科技之巅沈括

年少有为,初露头角

早在青年时期任沭阳县主簿的时候,沈括就主持了治理沐水的工程,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17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》

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)里际距离)高下(地势高低)、方斜(地形状况)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。沈括团门谢客、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

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

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人司天监,主持修订新历。沈括和卫朴治学严谨,主张从观测天象人手,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人侵,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:“在廊州、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

沈括在以立德、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
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