關于科學巨星沈括的歷史成就

　　人物簡介：

　　沈括（1031—1095），字存中，浙江錢塘（今杭州市）人。北宋天圣九年，出生于一個下層官吏的家庭，家境并不富裕，沈括常自謂“出自寒門”。沈括學識淵博，從事研究的領域極其廣闊，因此取得的成就也是多方面的，寫出了聞名中外的科學巨著《夢溪筆談》和《忘懷錄》等。他一生著作多達幾十種，但是保存到現在的，除《夢溪筆談》外，僅有綜合性文集《長興集》和醫藥著作《良方》等少數幾部了。在《夢溪筆談》一書中。這部以筆記體裁形式寫成的科學著作，內容包括農業、水利、天文、數學、物理、化學、考古、語言、史學、文學、音樂、繪畫以及財政、經濟等等，從自然科學到社會科學，應有盡有。《夢溪筆談》原有二十六卷，后來增加《補筆談》三卷，《續筆談》一卷，總計三十卷。全書分成十七類，共六百零九條，十幾萬字，是一部內容十分豐富可以說是集前代科學成就之大成的光輝巨著，被譽為"中國科學史上的坐標"。在世界文化史上也有重要的地位。

　　人物評價：

　　《宋史·沈括傳》說他“博學善文，于天文、方志、律歷、音樂、醫藥、卜算無所不通，皆有所論著”。

　　日本數家三上義夫稱贊沈括說：“日本的數學家沒有一個比得上沈括，……沈括這樣的人物，在全世界數學史上找不到，唯有中國出了這一個人”。

　　英國著名科技史家李約瑟也認為沈括是“中國科學史上最奇特的人物”，《夢溪筆談》是“中國科學史上的座標”。

　　人物成就：

　　沈括治水

　　沈括十分重視發展農業生產和興修水利。早在他青年時期任沭陽縣主簿的時候，就主持了治理沭水的工程，組織幾萬民工，修筑渠堰不僅解除了當地人民的水災威脅，而且還開墾出良田七千頃，改變了沭陽的面貌，那時他只有24歲。在任寧國縣令的時候，他積極倡導并且主持在今安徽蕪湖地區修筑規模宏大的堅固的萬春圩，開辟出能排能灌、旱澇保收的良田一千二百七十頃，同時還寫了《圩田五說》、《萬春圩圖書》等關于圩田方面的著作。

　　發現石油

　　有一次，沈括在書中讀到“高奴縣有洧水，可燃”這句話，覺得很奇怪，“水”怎么可能燃燒呢？他決定進行實地考察�？疾熘�，沈括發現了一種褐色液體，當地人叫它“石漆”、“石脂”，用它燒火做飯，點燈和取暖。沈括弄清楚這種液體的性質和用途，給它取了一個新名字，叫石油。并動員老百姓推廣使用，從而減少砍伐樹木。沈括在其著作《夢溪筆記》中寫道：“鄜、延境內有石油……頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世，自余始為之。蓋石油至多，生于地中無窮，不若松木有時而竭�！鄙蚶òl現了石油，并且預言“此物后必大行于世”，是非常難得的。沈括發明的“石油”這個名詞便一直沿用到今天。

　　環保觀念

　　沈括很有環保觀念，很早就指出我們不得隨便砍伐樹木。有一次，沈括在書中讀到“高奴縣有洧水，可燃”這句話。后來，他特地對書中所講的內容實地考察�？疾熘�，沈括發現了一種褐色液體，當地人叫它“石漆”，“石脂”，用它燒火做飯，點燈和取暖。沈括給這種液體取了一個新名字，叫石油。這個名字一直被沿用到今天。他當時就想用石油代替松木來作燃料。他說不到必要的時候決不能隨意砍伐樹木，尤其是古林，更不能破壞！在今看來其觀點是絕對正確的，可當時并未得到重視。

