法图和佛本生（前生）故事。第257窟西壁的北魏“鹿王本生”壁画，讲述一个美丽的寓言故事：九色鹿从恒河中救起溺水的人。画的结构是由左右两端向中间发展，这种奇特的构图方法，具有戏剧高潮的效果，突出了善有善报、恶有恶报的主题。第254窟南壁的北魏“萨埵太子本生”壁画，描绘了早期佛教艺术中萨埵饲虎的故事，把不同空间发生的不同情节浓缩于同一画面，构图严密，造型生动，具有强烈的悲剧气氛。这幅壁画中的飞天，是北魏飞天的代表作，上身裸露，体格健壮，腿部修长，颇有“天花乱坠满天虚空”的诗意。飞天原为古印度神话中的娱乐神和歌舞神，到了佛国世界作为佛的侍从、护法出现于天空。敦煌飞天不靠翅膀，没生羽毛，仅凭飘曳的衣裙、飞舞的彩带就凌空翱翔。第428窟北壁的北周“降魔变”壁画中，释迦牟尼被魔王驱使的妖魔和魔女包围，镇定自若，不为所动，以强烈对比的手法，表现出正义与邪恶的斗争，烘托出释迦牟尼的庄严、平静和慈悲。第259窟的北魏彩塑“佛”，造型古朴凝重，体态健硕，文静端庄，眉目口角处怡然自得，流露出一种淡淡的神秘莫测而又难以言喻的微笑，使作品有一种含蓄的美感，透露出一种深邃大度、丰神超逸的风骨。莫高窟被人们誉为“世界最大的天然美术馆”是当之无愧的。随着时光的流逝，丝绸之路已被埋没在莽莽黄沙之中，莫高窟却因为干燥的沙漠气候被完好地封存起来，今日的人们才有幸瞻仰这个梦幻般的艺术殿堂。
莫高窟外景
与艺术奇葩相辉映的是科学成就，其杰出代表是祖冲之与贾思勰。
祖冲之（429—500年），南朝宋、齐时人，原籍范阳遒县（今河北涞水县北），字文远。他在曹魏数学家刘徽割圆术的基础上推算圆周率。刘徽认为，当圆内接多边形边数无限增加时，其周长愈益接近圆周长，圆内接多边形边数无限多时，其周长的极限即为圆周长。在这种思想指导下，他创立了割圆术——“割之弥细，所失弥小，割之又割，以至于不可割，则与圆合体而无所失矣”。他据此推算出圆周率值：π = 3.14，后世称为“徽率”。祖冲之在此基础上继续推算，求出精确到第七位有效数字的圆周率值：
3.1415926< π< 3.1415927
这远远走在世界前列。1000年后，15世纪的阿拉伯数学家阿尔-卡西（A1-Kashi）以及16世纪法国数学家韦达（Viete），才求出更精确的数值。为了计算方便，祖冲之还求出用分数表示的两个圆周数值，一个是355/113，称为密率；一个是22/7，称为约率。直至16世纪，欧洲数学家鄂图（Valenfinus Otto）和安托尼兹（Ariaen Anthonis）才得出这个密率数值。
祖冲之指出刘歆、张衡、刘徽、何承天的不足，改革历法，在宋大明六年（462年）完成了大明历。他首先把岁差的存在应用到历法中，这对历法推算精度的提高有重要作用。所谓岁差，是指由于太阳、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，这也就使冬至点在恒星间的位置逐年西移，每年的移动值就叫做岁差。虽然他所用的岁差常数比较粗略，但自此以后回归年和恒星年两个概念渐次为人们所接受，成为制定历法时必须考虑的因素之一。祖冲之完成大明历后，上表给宋孝武帝，要求推行新历，遭到宠臣戴法兴的反对，他无视祖冲之提出的“冬至所在，岁岁微差”的事实，以冬至点是“万世不易”的陈腐观点，指责祖冲之“诬天背经”。经历宋、齐两朝，直到他死后十年，才在他的儿子祖的坚决请求下，于梁天监九年（510年）正式颁行大明历。
贾思勰，山东益都（今山东寿光市西南）人，曾任北魏高阳郡（治今山东淄博市临淄西北）太守。他所写的《齐民要术》大约成书于6世纪三四十年代之际，引用前人著作一百五十多种，总结了黄河中下游农业生产经验，是农学史上的重要著作，全书共十卷九十二篇，约十一万字。此书不但辑录了现已失传的《氾胜之书》、《四民月令》等书，还着重总结了《氾胜之书》以后北方旱地农业的新经验、新成就，标志着北方旱地精耕细作体系的成熟。在这以后一千年间，北方旱地农业技术基本上没有越出《齐民要术》所指出的方向和范围。在精耕细作、园艺技术、林木的压条与嫁接、家禽的饲养管理、良种选育与外形鉴定、农副产品的加工、微生物利用等方面，《齐民要术》都第一次作了全面的系统的总结。贾思勰主张“凡人家营田，须量己力，宁可少好不可多恶”，贯穿了精耕细作求高产的思想，体现了民间谚语所说“顷不比亩善”的真谛。他还强调“顺天时，量地利，则用力少而成功多”，掌握农作物的生长规律，依据天时地利的具体特点，合理使用人力，谋求事半功倍。他总结了轮作方法，指出：谷子换茬是为了防杂草，谷用瓜茬是利用瓜地施肥多的余力，把豆科作物和禾谷类作物、深根作物和浅根作物搭配起来，进行合理的复种和轮作，既可达到用地养地的目的，又可提高土地的复种指数。难能可贵的是，《齐民要术》首次说明了有性繁殖通过授粉来完成，类似的论述欧洲在17世纪90年代才出现。