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沈括画像

沈括(1031—1095年),字存中,号梦溪丈人,汉族,浙江杭州钱塘县人,北宋杰出的政治家、科学家。
宋仁宗嘉祐八年(1063年),沈括进士及第,授扬州司理参军。神宗时参与熙宁变法,受王安石器重,历任太子中允、检正中书刑房、提举司天监、史馆检讨等职。元丰三年(1080年),改知延州,驻守边境,抵御西夏,后因永乐城之战牵连被贬。晚年移居润州,隐居梦溪园,绍圣二年(1095年)去世,享年六十五岁。
沈括一生著作多达几十种,以笔记体裁写成的名作《梦溪笔谈》,内容丰富,集前代科学成就之大成,被誉为"中国科学史上的坐标",在世界文化史上也有重要的地位。

1人物生平

早年经历

天圣九年(1031年),沈括生于浙江钱塘(今杭州市)一个官宦之家,父亲沈周和祖父曾任大理寺丞,外公许仲容曾任太子洗马,舅舅许洞是咸平三年(1000年)进士。
沈括自幼勤奋好学,十四岁就读完了家里的藏书,并随父亲到过福建泉州、江苏润州、四川简州和京城开封等地,接触社会,增长了不少见识。十八岁至南京,对医药产生兴趣。
皇祐二年(1050年),沈周知明州(宁波),沈括借居苏州母舅家,从许洞的著作与藏书中得益甚多。沈括少年时体弱,曾因练字过度而得眼疾,苏州表兄许复授以乌头煎丸,沈括就把此方录入《苏沈良方》。

步入仕途

皇祐三年(1051年)沈周去世,至和元年(1054年),沈括以父荫入仕,任海州沭阳县(今属江苏)主簿,修筑渠堰,开发农田,颇有政绩。嘉祐六年(1061年),任安徽宁国县令,倡导并发起了修筑芜湖地区万春圩的工程,并撰写了《圩田五说》、《万春圩图记》。
嘉祐八年(1063年),沈括进士及第,授为扬州司理参军。治平三年(1066年),沈括被推荐到京师,任馆阁校勘,开始研究天文历算。按照惯例,皇帝每三年要前往圜丘,祭祀天地。吏员常借此修建园林、铺张浪费、谋取私利。沈括考察了南郊大礼的历史沿革,撰写《南郊式》,被任命掌管郊祀的事务。沈括按照新礼仪办事,所节省的费用数以万计,神宗十分满意。

参与变法

熙宁二年(1069年),王安石被任命为宰相,开始进行大规模的变法运动。沈括积极参与熙宁变法,受到王安石的信任和器重,担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。
沈括曾经到丞相府汇报事情,吴充问他说:“自从免役令颁布以后,百姓对它的诋毁攻击至今没有减少。免役法究竟对百姓怎么样?”沈括说:“认为不方便的,只是士大夫和城市中习惯于免除服役的人,这不必顾虑。只是有些贫穷寒微人家本来规定不服力役的,现在也要他们出钱,那是应该考虑的。如果对这些人全部放宽,完全不收他们的钱,就好了。”吴充认为他说得对,上表朝廷施行了这项建议。

平步青云

熙宁五年(1072年),沈括升任太子中允、检正中书刑房、提举司天监,职掌观测天象,推算历法。当时的日官都是庸庸碌碌的人,对于天文现象、天体图象及天文仪器,几乎全然不知。沈括开始设置浑仪、景表、五壶浮漏,召请卫朴修造新的历法,并向全国征集观测天象的书籍,把方技科分为五项,都被采用施行。
熙宁六年(1073年),淮南发生饥荒,沈括受命巡察,发放常平仓的钱粮,疏通河渠,修治荒田,治理水患,取得明显成效,升任集贤校理,巡察两浙农田水利。借职务之便,沈括有机会接触皇家藏书,进一步充实自己的学识。在此期间,撰写有《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》、《修城法式条约》、《营阵法》。
熙宁七年(1074年),加官史馆检讨。当时,有两件事情在全国引发了大规模争议,一是朝廷大规模登记民间车辆,二是是四川私贩井盐屡禁不止,市易司打算填封私井,该为供应解池之盐。神宗召问沈括,沈括知道征集车辆的用意在于备战辽国时,便说:“古代的兵车是轻便车辆,利于机动作战;而民间的车是太平车,用于载重,笨重庞大,只能供太平使用而已。”神宗又问川盐之事,沈括回答说:“填封私井,由官府发售,固然好。但小盐井很多,难以禁绝,势必要在这些地区加强警戒,得不偿失。”神宗点头同意,遂于次日诏停此二事。提升沈括为知制诰,兼管通进、银台司,沈括从太子中允到知制诰,仅三个月的时间。

