沈括

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沈括

  沈括(Shen Kuo;1031~1095),中国北宋官员、科学家、文学家。字存中,钱塘(今浙江杭州)人。出知延州(今陕西延安市)时,为防御西夏的进攻,他组织士宦之家的子弟进行骑射比赛,优胜者,他亲自敬酒酬劳。这样,使当地青年争相练习射箭。经过一年训练,一千多人成为优秀射箭箭手,他皆录为中军兵,使军威大震,西夏不敢轻易进犯。朝廷增派禁军来守边境,但送来的赏钱只准发给禁军而不赏镇兵。沈括认为这样会引起军队内哄,他便藏匿了诏令,矫制同时向镇兵赏钱,并速报朝廷。朝廷回复说是枢密院发错了诏令,沈卿纠正,避免了混乱。元丰四年(1081),升任郎鄜路经略安抚使,指挥宋军在无定河川大破夏兵,进占银州(今横山县)、宥州(今靖边县)。

  沈括是一位爱国科学家,一生孜孜不倦进行自然科学研究,成果累累。他在鄜延时,曾考察过石油的矿藏、用途和采集方法。他断定石油必然被大规模地用作燃料。人类社会科学事业的发展完全证实了他的科学预言。他在自己的科学著作《梦溪笔谈》中,将这种矿产资源第一次命名为“石油”。沈括的科学研究成就,受到历代人们的赞扬,英国科学家李约瑟在其巨著《中国科学技术史》书中评价《梦溪笔谈》是“中国科学史上的里程碑”。

生平

  至和元年(1054),以父荫入仕,任海州沭阳县(今属江苏)主簿,颇有政绩。嘉祐八年(1063)登进士第,次年迁任扬州司理参军。治平三年(1066)入京,任昭文馆校书郎,不久升为太史令。熙宁年间(1068~1077)王安石实行变法,沈括参与许多活动。熙宁四年(1071)迁太子允中、校正中书刑房公事。五年提举为司天监,其间起用盲人卫朴修订新历,制成新浑仪、浮漏,后修成《熙宁奉元历》,受到迁官嘉奖。同年九月,又奉命疏浚汴河水道,用先进方法测量汴河地形。六年迁集贤校注,参与详定三司令敕;后出使两浙路,相度农田,募捐饥民,兴修水利,上言罢免诸种苛捐。七年迁任太常丞,后又迁右正言,兼任判军器监等重要职务。八年(1075)以翰林侍读学士身份奉命出使契丹,他据理力争,扼制了辽人扩张的野心,平息了边界纠纷。在出使途中绘记辽国山川形势、民俗风情,制成《使虏图抄》,上于朝廷。不久,受命权发遣三司使,主管中央财经;后迁任翰林学士、权三司使。十年(1077)王安石变法失败,沈括受劾贬官,以集贤院学士出知宣州(今安徽宣城)。

  元丰三年(1080)沈括再度受朝廷重用,知延州(今陕西延安)兼鄜延路经略安抚使,成为边防重臣。次年西夏太后梁氏专权,西夏朝政不稳,宋朝乘机发兵大举进攻,却遭失败,唯鄜延路军兵在沈括指挥下攻占西夏多处地方。为进一步遏制西夏,沈括等人向朝廷建议在横山一带修筑城堡的战略,为朝廷所采纳。五年(1082)八月,给事中徐禧在修建永乐城(今陕西米脂西北)时遭西夏兵围攻,全军覆没。沈括因此受责,改授均州(今湖北丹江口市)团练副使,迁随州(今属湖北)安置。元祐元年(1086),宋哲宗即位行大赦令,沈括改授秀州(今浙江嘉兴)团练副使。次年,沈括完成于熙宁九年(1076)奉命编绘的天下郡县图,全图包括大小总图各一幅、分路图18幅,定名为《守令图》,进献朝廷;被封有名无衔的左朝散郎、守光禄少卿,准其任便居住。元祐三年(1088),沈括移居润州(今江苏镇江),筑“梦溪园”,隐居写作8年后逝世。

  沈括资质聪颖,勤于思考,注重实学。《宋史·沈括传》说他“博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医学、卜算无所不通,皆有所论著”,是位以博学著称的科学家。他一生著述甚丰,据《宋史·艺文志》所录有22种155卷,据统计则有40种(一说35种)。但大多散佚,如农学著作《梦溪笔谈忘怀录》(又称《梦溪者怀录》);流传至今有《梦溪笔谈》30卷、《长兴集》19卷,以及《苏沈良方》10卷等。集其毕生研究精华的是著名的《梦溪笔谈》。

