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沈括

沈括（公元1031～1095年），字存中，號夢溪丈人，北宋浙江杭州錢塘縣（今浙江杭州）人，漢族。北宋科學家、政治家。仁宗嘉佑進士，后任翰林學士。晚年在鎮(zhèn)江夢溪園撰寫了《夢溪筆談》。我國歷史上最卓越的科學家之一。精通天文、數學、物理學、化學、地質學、氣象學、地理學、農學和醫(yī)學、工程師、外交家。

排擠蘇軾

　　在以立德、立言、立功為“三不朽”的傳統(tǒng)中國，產生科學家很難。不過宋代卻出現了一位百科全書式的科學家，他是地理學家、物理學家、數學家、化學家、醫(yī)學家、天文學家，還是水利專家、兵器專家、軍事家，寫下了科學經典《夢溪筆談》。他就是沈括。

　　然而，在諸多偉大稱譽之外，沈括還是一個檢舉揭發(fā)的“高手”，干過文字獄的勾當。沈括的理性求實精神，到了政治生活中卻消失了。他政治嗅覺異常靈敏，善于在別人的詩文中嗅出異味，捕風捉影，“上綱上線”。沈括檢舉揭發(fā)的對象中有中國文學的巔峰人物——蘇軾。南宋初王铚《元祐補錄》記載了沈括的這一事跡。

　　沈括生于1031年，大蘇軾五歲，卻晚他六年中進士。中國科學與人文的兩位大師很有緣分，在“皇家圖書館”做過同事。1065年，蘇軾進入史館，而沈括在前一年調入昭文館工作。北宋沿唐制，以史館、昭文館、集賢院為三館，通名崇文院。

　　短暫的同事經歷后，蘇軾于1066年父喪后回鄉(xiāng)兩年多，等他再返回東京，就與沈括走上了不同的政治道路。1069年（宋神宗熙寧二年），王安石被任命做宰相，進行了激進的改革。沈括受到王安石的信任和器重，擔任過管理全國財政的最高長官三司使等許多重要官職。蘇軾卻與改革總設計師王安石意見相左，他與“保守黨”領袖司馬光一起，組成著名的反對派。

　　由于獲得了皇上的信任，王安石的改革自是無人能擋。1071年，作為反對派代表，蘇軾下放到了杭州擔任“二把手”的通判一職。當時，他已成了最著名的青年作家，連皇上的奶奶都是他的“粉絲”。其間，沈括作為“中央督察”，到杭州檢查浙江農田水利建設。臨行前，宋神宗告訴沈括：“蘇軾通判杭州，卿其善遇之。”

　　到了杭州，雖然政見不同，詩人蘇軾還是把沈括當老同事、好朋友。年長的沈括表面上也該相當和善吧，“與軾論舊”，把蘇軾的新作抄錄了一通。但回到首都，他立即用附箋的方式，把認為是誹謗的詩句一一加以詳細的“注釋”，“發(fā)現”、“發(fā)明”這些詩句如何居心叵測，反對“改革”，諷刺皇上等等，然后交給了最高領袖。

　　不久，蘇軾因為在詩文中“愚弄朝廷”、“無君臣之義”而入獄，險些喪命。例如蘇軾歌詠檜樹的兩句：“根到九泉無曲處，世間唯有蜇龍知”———“皇帝如飛龍在天，蘇軾卻要向九泉之下尋蜇龍，不臣莫過于此！”這就是文字獄歷史上著名的“烏臺詩案”，牽連蘇軾三十多位親友，涉及他一百多首詩詞。

　　當然，沈括不是蘇軾入獄的主謀，主謀是王安石手下的李定、舒亶、何正臣、李宜等四人。但他是始作俑者，“烏臺詩案”正是以沈括上呈的那些“發(fā)現”為基礎的，“其后李定舒亶論軾詩置獄，實本于括。”

　　沈括為何要陷害蘇軾呢？按照余秋雨的說法，“這大概與皇帝在沈括面前說過蘇東坡的好話有關，沈括心中產生了一種默默的對比，不想讓蘇東坡的文化地位高于自己。另一種可能是他深知王安石與蘇東坡政見不同，他投注投到了王安石一邊。”

　　嫉妒一般只在差距不大的人中發(fā)生。按照沈括在當時的文名，與蘇軾22歲中進士，令文壇領袖歐陽修稱“當避其一頭地”，根本沒有可比基礎，“嫉妒說”根據不足。“政見不同說”也不盡是，政治觀點不同，人們還是可以君子式地互相爭論，未必就要置人于死地。

　　筆者理解，沈括的政治選擇確實決定了他與蘇軾的對立，但是，他陷害蘇軾卻是由于道德操守不夠，進入政治漩渦后，隨波逐流、耳濡目染的結果。很不幸，王安石改革大旗一揮，從者卻多為李定、舒亶、何正臣、李宜等不講“費厄潑賴”精神的投機政客，也是官場大醬缸中無所不為的高手。他們對不同政見者不擇手段；但是，風向轉的時候，對于自己的戰(zhàn)友也同樣殘酷。

　　九百多年前王安石領導的改革，想一舉改天換地，挽救宋朝。只可惜，這劑革命的藥太猛，還把沈括這樣的人裹挾進去，制造了文字獄(烏臺詩案）的惡劣案例。而后，這樣的惡的智慧和傳統(tǒng)到了明清兩朝被發(fā)揚光大。做過和尚的朱元璋對諸如僧、光、亮、禿之類的詞語很是忌諱，常州府學訓導蔣鎮(zhèn)作《正旦賀表》中有“睿性生智”一句，因“生”與“僧”同，被斬。到了滿清，一句“清風不識字，何故亂翻書”，詩人丟了性命。