出使辽国

熙宁八年(1075年),萧禧来宋京师,处理河东黄嵬一带地界分划的问题,留在馆舍不肯辞去。沈括就到枢密院查阅以前的档案文件,发现宋辽过去商定的协议是以古长城为边界,而这次争议之地越过古长城有三十里之遥,于是上表阐明了这件事。神宗命令把地图拿给萧禧看,萧禧这才感到理屈。神宗赏赐沈括白金一千两,让他出使辽国。
从宋朝出发前,沈括找出争论地界的各种书信档案数十件,预先让幕僚和吏员背熟,到了契丹宫廷,契丹宰相杨益戒每有问题提出,沈括就让手下吏员列举档案条文作答。先后六次谈判都是这样,杨益戒无言可对,傲慢地说:“就为了几里土地,断绝双方的友好关系吗?”沈括回答说:“协议是辽国先皇所签,你们若抛弃祖宗的信誉,自认理屈,对我们没有什么不利。”
熙宁九年(1076年),沈括起程回国,将沿途地理形势、风俗民情画了份地图,撰为《使契丹图抄》,献给朝廷。因出使有功,沈括被任命为任翰林学士,权三司使。

戍守西夏

熙宁十年(1077年),王安石变法受挫,蔡确抨击沈括对免役法的言行前后不一,妨害司农法,沈括以集贤院学士出知宣州,。元丰元年(1078年),复职龙图阁待制、知审官院,又被派遣出任青州知州。
元丰三年(1080年),沈括改知延州(今陕西省延安一带),兼任鄜延路经略安抚使,抵御西夏。到了延州,沈括以朝廷所赐之钱买酒,召集平民子弟,开展骑马射箭活动,并亲自给优胜者敬酒祝贺,边境百姓群情踊跃。活动持续了一年,沈括从中选拔出精锐之士,充实到边防部队,延州军队的声威远超其他州府。
鄘延副总管种谔讨伐西夏有功,沈括加官为龙图阁学士。朝廷派出中央禁军驻防边境,并多次赏赐,但没有赏赐地方军队。沈括认为赏赐不均,会引起边防军队变乱。于是假传朝廷旨意,犒赏地方军队,并通过驿站上报朝廷。神宗对此极为满意,降诏此后再有来不及请示的紧急事件,可酌情处理,皇城使以下的官职,允许沈括以朝廷的名义补授。
元丰五年(1082年),大将景思谊、曲珍攻克西夏磨崖、葭芦、浮图城,沈括建议在横山修筑城墙。给事中徐禧提议筑永乐城,种谔反对。徐禧上奏朝廷,弹劾种谔骄横,神宗降诏徐禧总领筑城事宜,命沈括将帅府移到边界,以接济军用物资和救援。十四日后,筑成,徐禧令景思宜领四千人镇守,率余部返回米脂。
不出十日,西夏出兵二十万攻永乐城,曲珍忙报知徐禧,徐禧统兵往援,令沈括留守米脂。夏军渡过永定河,发动猛攻,宋军战败,退入城中。夏军兵围永乐城,截断城中水源,士卒渴死大半。徐禧、高永亨、李舜举等都壮烈牺牲,损失军人一万余人(永乐城之战)。沈括因为西夏军队袭击绥德,而先去援救绥德,未能援救永乐城,被贬为筠州团练副使。

