文博時空/文 文博時空 作者 尹博 元豐五年（1082年）十月十七日，沈括因兵敗永樂、應對失當，被貶官安置隨州。到隨州後，居於法雲禪寺，無親無故，三年見不到舊友，行動也受到很大限制。隨州的三年是沈括一生中最憂傷、灰暗的時期，他開始重新審視自己的政治生涯，甚至對從政萌生出一絲「悔意」，悲嘆中寫下「野草粘天雨未休，客心自冷不關秋。寨西便是猿啼處，滿目傷心悔上樓。」
直到元祐四年（1089年）九月，沈括才獲準在外州居住。接到詔命後，沈括就舉家搬遷至早年在潤州購置的夢溪園，在此隱居。沈括與夢溪園可謂有緣。三十歲時，他常夢見一風景秀美之地，山明水秀，登小山，花木如覆錦；山之下有水，澄澈悅目，心中樂之，因欲謀居。後來他托人在鎮江（古時稱潤州）買了一塊園地。幾年後沈括路過鎮江，見其地，不禁又驚又喜，覺得宛若「夢中所遊之地」，於是將門前小溪命名為「夢溪」，庭院命名為「夢溪園」。
告別沙場，遠離朝廷，58歲的沈括終於回到了他的夢想之地，從此隱居於此（「予退處林下，深居絕過從」），撰寫【夢溪筆談】。此時，沈括的心情可能是很平靜的，因為他寂寞到無人對談，只能「筆談」。30卷、609條目的【夢溪筆談】中，有20條是與軍事相關的，其中包括他親歷的戰事，他所了解的攻防策略，更有他親自參與改造成功的「神臂弓」。回首戍守邊關出使遼國的慷慨激昂，守安疆界抵禦西夏的勝利，出生入死的一幕幕展現在眼前，燭光下的沈括怎能不掩面長嘆？
戍守邊境沙場、負責制造武器的「軍器監」……這些獨特的經歷與閱歷，成就了沈括在軍事上的見聞，使他成為歷史上少有的科學家兼實幹家；沈括的軍事才能被欣賞，但最後斷送了他仕途的也是沙場的兵敗。可如果不是被貶隱居，他又怎能安心撰寫【夢溪筆談】呢？禍兮福兮，時也命也，沈括晚年終於回歸到他真正擅長的東西，留下蓋世科技巫師的美名，實屬大幸吧。
沈括像
01
沈括與北宋武器研發
沈括從小就很勤奮好學，在雙親的幫助下，14歲便閱讀完了家中的藏書。少年時期沈括跟隨父親周遊各地，開闊了他的視野，泉州、潤州、簡州和汴京等地都有他的足跡。皇祐到治平（1049-1067）年間的官宦生涯，也為沈括積累了更充足的學識與閱歷。正是在與社會的接觸中，沈括對社會生活有了很多觀察和體認，這也激發了他對發明創造的興趣。
沈括能把註意力放到武器研發上，離不開北宋時期整個社會對於軍事武器研發的重視。北宋的武器研發壓力主要來自漫長的邊界線上與遼、西夏的沖突。遊牧民族的遊走作戰給北宋邊防帶來了相當大的壓力。北宋國土面積越來越小，轄區又缺少適合養馬的操場，不產好馬，在與長於騎馬作戰的遼、西夏這些遊牧民族的對抗過程中經常處於劣勢。笨重的步兵無法很好地處理靈活的騎兵，而北宋沒有好馬，騎兵又很弱，新式遠端武器的研發就迫在眉睫。
遼 北宋時期全圖
北宋前期，出於加強邊防的需要，仁宗慶歷年間的天章閣待制曾公亮與翰林學士丁度曾主持編纂中國第一部新型兵書——【武經總要】，可以稱得上是集古代兵器之大成的百科全書。它不僅記載了軍事理論思想，還描述了冷兵器和熱兵器的情況，並附各式各樣的插圖以及楷書的文字說明。北宋初年也專門設定了生產各式兵器的南北作坊和弓弩院，制造各種強勁武器，據稱當時南北作坊的武器年產量達3萬多件，宋太祖趙匡胤隔10天就要檢查一次。北宋對軍事武器的重視可見一斑。
【武經總要】
