第四章 中國傳統科學技術的發展 第九節 沈括和《夢溪筆談》

沈括(公元1031—1095年),字存中,錢塘(今浙江杭州)人。他是北宋時期傑出的科學家,在科學的許多領域,他都有很深的造詣。史書中說他:「博學善文,於天文、方誌、律歷、音樂、醫藥、卜算無所不通,皆有所論著」(《宋史·沈括傳》),李約瑟更稱他「可算是中國整部科學史中最卓越的人物」。

《夢溪筆談》是沈括晚年居住在潤州(今江蘇鎮江)夢溪園時所著。書中記述了他一生的見聞和研究心得,內容涉及面極其廣闊。其中有關科學技術的條目佔1/3以上,涉及到數學、天文、曆法、物理、化學、地理、氣象、地質、冶金、兵器、水利、建築、動植物以及醫藥等領域。《夢溪筆談》現在被視為百科全書式的著作,也是科技史上的珍貴文獻。

沈括在科學方面的貢獻是多方面的,比較突出的有:

數學 他開創了中國古代數學中「隙積術」和「會圓術」的研究方向。隙積術屬於高階等差級數的求和問題,他創立了正確的求解公式。會圓術是已知弓形的圓徑和矢高求弧長的問題,也給出了求解的近似公式。

天文曆法 他極其重視天文觀測,為測驗北極星與天北極的距離,曾親自設計能使北極星保持在視場之內的窺管,連續觀測三個月,每夜測三次,畫了200餘張圖,從而得出當時的北極星離天北極三度有餘的結論。他第一次提出冬、夏至時一天的長度不相等的結論,提出冬至日長,夏至日短。他堅持「月本無光」,「日耀之乃光耳」的科學認識,並用彈丸一半塗粉後,側視如鉤,正視為圓,形象地演示月亮盈虧現象。他還提出改進渾儀、浮漏、影表的意見和設計方案。他提出的十二氣歷,可以彌補節氣在各月份分布不均的缺陷。英國於本世紀30年代用於統計農業氣候的蕭納伯歷,與十二氣歷相似,但比沈括晚了800多年。

物理 沈括對凹面鏡成像進行了研究,已經發現焦點,並提出物體在焦點處不成像,比墨家的研究前進了一大步。為了論證聲音的共振現象,他進行了共振實驗。他剪一紙人,放在琴的基音弦上,撥動相應的泛音弦,紙人就會跳動,而撥其他弦則紙人不動。撥另一張琴的應弦,紙人也同樣跳動。在歐洲同樣的實驗,直至17世紀方出現。

地學 他發現了太行山有螺蚌化石,並推論這裡過去曾是海濱,進而指出華北平原是沖積平原,是由黃河、漳河、滹〔hu呼〕沱河等夾帶的上游泥沙沉積而成。這是世界上對沖積平原成因的最早科學見解。他曾繪製《天下州縣圖》計20幅,其中有全國大地圖一幅,小地圖一幅,分圖18幅,並創製了立體地形模型。

…………

除了自己的研究成果外,《夢溪筆談》中還記述了當時的不少最新科技發明。如前面講到的初期指南針四種裝置方式,畢昇的泥活字印刷,都是藉助於沈括的記述,方為後世所知的。

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