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沈括(北宋科学家)

科技之巅

沈括简介

沈括生平:沈括(1031~1095),字存中,号梦溪丈人,浙江杭州钱塘(今浙江杭州)人,北宋科学家、改革家,中国历史上最卓越的科学家之一。他博学多才、成就显著:精通天文、数学、物理学、化学、地质学、气象学、地理学、农学和医学;还是卓越的工程师、出色的外交家。晚年以平生见闻,在镇江梦溪园撰写了笔记体巨著《梦溪笔谈》。

历史评价:在以立德、立言、立功为“三不朽”的传统中国,产生伟大的科学家很不容易。不过宋代却出现了一位百科全书式的科学家,他就是沈括,他集地理学家、物理学家、数学家、化学家、医学家、天文学家于一身,还是水利专家、兵器专家、军事家,写下了科学经典巨著《梦溪笔谈》。这部鸿篇巨制被英国科技史专家李约瑟称为“中国科技史上的里程碑”和“中国科学史的坐标”。他就是为现代人熟知的沈括。沈括才学兼备,文理均衡,是个文化、科技通人,一生从事的研究领域都极为宏阔。《宋史》这么评价他:“博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通,皆有所论著。”沈括是个奇才,文武双全,不仅在科学上取得了辉煌的成绩,而且为保卫北宋的疆土也做出过重要贡献。他曾率兵在西北前线对抗强敌西夏的入侵。沈括,是我们中华民族的杰出代表,他所具有的智慧、坚毅、正直、勇于进取等优点正是中华民族所固有的传统美德。历史的车轮驶到今天,也是因为有着无数像沈括这样的人,不断给历史这部机车添油加力,才使它永远滚滚向前。

沈括大事记

1031年 出生。

1063年 中进士,任扬州司理参军。

1066年 入京编校昭文馆书籍。

1077年 出任宣州知州。

1087年 完成了奉命编绘的《天下州县图》。

1088年 移居润州,并打造“梦溪园”隐居。

1095年 去世。

人物关系

沈括传记

家庭幸福 环境良好

▲沈括画像

沈括从小家庭幸福,生活富足,父严母慈,哥哥沈披和他一起长大。沈括的父亲沈周是进士出身,先后曾在简州、润州、泉州、江宁等地任地方官。而沈括的青少年时代就是在随父亲迁任各地中度过的,其间在繁华的泉州居住了8年。沈括的父亲为官清正、同情下层,深受百姓爱戴,这为沈括思想的形成带来了许多积极的影响。沈括的母亲是位很有文学修养的知识妇女,在她的教导培养下,两个儿子都得到了良好的启蒙教育。

他之所以成为一位博学多识的科学家,与年少时的学习教育有着密切的关系。良好的家庭环境和广泛的社会接触,使沈括对许多方面的知识都产生了浓厚的兴趣。这个有着强烈求知欲的少年无论走到哪里,对所见所闻都很留意,同时注意观察各种事物。沈括12岁时开始正式拜师读书。他和哥哥看到当时国家边疆常有战争,给老百姓带来许多灾难,就立志长大后立功报国,于是常在一起练武。他们的舅父许洞能文善武,著有兵书《虎钤(qián)经》,虽然这时已经去世,但他们的母亲把书中的军事理论深入浅出地传授给两个儿子。沈括和哥哥以后均是文武全才,这都要归功于母亲对他们的教育。

《虎钤经》

宋代著名兵书。北宋吴郡(今江苏吴县)人许洞,历四年于景德元年(1004)撰成,凡20卷,210篇,共论210个问题。许洞曾任雄武军推官、▲均州参军等职。该书现存明嘉靖刊本及清《四库全书》等刊刻本。

年少有为 初露头角

▲磁性指南针──水浮法

早在青年时期任沭阳县主簿的时候,沈括就主持了治理沭水的工程,组织几万民工修筑渠堰。这不仅帮助当地人民解除了水灾威胁,而且还开垦出良田7000顷,改变了沭阳的经济状况。在任宁国县令的时候,他积极倡导并且主持在今安徽芜湖地区修筑规模宏大的万春圩,开辟出能排能灌、旱涝保收的良田1270顷,同时还写了很多关于圩田方面的著作,如《圩田五说》《万春圩图书》。