  《梦溪笔谈》初名《笔谈》,为笔记体综合著作。全书30卷,含《梦溪笔谈》(正编)26卷,《补笔谈》3卷,《续笔谈》1卷。分故事、辨证、乐律、象数、人事、官政、机智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议17门,共609条。最早曾有南宋乾道两年本,现存最古本为中国国家图书馆藏元大德九年(1305)东山书院刻本,仅含正编。明刊稗海本始出正、补、续三编本。今人胡道静辑校原文和历来版本、研究文字,成《梦溪笔谈校证》一书,征引备全,考据精详,1962年首印,1987年再版,为目前较好版本。内容涉及自然科学和社会科学,具有极高的科学价值,文学上亦很有价值。英国的中国科技史专家李约瑟认为它是“中国科学史上的里程碑”。为纪念沈括,1979年中国科学院紫金山天文台将1964年发现的编号为2027的小行星命名为“沈括星”。

成就

  沈括主要成就如下:

  天文历法 在任司天监工作期间,力主在实测日、月、五星行度的基础上改进历法,推荐和支持卫朴改历,于1074年修成《熙宁奉元历》(简称《奉元历》)。针对传统的阴阳合历在历日安排上的欠缺,编制并主张使用与农业关系密切的《十二气历》,即“十二气为一年”,以立春为一年之始,类似今太阳历。改进和重新设计浑仪、浮漏和景(影)表等天文仪器,写出《浑仪议》、《漏浮议》、《景表议》,使观测测量天体位置、时间与日影的精度得到提高。设计“窥管”,用其观察极星,正确提出北极不在天极,而是离天极“三度有余”。认为“月本无光”,“日耀之乃光耳”,并通过实验方法演示月亮的盈亏现象。发现太阳视运动有快有慢,指出冬至日、夏至日等时差现象。

  数学 开创隙积术和会圆术数学研究新方向。隙积术是求解垛积,属于高阶等差级数问题,他创立一个正确的求解公式;会圆术是几何学中弓形面积计算法,他推导得出一个近似公式,都为后人进一步研究奠定基础。

  物理学 磁学上,发现磁针“常微偏东,不全南也”的磁偏角现象,较西欧哥伦布在发现新大陆的大西洋航行中(1492)才发现这一磁现象要早400余年。光学上,作凹面镜成像实验,指出物在凹面镜的焦点之内得正像,在焦点上不成像,焦点之外则得倒像,得出较《墨经》更正确的结果。声学上,指出箭筒的集声效果;曾用纸人进行共振实验,证明弦线的基音和泛音的共振关系,这个实验比欧洲人早几个世纪。

  地学 在浙东地区,看到“峭拔险怪、上耸千尺、穹崖巨谷”的雁荡山,明确地指出这是流水侵蚀作用造成的。在太行山麓,见到“山崖之间,往往衔螺蚌壳及石子如鸡卵者,横亘石壁如带”,正确地推断“此乃昔之海浜”,且是“浊泥所湮”而成。最先创用“石油”这个名称,并说“此物后必大行于世”。根据亲身观察,认为潮汐是随月亮的运行而变化的。除用12年时间编绘《守令图》外,还在制图方面,曾用木屑、面糊(后改用熔蜡)堆捏辽北地形,“写其山川道路”,制成立体地图;后又复制成木刻辽北立体地形地图。对天气变化很有研究,能结合当地具体情况,成功地预报一些天气的变化。

  农业、生物学 提倡兴修水利,在沭阳主持“疏筑百渠九堰”,著《圩田五说》;在疏通汴河河道中,采用先进的分段筑堰法等,实测沿河各段高低和地形,保证了工程的质量。

  广泛地记载各地动植物,如南海车渠潮州、西北的枸杞、北方沙漠的跳鼠等,对各类海蛤作了仔细的区分,指明蒲芦为香蒲和芦苇、枳实和枳壳的区别;记有庆州(今甘肃庆阳合水等地)用步行虫消除农业害虫的生物防治事例;以中国南北不同地区物候为例,说明植物生长与温度关系。

  医药 批判地继承前人的成果,指出《神农本草》中存在的舛误、不正确的记载几十处;主张中药采制要因时因地制宜;用药要因人制宜,对症下药。著有《灵死方》(已佚)和《良方》。《良方》又称《苏沈良方》,与苏轼合著得名,10卷;原书已佚,现本为后人汇集;书中所载“秋石方”(卷六),记载世界上最早的荷尔蒙制剂制备方法。

  工程技术 书中记录大量民间科学技术人物及其成就,如布衣毕昇发明的活字印刷术、民间匠师喻皓的《木经》、河工高超创造的三埽堵决、平民历算家卫朴等。这些在正史上是见不到的,留下了珍贵的科学技术史资料。

  文学 著有诗文集《长兴集》,原书41卷,现存19卷。全书很有特色,其中一些记游写景作品都很新颖别致。《梦溪笔谈》文笔明快精当,语言形象简练,有较浓的文学意味;其中艺文门、书画门、乐律门等对文学艺术的论述、文字音韵的研究,都富有文学价值。