沈括简介
沈括(1031年-1095年),中国北宋官员、科学家、文学家。
字存中,号梦溪丈人,杭州钱塘县(今浙江省杭州市)人,随母寿昌县太君许氏入籍苏州吴县(今江苏省苏州市)(民国《吴县志》引同治《苏州府志》:“随母入籍吴县”)。
至和元年(1054),以父荫入仕,任海州沭阳县(今属江苏)主簿,颇有政绩。
嘉祐八年(1063)登进士第,次年迁任扬州司理参军。
治平三年(1066)入京,任昭文馆校书郎,不久升为太史令。
熙宁年间(1068~1077)王安石实行变法,沈括参与许多活动。
熙宁四年(1071)迁太子允中、校正中书刑房公事。
五年提举为司天监,其间起用盲人卫朴修订新历,制成新浑仪、浮漏,后修成《熙宁奉元历》,受到迁官嘉奖。
同年九月,又奉命疏浚汴河水道,用先进方法测量汴河地形。
六年迁集贤校注,参与详定三司令敕;后出使两浙路,相度农田,募捐饥民,兴修水利,上言罢免诸种苛捐。
七年迁任太常丞,后又迁右正言,兼任判军器监等重要职务。
八年(1075)以翰林侍读学士身份奉命出使契丹,他据理力争,扼制了辽人扩张的野心,平息了边界纠纷。
在出使途中绘记辽国山川形势、民俗风情,制成《使虏图抄》,上于朝廷。
不久,受命权发遣三司使,主管中央财经;后迁任翰林学士、权三司使。
十年(1077)王安石变法失败,沈括受劾贬官,以集贤院学士出知宣州(今安徽宣城)。
元丰三年(1080)沈括再度受朝廷重用,知延州(今陕西延安)兼鄜延路经略安抚使,成为边防重臣。
次年西夏太后梁氏专权,西夏朝政不稳,宋朝乘机发兵大举进攻,却遭失败,唯鄜延路军兵在沈括指挥下攻占西夏多处地方。
为进一步遏制西夏,沈括等人向朝廷建议在横山一带修筑城堡的战略,为朝廷所采纳。
五年(1082)八月,给事中徐禧在修建永乐城(今陕西米脂西北)时遭西夏兵围攻,全军覆没。
沈括因此受责,改授均州(今湖北丹江口市)团练副使,迁随州(今属湖北)安置。
元祐元年(1086),宋哲宗即位行大赦令,沈括改授秀州(今浙江嘉兴)团练副使。
次年,沈括完成于熙宁九年(1076)奉命编绘的天下郡县图,全图包括大小总图各一幅、分路图18幅,定名为《守令图》,进献朝廷;被封有名无衔的左朝散郎、守光禄少卿,准其任便居住。
元祐三年(1088),沈括移居润州(今江苏镇江),筑“梦溪园”,隐居写作8年后逝世。
沈括一生孜孜不倦进行自然科学研究,成果累累。
他在鄜延时,曾考察过石油的矿藏、用途和采集方法。
他断定石油必然被大规模地用作燃料。
人类社会科学事业的发展完全证实了他的科学预言。
他在自己的科学著作《梦溪笔谈》中,将这种矿产资源第一次命名为“石油”。
沈括的科学研究成就,受到历代人们的赞扬,英国科学家李约瑟在其巨著《中国科学技术史》书中评价《梦溪笔谈》是“中国科学史上的里程碑”。
为了纪念他,1979年7月1日,中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星2027命名为“沈括星”。
生平
沈括生于官宦之家,父亲沈周和祖父沈英曾任大理寺丞,外公许仲容曾任太子洗马,舅舅许洞是咸平三年(1000年)进士。
自幼勤奋好学,十四岁时就读完了家里的藏书。
曾经跟随父亲到了不少地方,增长了不少见识。
十八岁至南京,对医药产生兴趣。
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),中进士,任扬州司理参军。
治平三年(1066年),入京编校昭文馆书籍。
熙宁年间(1068~1077年),宋神宗赵顼用王安石为相,进行改革,沈括也积极参加。
先后任史管检讨,集贤院校理,提举司天监,军器监,三司使等职。
在此期间,撰写了《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》、《修城法式条约》、《营阵法》。
还多次出使,视察了很多地方。
熙宁四年(1071)迁太子允中、校正中书刑房公事。