1072年,沈括主持了汴河的水利建设。为了治理汴河,沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共840多里河段的地势。他采用“分层筑堰法”,测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分。这种地形测量法,是把汴渠分成许多段,分层筑成台阶形的堤堰,引水灌注入内,然后逐级测量各段水面,累计各段方面的差,总和就是开封和泗州间“地势高下之实”。这在世界水利史上是一个创举。沈括在仅仅四五年时间里,就取得引水淤田1.7万多顷的显著成绩。在对地势高度计算时,其单位竟细到了寸分,可见,沈括的在治水方面是认真的。

科学巨著 《梦溪笔谈》

▲江苏镇江梦溪广场上的沈括雕像

晚年时,沈括被贬为团练副使,这只不过是一个闲职,只能得到少许俸禄聊以度日。所以宋神宗贬谪沈括的诏书,实际上是宣告了沈括政治生涯的终结。这对沈括在仕途方面可以说是一“祸”,但正是此祸,使得沈括有了精力抛开繁杂的政务,深入到科学研究中去,留下了不朽的科学巨著《梦溪笔谈》。

早在他还任职三司使时,就奉旨编绘一部新的全国地图,但繁冗的政务使他无法全力以赴进行这项工作,因此一直没能完成。不过沈括没有放弃这项工作,即使在被谪随州的日子里,他也随身带着以往收集的图稿,不时加以研究。这时,他可以集中精力来完成这项工作了。经过广征博引,参考大量的资料,又用了两年时间,他终于绘成《天下州县图》。这套地图包括大图1幅、京城图1幅、诸路图18幅,包括了当时北宋所管辖的全部地区。

在制图技术上,沈括采用了科学的画图方法。他继承了传统的“制图六体”,即六项制图原则:分率(比例尺)、准望(地理位置)、道里(实际距离)、高下(地势高低)、方斜(地形状况)、迂直(道路曲直),并有一定的发展。比如:在他之前,地图绘制都是用8个方向来定位,而沈括则采取了24个方向。这样就使地图的精确度大大提高,提高了古代制图学的水平。

编绘完成《天下州县图》后,沈括在1088年将地图献给朝廷,得到了嘉奖,宋哲宗解除了以前对他的人身限制,允许他可以自己选择居住地点。沈括便从秀州迁到了润州(今江苏镇江)的梦溪园。此时沈括已经58岁了。梦溪园坐落在润州的东郊,是一处风景秀丽的田园。园内翠竹成林,郁郁葱葱,梦溪泉水碧绿澄澈,叮叮咚咚向前奔去。沈括闭门谢客、潜心著述,在书房中摆满了各种书籍资料。在这里,沈括将自己的一生见闻,科学研究所得汇集成一部著名的科学巨著——《梦溪笔谈》。此外,他的《长兴集》《良方》《忘怀录》等几十部著作也是在此完成的,可惜的是大多已经失传。

《梦溪笔谈》是沈括毕生科学研究的结晶,它是一部内容极为丰富的著作。有着广博的内容、独到的见解,反映了中国古代特别是北宋时期在自然科学方面的辉煌成就,也反映了沈括的经世之才和博学多识。《梦溪笔谈》共30卷,其中包括《补笔谈》3卷、《续笔谈》1卷。全书分为故事、辩证、乐律、象数、官政、人事、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥诈、杂志、药议共17目,609条。书中内容涉及自然科学和社会科学的各个方面,是一部百科全书式的著作。《梦溪笔谈》记载了许多宝贵的自然科学知识,包括天文、地学、物理、化学、生物医药、工程技术等各方面内容。

▲江苏镇江梦溪园

科技成就 数不胜数

沈括从小就充满好奇心,喜欢研究新事物。随父亲在福建泉州居住的时候,他听说江西铅山县有一泓泉水非但不甜,反而苦涩,当地村民将苦泉放在锅中煎熬,苦泉熬干后就得到了黄灿灿的铜。他对这一传说很感兴趣,于是就不远千里来到铅山县,看到了村民“胆水炼铜”的过程,《梦笔溪谈》中就有相关记载。这是我国有关“胆水炼铜”的最早记载,历史证明他的记载是正确而可靠的。