　　中國皇權專制在北宋畢竟還算寬松，如果在明清，蘇軾早就沒命了。結果，蘇軾在監(jiān)獄中被關押130天，被下放到湖北黃岡任團練副使。在那里，歷經囹圄、死里逃生的蘇軾取號為東坡居士，蟬蛹脫繭，寫出了中國文學史上不朽作品赤壁三詠，即《念奴嬌·赤壁懷古》、《赤壁賦》、《后赤壁賦》。沈括很幸運，他也算這些偉大作品的間接的“助產士”。

唯物主義者

　　沈括具有樸素的唯物主義思想和發(fā)展變化的觀點。他認為“天地之變，寒暑風雨，水旱螟蝗，率皆有法”，并指出，“陽順陰逆之理，皆有所從來，得之自然，非意之所配也。”就是說，自然界事物的變化都是有規(guī)律的，而且這些規(guī)律是客觀存在的，是不依人們的意志為轉移的。他還認為事物的變化規(guī)律有正常變化和異常變化，不能拘泥于固定不變的規(guī)則。正是這些比較正確的思想觀點，促使他取得了那個時代在科學技術方面達到的高度成就。沈括曾提出已知的知識是有限的，人的認識是無限的觀點，對科學的發(fā)展產生了很大的影響。

　　唯物主義的思想傾向，還表現在沈括十分重視勞動群眾的實踐經驗和發(fā)明創(chuàng)造上，他不斷地從勞動人民那時汲取智慧和力量。他曾說：“至于技巧器械，大小尺寸，黑黃蒼赤，豈能盡出于圣人！百工、群有司、市井田野之人，莫不預焉”。為了探求醫(yī)藥知識，他“所至之處，莫不詢究，或醫(yī)師，或是巷，或小人，以至士大夫之家，山林隱者，無不求訪”。在《夢溪筆談》中，他以敬佩的態(tài)度記載了宋朝勞動人民在科學技術上的許多卓越貢獻。例如布衣畢升發(fā)明活字印刷術，民間匠師喻皓的建筑成就和編著的《木經》，河工高超創(chuàng)造的合龍堵口的先進方法，平民天文數學家衛(wèi)樸修歷的事跡，以及河北工作煉鋼、福建農民種茶等許多無名英雄在生產斗爭中取得的寶貴經驗，等等。正是由于沈括的詳細記述，才使得不少作出貢獻的勞動人民的業(yè)績得以保存流傳下來。

　　唯物主義的思想傾向，決定了沈括對于自然現象和科技成就的記述具有一定的科學性。他觀察和描述事物非常細致、具體、準確，沒有封建時代一般文人虛詞浮夸的壞習慣。因此，通過他的記述，我們能夠明確地判斷他那個時期生產技術和自然科學所達到的水平。例如，沈括有關雷電、海市蜃樓、龍卷風、地震以及隕鐵等自然現象的記載，非常細致貼切而生動形象，使人們仿佛親臨現場。

　　沈括能夠用發(fā)展變化的觀點研究客觀事物，得出正確的結論。他在論述有關數學、氣象、醫(yī)藥等許多問題的時候，多次強調要因地因時制宜。例如古代規(guī)定二月和八月是采藥的季節(jié)，是沈括指出，草藥生長由于受自然條件和栽培情況的影響，同時采藥又有取根、取葉、取芽、取花、取實等不同的要求，因此，要根據不同情況選下采藥時間，不可死板地“拘以定月”。沈括的這一見解是十分合理的。

　　沈括對一些自然現象并不停留在表面的觀察上，他還努力探求它的科學道理，提出對事物發(fā)展變化規(guī)律性的解釋。象對雁蕩山諸峰和華北平原的形成原因、二十八宿的位置、化石的形成等許多問題的說明，是符合近代科學原理的。為了弄清陽燧（凹面鏡）成像的道理，他觀察空中飛鳥的影子情況，并親自移動自己的手，來比較成像的區(qū)別，終于作出了比較正確的解釋。這些都是他在科學事業(yè)上能夠獲得成功的重要原因。

軼事典故

　　“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開”，（白居易《大林寺桃花》）當讀到這句詩時，沈括的眉頭凝成了一個結，“為什么我們這里花都開敗了，山上的桃花才開始盛開呢？”，為了解開這個謎團，沈括約了幾個小伙伴上山實地考察一番，四月的山上，乍暖還寒，涼風襲來，凍得人瑟瑟發(fā)抖，沈括茅塞頓開，原來山上的溫度比山下要低很多，因此花季才來得比山下來得晚呀。憑借著這種求索精神和實證方法，長大以后的沈括寫出了《夢溪筆談》。

　　沈括看問題很精細，常有自己獨特精辟的見解。比如，在開封的相國寺里有一幅壁畫，畫著一個管弦樂隊在演奏。有人看了以后，說畫家畫錯了：當管樂演奏者在吹“四”字音的時候，那個彈琵琶的居然與大家不合調，手指不是在撥“四”字音所在的上弦，卻是在掩著下弦。沈括看了后卻認為畫家很高明，深知音樂。他說：弦樂跟管樂不同。演奏管樂時，手指頭按在什么音，就發(fā)出什么音，是同時的。演奏琵琶則不同，只有當手指撥弦之后，才會發(fā)音，動作是早于聲音。正因為這樣，當管樂演奏者在吹“四”字音的時候，彈琵琶的人的手指看上去不在彈“四”字音。