五年提举为司天监,其间起用盲人卫朴修订新历,制成新浑仪、浮漏,后修成《熙宁奉元历》,受到迁官嘉奖。
同年九月,又奉命疏浚汴河水道,用先进方法测量汴河地形。
六年迁集贤校注,参与详定三司令敕;后出使两浙路,相度农田,募捐饥民,兴修水利,上言罢免诸种苛捐。
七年迁任太常丞,后又迁右正言,兼任判军器监等重要职务。
熙宁八年(1075年),沈括以翰林侍读学士的身分,出使契丹交涉划界事宜,获成而还。
他在出使途中绘记了辽国山川险阻及风俗人情,成《使虏图抄》,上于朝廷。
不久,受命权发遣三司使,主管中央财经;后迁任翰林学士、权三司使。
熙宁十年(1077年),王安石变法失败,沈括受劾贬官,以集贤院学士出知宣州(今安徽宣城)。
元丰二年(1079年),爆发乌台诗案,依王铚《元祐补录》笔记,原与沈括为好友的苏轼在与其分离时,曾作诗一首作为离别时的赠礼,然而沈括却因妒忌和政治理念不同,以此诗部分诗词作为“苏轼讽刺、污蔑朝廷”的证据,向朝廷检举。
元丰三年(1080年),改任延州知州(今陕西延安)。
元丰五年(1082年),被诬贬职。
元祐二年(1087年),他完成了在熙宁九年即已奉命编绘的“天下郡县图”,定名为《守令图》。
元祐三年,沈括移居到润州(今江苏镇江),将他以前购置的园地加以经营,名为“梦溪园”,在此隐居,八年后去世。
其间,写成了《梦溪笔谈》,以及农学著作《梦溪忘怀录》(已佚)、医学著作《良方》等。
朱彧在《萍洲可谈》的记载,沈括前后有二任妻子,第二任是淮南转运使张刍之女,张氏骄蛮凶悍,平时常虐待沈括,儿女们抱头痛哭,跪求张氏息怒;又驱逐元配之子,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。
成就
沈括资质聪颖,勤于思考,注重实学。
《宋史·沈括传》说他“博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医学、卜算无所不通,皆有所论著”,是位以博学著称的科学家。
他一生著述甚丰,据《宋史·艺文志》所录有22种155卷,据统计则有40种(一说35种)。
但大多散佚,如农学著作《梦溪笔谈忘怀录》(又称《梦溪者怀录》);流传至今有《梦溪笔谈》30卷、《长兴集》19卷,以及《苏沈良方》10卷等。
集其毕生研究精华的是著名的《梦溪笔谈》。
《梦溪笔谈》初名《笔谈》,为笔记体综合著作。
全书30卷,含《梦溪笔谈》(正编)26卷,《补笔谈》3卷,《续笔谈》1卷。
分故事、辨证、乐律、象数、人事、官政、机智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议17门,共609条。
最早曾有南宋乾道两年本,现存最古本为中国国家图书馆藏元大德九年(1305)东山书院刻本,仅含正编。
明刊稗海本始出正、补、续三编本。
今人胡道静辑校原文和历来版本、研究文字,成《梦溪笔谈校证》一书,征引备全,考据精详,1962年首印,1987年再版,为目前较好版本。
内容涉及自然科学和社会科学,具有极高的科学价值,文学上亦很有价值。
《梦溪笔谈》对毕昇活字印刷术的记载(中国国家图书馆藏) 《梦溪笔谈》书影
沈括主要成就如下:
科学
天文历法 在任司天监工作期间,力主在实测日、月、五星行度的基础上改进历法,推荐和支持卫朴改历,于1074年修成《熙宁奉元历》(简称《奉元历》)。
针对传统的阴阳合历在历日安排上的欠缺,编制并主张使用与农业关系密切的《十二气历》,即“十二气为一年”,以立春为一年之始,类似今太阳历。
改进和重新设计浑仪、浮漏和景(影)表等天文仪器,写出《浑仪议》、《漏浮议》、《景表议》,使观测测量天体位置、时间与日影的精度得到提高。
设计“窥管”,用其观察极星,正确提出北极不在天极,而是离天极“三度有余”。
认为“月本无光”,“日耀之乃光耳”,并通过实验方法演示月亮的盈亏现象。
发现太阳视运动有快有慢,指出冬至日、夏至日等时差现象。
数学 他创立了“隙积术”、“会圆术”。
