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茅永辉专栏:【沈括创设的「科学坐标」】

2024-05-06文化

【随笔】 【沈括创设的「科学坐标」】

作者:茅永辉

沈括无疑是一个奇人,他对我国古代科学发展作出的贡献,是巨大的,是奇特的。英国著名科学家李约瑟(我国科学院外籍院士、生物化学和科学史学家),给了沈括以极高的评价,称沈括是「中国科学史上的坐标」。

沈括,1031年出生,字存中,杭州钱塘(今浙江杭州)人。祖父沈曾庆官至大理寺丞,父亲沈周在泉州、开封、江宁等地做过官。沈括自幼勤奋好学,14岁就读完家里的藏书。他从小跟随父亲到过很多地方,接触社会,增长见识,尤其对大自然表现出强烈兴趣和敏锐观察力。24岁时以父荫入仕,当了沭阳(今江苏沭阳县)的主薄。他一到任,就主持修沭阳境内的沭水,在实践中创造了分层筑堰的水利测量法。当时,王安石正在推行新法,沈括对其中的「农田水利法」特别感兴趣,积极予以推行。他还治理了汴水,兴办了常州、苏州、温州、明州(今宁波市)和泉州等许多水利工程,推动了农业生产的发展。

宋仁宗嘉祐八年(1063年),沈括33岁时考中了进士。利用编校图书的机会,钻研数学、天文和历法,后被提拔为太史令兼管司天监。期间,启用平民出身的卫朴主持修订历法工作,开办科技训练班,千方百计培养人才。沈括他大胆改革了浑仪、浮漏、景表等天文观测计时仪器,制定了【奉元历】,提出了以立春、惊蛰等十二气历(每月第一个节气为「节气」,第二个节气为「中气)为一年,改阴历为阳历,对天文气象学作出了可贵贡献。

宋神宗熙宁元年(1068年),沈括升任馆阁校勘,有机会接触皇家藏书,进一步充实自己的学识。而且,他不迷信书本,善于独立思考,并根据自己所见所闻和生产实践,提出自己的见解,补充和丰富书本知识。

有一次,沈括看到一篇描述「海市蜃楼」的文章,说是「驿舍中夜有鬼神自天而过,车马人畜之声,一一可辨」。经过他亲自调查,了解到此象并不是发生在夜晚而是白天,并没有声音而只见形象。他指出,这是由于光线的折射和反射,将地面上一些物象反映在远处水面和云层的大气现象,并不是什么鬼怪。

指南针,是我国古代的伟大发明之一。沈括在实验中又发现,指南针指示的「南」,常常是稍微偏东,这是由于有「地磁偏角」的缘故。他解释为「以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。」沈括是世界上第一个发现地磁偏角的人,比哥伦布1492年第一次横渡大西洋发现地磁偏角,早了400多年。沈括还利用面糊和熔蜡制成地势模型图,后又用木板雕刻成立体,从而提高了地图绘制的精确度。

「石油」一词,便是他在其著作中首先使用的。除天文气象学之外,在数学方面,他的重大成果是发明「隙积木」和「会圆术」;在物理学的光、声、磁等方面,他的贡献也是突出的;在地质学方面,他对华北大平原和西北高原的成因,最早作出了科学解释;在医学方面,他提出「五难」,即辨症难、治疾难、饮药难、处方难、辨药难,对后世有很大的参考价值;一套【天下州县图】,又反映了沈括在地理学和制图学方面的卓越成就。

王安石变法受挫后,曾积极参与和推广变法的沈括,也被罢了官。宋哲宗元祐三年(1088年),沈括58岁时,他来到了江苏镇江,购置田亩,建起一座花园,取名梦溪园(今镇江市梦溪园巷21号)。在那里,他全力从事著述,就自己的所见所闻和平生研究所得,写成了【梦溪笔谈】。这是一部综合性的科技著作,涵盖了政治、经济、文化、科学技术等方面,内容分故事、辨证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议等十七目,共有609条,记述包罗万象,十分丰富。该书除记述了沈括自己的科研成就外,特别对人民群众的发明创造一一作了记录。如治水工匠高超、建筑木工喻皓、活字印刷术的发明人毕昇等,其中,大部分都是因沈括的记载,留下了唯一可靠的史料。

绍圣二年(1095年),65岁的沈括逝世。沈括一生致力于科学研究,著述颇丰。留传到今天的有【梦溪笔谈】三十卷,【长兴集】十九卷,【苏沈良方】十五卷等。这些著述,为后世提供了宝贵的科学研究材料。由此,也获得古今中外的广泛赞誉。