　　朱彧在《萍洲可談》的記載，沈括前后有二任妻子，第二任是淮南轉張芻之女，張氏驕蠻兇悍，平時常虐待沈括，將胡須連皮帶肉扯將下來，兒女們抱頭痛哭，跪求張氏息怒；又驅逐元配之子，年年狀告其父子。但是張氏去世后，沈括竟郁郁寡歡，過揚子江時，一度跳水尋短，并于隔年去世。

主要成就

興修水利
　　沈括十分重視發(fā)展農業(yè)生產和興修水利。早在他青年時期任沭陽縣主簿的時候，就主持了治理沭水的工程，組織幾萬民工，修筑渠堰不僅解除了當地人民的水災威脅，而且還開墾出良田七千頃，改變了沭陽的面貌，那時他只有24歲。在任寧國縣令的時候，他倡導并且主持在今安徽蕪湖地區(qū)修筑萬春圩，開辟出能排能灌、旱澇保收的良田一千二百七十頃，同時還寫了《圩田五說》、《萬春圩圖書》等關于圩田方面的著作。
　　熙寧五年（公元1072年），沈括主持了汴河的水利建設。為了治理汴河，沈括親自測量了汴河下游從開封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地勢。他采用“分層筑堰法”，測得開封和泗州之間地勢高度相差十九丈四尺八寸六分。這種地形測量法，是把汴渠分成許多段，分層筑成臺階形的堤堰，引水灌注入內，然后逐級測量各段水面，累計各段方面的差，總和就是開封和泗州間“地勢高下之實”。僅僅四五年時間里，就取得引水淤田一萬七千多頃的成績。在對地勢高度計算時，其單位竟細到了寸分，沈括的治水態(tài)度是極其嚴肅認真的。

發(fā)現石油
　　有一次，沈括在書中讀到“高奴縣有洧水，可燃”這句話，覺得很奇怪，他決定進行實地考察。考察中，沈括發(fā)現了一種褐色液體，當地人叫它“石漆”、“石脂”，用它燒火做飯，點燈和取暖。沈括弄清楚這種液體的性質和用途，給它取了一個新名字，叫石油。并動員老百姓推廣使用，從而減少砍伐樹木。沈括在其著作《夢溪筆記》中寫道：“鄜、延境內有石油……頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世，自余始為之。蓋石油至多，生于地中無窮，不若松木有時而竭。”沈括發(fā)現了石油，并且預言“此物后必大行于世”，是非常難得的。沈括發(fā)明的“石油”這個名詞便一直沿用到今天。

膽水煉銅
　　沈括生于宋明道元年（1031年）的一個官宦家庭，他的父親沈周當過福建泉州、河南開封、江蘇南京、四川成都的知府，使得沈括有機會隨父親走過全國許多地方，見識比限于一地一市的讀書人要開闊得多。他讀的也是四書五經，但他有與眾不同之處，就是每到一地，很關注當地與自然科學相關的新鮮事，用現代的話來說就是很注重勞動人民的創(chuàng)造。在沈括紀念館里，可以看到這樣一則記載：他隨父親居住在福建泉州時，就聽說江西鉛山縣有一泓泉水不是甜的，而是苦的，當地村民將苦泉放在鍋中煎熬，苦泉熬干后就得到了黃燦燦的銅。他對這一傳說很感興趣，于是就不遠千里來到鉛山縣，看到了村民“膽水煉銅”的過程，并在《夢溪筆談》中記錄下來。這是我國有關“膽水煉銅”的最早記載，歷史的發(fā)展證明他的記載是正確而可靠的。在鉛山縣有幾道溪水不是清的，而是呈青綠色，味道是苦的，當地村民稱為“膽水”，“膽水”就是硫酸銅溶液。村民將“膽水”放在鐵鍋中煎熬，就生成了“膽礬”。“膽礬”就是硫酸銅，硫酸銅在鐵鍋中煎熬，與鐵產生了化學反應，就析出了銅。