當然，沈括在軍事上發明創造的動因，除了北宋整體社會風氣的影響，更多還在於熙寧、元豐（1068-1085）時期沈括實際的戍邊行動的刺激。熙豐時期正是浩浩蕩蕩的王安石變法的進行時期，王安石針對北宋「積貧」「積弱」的社會局面，從財政、軍事、科舉三方面大加改革。
沈括有著多年的從政經驗，在治水、天文儀器等方面顯示出了充分的改造才能，沈括主持的治水工程、參與的歷法編纂都取得了非常好的成效，由此在熙寧四年起（1071），沈括也為王安石和宋神宗重視。熙寧七年（1074），沈括調任河北西路察訪使，提舉河北西路義勇、保甲公事。河北西路地處北疆，與遼接壤，沈括的工作重心即是當地的軍政和邊防。
北宋河北東路、河北西路、河東路
沈括在河北西路擔任訪查使的時候，政府要求每戶人家交馬匹作為賦稅來保衛邊境，大家都覺得北宋的戰馬肯定打不過遊牧民族的戰馬，但礙於政府的強制又不得不做，民眾對此怨聲載道。沈括一到當地，就立即指出：「北方地區馬匹多而且人們習慣於騎馬作戰，這就好像我大宋朝的弓弩是特別強大的一樣，舍長取短又怎麽能取勝呢？」
北宋 【大駕鹵簿圖書】（部份）
註：圖中所展示為北宋南郊大禮的弓弩部隊。
大概正是在此次戍邊活動中，沈括認識到了北宋軍事武器的研發對於軍隊戰鬥力的重要性，既然馬匹不行，那就加強弓弩等遠端武器的研發。沈括的武器研發活動幾乎都是在調任河北西路之後噴薄而出的。在河北西路積累了經驗之後，隨後的熙寧八年（1075），沈括返京，開始負責專門制造武器的軍器監，監督兵器的生產並改進兵器的制造方式。
軍器監是王安石變法後的產物，是一個比較新的機構。在王安石的強兵之法中，熙寧六年（1073）實施軍器監法，效仿唐代廣設軍器監，招募工匠、改良武器、監督軍事生產。在沈括負責軍器監後，他的軍事武器制造才能迅速展現出來。
沈括題名摩崖題記
註：圖為沈括於浙江省樂清市雁蕩山龍鼻洞的摩崖題記。「摩」本義為研磨，刻在巖石上的文字或圖畫稱摩崖。熙寧六年（1073），沈括遊於雁蕩山，故有此題名。
02
「神臂弓」與火藥武器
熙寧八年（1075），沈括判軍器監，他將武器改造的目光首先移到了弓弩制造上。沈括對弓弩是特別有研究的，他提出「弓有六善」：性體少而勁、和而有力、久射力不屈、寒暑力一、弦聲清實、一張便正。這是對古代高質素弓弩的精湛理解。
在軍器監期間，他成功改造了著名的「神臂弓」。【夢溪筆談·器用】中有：「熙寧中，李定獻偏架弩，似弓而施幹鐙。以鐙距地而張之，射三百步，能洞重紮，謂之‘神臂弓’。」神臂弓其實就是弩的一種，外表看起來像弓，不過射程要比普通的弩箭更長，而且威力更大。
神臂弓復原圖 圖源：【中國古代兵器大百科】
神臂弓復原圖 圖源：【中國古代兵器大百科】
北宋「神臂弓」圖示
神臂弓的射程能達到三百米左右，需要架起來使用，想要搭弓射箭需要用腳蹬住才能做到，精準度十分高，而且可以射穿盔甲。後來的金朝名將，完顏宗弼（也即金兀術，金太祖完顏阿骨打的第四個兒子）就評價道：「我昔日向南方征戰，看見宋人用的軍事武器，最妙的就是神臂弓，其次就是重斧，別的就沒什麽害怕的了。」據說，宋人抗擊金朝的時候，就是依仗神臂弓，如果遺失一個就要依軍法處置，寧可破壞掉也不能留下讓敵人仿制。可見其對遊牧民族作戰的效果拔群。
沈括並不是「神臂弓」的首創，前文提到的李定是一黨項的酋長，李定獻此強弩後由宋神宗賜名「神臂弓」，宋神宗命人對此仿制。但為何不直接按照「神臂弓」的做法制造「神臂弓」，而是要「仿制」？原因在於，西夏的此類弓弩是使用西夏的材料，弓身、弓弦和箭矢的材料等諸多方面會極大制約弓弩的威力，西夏有的材料，北宋不一定有。相傳西夏的此類強弓要用西夏所產的堅韌木材和牦牛的角來制作，制作步驟也是保密的，故而哪怕是敵方酋長帶著「神臂弓」和制作技術來投，北宋想要大量仿制此類弓弩也是需要不斷試錯的。
