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天文地理篇-包罗万象的《梦溪笔谈》——沈括

当代英国著名科技史专家李约瑟曾这样评价说:沈括是“中国整部科学史中最卓越的人物”。他积一生之心血写出的《梦溪笔谈》,包罗万象,独有创见,被称做“中国科学史上的里程碑”。

沈括,字存中,出生在北宋时期的杭州钱塘。沈家世代为官,沈括从小就跟随在外做官的父亲沈周四处奔波,饱览了华夏大好河山和风俗民情,视野和见识都比一般同龄孩子开阔得多,兴趣爱好也广泛得多。日月星辰、山川树木、花草鱼虫,没有他不喜欢琢磨的。

传说,有一次小沈括给母亲许氏背诵白居易的一首诗。背到“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”一句时,突然沉默不语。许氏出身士大夫家庭,性情温柔,知书达理,对于儿子凡事总好刨根问底的脾气,早已十分熟悉。她见儿子又犯了犟劲,只是笑了笑,递给他一件外衣,嘱咐道:“别背了,今儿天气这么好,邀几个小伙伴到城外山上转转去吧。山上风大天凉,把这件衣服带上。”当时,正是四月暮春天气,庭院中的桃花纷纷谢落,已是“绿肥红瘦”,然而当小沈括和孩子们爬上城郊的山峰时,那满山遍野的桃花却开得正艳,好似一片红霞。沈括抚着一枝桃花,呆呆地嘟哝着:“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开……”猛地一阵山风吹过,他不由得打了个寒噤,脑子里蓦然闪出母亲的话:“山上风大天凉!”小沈括一下子明白了:温度不同,植物生长的情况也不同。白居易写的没错儿!

沈括的童年和少年时代,就是在这样一个充满书香气息的温馨环境中度过的。然而,人生并不总是一帆风顺的,人也不能一世停留在宁静的港湾,尤其是对于那些“天将降大任”的天才,命运似乎更为坎坷。就在沈括刚满18岁的时候,父亲去世了,家计顿时艰难起来。沈括不得不外出谋生,到海州沭阳县(今江苏沭阳)当了主簿。从那时起,政务便占据了这位天才科学家一生的大部分时间。但是,无论仕途多么险峻,宦海如何浮沉,公务怎样繁忙,他得志也罢,失意也罢,都从未放弃过科学研究。凭着超凡的意志、敏锐的观察力和过人的精力,他不停地攀登,终于达到了一个光辉的顶点。

沈括知识渊博,天文地理、数理化、医药以及文学艺术,无不通晓。他在科学研究上涉猎范围之广,见解之精辟,都是同时代人所望尘莫及的,他从事的许多项目都代表了时代的水平,具有世界意义。在天文学方面,沈括制定了《奉元历》,制造了新的天文仪器,把天文研究又推向一个新的高峰。此外,最突出的贡献是他发明了“十二气历”。按中国古代历法,阴历和阳历每年相差11天多,古人虽采用置闰的办法加以调整,仍难做到天衣无缝。沈括经过周密的考察研究,提出了一个相当大胆的主张:废除阴历,采用阳历,以节气定月,大月31日,小月30日。这种历法当然是比较科学的,对于农民从事春耕、夏种、秋收、冬藏十分有利,然而却因否定了老祖宗的“经义”而受到上层统治阶级的抵制,迟迟未能推行。青山遮不住,毕竟东流去,科学最终一定会战胜愚昧。在沈括之后900年,英国气象局制定的“萧伯纳历”,与沈括所提倡的历法原理基本相同,逐渐为世界各国所接受。

沈括一生为官,四处漂泊,几乎走遍了大半个中国,峭拔险怪的名山,一碧万顷的平川,烟波浩渺的湖泊,飞湍急流的江河,到处留下他的足迹。他深邃的目光,透过青山秀水,看到了它们的沉浮变迁。比如在雁荡山,沈括发现了一个奇怪的现象:他曾游览过不少名山,都是从岭外便能望得见峰顶,而雁荡山却不然,只有置身山谷,才能看到高耸入云的诸峰。经过再三琢磨,沈括得出了结论:是山谷中的大水,将泥沙冲尽之后,这些巨石才高峻耸立,拔地而起的。而且,雁荡山的好多独特景观,如大小龙湫、初月谷等,也都是大水长年累月冲凿的结果。由此,他联想到西北那土墩高耸的黄土区,和雁荡山的成因相同,也是大自然的杰作,只不过一个是石质、一个是土质而已。沈括关于因水侵蚀而构造地形的观点,直到700年之后,英国科学家赫登才完整地运用了这一原理论述地貌变化。

沈括对数学也有着独到的研究。相传,刚过“而立”之年的沈括,曾在一位转运使手下当官。在频繁的接触中,转运使发现沈括才华出众,很想把才貌双全的女儿嫁给他。正在这时,一位多嘴多舌的同僚告诉他,说近来沈括常出入酒店,回来就闭门不出,想必是醉得人事不省,在蒙头大睡哩。转运使听后心中十分不悦:没想到这青年平时仪表堂堂,做事一丝不苟,原来竟是个酒鬼!这样想着,便径直闯入沈括住处。推开门一看,那沈括正在摆弄桌上摞起来的酒杯。见转运使大驾光临,沈括忙让座倒茶,并把这些天的发现对上司娓娓道来。原来,酒店里常把酒桶堆成长方台形体,从底层向上,逐层长宽各减一个,看上去四个侧面都是斜的,中间自然形成空隙,这在数学上称为“隙积”。数学上又把计算中间空隙的体积的方法,叫做“隙积术”。他苦思冥想,就是在研究“隙积术”。转运使听罢,这才转怒为喜。没多久,沈括便成了转运使的乘龙快婿。

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