经过数年的不懈努力，祖冲之终于得出了震惊后世的精准数值：他测算出圆周率的盈数为3.，朒数为3.，也就是说，圆周率的准确值，介于3.与3.之间。
这一成果，不仅将圆周率的精准度提升到了小数点后第七位，更是创造了一项保持了近千年的世界纪录——直到15世纪，阿拉伯数学家阿尔·卡西才将圆周率精准到小数点后十六位，打破了祖冲之的纪录；而欧洲直到16世纪，德国数学家奥托才得出相同的精准数值。
除了精准测算圆周率，祖冲之还给出了圆周率的两种简便取值，其一为“约率”22/7，其二为“密率”355/113，其中密率355/113，是一个极为精准的分数值，与圆周率的真实值误差仅为千万分之四，堪称数学史上的伟大创举。
为了纪念祖冲之的这一卓越贡献，后世数学家们将3.称为“祖率”，这一称谓，既是对他学术成就的肯定，更是对他钻研精神的敬仰。
在圆周率之外，祖冲之还与儿子祖暅一同，深入研究立体几何中的体积计算问题，提出了着名的“祖暅原理”——“幂势既同，则积不容异”，即两立体若在等高处的截面积相等，则体积相等。
这一原理，解决了长久以来困扰数学家的球体积计算难题，比西方数学家卡瓦列里提出相同原理，早了整整一千一百多年。
此外，祖冲之还曾编撰《缀术》一书，汇总自己毕生的数学研究成果，此书内容深奥、逻辑严谨，堪称当时的数学巅峰之作，被后世列为“算经十书”之一，成为隋唐时期国子监的数学教材，可惜的是，此书在北宋时期失传，仅留下部分片段，令后世学者扼腕叹息。
天文历法领域，是祖冲之倾注心血最多的另一大领域，他一生最大的贡献，便是编撰出了精准度远超前代的《大明历》。
历法，关乎农事耕耘、祭祀庆典、朝政安排，是古代王朝不可或缺的重要典籍，其精准度直接影响国计民生。
南朝宋时期，官方推行的是沿用已久的《元嘉历》，此历虽经过修订，却存在诸多疏漏，尤其是对“岁差”现象的忽视，导致历法与实际天象偏差日渐增大，节气推算不准，给农业生产带来了极大的困扰。
所谓“岁差”，是指地球自转轴的长期运动，导致春分点沿黄道缓慢西移的现象，这一现象早在东晋时期便被天文学家虞喜发现，提出“岁自为岁，天自为天”的观点，却并未被当时的历法编撰者采纳。
祖冲之通过长期的实地观测，印证了岁差的真实存在，他发现，回归年（太阳直射点从春分点再回到春分点的时间）与恒星年（地球绕太阳公转一周的时间）并非同一数值，二者的差值便是岁差，而正是这一差值，导致了历法与天象的逐渐偏离。
为了编撰出精准的新历法，祖冲之耗费了十余年的时光，坚持每日观测天象，记录日月星辰的运行轨迹，积累了大量精准的观测数据。
他以实测数据为基础，大胆革新，首次将岁差现象引入历法编撰之中，精准测算出岁差每四十五年十一个月向西移动一度，这一数值虽与现代测算的每71年8个月移动一度存在偏差，却是历法编撰史上的重大突破，让历法的推算更加贴合实际天象。
在岁差之外，祖冲之还精准测算出回归年的长度为365.日，这一数值与现代科学测算的回归年长度365.2422日相比，误差仅为五十秒左右，精准度远超前代任何一步历法。
此外，他还对闰法进行了优化，前代历法多采用十九年七闰的制度，祖冲之通过测算发现，此闰法仍有偏差，遂提出了“三百九十一年一百四十四闰”的新闰法，让历法的节气推算更为精准，更契合农业生产的需求。
宋孝武帝大明六年，祖冲之完成《大明历》的编撰，随即上书朝廷，请求废除老旧的《元嘉历》，推行新历。
这本凝聚了他十余年心血的新历法，精准度远超旧历，却因触动了守旧派的利益，遭到了朝中保守大臣的强烈反对。
当时的权臣戴法兴，是守旧派的代表，他固守传统历法，否定岁差的科学性，以“历法是古人所定，不可随意更改”为由，对祖冲之百般刁难，指责其新历“诬天背经”。
面对守旧派的质疑与打压，祖冲之并未退缩，他据理力争，写下《驳议》一文，逐一驳斥戴法兴的谬论，以精准的观测数据与严谨的逻辑推演，证明岁差的真实性与新历法的科学性，文中那句“愿闻显据，以核理实”，尽显其求真务实的学术风骨。
这场历法之争，持续了数年之久，虽有不少有识之士支持祖冲之，却因守旧派势力庞大，《大明历》始终未能在南朝宋时期推行。
直到南朝齐武帝永明九年，在祖冲之之子祖暅的多方奔走与极力举荐下，朝廷才正式下诏推行《大明历》，此时距离祖冲之上书请求推行新历，已过去整整十八年，而祖冲之本人，也已步入暮年，未能亲眼见证新历的全面推行，成为其一生的一大憾事。
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