北宋的時候,農業、手工業和商業都比較發達,科學技術也有很大的發展。就在北宋中期,我國出了一個大科學家,叫沈括。
沈括是錢塘(今浙江杭州)人。他的父親沈周長期在外面做官,沈括十歲起就跟隨父親走南闖北,獲得了很多見聞。他從二十四歲起,開始做官,又到了好多地方。三十三歲那年,他考上了進士,不久又調到京城昭文館編校圖書。他在館中讀了大量藏書,學識更加長進了。
沈括愛好數學和天文學,對天文歷法很有研究。公元1072年,宋朝政府派他到司天監做官。司天監是觀測天象、制訂歷法的機構,但有些官員對天文歷法卻一竅不通。沈括主持司天監以后,就把這些官員撤了職。當時,有個平民出身的天文學家,叫衛樸,他有著豐富的實踐經驗。沈括破格地把他推薦到司天監工作。為了觀測天象,沈括又改制了許多天文儀器。經過他的大力整頓,司天監氣象一新。
后來,沈括又積極參加王安石變法運動。朝廷派他到各地去視察,他不斷提出建議,為推行新法出了不少力。
公元1075年,遼國派使臣肖禧來到北宋東京,硬說原來屬于北宋的黃嵬山(wéi,在今山西原平西南)一帶三十里的地方應該屬于遼國。宋神宗派沈括去談判。沈括先到樞密院查閱檔案,把過去雙方議定的邊界文書查得一清二楚,并畫出邊境地圖,駁斥了遼國的無理要求。之后他又受宋神宗之命出使遼國,跟遼國作進一步交涉。在遼國京城上京(在今內蒙古巴林左旗),雙方會談了六次,沈括據理力爭,堅持不屈,遼國無法可想,只得放棄了原來的無理要求。
沈括回國的時候,詳細調查了沿路的地理情況、山川道路和風土人情,寫成一部《使契丹圖抄》。他回到京城,進呈給宋神宗。宋神宗因為他立了功,提升他為翰林學士。
沈括一生雖然做過很長時間的官,但他只要一有機會,就結合實際進行科學研究,是位博學多才的科學家。五十八歲那年,他定居潤州(今江蘇鎮江),集中精力從事科學研究和寫作。他在自己的住處夢溪園,寫了一部有名的科學著作《夢溪筆談》。
《夢溪筆談》簡稱《筆談》,內容包括天文、歷法、數學、物理、化學、生物、地理、地質、醫學、歷史、考古、文學、音樂和繪畫等許多方面,范圍非常廣泛。在許多學科中,沈括都有深刻的研究和獨到的見解。
指南針是我國古代一項偉大發明。沈括對指南針的使用作了多種實驗,并且把實驗的方法記在《筆談》中,成為研究我國古代指南針的珍貴資料。他發現了指南針所指的方法不是正南而是稍微偏東。這種現象,在物理學中叫做磁偏角。這是世界上最早發現地磁偏角的記錄,比歐洲哥倫布的發現早了四百多年。
他到河北去,經過太行山,見山壁中間有一條螺蚌殼和卵石組成的帶狀堆積層。他研究后斷定說:“這是古時的海邊,現在東面離開大海已有千里之遠了。”他又進一步推論說:“所謂大陸,都是濁流沖積而成的。”沈括所說的大陸,主要是指太行山以東的河北平原。他認為河北平原是由黃河等濁流沖積而成的。沈括關于水流侵蝕沖積作用的論述,在世界上也是最早的,比西方學者早七百年。
他還是世界上最早使用“石油”這一概念,并對石油的用途有所認識的人。那年他到陜北去,發現那里地下蘊藏著豐富的石油。當地人稱為“脂水”,用來燒煙制墨。他預言說:“這東西將來一定大行于世。”他認為我國“石油很多,生在地中沒有窮盡”。這些論述,現在都已經被證實了。
《筆談》中還記載了勞動人民的很多創造發明。其中最有名的,要數畢昇的活字印刷術。畢昇發明的活字印刷術,是印刷史上一項重大變革。要不是《筆談》記載他的事跡,我們簡直連他的名字都不知道了。
公元1095年,沈括在潤州病逝,這年他六十五歲。他寫的《夢溪筆談》一書,已成為世界科技史上一部杰出的著作,受到中外科學家的高度評價,被譽為“中國科學史上的坐標”。
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