晚年生涯

元祐元年(1086年),改任秀州团练副使,接着任光禄少卿分司。
元祐二年(1087年),完成熙宁九年奉命编绘的“天下郡县图”,定名为《守令图》,被特许到汴京进呈。
元祐三年(1088年),沈括移居到润州(今江苏镇江市东),构筑“梦溪园”,在此隐居。
绍圣二年(1095年),沈括去世,享年六十五岁。

2主要成就

地方治绩

沈括早在任沭阳县主簿的时候,就主持了治理沭水的工程,组织几万民工,修筑渠堰,不仅解除了当地人民的水灾威胁,而且还开垦出良田七千顷,改变了沭阳的面貌。在任宁国县令的时候,他倡导并且主持在今安徽芜湖地区修筑万春圩,开辟出能排能灌、旱涝保收的良田一千二百七十顷,同时还写了《圩田五说》、《万春圩图书》等关于圩田方面的著作。
熙宁五年(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八百四十多里河段的地势。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。仅仅四五年时间里,就取得引水淤田一万七千多顷的成绩。对地势高度的计算,其单位竟细到了寸分。

唯物思想

沈括认为“天地之变,寒暑风雨,水旱螟蝗,率皆有法”,并指出,“阳顺阴逆之理,皆有所从来,得之自然,非意之所配也。”就是说,自然界事物的变化都是有规律的,而且这些规律是客观存在的,是不依人们的意志为转移的。
沈括认为事物的变化规律有正常变化和异常变化,不能拘泥于固定不变的规则。正是这些比较正确的思想观点,促使他取得了那个时代在科学技术方面达到的高度成就。
沈括曾提出已知的知识是有限的,人的认识是无限的观点,对科学的发展产生了很大的影响。