开创隙积术和会圆术数学研究新方向。
隙积术是求解垛积,属于高阶等差级数问题,他创立一个正确的求解公式;会圆术是几何学中弓形面积计算法,他推导得出一个近似公式,都为后人进一步研究奠定基础。
物理学 他发现了地磁偏角的存在。
(《梦溪笔谈》卷二十四·杂志一:方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。
)比欧洲早四百多年;阐述了凹面镜成像的原理。
(《梦溪笔谈》卷三·辩证一:阳燧照物皆倒,中间有碍故也。
算家谓之“格术”。
如人摇橹,臬为之碍故也。
若鸢飞空中,其影随鸢而移,或中间为窗隙所束,则影与鸢遂相违,鸢东则影西,鸢西则影东。
又如窗隙中楼塔之影,中间为窗所束,亦皆倒垂,与阳燧一也。
阳燧面洼,以一指迫而照之则正;渐远则无所见;过此遂倒。
其无所见处,正如窗隙、橹臬、腰鼓碍之,本末相格,遂成摇橹之势。
故举手则影愈下,下手则影愈上,此其可见。
阳燧面洼,向日照之,光皆聚向内。
离镜一、二寸,光聚为一点,大如麻菽,着物则火发,此则腰鼓最细处也。
岂特物为然,人亦如是,中间不为物碍者鲜矣。
小则利害相易,是非相反;大则以已为物,以物为已。
不求去碍,而欲见不颠倒,难矣哉!《酉阳杂俎》谓“海翻则塔影倒”,此妄说也。
影入窗隙则倒,乃其常理。
)(《梦溪笔谈》卷十九·器用:古人铸鉴,鉴大则平,鉴小则凸。
凡鉴洼则照人而大,凸则照人面小。
小鉴不能全视人面,故令微凸,收人面令小,则鉴虽小而能全纳人面,仍复量鉴之小大,增损高下,常令人面与鉴大小相若。
此工之巧智,后人不能造。
比得古鉴,皆刮磨令平,此师旷所以伤知音也。
)对共振现象也有研究。
(《补笔谈》乐律:琴琴弦皆有应声:宫弦则应少宫,商弦即应少商,其余皆隔四相应。
今曲中有声者,须依此用之。
欲知其应者,先调诸弦令声和,乃剪纸人加弦上,鼓其应弦,则纸人跃,他弦即不动,声律高下茍同,虽在他琴鼓之,应弦亦震,此之谓正声。
)
地学 在浙东地区,看到“峭拔险怪、上耸千尺、穹崖巨谷”的雁荡山,明确地指出这是流水侵蚀作用造成的。
在太行山麓,见到“山崖之间,往往衔螺蚌壳及石子如鸡卵者,横亘石壁如带”,正确地推断“此乃昔之海浜”,且是“浊泥所湮”而成。
最先创用“石油”这个名称,并说“此物后必大行于世”。
根据亲身观察,认为潮汐是随月亮的运行而变化的。
除用12年时间编绘《守令图》外,还在制图方面,曾用木屑、面糊(后改用熔蜡)堆捏辽北地形,“写其山川道路”,制成立体地图;后又复制成木刻辽北立体地形地图。
对天气变化很有研究,能结合当地具体情况,成功地预报一些天气的变化。
农业、生物学 提倡兴修水利,在沭阳主持“疏筑百渠九堰”,著《圩田五说》;在疏通汴河河道中,采用先进的分段筑堰法等,实测沿河各段高低和地形,保证了工程的质量。
广泛地记载各地动植物,如南海的车渠、潮州的鳄、西北的枸杞、北方沙漠的跳鼠等,对各类海蛤作了仔细的区分,指明蒲芦为香蒲和芦苇、枳实和枳壳的区别;记有庆州(今甘肃庆阳、合水等地)用步行虫消除农业害虫的生物防治事例;以中国南北不同地区物候为例,说明植物生长与温度关系。
医药 批判地继承前人的成果,指出《神农本草》中存在的舛误、不正确的记载几十处;主张中药采制要因时因地制宜;用药要因人制宜,对症下药。
著有《灵死方》(已佚)和《良方》。
《良方》又称《苏沈良方》,与苏轼合著得名,10卷;原书已佚,现本为后人汇集;书中所载“秋石方”(卷六),记载世界上最早的荷尔蒙制剂制备方法。
工程技术 书中记录大量民间科学技术人物及其成就,如布衣毕昇发明的活字印刷术、民间匠师喻皓的《木经》、河工高超创造的三埽堵决、平民历算家卫朴等。
这些在正史上是见不到的,留下了珍贵的科学技术史资料。
沈括突出的成就主要集中在《梦溪笔谈》中,例如卷二十四(杂志一)中写道:“鄜、延境内有石油……颇似淳漆,然之如麻,但烟甚浓,所沾幄幕皆黑……此物后必大行于世,自余始为之。
盖石油至多,生于地中无穷,不若松木有时而竭。