▲《梦溪笔谈》书影

▲宋朝的罗盘针(模型)

▲泥活字版(据《梦溪笔谈》的记载复原)

除此之外,沈括在天文方面也颇有研究。1072年,沈括负责汴河水建设,同时还负责领导司天监,任职期间,他先后罢免了6名不学无术的旧历官,并破格推荐精通天文历算、平民出身的淮南人卫朴进入司天监,主持修订新历。沈括和卫朴治学严谨,主张从观测天象入手,以实测结果作为修订历法的根据。为此,沈括首先研究并改革了浑仪、浮漏和影表等旧式的天文观测仪器。

“石油”一词最早也是由沈括提出的,最早描绘石油形态与开采过程的也是沈括。那是沈括50岁左右时候,当时他在西北前线对抗强敌西夏的入侵,在紧张的军旅生活中,仍不忘考察民间开采石油的过程,在《梦溪笔谈》中他记录了石油的存在状态与开采过程。他是这样写的:“在鄜州、延州境内有一种石油,就是过去说的高奴县脂水,脂水就是石油。石油产生在水边,与砂石和泉水相混杂,时断时续地流出来。当地居民用野鸡尾毛将其蘸取上来,采集到瓦罐里。这种油很像清漆,燃起来像火炬,冒着很浓的烟,帐幕沾上了油烟都变成了黑色。我猜测这种烟可以利用,于是试着扫上它的烟煤用来做成墨,墨的光泽像黑漆,即使是松墨也比不上它。”根据现有史料,沈括是第一个使用石油的人,并将石油燃烧后产生的烟尘制成了墨。

人非圣贤 孰能无过

除了上述成就,沈括还是一个检举揭发的“高手”。沈括的理性求实精神,在政治生活中却没有展现出来。他政治嗅觉异常灵敏,善于在别人的诗文中捕风捉影。沈括检举揭发的对象是中国文学的巅峰人物——苏轼。南宋王铚《元祐补录》记载了沈括的这一丑事。

沈括比苏轼大5岁,却晚他6年中进士。两位大师很有缘分,做过同僚,而且都成绩斐然。短暂的同僚经历后,苏轼于1066年父丧后回乡两年多,等他再返京时,就与沈括走上了不同的政治道路。1069年,王安石被任命做宰相,进行了激进的改革。沈括受到王安石的信任和器重。苏轼却与王安石意见相左,他与保守党司马光一起,组成反对派。

由于获得了宋神宗的信任,王安石的改革畅通无阻。作为反对派代表,苏轼被贬到杭州担任通判一职。其间,沈括被派到杭州检查浙江农田水利建设。临行前,宋神宗告诉沈括:“苏轼在杭州做通判,你去了要好好待他。”到了杭州,虽然政见不同,苏轼还是把沈括当朋友。沈括表面上也算和善,与苏轼论旧,还把苏轼的新作抄录了一通。但回到京城,他立即用批注的方式,把认为是诽谤的诗句进行详细的“注释”,然后批判这些诗句居心叵测,反对改革,讽刺皇上,最后还交给了皇上。之后,苏轼因为在诗文中“愚弄朝廷”“无君臣之义”而入狱,险些丧命。这就是文字狱历史上著名的“乌台诗案”,牵连苏轼30多位亲友,涉及他100多首诗词。虽然沈括不是主谋,但是他是这个案子的始作俑者,为他的政治生活留下了不光彩的一笔。

古代十大科学家

1.东汉张衡,发明第一架测试地震的仪器;

2.东汉张仲景,著《伤寒杂病论》,后世医学者称张仲景为“医圣”;

3.南北朝祖冲之,在世界数学史上第一次将圆周率(л)值精确到小数点后七位;

4.北魏郦道元,著作《水经注》;

5.隋唐孙思邈,完成了《千金药方》一书,后世尊之为“药王”;

6.北宋沈括,著作《梦溪笔谈》是中国科学史的里程碑;

7.元代郭守敬,制订了部准确精密的新历法《授时历》;

8.明代李时珍,著成《本草纲目》;

9.明末徐光启,我国近代科学的先驱者;

10.明末宋应星,著有《天工开物》,被欧洲学者称为“技术的百科全书”。