科学贡献

《梦溪笔谈》原二十六卷,后来增加《补笔谈》三卷,《续笔谈》一卷,总计三十卷。全书分成十七类,共六百零九条,十几万字,是沈括一生社会和科学活动的总结,内容极为丰富,包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、考古、音乐、艺术等共600余条。其中200来条属于科学技术方面,记载了他的许多发明、发现。
1、天文历法
熙宁五年(1072年),沈括负责汴河水建设时,还负责领导司天监,先后罢免了六名旧历官,不计出身,破格推荐精通天文历算、出身平民的淮南人卫朴进入司天监,主持修订新历的重要工作。
沈括和卫朴治学态度认真,对旧历官凭借演算凑数的修历方法非常不满,主张从观测天象入手,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。
浑仪是测量天体方位的仪器。经过历代的发展的演变,到宋朝,浑仪的结构已经变得十分复杂,三重圆环,相互交错,使用起来很不方便。为此,沈括对浑仪作了比较多的改革。他一方面取消了作用不大的白道环,把仪器简化、分工,再借用数学工具把他们之间的关系联系起来;另一方面又提出改变一些环的位置,使它们不挡住观测视线。沈括的这些改革措施为仪器的发展开辟了新的途径。后来元朝郭守敬于元世祖至元十三年(1276年)创制的新式测天仪器——简仪,就是在这个基础上产生的。
漏壶是古代测定时刻的仪器,由几个盛水的容器装置成阶梯的形式,每一容器下侧都有孔,依次往下一容器滴水漏水。最下面的容器没有孔,里面装置有刻着时间标度的“箭”,随着滴漏水面升高,“箭”就慢慢浮起,从显露出来的刻度可以读出时刻。沈括对漏壶也进行了改革。他把曲筒铜漏管改做直颈玉嘴,并且把它的位置移到壶体下部。这样流水更加通畅,壶嘴也坚固耐用多了。
此外,沈括还制造了测日影的圭表,而且改进了测影方法。
熙宁八年(1075年),卫朴主持修订的奉元历修成颁行,由于守旧势力阻挠和破坏,只实行了十八年就被废止了。沈括在晚年又进一步提出了用“十二气历”代替阴阳合历的主张,以十二气作为一年,一年分四季,每季分孟、仲、季三个月,并且按节气定月份,立春那天算一月一日,惊蛰算二月一日,依此类推。大月三十一天,小月三十天,大小月相间,即使有“两小相并”的情况,不过一年只有一次。有“两小相并”的,一年共有三百六十五天;没有的,一年共三百六十六天。这样,每年的天数都很整齐,用不着再设闰月,四季节气都是固定的日期。至于月亮的圆缺,和寒来署往的季节无关,只要在历书上注明“朔”、“望”就行了。沈括所设计的这个历法是比较科学的,它既符合天体运行的实际,也有利于农业活动的安排。
3、地理成就
沈括正确论述了华北平原的形成原因:根据河北太行山山崖间有螺蚌壳和卵形砾石的带状分布,推断出这一带是远古时代的海滨,而华北平原是由黄河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所携带的泥沙沉积而形成的。
当沈括察访浙东的时候,观察了雁荡山诸峰的地貌特点,分析了它们的成因,明确地指出这是由于水流侵蚀作用的结果。沈括联系西北黄土地区的地貌特点,做了类似的解释。沈括观察研究了从地下发掘出来的类似竹笋以及桃核、芦根、松树、鱼蟹等各种各样化石,明确指出它们是古代动物和植物的遗迹,并且根据化石推论了古代的自然环境。
沈括视察河北边防的时候,曾经把所考察的山川、道路和地形,在木板上制成立体地理模型。这个做法很快便被推广到边疆各州。
熙宁九年(1076年),沈括奉旨编绘《天下州县图》。沈括查阅了大量档案文件和图书,经过近二十年的坚持不懈的努力,终于完成了中国制图史上的一部巨作——《守令图》。这是一套大型地图集,共计二十幅,其中有大图一幅,高一丈二尺,宽一丈;小图一幅;各路图十八幅(按当时行政区划,全国分做十八路)。
图幅之大,内容之详,都是以前少见的。在制图方法上,沈括提出分率、准望、互融、傍验、高下、方斜、迂直等九法,这和西晋.裴秀著名的制图六体是大体一致的。沈括把四面八方细分成二十四个方位,使图的精度有了进一步提高,为中国古代地图学做出了重要贡献。
在长达三十余年的官宦生涯中,沈括很注重考察国家山河特点,形成了他的地理学说。沈括考察了浙江的雁荡山并提出雁荡山的凌空巨石是雨水千百年冲刷的结果,沈括考察了黄河三角洲并提出三角洲是黄河泥沙堆积而成的。
沈括还有一大创造,就是用“飞鸟图”绘制了“大宋天下郡守图”,使得北宋的地图越来越精确。在宋代,由于测绘技术的局限,绘制地图用的是“循路步之”法,也就是沿路步行丈量,用步行得出的数据绘制地图,由于道路弯弯曲曲,山川高低错落,用“循路步之”法绘制的地图与实况有很大的误差,图上差之一厘,实地就差之千米。沈括采用“飞鸟图” 也就是“取鸟飞之数”,用的是飞鸟直达的距离,有点像航空拍摄,使得地图的精确度大为提高。沈括的地理学说与《大宋天下郡守地图》在与辽国的边界谈判中发挥了重要作用。
4、数学物理
沈括在从实际计算需要出发,创立了“隙积术”和“会圆术”。沈括通过对酒店里堆起来的酒坛和垒起来的棋子等有空隙的堆体积的研究,提出了求它们的总数的正确方法,这就是“隙积术”,也就是二阶等差级数的求和方法。
沈括的研究,发展了自《九章算术》以来的等差级数问题,在中国古代数学史上开辟了高阶等差级数研究的方向。此外,沈括还从计算田亩出发,考察了圆弓形中弧、弦和矢之间的关系,提出了中国数学史上第一个由弦和矢的长度求弧长的比较简单实用的近似公式,这就是“会圆术”。这一方法的创立,不仅促进了平面几何学的发展,而且在天文计算中也起了重要的作用,并为中国球面三角学的发展作出了重要贡献。
《梦溪笔谈》中所记载这方面的见解和成果,涉及力学、光学、磁学、声学等各个领域。沈括对磁学的研究在《梦溪笔谈》中第一次明确地谈到磁针的偏角问题,最早发现地理南北极与地磁场的N,S极并不重合,所以水平放置的小磁针指向跟地理的正南北方向之间有一个很小的偏角,被称为磁偏角。
在光学方面,沈括通过观察实验,对小孔成像、凹面镜成象、凹凸镜的放大和缩小作用等作了通俗生动的论述。沈括对中国古代传下来的所谓“透光镜”(一种在背面能看到正面图案花纹的铜镜)的透光原因也做了一些比较科学的解释,推动了后来对“透光镜”的研究。
此外,沈括还剪纸人在琴上做过实验,研究声学上的共振现象。
沈括还是
5、生物药学
沈括对医药学和生物学在青年时期就对医学有浓厚兴趣,并且致力于医药研究,搜集了很多验方,治愈过不少危重病人。沈括的药用植物学知识也十分广博,并且能够实际出发,辨别真伪,纠正古书上的错误。
沈括曾经提出“五难”新理论,沈括的医学著作有《沈存中良方》等三种。现存的《苏沈良方》是后人把苏轼的医药杂说附入《良方》之内合编而成的,现有多种版本行世。
《梦溪笔谈》及《补笔谈》中,都有涉猎医学,如提及秋石之制备,论及四十四种药物之形态、配伍、药理、制剂、采集、生长环境等。

