沈括

2019-06-26 【地质大学】

    沈括(1031-1095),字存中,生于杭州钱塘,是北宋时期著名的科学家。他一生研究涉猎甚广,包括文学、艺术、医学、地理、天文、历史、考古等方面,且研究精到,多有创见性的见解。他提出的许多科学的论断,比西方学者早出数百年,著名的英国学者李约瑟在评价沈括的著作《梦溪笔谈》时,将其称为“中国科学史上的坐标”。沈括在《宋史》中有传,称“括博学喜文,于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算,无所不通,皆有所论著”。
    早年,沈括曾随父亲游历大江南北,入仕之后,又宦游各地。他博览群书,注重实际调查和分析研究,每有所得,都要认真地记录下来。宋元丰初年,沈括曾在润州(今镇江)乌凤岭购置了一所田园,在他58岁在此定居,题名“梦溪园”。他不朽的著作《梦溪笔谈》就是在这里完成的。沈括65岁时病逝梦溪,后归葬钱塘。
    沈括的成就是多方面的,他继承了裴秀的“制图六体”方法,用了近12年的时间,编制成了一套由20幅地图组成的《守令图》(即天下州县图),其中最大的一幅40厘米高、33.3厘米宽。这套在精度方面较前人有所提高。他曾经对流水作用进行研究,他说:“予奉使河北,遵太行而北,山崖之间往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者,横亘石壁如带。此乃昔之海滨,今东距海已近千里。所谓大陆者,皆浊泥所湮耳。尧殛鲧于羽山,旧说在东海中,今乃在平陆。凡大河、漳水、滹沱、涿水、桑干之类,悉是浊流。今关、陕以西,水行地中,不减百余尺,其泥岁东流,皆为大陆之土,此理必然。”从中我们看到沈括领悟到在螺蚌壳以及鸟卵似的石子存在的地带,在历史上则是古时的海滨。所谓的大陆,是由当时在海底土壤堆积而成,而那些堆积土的来源则是由黄河、漳水、滹沱等水夹带泥沙东流所造成,这就科学地从太行山岩石中存在的古生物遗迹推断出了冲击平原的形成过程。正确地解释了华北平原的成因,并对古代沧海桑田的变化作了科学的解释。关于沈括的认识,后来人认为是我国古代重要的海陆变迁学说。对于流水的剥蚀作用,沈括在雁荡山考察过程中曾指出:“大水冲击,沙土尽去,惟巨石岿然挺立。”就很形象地推断出雁荡奇峰的形成是由于流水侵蚀冲刷作用而成。这一科学的认识较郝顿的见解早出700余年。直到现在雁荡山龙鼻洞的石壁上还留有沈括亲笔题名的刻石。
    沈括在地图学上也有重要的贡献。他在《梦溪笔谈》卷25中记载:“予奉使按边,始为木图,写其山川道路。其初编履山川,旋以面糊木屑写其形势于木案上。未几寒冻,木屑不可为,以熔蜡为之,皆欲其轻易贲故也。”由其记载我们得知,他精于观察,善于思索,较早地制造了地理模型。他在任时,经常做山川地势的考察,曾经对定州西部的山脉、道路等地形进行观察,回来后,先在木板上画出山川道路等地形,而后在木板上涌面糊合木屑再用融化的蜡浇制成地势模型。他的创造,比欧洲出现的类似地理模型要早700多年。
    在我国,沈括是最早提出“石油”一词的人,他还预言“此物(指石油)后必大行于世”。在我国古代,对石油的称呼有很多种,如“石漆”、“石脂”、“石脑油”、“猛火油”、“雄黄油”等。唐代段成式的《酉阳杂俎》一书中,对石油也有记载:“石漆,高奴县石脂水,水腻浮水上,如漆,采以膏车,又燃灯极明。”又唐代李吉甫在《元和郡县志》中也有记载:“石脂水,在县东南一百八十里,泉有苔,如肥肉,燃之极明。水上有墨脂,人以草盝取用,涂鴟夷(皮制的口袋),酒囊及膏车。”公元1080-1082年,沈括在延州(今陕西延安一带)任鹿延经略安抚使,那里是产石油的地方。沈括到任后,马上调查了解有关石油的情况,对石油的名称、产区、开采、性能及利用的情况进行了认真的分析和总结,指出:“鹿延境内有石油。旧说高奴县出‘脂水’,即此也。生于水际,沙石与泉水相杂,惘惘而出。土人以雉尾裛之,乃采入缶中。颇似淳漆,燃之如麻。但烟甚浓,所沾幄幕皆黑。予疑其烟可用,试扫其煤以为墨,黑光如漆,松墨不及也,遂大为之,其识文为‘延川石液’者是也。此物后必大行于世,自予始为之。盖石油至多,生于地中无穷,不若松木有时而竭……”。从此,石油一词延用至今。沈括在察看当地人们利用石油做染料的情形后还写了一首诗:“二郎山下雪纷纷,旋卓穹庐学塞人,化尽素衣冬未老,石烟多似洛阳尘。”他的写照生动形象地反映了他所看到的情景。
    沈括是最早发现地磁偏角的人,比欧洲早出400余年。他经过试验,验证了指南针受地磁的影响,并不指向正南,而是略微偏东,发现北极星不在北极,而是偏离北极一度多。这样的结论是他在任司天监期间,亲自动手研究制作观测仪器,经过观察后得出的,为此他还画了200余张测定极星的位置图。沈括在大量观察的基础上,掌握了一些气候变化的规律,对彩虹的成因,认为是“虹乃雨中日影也,日照雨则有之”。对大气折射原理也有认识,他根据判断作出简单的天气预报,并提出了物候随着纬度高低、地形高度、生物品种和人类生产活动而发生变化的一些理论。
沈括除去《梦溪笔谈》之外,还有其他著作达35种之多,如《忘怀录》、《茶论》等等,但是大多佚失或残缺了。
    纵观沈括一生,他不愧为我国伟大的科学家。他的博学、通才,他在对于文学、艺术、科学等方面在当时所能达到的水平上都有精到的研究。有些见解至今还被学者们所称道。正如日本数学家赞扬沈括时所说的:“沈括这样的人物,在世界数学史上是前无古人的,惟有中国才能出这样一个人才。”他的不朽著作《梦溪笔谈》被认为是一部百科全书式的伟大著作而流传后世。

陈宝国供稿