　　膽水煉銅

　　沈括生于宋明道元年（1031年）的一個官宦家庭，他的父親沈周當過福建泉州、河南開封、江蘇南京、四川成都的知府，使得沈括有機會隨父親走過全國許多地方，見識比限于一地一市的讀書人要開闊得多。他讀的也是四書五經，但他有與眾不同之處，就是每到一地，很關注當地與自然科學相關的新鮮事，用今天的話來說就是很注重勞動人民的創造。在沈括紀念館里，記者就看到這樣一則記載：他隨父親居住在福建泉州時，就聽說江西鉛山縣有一泓泉水不是甜的，而是苦的，當地村民將苦泉放在鍋中煎熬，苦泉熬干后就得到了黃燦燦的銅。他對這一傳說很感興趣，于是就不遠千里來到鉛山縣，看到了村民“膽水煉銅”的過程，并在《夢筆溪談》中記錄下來。這是我國有關“膽水煉銅”的最早記載，歷史的發展證明他的記載是正確而可靠的。原來在鉛山縣有幾道溪水不是清的，而是呈青綠色，味道是苦的，當地村民稱為“膽水”，“膽水”就是亞硫酸銅溶液。村民將“膽水”放在鐵鍋中煎熬，就生成了“膽凡”。“膽凡”就是亞硫酸銅，亞硫酸銅在鐵鍋中煎熬，與鐵產生了化學反應，就析出了銅。

　　繪制地圖

　　在長達三十余年的官宦生涯中，沈括很注重考察祖國的山河特點，形成了他的地理學說。他考察了浙江的雁蕩山并提出雁蕩山的凌空巨石是雨水千百年沖刷的結果，他考察了黃河三角洲并提出三角洲是黃河泥沙堆積而成的，這些見解用今天的眼光來檢驗也是正確的。他提出廣種樹木、保護樹木以涵養水份的觀點，也完全符合當代的保護環境的理念。他還有一大創造，就是用“飛鳥圖”繪制了“大宋天下郡守圖”，使得北宋的地圖越來越精確。在宋代，由于測繪技術的局限，繪制地圖用的是“循路步之”法，也就是沿路步行丈量，用步行得出的數據繪制地圖，由于道路彎彎曲曲，山川高低錯落，用“循路步之”法繪制的地圖與實況有很大的誤差，圖上差之一厘，實地就差之千米。他采用“飛鳥圖”也就是“取鳥飛之數”，用的是飛鳥直達的距離，有點像現在的航空拍攝，使得地圖的精確度大為提高。令人沒想到的是，他的地理學說與《大宋天下郡守地圖》在與遼國的邊界談判中發揮了重要作用，起到了十萬士兵都難以達到的威力。

　　天文成就

　　沈括還是一個杰出的天文學家。熙寧五年（公元1072年），也就在沈括負責汴河水建設時，沈括還負責領導司天監，在任職期間，他先后罷免了六名不學無術的舊歷官，不計出身，破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛樸進入司天監，主持修訂新歷的重要工作。沈括和衛樸治學態度認真，對舊歷官憑借演算湊數的修歷方法非常不滿，主張從觀測天象入手，以實測結果作為修訂歷法的根據。為此，沈括首先研究并改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀測儀器。

　　數理化成就

　　沈括對物理學研究的成果也是極其豐富而珍貴的�！秹粝�筆談》中所記載這方面的見解和成果，涉及力學、光學、磁學、聲學等各個領域。特別是他對磁學的研究成就卓著。沈括在《夢溪筆談》中第一次明確地談到磁針的偏角問題。在光學方面，沈括通過親自觀察實驗，對小孔成像、凹面鏡成象、凹凸鏡的放大和縮小作用等作了通俗生動的論述。他對我國古代傳下來的所謂“透光鏡”（一種在背面能看到正面圖案花紋的銅鏡）的透光原因也做了一些比較科學的解釋，推動了后來對“透光鏡”的研究。此外，沈括還剪紙人在琴上做過實驗，研究聲學上的共振現象。沈括還是最早發現地理南北極與地磁場的N，S極并不重合，所以水平放置的小磁針指向跟地理的正南北方向之間有一個很小的偏角。被稱為磁偏角。