军事才能

北宋时期,阶级矛盾和民族矛盾都十分尖锐。辽和西夏贵族统治者经常侵扰中原地区,掳掠人口牲畜,给社会经济带来很大破坏。沈括坚定地站在主战派一边,在熙宁七年(1074年)担任河北西路察访使和军器监长官期间,他攻读兵书,精心研究城防、阵法、兵车、兵器、战略战术等军事问题,编成《修城法式条约》和《边州阵法》等军事著作,把一些先进的科学技术成功地应用在军事科学上。
沈括对弓弩甲胄和刀枪等武器的制造也都作过研究,为提高兵器和装备的质量做出了一定贡献。

3人物评价

脱脱: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。
蔡确:首鼠乖剌,阴害司农法。
李约瑟:中国科学史上的坐标;中国科技史上的里程碑。
三上义夫:(古代)日本的数学家没有一个比得上沈括。

4主要著作

沈括一生著作多达几十种,除《梦溪笔谈》外,沈括另有综合性文集《续笔谈》、《补笔谈》、《梦溪忘怀录》、《长兴集》,医药著作《苏沈良方》,科学著作《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》、《圩田五说》、《万春圩图记》、《营阵法》、《守令图》、《南郊式》等,但存世较少。

5史料记载

《宋史》卷三百三十一·列传第九十

6家庭成员

祖父:曾任大理寺丞,外祖父:许仲容,曾任太子洗马,
舅舅:许洞,咸平三年(1000年)进士。
父亲:沈周,字望之,曾在泉州、开封、江宁做过地方官。
母亲:许氏,是一个有文化教养的妇女。
兄长:沈披

7轶事典故

胆水炼铜

沈括随父亲居住在福建泉州时,就听说江西铅山县有一泓泉水呈青绿色、而且很苦,当地村民称为“胆水”(硫酸铜溶液)。村民将“胆水”放在铁锅中煎熬,就生成了“胆矾”(硫酸铜),胆矾在铁锅中煎熬,与铁产生了化学反应,就析出了铜。沈括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,并在《梦溪笔谈》中记录下来。

命名石油

沈括在书中读到“高奴县有洧水,可燃”这句话,觉得很奇怪,决定进行实地考察。考察中,沈括发现了一种褐色液体,当地人叫它“石漆”、“石脂”,常用来烧火做饭,点灯取暖。沈括弄清楚这种液体的性质和用途,给它取了一个新名字,叫石油。