繪制地圖
　　在長達三十余年的官宦生涯中，沈括很注重考察祖國的山河特點，形成了他的地理學說。他考察了浙江的雁蕩山并提出雁蕩山的凌空巨石是雨水千百年沖刷的結果，他考察了黃河三角洲并提出三角洲是黃河泥沙堆積而成的。他還有一大創(chuàng)造，就是用“飛鳥圖”繪制了“大宋天下郡守圖”，使得北宋的地圖越來越精確。在宋代，由于測繪技術的局限，繪制地圖用的是“循路步之”法，也就是沿路步行丈量，用步行得出的數據繪制地圖，由于道路彎彎曲曲，山川高低錯落，用“循路步之”法繪制的地圖與實況有很大的誤差，圖上差之一厘，實地就差之千米。他采用“飛鳥圖” 也就是“取鳥飛之數”，用的是飛鳥直達的距離，有點像航空拍攝，使得地圖的精確度大為提高。他的地理學說與《大宋天下郡守地圖》在與遼國的邊界談判中發(fā)揮了重要作用。
　　北宋與遼國之間戰(zhàn)爭不斷，簽訂《澶淵之盟》后雙方罷兵休戰(zhàn)。遼國垂涎中原地區(qū)的繁華，仗著驍勇的騎兵，不斷提出領土要求。宋熙寧八年（1075年），遼國派大臣蕭禧來到東京，要求重新劃定邊界，他提出的邊界是山西北部的黃嵬山，黃嵬山以北為遼國所有，以南為大宋朝所有，大宋朝如同意他的要求，等于將遼國的領土向南推進了三十多里。黃嵬山是一座默默無聞、名不見經傳的山脈，北宋大臣沒人知道，朝廷上上下下亂作一團。這時，朝廷想起了熟識地理的沈括，命他出任談判特使，要他既不能輕開戰(zhàn)釁，也不能向敵示弱而接受無理要求。沈括他所恃的武器就是他的地理學說與《天下郡守圖》。他向蕭禧指出，兩國按《澶淵之盟》劃分邊界，邊界是白溝河，白溝河以北為遼國領土，以南為大宋領土，而黃嵬山在白溝河以南，是大宋的領土，而不是遼國的領土。蕭禧沒有一張自己的地圖，更不知道黃嵬山的準確方位，在地圖面前，他感到理虧三分，氣焰不知不覺地矮了一截，爭論了幾天后，雙方無功而返，但沒有將爭論推向極端。
　　不久，沈括又受命出使遼國，在遼國首都上京再談兩國邊界，這時遼國的談判代表升了級，改成了遼國宰相楊益戒。在談判時，沈括再次提出以《澶淵之盟》為基礎，以《天下郡守圖》為依據，有理有節(jié)，寸步不讓，而遼國宰相找不到重劃邊界的理由。這時，沈括又出示宋朝的木制地形模型，這使得遼國宰相大為驚奇，深感宋朝有奇才能人。沈括終于使得遼國放棄了對宋朝的領土要求，他以一位外交家與地圖學家，運用智慧捍衛(wèi)了宋朝的尊嚴，把祖國的領土奪了回來。

天文方面
　　沈括還是一個天文學家。熙寧五年（公元1072年），也就在沈括負責汴河水建設時，沈括還負責領導司天監(jiān)，在任職期間，他先后罷免了六名舊歷官，不計出身，破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛(wèi)樸進入司天監(jiān)，主持修訂新歷的重要工作。沈括和衛(wèi)樸治學態(tài)度認真，對舊歷官憑借演算湊數的修歷方法非常不滿，主張從觀測天象入手，以實測結果作為修訂歷法的根據。為此，沈括首先研究并改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀測儀器。
　　渾儀是測量天體方位的儀器。經過歷代的發(fā)展的演變，到宋朝，渾儀的結構已經變得十分復雜，三重圓環(huán)，相互交錯，使用起來很不方便。為此，沈括對渾儀作了比較多的改革。他一方面取消了作用不大的白道環(huán)，把儀器簡化、分工，再借用數學工具把他們之間的關系聯系起來（“省去月道環(huán)，其侯月之出入，專以歷法步之”）；另一方面又提出改變一些環(huán)的位置，使它們不擋住觀測視線。沈括的這些改革措施為儀器的發(fā)展開辟了新的途徑。后來元朝郭守敬于元世祖至元十三年（公元1276年）創(chuàng)制的新式測天儀器——簡儀，就是在這個基礎上產生的。
　　漏壺是古代測定時刻的儀器，由幾個盛水的容器裝置成階梯的形式，每一容器下側都有孔，依次往下一容器滴水漏水。最下面的容器沒有孔，里面裝置有刻著時間標度的“箭”，隨著滴漏水面升高，“箭”就慢慢浮起，從顯露出來的刻度可以讀出時刻。沈括對漏壺也進行了改革。他把曲筒銅漏管改做直頸玉嘴，并且把它的位置移到壺體下部。這樣流水更加通暢，壺嘴也堅固耐用多了。
　　此外，沈括還制造了測日影的圭表，而且改進了測影方法。
　　沈括在《渾儀議》、《浮漏議》和《景表議》等三篇論文中介紹了他的研究成果，詳細說明改革儀器的原理，闡發(fā)了自己的天文學見解，這在我國天文學史上具有重要的作用。
　　沈括和衛(wèi)樸的一系列革新活動遭到守舊勢力的攻擊和陷害。在沈括和衛(wèi)樸的斗爭下，衛(wèi)樸主持修訂的奉元歷終于在熙寧八年（公元1075年）修成頒行。但是，由于守舊勢力阻撓和破壞，奉元歷只實行了十八年就被廢止了。但是沈括并不因此而灰心，在晚年又進一步提出了用“十二氣歷”代替原來歷法的主張。我國原來的歷法都是陰陽合歷，而“十二氣歷”卻是純粹的陽歷。它以十二氣作為一年，一年分四季，每季分孟、仲、季三個月，并且按節(jié)氣定月份，立春那天算一月一日，驚蟄算二月一日，依此類推。大月三十一天，小月三十天，大小月相間，即使有“兩小相并”的情況，不過一年只有一次。有“兩小相并”的，一年共有三百六十五天；沒有的，一年共三百六十六天。這樣，每年的天數都很整齊，用不著再設閏月，四季節(jié)氣都是固定的日期。至于月亮的圓缺，和寒來署往的季節(jié)無關，只要在歷書上注明“朔”、“望”就行了。沈括所設計的這個歷法是比較科學的，它既符合天體運行的實際，也有利于農業(yè)活動的安排。他預見到他的這一主張必定會遭到守舊派的“怪怒攻罵”，極力阻撓，而暫時不能實行，但是，他堅信“異時必有用予之說者”。果然，八百年后，農民革命政權——太平天國所頒行的天歷的基本原理和沈括的“十二氣歷”是完全一致的。世界各國采用的公歷，也就是陽歷，其實在分月上還不如沈括的“十二氣歷”合理。