　　醫學地理成就

　　沈括在地學方面也有許多卓越的論斷，反映了我國當時地學已經達到了先進水平。他正確論述了華北平原的形成原因：根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布，推斷出這一帶是遠古時代的海濱，而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所攜帶的泥沙沉積而形成的。當他察訪浙東的時候，觀察了雁蕩山諸峰的地貌特點，分析了它們的成因，明確地指出這是由于水流侵蝕作用的結果。他還聯系西北黃土地區的地貌特點，做了類似的解釋。他還觀察研究了從地下發掘出來的類似竹筍以及桃核、蘆根、松樹、魚蟹等各種各樣化石，明確指出它們是古代動物和植物的遺跡，并且根據化石推論了古代的自然環境。這些都表現了沈括可貴的唯物主義思想。在歐洲，直到文藝復興時期，意大利人達·芬奇對化石的性質開始有所論述，卻仍比沈括晚了四百多年。沈括視察河北邊防的時候，曾經把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立體地理模型。這個做法很快便被推廣到邊疆各州。熙寧九年（公元1076年），沈括奉旨編繪《天下州縣圖》。他查閱了大量檔案文件和圖書，經過近二十年的堅持不懈的努力，終于完成了我國制圖史上的一部巨作——《守令圖》。這是一套大型地圖集，共計二十幅，其中有大圖一幅，高一丈二尺，寬一丈；小圖一幅；各路圖十八幅（按當時行政區劃，全國分做十八路）。圖幅之大，內容之詳，都是以前少見的。在制圖方法上，沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等九法，這和西晉。裴秀著名的制圖六體是大體一致的。他還把四面八方細分成二十四個方位，使圖的精度有了進一步提高，為我國古代地圖學做出了重要貢獻。

　　醫藥和生物

　　沈括對醫藥學和生物學也很精通。他在青年時期就對醫學有濃厚興趣，并且致力于醫藥研究，搜集了很多驗方，治愈過不少危重病人。同時他的藥用植物學知識也十分廣博，并且能夠實際出發，辨別真偽，糾正古書上的錯誤。他曾經提出“五難”新理論；沈括的醫學著作有《沈存中良方》（得稱《良方》）等三種�，F存的《蘇沈良方》是后人把蘇軾的醫藥雜說附入《良方》之內合編而成的，現有多種版本行世。

　　《夢溪筆談》及《補筆談》中，都有涉獵醫學，如提及秋石之制備，論及四十四種藥物之形態、配伍、藥理、制劑、采集、生長環境等。

　　軍事成就

　　沈括文武雙全，不僅在科學上取得了輝煌的成績，而且為保衛北宋的疆土也做出過重要貢獻。北宋時期，階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼和西夏貴族統治者經常侵擾中原地區，擄掠人口牲畜，給社會經濟帶來很大破壞。沈括堅定地站在主戰派一邊，在熙寧七年（公元1074年）擔任河北西路察訪使和軍器監長官期間，他攻讀兵書，精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰略戰術等軍事問題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作，把一些先進的科學技術成功地應用在軍事科學上。同時，沈括對弓弩甲胄和刀槍等武器的制造也都作過深入研究，為提高兵器和裝備的質量做出了一定貢獻。

　　唯物主義

　　沈括具有樸素的唯物主義思想和發展變化的觀點。他認為“天地之變，寒暑風雨，水旱螟蝗，率皆有法”，并指出，“陽順陰逆之理，皆有所從來，得之自然，非意之所配也�！本褪钦f，自然界事物的變化都是有規律的，而且這些規律是客觀存在的，是不依人們的意志為轉移的，而且這些規律是客觀存在的，是不依人們的意志為轉移的。他還認為事物的變化規律有正常變化和異常變化，不能拘泥于固定不變的規則。正是這些比較正確的思想觀點，促使他取得了那個時代在科學技術方面達到的高度成就。沈括曾提出已知的知識是有限的，人的認識是無限的觀點，對科學的發展產生了很大的影響。

　　政治上的他

　　在以立德、立言、立功為“三不朽”的傳統中國，產生偉大科學家很難。不過宋代卻出現了一位百科全書式的科學家，他是地理學家、物理學家、數學家、化學家、醫學家、天文學家，還是水利專家、兵器專家、軍事家，寫下了科學經典《夢溪筆談》。他就是現代人熟知的沈括。

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