由於弓弩的制造是一個國家的機密，現存的史書裏並沒有詳細的介紹。沈括戍守邊關的實地經驗讓他深深認識到了「神臂弓」作為武器的巨大潛力，於是上書力薦大量制造「神臂弓」。熙寧八年九月，沈括開始掌管兵器鑄造，十一月就有所斬獲，「八年十一月十六日，軍器監進再造神臂弓。」次年五月，軍器監的武器產量更是一下子增加了十幾倍。沈括對「神臂弓」的改進，應是透過不斷試錯，在北宋的物產中找到可以替換的材料，如此「神臂弓」的產量才能大幅提升。
在沈括領導下，軍器監也負責改進和監督火藥武器的生產，軍器監同樣有專門的火藥制造機構「火藥作」。火藥武器作為中國古代最早套用於軍事的火器，被稱為「軍中之利器」。
火藥用於軍事的開始是唐昭宗天祐元年（904）在江西南昌的一次戰爭，將領鄭璠使用「發機飛火」帶領壯士攻城，所謂「飛火」，就是火炮、火箭之類。弓弩往往可以和火藥搭配使用，火箭就是在弓箭前方綁縛火藥桶，利用火藥的推力發射弓箭的火器。
隨著宋代火藥技術發展，火藥武器的類別變得更加多樣，【武經總要】中詳細地記載了宋軍裝備的火球類火器、火藥箭類火器等重要火藥武器。火球類火器有火球、毒藥火球、蒺藜火球、霹靂火球、煙球、竹火鷂、鐵嘴火鷂等；火藥箭類火器有弓火藥箭、弩火藥箭、火藥鞭箭等。沈括的火藥武器生產，主要生產的就是這些火球類和火藥箭類火器。
宋 綠釉瓷蒺藜火球
北宋蒺藜火球、引火球圖示
北宋竹火鷂、鐵嘴火鷂圖示
03
「猛火油」與石油及石油墨的命名
沈括最早提出並使用了「石油」一詞，為石油命名。沈括領導的軍器監中，專門設立了「猛火油作」，就是軍用石油加工場。北宋人很早就意識到了石油對武器制造的作用。不過在沈括領導軍器監時，他還沒有把制作「猛火油」的原料稱作石油。沈括對石油的命名是元豐三年（1080），改知延州，兼任鄜（fū）延路經略安撫使，抵禦西夏後發生的。
【武經總要】中介紹了一種名叫「火罐」的火藥武器，與用「猛火油」做成的「猛火油櫃」「筒櫃」相配合，可以用來防衛城池。如果遇到敵人攻城，就可以使用這些武器燒灼他人，水都無法撲滅這種燒灼，是十分強大的武器。軍器監制造的「猛火油」，應該也是主要作守城之用。
北宋猛火油櫃圖示
沈括在被貶延州抵禦西夏時，看到了當年煉制「猛火油」的原料，遂取名為石油。沈括的【夢溪筆談】中記載：「鄜、延（鄜州、延州，今陜西延安一帶）境內有石油」，並且說：「（石油）生於水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出」。沈括記載，當地的人用雞毛把石油一點一點收集起來，石油的顏色漆黑，可以燃燒冒煙，熏黑周圍的事物。
石油是從石頭中出來的，又像油脂，命名為石油十分貼切，沈括還為石油寫了一首七絕：
【延州詩】
沈括
二郎山下雪紛紛，
旋卓穹廬學塞人。
化盡素衣冬未老，
石煙多似洛陽塵。
這首詩說石油的煙比洛陽的馬車還容易熏黑人的衣裳，冬天還沒過去，衣服就都變黑了。沈括註意到石油可以染色的作用，石油「燃之如麻，但煙甚濃」，而「墨光如漆，松墨不及也」，因此沈括想到了用石油制墨，還認為石油墨會「大行於世」。