數理化
　　《夢溪筆談》中所記載這方面的見解和成果，涉及力學、光學、磁學、聲學等各個領域。他對磁學的研究在《夢溪筆談》中第一次明確地談到磁針的偏角問題。在光學方面，沈括通過觀察實驗，對小孔成像、凹面鏡成象、凹凸鏡的放大和縮小作用等作了通俗生動的論述。他對我國古代傳下來的所謂“透光鏡”（一種在背面能看到正面圖案花紋的銅鏡）的透光原因也做了一些比較科學的解釋，推動了后來對“透光鏡”的研究。此外，沈括還剪紙人在琴上做過實驗，研究聲學上的共振現象。沈括還是最早發(fā)現地理南北極與地磁場的N，S極并不重合，所以水平放置的小磁針指向跟地理的正南北方向之間有一個很小的偏角。被稱為磁偏角。
　　化學成就：在化學方面，沈括在出任延州時候曾經考察研究漉延境內的石油礦藏和用途。他利用石油不容易完全燃燒而生成炭黑的特點，首先創(chuàng)造了用石油炭黑代替松木炭黑制造煙墨的工藝。他注意到石油資源豐富，“生于地中無窮”，預料到“此物后必大行于世”，這一遠見已被驗證。另外，“石油”這個名稱也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石腦油、石燭等名稱都貼切得多。在《夢溪筆談》中有關“太陰玄精”（石膏晶體”的記載里，沈括形狀、潮解、解理和加熱失水等性能的不同區(qū)分出幾種晶體，指出它們雖然同名，卻并不是一種東西。他還講到了金屬轉化的實例，如用硫酸銅溶液把鐵變成銅的化學現象。他記述的這些鑒定物質的手段，說明當時人們對物質的研究已經突破單純表面現象的觀察，而開始向物質的內部結構探索進軍了。
　　數學成就：沈括在從實際計算需要出發(fā)，創(chuàng)立了“隙積術”和“會圓術”。沈括通過對酒店里堆起來的酒壇和壘起來的棋子等有空隙的堆體積的研究，提出了求它們的總數的正確方法，這就是“隙積術”，也就是二階等差級數的求和方法。沈括的研究，發(fā)展了自《九章算術》以來的等差級數問題，在我國古代數學史上開辟了高階等差級數研究的方向。此外，沈括還從計算田畝出發(fā)，考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關系，提出了我國數學史上第一個由弦和矢的長度求弧長的比較簡單實用的近似公式，這就是“會圓術”。這一方法的創(chuàng)立，不僅促進了平面幾何學的發(fā)展，而且在天文計算中也起了重要的作用，并為我國球面三角學的發(fā)展作出了重要貢獻。

醫(yī)學地理
　　沈括在地學方面反映了中國當時地學已經達到了先進水平。他正確論述了華北平原的形成原因：根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布，推斷出這一帶是遠古時代的海濱，而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所攜帶的泥沙沉積而形成的。當他察訪浙東的時候，觀察了雁蕩山諸峰的地貌特點，分析了它們的成因，明確地指出這是由于水流侵蝕作用的結果。他還聯系西北黃土地區(qū)的地貌特點，做了類似的解釋。他還觀察研究了從地下發(fā)掘出來的類似竹筍以及桃核、蘆根、松樹、魚蟹等各種各樣化石，明確指出它們是古代動物和植物的遺跡，并且根據化石推論了古代的自然環(huán)境。這些都表現了沈括可貴的唯物主義思想。在歐洲，直到文藝復興時期，意大利人達·芬奇對化石的性質開始有所論述，卻仍比沈括晚了四百多年。沈括視察河北邊防的時候，曾經把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立體地理模型。這個做法很快便被推廣到邊疆各州。熙寧九年（公元1076年），沈括奉旨編繪《天下州縣圖》。他查閱了大量檔案文件和圖書，經過近二十年的堅持不懈的努力，終于完成了我國制圖史上的一部巨作——《守令圖》。這是一套大型地圖集，共計二十幅，其中有大圖一幅，高一丈二尺，寬一丈；小圖一幅；各路圖十八幅（按當時行政區(qū)劃，全國分做十八路）。圖幅之大，內容之詳，都是以前少見的。在制圖方法上，沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等九法，這和西晉．裴秀著名的制圖六體是大體一致的。他還把四面八方細分成二十四個方位，使圖的精度有了進一步提高，為中國古代地圖學做出了重要貢獻。
　　沈括對醫(yī)藥學和生物學在青年時期就對醫(yī)學有濃厚興趣，并且致力于醫(yī)藥研究，搜集了很多驗方，治愈過不少危重病人。同時他的藥用植物學知識也十分廣博，并且能夠實際出發(fā)，辨別真?zhèn)危m正古書上的錯誤。他曾經提出“五難”新理論；沈括的醫(yī)學著作有《沈存中良方》（得稱《良方》）等三種。現存的《蘇沈良方》是后人把蘇軾的醫(yī)藥雜說附入《良方》之內合編而成的，現有多種版本行世。
　　《夢溪筆談》及《補筆談》中，都有涉獵醫(yī)學，如提及秋石之制備，論及四十四種藥物之形態(tài)、配伍、藥理、制劑、采集、生長環(huán)境等。