”沈括命名了石油,现今石油的中文名称(日本亦用“石油”)就是沿用了沈括所冠之名。
《梦溪笔谈》关于中国石油的记载
哲学
沈括在中国科学史上占有重要的地位,其科学著作中所包含的哲学思想,是中国古代唯物主义和辩证法发展史中的宝贵财富。
作为一个自然科学家,沈括以唯物主义的气一元论为其哲学基础。
他认为天地万物都是气构成的:“日月,气也。
”在《梦溪笔谈》中他用气的理论解释各种自然现象,他说:“大则候天地之变,寒暑风雨,水旱螟蝗,率皆有法。
小则人之众疾,亦随气运盛衰。
”认为物质气的运动是有规律的。
他一生有许多重大科学发现,如太行山崖壁海生物化石、延州黄河岸竹笋化石等。
从这些发现中他得出,天地万物都处在不停的运动变化之中,即使是海陆、气候等人们通常认为亘古不变的事物,也是变动不居的。
他对自然界的认识,包含着深刻的辩证法观点。
文学
著有诗文集《长兴集》,原书41卷,现存19卷。
全书很有特色,其中一些记游写景作品都很新颖别致。
《梦溪笔谈》文笔明快精当,语言形象简练,有较浓的文学意味;其中艺文门、书画门、乐律门等对文学艺术的论述、文字音韵的研究,都富有文学价值。
音乐
沈括在音乐学方面的成就和贡献,有如下几个方面:
对音乐声学一般原理作了科学的解释。
关于发音体的振动与发音,他观察到古乐钟皆为扁钟,后世(秦汉以后)多为圆钟,二者形体不同,故振动与发音也不同:“古乐钟皆扁,如盒瓦。
……后人不知此意,悉为圆钟。
”沈括认为演奏圆钟,节拍急促时,余音相互干扰,便会“不成音律”、“清浊不辨”。
他对声音的共振现象也有所观察和记述,他说:“琴瑟皆有应声:宫弦则应少宫,商弦即应少商”,“欲知其应者,先调弦令声和,乃翦纸人加弦上,鼓其应弦,则纸人跃,他弦即不动,声律高下苟同,虽在他琴鼓之,应弦亦震,此之谓正声。
”沈括称可以应声的共振现象为“正声”,认为这是普通的物理现象。
他首次提出了“声学”的概念。
沈括还认识到声音普遍存在着泛音列。
他将乐器所发的泛音也称为“正声”,认为这是自然规律,即“自然之节”。
他说:“所谓正声者,如弦之有十三泛韵,此十二律自然之节也。
盈丈之弦,其节亦十三;盈尺之弦,其节亦十三。
故琴以为十三徽,不独弦如此,金石亦然。
”
对古代宫调理论及有关工尺谱字作了论述和整理。
沈括对宋代燕乐所用工尺谱字与传统律名的对应关系,燕乐二十八调各调所用“杀声”(终结音)提出了个人见解,并记载了与犯调理论有关的各种名词,如祖调、正犯、偏犯、傍犯及寄杀、侧杀、递杀、顺杀等。
还对记谱符号敦、掣、住、折声等与有关的涵义作了探讨。
对乐器考古、乐器制造、演奏技术以及乐曲史料作了有价值的记录和评论,留下了数量甚多的生动而翔实的记载。
此外,他还留意于音乐表演艺术与歌曲创作艺术的探讨,例如“声中无字、字中有声”的演唱经验;主张演奏者应该“哀乐成于心,然后宣于声,则必有形容以表之”;反对只是“中节奏谐声律而已”;在创作方面,指出某些人按谱填词时,不顾曲调所表现的情感而呆板地套用,批评这是“哀声而歌乐词,乐声而歌怨词,故语虽切而不能感动人情,由声与意不相谐故也”。
沈括的著述,据史书记载,有22种,155卷。
现在多已不见,只存《梦溪笔谈》、《续笔谈》、《补笔谈》。
另外沈括的诗文在南宋时编成《长兴集》41卷,今残存19卷。
以及后人所辑的《苏沈良方》。
《圩田五说》、《万春圩图记》
《浑仪议》
《浮漏议》
《景表议》
《营阵法》
《守令图》
《梦溪笔谈》、《续笔谈》、《补笔谈》
《梦溪忘怀录》
《长兴集》
《苏沈良方》
《南郊式》 (以下皆佚)
《易解》
《丧服后传》
《乐论》
《乐器图》
《合门仪志》
《熙宁详定诸色人厨料式》
《熙宁新修凡女道士给赐式》
《诸敕式》
《诸敕令格式》
《诸敕格式》
《使虏图钞》
《怀山录》
《天下郡县图》
《清夜录》
《熙宁奉元历经》
《熙宁奉元历立成》
《熙宁奉元历备草》
《比较交食》
《熙宁晷漏》
《修城法式条约》
《茶论》
《良方》
《灵苑方》
《集贤院诗》
《诗话》