但石油墨並沒有被當時的人多加註意。一方面因為石油裸露地表的比較少，當時開采技術沒到。另一方面是石油墨品質也沒有那麽高，古人對墨要求比較高。後來到工業時代，石油大規模被開采和使用，傳統的墨才被石油墨所取代。
沈括自身廣博的興趣、研發軍事武器的熱情，加之北宋統治者對武器研發的重視，共同成就了沈括的軍事武器發明。國際知名的漢學家李約瑟曾評價沈括道：「（沈括是）中國整部科學史中最卓越的人物。」「（【夢溪筆談】是）中國科學史上的座標。」沈括有著沙場的真實經驗，使得他對軍事武器有比較高的重視，盡管其兵敗永樂，仕途也因此次兵敗毀於一旦，但其軍事武器的制造能力是不可否認的。【夢溪筆談】中記述了不少軍事相關的事象，從軍事武器的角度去認識沈括科學史的地位也許是不無裨益的。
【相關典故與科學成就】
沈括對天文、地理、方誌、律歷、音樂、醫藥、蔔算、考古等都頗有研究。【夢溪筆談】中還記錄了一些有趣的故事。
1. 沈括讀【大林寺桃花】
白居易【大林寺桃花】有：「人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開」，年少的沈括對此非常不解，為什麽在四月，山下的桃花都開敗了，山上的桃花卻剛剛開呢？於是，沈括便邀請幾個小夥伴上山遊玩看桃花，發現確實山上的桃花開得極好。沈括非常困惑，百思不得其解，當一陣冷風吹過，沈括忽然一下子想到：「我明白了！地勢高的地方氣溫就會比較寒冷，花開得就晚啦！」
這個故事是否真實，已經無從考據了，也許是民眾間的口口相傳，讓這一故事在今天仍舊有生命力。但【夢溪筆談】確實記載了沈括對白居易【大林寺桃花】的評價：「蓋常理也。此地勢高下之不同也。」可以確定的是，沈括確實有科學探索精神，能寫出【夢溪筆談】絕非偶然。
2．沈括觀測黑龍
熙寧八年（1075），沈括曾出使遼國。正是此次出使的經歷，給沈括留下了深刻的印象。在晚年寫作的【夢溪筆談】中，他記述道：「在黑水西側有一峻山，山上供有一座射龍廟，其內有一巨大骸骨。」
相傳，遼太祖耶律阿保機曾見過真龍。920年，遼太祖耶律阿保機全副武裝外出騎馬打獵，到一地廣人稀的荒野處，忽然天空狂風大作、電閃雷鳴，大風吹得耶律阿保機身形搖擺，胯下的駿馬也瑟瑟發抖，想要逃跑。耶律阿保機臉色陰晴不定，也在思考要不要打道回府，但天氣又實在惡劣，不知如何是好。恰在此時，天空又忽然變暗，耶律阿保機疑惑擡頭，便見一黑龍在天空飛舞盤旋，向其撲來。
遼太祖勇猛過人，此時並未害怕，而是直接搭弓射箭，一發箭矢如脫韁野馬奔向黑龍軀體將其射殺。巨大的黑龍哀嚎著從天空重重摔下，從此沒了聲息。之後耶律阿保機便將黑龍骸骨作為自己英勇的象征。沈括觀察到的黑龍骸骨疑似即為當年耶律阿保機故事。
3. 揚州明珠：詳細描述了宋代一次有名的UFO事件
在北宋嘉佑年間在揚州出現了一只巨大的「珠」，常常在夜晚時可見。開始時它出入於天長縣陂澤中，後來轉入甑社湖，隨後又在新開湖中現身，當地的居民和南來北往的行人常常能見到它。沈括的一位友人的書齋正建在湖上，一天夜裏，忽然看見這顆巨「珠」，離他還非常近。開始時，「珠」房微微的開啟，有光自吻沿處透出，像橫著的一條金線。突然，「珠」房大開，有半席那麽大，裏面白光如銀，中有一顆如拳大的寶珠，耀眼奪目，不可正視。方圓十幾裏地的樹木都能看見影子，它放出來的光芒像初升的太陽，只見天空火紅一片，猶如燃燒的野火。倏然之際，「珠」飛一樣地遠去，像耀眼的太陽，浮於湖面上。這顆珠放出的光不像古時的明月之珠，似月光，而是光芒萬丈，如同日光一般。