軍事方面
　　沈括，不僅在科學上取得了成績，而且為保衛(wèi)北宋的疆土也做出過貢獻。北宋時期，階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼和西夏貴族統(tǒng)治者經常侵擾中原地區(qū)，擄掠人口牲畜，給社會經濟帶來很大破壞。沈括堅定地站在主戰(zhàn)派一邊，在熙寧七年（公元1074年）擔任河北西路察訪使和軍器監(jiān)長官期間，他攻讀兵書，精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰(zhàn)略戰(zhàn)術等軍事問題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作，把一些先進的科學技術成功地應用在軍事科學上。沈括對弓弩甲胄和刀槍等武器的制造也都作過研究，為提高兵器和裝備的質量做出了一定貢獻。

評價

　　在北宋那個崇文讀經、吟詩填詞的主流時代，理科被視為末學，甚至被譏為旁門左道。在這樣的背景下，沈括（1031—1095）卻是個文化、科技通人，一生從事的研究領域極為宏闊。《宋史》評價他說：“博學善文，于天文、方志、律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算無所不通，皆有所論著。”

　　沈括在官場的蹭蹬和學術上的成就， 幾乎都可以從他的性格中找到解釋。他這人好學，喜歡研究各種新奇東西，干活兒好動腦子，所以，在做主管治河、天文工作的技術官員時，在做依靠地理學知識的外交談判使節(jié)時，也能不辱使命。但他缺少殺伐決斷的實際軍政才能，所以在做邊境軍政“一把手”時難免失敗。在政治活動中，他的人格缺陷很明顯，他與王安石本是世交，沈括父親的墓志銘就是王安石寫的，在王安石當政時，沈括曾是他變法的支持者。但在王安石第一次下野后，沈括又曾上書反對過王安石的一些法令，導致王安石復出后，罵沈括是“小人”。這樣，沈括成了在新舊兩派都討不到好處的人物。他和蘇軾的關系也不好，很可能是出自某種“文人相輕”的心態(tài)，也許他認為蘇軾所擅長的詩詞文賦、書法文墨之類的東西算不上什么，總之，不知出于什么動機，他參與到了迫害蘇軾的“烏臺詩案”中，羅織罪名、攻擊蘇軾，這又令后世一大批蘇軾的擁躉，對沈括的政治人品大加撻伐。

　　但他最大的長處是好學，而且沒有任何知識視野上的偏狹，他不像當時主流士大夫那樣，輕視在社會底層工作的工匠、水手，所以，記錄下了布衣畢升發(fā)明的活字印刷術和水手們航海用的指南針，中國“四大發(fā)明”中的兩大發(fā)明是靠沈括的記錄而揚名于世的。對于延安老百姓使用的石油，他不僅記錄，而且還親自動手做實驗，用石油制做墨錠。從這方面來，他至少是位實驗科學家。與蘇軾、朱熹這些大文人不同，他對于數學有著出奇的興趣，所以在數學上做出了杰出的貢獻。平心而論，論治學的淵博程度以及對人民實際物質生活的貢獻來講，沈括比蘇軾、朱熹之輩強多了，但他在中國文化史上的名氣卻沒有這兩位大，只能說明古代中國是多么缺少科學的傳統(tǒng)。

　　紹圣元年（1094年），65歲的沈括竟真的追隨亡妻而去。臨死前，沈括交代長子沈博毅及次子沈清直將他的遺體歸葬在故鄉(xiāng)浙江杭州錢塘的龍居里。

　　沈括作為官吏是失敗的，為人也是失敗的，但作為科學家卻是成功的，也正因這種成功，使我們對這位有著瑕疵的古代科學家仍然懷有一種崇敬之情。

　　英國科學史家李約瑟評價沈括“中國科學史上的坐標”和“中國科技史上的的里程碑”。

人物生平

早年經歷
　　宋仁宗天圣九年（1031年），沈括出生于浙江錢塘（今杭州市）沈氏家族，祖父沈曾慶曾任大理寺丞，父親沈周、伯父沈同均為進士。沈括自幼勤奮好學，十四歲就讀完了家里的藏書，并隨父親宦游州縣，到過泉州、潤州、簡州和汴京等地，接觸社會，增長見識，表現出對大自然的強烈興趣和敏銳觀察力。

　　沈括自幼體弱，加上讀書十分用功，經常需要服食中藥調理。錢塘沈氏在醫(yī)藥學頗有建樹，有家傳藥學書籍《博濟方》，受家庭影響，沈括也從搜集醫(yī)方開始鉆研醫(yī)學。

　　皇祐二年（1050年），沈周知明州（寧波），沈括借居蘇州母舅家，從舅舅許洞的著作與藏書中得益甚多，開始對軍事產生強烈的興趣。

步入仕途
　　皇祐三年（1051年），父親沈周去世；至和元年（1054年），沈括以父蔭入仕，任海州沭陽縣主簿，遂治理沭水，開發(fā)農田，頗有政績。工程結束后，沈括辭去職務，來到哥哥沈披在任的寧國縣，準備科舉考試。嘉祐六年（1061年），沈披主持蕪湖萬春圩工程，沈括有治水經驗，遂獻計獻策并作了詳細記錄。