排挤苏轼

沈括大苏轼五岁,治平二年(1065年),苏轼进入史馆,与在昭文馆的沈括同在崇文院工作,二人有过短暂的同事经历。熙宁二年(1069年),王安石拜相,开始变法(王安石变法),沈括支持变法,受到王安石重用;苏轼与司马光等一起,则持反对意见,变法派和保守派形成对立。
熙宁六年(1073年),沈括受命巡察两浙农田水利,时苏轼任杭州通判。沈括到了杭州,与苏轼谈论旧情,把其新作抄录了一份。回到京师后,沈括就用附笺的方式,把认为是诽谤的诗句详细的“注释”,交给了皇帝。
元丰二年(1079年),御史何正臣、李定上表弹劾苏轼,乌台诗案爆发。次年,苏轼被贬黄州,牵连亲友三十多名,涉及诗词一百多首。当然,沈括不是事件的主谋,但据说沈括是第一个揭发者。

明于观物

沈括在开封的相国寺里见到一幅壁画,画着一个管弦乐队在演奏。有人看了以后,说画家画错了:当管乐演奏者在吹“四”字音的时候,那个弹琵琶的居然与大家不合调,手指不是在拨“四”字音所在的上弦,却是在掩着下弦。沈括看了后却认为画家很高明,深知音乐。
他说:弦乐跟管乐不同,演奏管乐时,手指头按在什么音,就发出什么音,是同时的;演奏琵琶则不同,只有当手指拨弦之后,才会发音,动作是早于声音。正因为这样,当管乐演奏者在吹“四”字音的时候,弹琵琶的人的手指看上去不在弹“四”字音。

错评唐诗

元和十二年(817年)春末,白居易与朋友结伴游庐山,写了不少诗,其中有一首是《大林寺桃花》。沈括读道这首诗,非常惊讶,带着讥讽的口吻评道:“既然‘四月芳菲尽’,怎么会‘桃花始盛开’呢?大诗人也写出这样自相矛盾的句子,可谓‘智者千虑,必有一失’呀!”说完,他也就把这事给忘掉了。
有一年春夏之交,沈括到一座山上考察,见到了白居易诗中的奇景:四月天气,山下众花凋谢,山顶上却是桃花红艳,才猛然想去白居易的诗来,才领悟到自己错怪了大诗人,也从中发现了高度对季节的影响:由于山上气温低,春季到来要晚于山下。
后来,他又找来白居易的诗,发现前面有一篇序,序中写道:“(大林寺)山高地深,时节绝晚,于时孟夏月,如正二月天,梨桃始华,涧草犹短。人物风候,与平地聚落不同。”沈括读了,很有感慨地说:“都怪我读书不细,经验太少啊!”

惧怕夫人

朱彧在《萍洲可谈》的记载,沈括前后有二任妻子,第二任是淮南转张刍之女,张氏骄蛮凶悍,平时常虐待沈括,将胡须连皮带肉扯将下来,儿女们抱头痛哭,跪求张氏息怒;又驱逐原配之子,年年状告其父子。但是张氏去世后,沈括竟郁郁寡欢,过扬子江时,一度跳水寻短,并于隔年去世。

8后世纪念

梦溪园

沈括晚年故居梦溪园,位于镇江市区,原面积约十亩左右,园里有岸老堂、萧萧堂、壳轩、深斋、远亭、苍峡亭等建筑,还有一条溪水流经园内。
1985年,梦溪园重修,占地2亩,计2幢建筑。前幢为清代修建的硬山顶平瓦房,坐东朝西,当中设正门入园,门上方嵌有茅以升题写的“梦溪园”大理石横额;后幢为清式厅房,坐北朝南,内有沈括雕像和文字图片、模型、实物,展现了沈括在天文、地理、数学、化学、物理、生物、地质、医学等方面的科研成就。

沈括墓

沈括墓位于杭州市余杭区安溪下溪湾太平山南麓,东为金龙山,西为凤凰山。1983年,在安溪太平山南麓找到墓穴、翁仲,墓地早年遭受过破坏,在墓址发现有北宋青瓷划花碗残片及宋代“元丰、元佑”等年号古钱币数枚,正与墓葬时代、地点吻合。
1986年,沈括墓被列为市级文物保护单位。

沈括星

1979年,中国科学院紫金山天文台为了纪念沈括,将1964年发现的一颗小行星2027命名为沈括星。