鎮江舉行紀念沈括逝世890周年學術討論會，時任中國科學院自然科學史研究所所長席澤宗講到：「人們註意到【夢溪筆談】369條，認為可能是古代已有UFO飛降地面的證據。
4. 記述親自觀看佛牙的經歷
【夢溪筆談】中有一卷【神奇】，專門記錄種種超乎自然的事情，其中這件是沈括親身經歷的：
熙寧中，予察訪過鹹平，是時劉定子先知縣事，同過一佛寺。子先謂余曰：「此有一佛牙，甚異。」余乃齋潔取視之。其牙忽生舍利，如人身之汗，瘋然湧也，莫知其數，或飛空中，或墮地。人以手承之，即透過；著床榻，摘然有聲，復透下。光明瑩徹，爛然滿目。余到京師，盛傳於公卿間。後有人迎至京師，執政官取入東府，以次流布士大夫之家。神異之跡，不可悉數。有詔留大相國寺，創造木浮圖以藏之。今相國寺西塔是也。
沈括以很虔誠的態度（先齋戒），觀看佛牙，佛牙突然化生出許多舍利，多到不可數，空中飛舞，用手接即透過，掉到床榻上有聲音，也能穿過。舍利光明燦爛，後藏於相國寺西塔。
5.沈括在天文歷法方面的成就
沈括在天文歷法方面取得了很多成就。治平二年（1065）時，沈括編校昭文館書籍，參與詳訂渾天儀，並在閑暇研究天文歷法之學。在之後，沈括在天文歷法方面展現了更多的才能。熙寧五年（1072），沈括提舉司天監，進行了大量改革。
北宋時期，司天監天文院和翰林天文院是兩個負責觀測天象的機構，二者職能相同，都負責觀測天象，預示吉兇禍福。兩個機構設立的初衷本來是為了相互監督，防止一家獨大，但兩個機構的負責人卻互相串通，敷衍了事。待沈括去任職時，發現司天監的人工作十分不認真，觀測也不仔細，有些簡直就是對天文歷法一竅不通，純混日子。
沈括主持司天監後，就大量裁汰了那些不負責任、不合格的官員，招募了很多精通天文歷法的人才，來編纂新的歷法，有效改善了以往冗雜的機構設定。他還舉薦了一個叫衛樸的民間學者，衛樸此人在民間算卦，卻極精通天文歷法，沈括對此大加贊美，不管他身份低微與否，唯才是舉。在熙寧八年（1075年），新的歷法【奉元歷】出現，確定365.24358500日為一個回歸年，和現在的365.2422日相當接近。
對於天文儀器，沈括也予以改良，新的渾天儀也被制造出來。沈括還就天文歷法寫作了很多文章，反映了他極高的理論修養，可謂當時天文學的最高水平。
6．沈括繪制地圖
熙寧七年（1074），沈括擔任河北西路察訪使期間，為了全面顯示當地的地理風貌，曾制作一種立體的地圖「木圖」。
【夢溪筆談】記載：「予奉使按邊，始為木圖，寫其山川道路。其初遍履山川，旋以面糊、木屑寫其形勢於木案上。未幾寒凍，木屑不可為，又熔蠟為之。皆欲其輕，易賫故也。至官所，則以木刻上之。上召輔臣同觀，乃詔邊州皆為木圖，藏於內府。」沈括詳細考察了當地地形，親自步履山川，用面糊和木屑模擬山川地貌，堆積木案上，但因為天氣寒冷，木屑不方便處理，就又用蠟塑形，再用木刻。熙寧八年（1075），沈括向神宗上呈「木圖」，也得到了神宗的青睞。
熙寧九年（1076），沈括被任命編繪天下州縣圖，之後沈括的仕途十分不順利，歷經貶官、兵敗、流放，對政治已心灰意冷，但他始終惦念著編繪地圖的工作。歷時十一年，沈括熙寧九年（1076）以來的材料，終於在元祐二年（1087）編成地圖，正式定名為【守令圖】，次年（1088）上報朝廷。之後沈括得到了自由活動的權利，元祐四年（1089）搬家到了早年購買的夢溪園，隱居創作【夢溪筆談】，紹聖二年（1095）病逝。
圖片 | 尹博
排版 | 小謝
設計 | 尹莉莎