　　嘉祐八年（1063年），沈括進士及第，因排名在前六名之外，按制守選。次年，沈括守選期滿，授揚州司理參軍，負責一州刑獄。

　　治平二年（1065年），經淮南路轉運使張蒭推薦，沈括被調入京師，編校昭文館書籍，參與詳訂渾天儀，并在閑暇研究天文歷法之學。熙寧元年（1068年），沈括升任館閣校勘，有機會接觸皇家藏書，進一步充實自己的學識。八月，母親病逝，沈括辭官護送靈柩回錢塘。

參與變法
　　熙寧四年（1071年），沈括守喪期滿，進京述職，得到神宗和王安石的器重，被任為檢正中書刑房公事。

　　熙寧五年（1072年），沈括奉命主持汴河疏浚工程，七月，加官史館檢討。按照慣例，皇帝每三年要到圜丘祭祀天地，吏員常借此修建園林、謀取私利。沈括便考察南郊大禮的歷史沿革，撰成《南郊式》 ，被任命掌管郊祀事務。沈括按照新禮儀辦事，所省費用數以萬計，神宗十分滿意。

　　八月，淮南饑荒，沈括受命巡察，發(fā)放常平倉錢糧，疏通河渠，修治荒田，取得明顯成效，升任集賢校理，巡察兩浙農田水利。兩浙水利工程規(guī)模浩大，沈括建議出錢雇用饑民興建水利，得到神宗的贊同。九月，沈括升任太子中允、提舉司天監(jiān)。當時的日官都是些庸碌之人，對天文幾乎全然不知。沈括遂改革機構，改進儀器，召請衛(wèi)樸修造新歷法，并向全國征集觀測天象的書籍。

　　十一月，朝廷登記民間車輛，市易司打算填封私井以阻止四川私販井鹽，民議紛紛。沈括進言：民間都是太平車，不利于機動作戰(zhàn)；小鹽井很多，填封私井勢必要加強警戒，得不償失。神宗贊同，次日詔停此二事，擢升沈括為知制誥、兼管通進、銀臺司。

　　熙寧七年（1074年）八月，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，沈括上任后，將工作重點放在改革軍政和鞏固國防上。次年二月返京后，沈括上疏，提出三十一條整改意見，多數都被神宗肯定與采納。九月，沈括兼任判軍器監(jiān)，負責兵器的鑄造與儲備。沈括對弓有很深的研究，提出“弓有六善”的觀點，并建議大批制造“神臂弓”。到次年五月，軍器監(jiān)上報朝廷時，兵器產量提高了十幾倍。

　　熙寧八年（1075年）二月，沈括奉命修訂“九軍戰(zhàn)法”，分九軍為九營，各自為陣，背背相承，面面相向，靈活多變，名之為“邊州陣法”。九月，編撰城壘、軍營等建筑的營造法式。

出使遼國
　　熙寧八年（1075年）三月，宋遼邊界沖突，遼要求以黃嵬山為分界線，宋廷不同意。遼使蕭禧到汴京，指責宋廷談判不誠，拖而不決，留在館舍不肯離去。沈括就到樞密院查閱以前的檔案文件，發(fā)現宋遼過去商定的協(xié)議是以古長城為界，而黃嵬山在古長城以南，相距有三十里之遙，遂上表呈報朝廷。神宗賞賜沈括白金一千兩，讓他以回謝使的身份出使遼國。

　　四月中旬，沈括從汴京出發(fā)時，預先找出相關書信檔案數十件，讓幕僚和吏員背熟。契丹宰相楊益戒每有問題提出，沈括就讓手下吏員列舉檔案條文作答。談判先后進行六次，楊益戒無言可對，就威脅說，以數里之地、絕兩國之好，不利于和平。沈括以國之道義、民之根本為理由，申明寸土不讓。在沈括一行力爭下，遼廷最終有所退讓，緊張的宋遼關系得以暫時緩解。

　　七月，沈括起程回國，據沿途地理形勢、風俗民情畫撰為《使契丹圖抄》，獻給朝廷。因出使有功，沈括被提拔為淮南、兩浙災傷州軍體量安撫使；十月，權發(fā)遣三司使。次年十月，拜為翰林學士、權三司使。

彈劾被貶
　　熙寧九年（1076年）十月，王安石罷相，吳充繼任同中書門下平章事。沈括到丞相府匯報政務，吳充問及免役法，沈括建議減免窮人的役錢，吳充贊同并上疏匯報給神宗。十一月，沈括再次上書要求減免下戶役錢，并建議朝廷將舊有的差役法和現行的免役法有機結合起來，實行“差雇并行”。沈括的這個觀點是在王安石罷相后才提出的，對免役法的態(tài)度前后出現了微妙的變化，這就給反對他的人提供了口實。

　　熙寧十年（1077年），侍御史蔡確以依附大臣（吳充）、越權言事（免役法歸司農寺負責）、前后態(tài)度不一等理由彈劾沈括。七月，沈括被罷去三司使、翰林學士，貶為起居舍人、集賢院學士、知宣州。

　　元豐元年（1078年），神宗打算起用沈括為知制誥、知潭州，蔡確再次上書，指責沈括“反復無常、附會大臣，被貶不足一年，不宜擢升”，詔命被撤回。元豐二年（1079年）七月，沈括復職龍圖閣待制、知審官院。

戍守西夏
　　元豐三年（1080年），沈括改知延州，兼任鄜延路經略安撫使，抵御西夏。到了延州，沈括以朝廷所賜之錢買酒，召集邊民子弟開展騎馬射箭活動，并親自給優(yōu)勝者敬酒祝賀，邊境百姓群情踴躍。活動持續(xù)了一年，沈括從中選拔出精銳之士，充實到邊防部隊，延州軍隊的聲威遠超其他州府。

　　元豐四年（1081年）十月，蕃部數萬人進攻邊關要塞順寧寨，沈括派少將景思誼、屈理帶三千兵馬進攻蕃軍；接著命前鋒李達領千人出擊，攜帶十萬人的軍糧，宣稱鄜延路總帥沈括將親自率軍督戰(zhàn)。蕃兵不知虛實，軍心渙散。宋軍乘勢進攻，攻下磨崖寨，得男女萬人，牛羊三萬。

　　十一月，奉命西討的河東兵十二將率軍東還，經過鄜延，沈括抓住時機，命部將在綏德城炫耀武力，聲稱宋廷已任命沈括兼領河東十二將的兵力，不日即興兵西討。駐守的西夏軍聞訊前來打探，果見大隊人馬聚集，聲勢浩大，信以為真，連夜棄城而逃。沈括兵不血刃的拿下了浮圖、吳堡、義合。

　　元豐五年（1082年）二月，沈括以“守安疆界、就副邊事有勞”，升為龍圖閣學士。四月，西夏打算以金湯城為據點，招兵買馬，攻打鄜延。沈括采取聲東擊西的戰(zhàn)術，派副總管曲珍率軍兩萬進軍東川，揚言要去攻打葭蘆，吸引西夏兵力布防，趁機攻下金湯。接著，沈括又用同樣的策略攻下了葭蘆。

兵敗永樂
　　元豐五年（1082年）五月，沈括與副使種諤奉詔條陳制夏方略，提出進取橫山以筑城、以地理優(yōu)勢直接威脅西夏的戰(zhàn)略主張，宋廷派給事中徐禧前往鄜延路節(jié)制軍事，共同申議。七月，沈括建議筑城石堡、種諤提議銀州、徐禧主張永樂埭，終定為永樂城。八月，神宗降詔徐禧總領筑城事宜，命沈括將帥府移到邊界，以接濟軍用物資和救援。十四日后筑成，徐禧令景思誼領四千人鎮(zhèn)守，率余部返回米脂。

　　九月九日，西夏出兵三十萬攻永樂城，曲珍忙報知徐禧，徐禧統(tǒng)兵兩萬五千往援，令沈括留守米脂。由于兵力相差懸殊，宋軍失利，夏軍乘勝圍城，截斷水源，永樂城危在旦夕。沈括率兵一萬前去支援，被夏軍阻在永定河岸；又羌兵八萬襲擊綏德，沈括權衡利弊，決定舍永樂而保綏德。種諤因反對筑永樂城遭徐禧排擠，心懷舊恨，遂以守延州為名拒絕出兵解圍。九月二十日，永樂城失陷，徐禧、李稷、高永能、李舜舉等殉國，折官兩百三十人，損兵一萬兩千有余（永樂城之戰(zhàn)），謀取橫山的計劃宣告失敗。

　　沈括作為一路帥臣，在明知永樂城“路險而遠、不利協(xié)防與救助；且地理位置險要，敵軍必爭”的情況下，不堅持己見，而選擇迎合徐禧，對永樂城之敗有不可推卸的責任。

歸隱夢溪
　　元豐五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“議筑永樂城，敵至卻應對失當”為由，貶為筠州團練副使，隨州安置。沈括到隨州后，寓居于法云禪寺，無親無故，且行動受到很大限制。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”。

　　元豐八年（1085年）三月，神宗駕崩，太子趙煦繼位，是為宋哲宗，大赦天下。沈括也得以內遷，改任秀州團練副使，本州安置、不得簽書本州公事。秀州地處江南，毗鄰故鄉(xiāng)杭州，沈括的心情得以從頹廢中好轉起來，遂專心于學問，開始整理熙寧九年奉旨編繪的《天下郡縣圖》。

　　元祐三年（1088年）八月，沈括編訂完成《天下郡縣圖》，被特許到汴京進呈。哲宗賜絹百匹，準許沈括在秀州境內自由行動。

　　元祐四年（1089年）九月，沈括改任朝散郎、守光祿少卿、分司南京，準于外州居住。接到詔命后，沈括就舉家搬遷至早年在潤州購置的夢溪園，在此隱居，創(chuàng)作《夢溪筆談》。

　　紹圣二年（1095年），沈括因病辭世，享年六十五歲。

紀念物

故居
　　鎮(zhèn)江市區(qū)夢溪園，是北宋時期科學家沈括晚年居住的地方。夢溪園原有面積約十畝左右，園里有岸老堂、蕭蕭堂、殼軒、深齋、遠亭、蒼峽亭等建筑，還有一條溪水流經園內。夢溪園是原夢溪園的一部分，于1985年恢復，占地2畝，計2幢建筑。前幢為清代修建的硬山頂平瓦房，坐東朝西，當中設正門入園，門上方嵌有茅以升題寫的“夢溪園”大理石橫額。后幢為清式廳房，坐北朝南，內有沈括雕像和文字圖片、模型、實物，展現了沈括在天文、地理、數學、化學、物理、生物、地質、醫(yī)學等方面的科研成就。

行星
　　1979年7月1日為了紀念他，中國科學院紫金山天文臺將該臺在1964年發(fā)現的一顆小行星2027命名為沈括。