发表日期:2011年03月04日 作者:周膺 来源:新浪网 字体颜色: 字号:[ ]
中国科学史上的坐标

  这个题目是剑桥大学教授李约瑟博士加给北宋科学家沈括的称号。沈括的主要科技贡献有如下五个方面:一、数学:发明隙积术、会圆术;二、物理学:共振研究与弦共振实验、发现磁偏角、通过实验发现凹面镜成像焦点与成像规律;三、天文学:发明十二气历;四、地理学:解释雁荡山的构造原理、解释华北平原的成因;五、工程技术:制作立体模型地图。中国古代没有近代意义上的科学,也没有建立在近代科学基础上的学科分类,但在沈括身上却有科学精神。最能体现科学精神的是数学和实验,沈括取得了很高的数学成就,也十分重视科学实验。沈括在观察的基础上提出了新的天文历法理论。熙宁七年(1074年)上《浑仪》、《浮漏》、《景表》三议。《浑仪议》批判了前人天文测量仪器浑仪的不合理性,提出制造新仪的方案。《浮漏议》讨论观测时刻的铜壶滴漏,《景表议》讨论观测正午时太阳影子的设备,也都有新的方案。沈括第一个发现指南针并非指正南,而是略偏东。在中国东部地区,地磁的偏角不过二三度,发现这一现象非常不容易。七弦琴具有宫、商、角、徵、羽、少宫、少商七弦,少宫、少商的音阶比宫、商各音高八度。沈括做了这样一个实验:剪一纸人加于少宫弦上,手弹宫弦时纸人会跳,弹其他弦则不动。少商与商弦的关系也一样。沈括称之为“应声”,其实就是物理学上的共振。根据《墨子》中提到的针孔照相匣的倒影和凹面镜的倒像问题,沈括总结出了光学理论。沈括发明了隙积术,得出测量垛积高阶算术级数求和公式。他发现太行山、雁荡山等山的化石,发现了几种矿产及其用途,如石油可以点灯和制墨。在药物学方面,他提出了新的良方和新的药种。毕昇的活字印刷术、喻皓的建筑学著作《木经》、磁州锻坊的炼钢术、淮南漕渠的复闸、苏州到昆山浅山长堤的筑法等科技发明,均赖有《梦溪笔谈》的记载而为后世所知。沈括死后数百年内,中国科学技术的发展基本上都在受他的影响。他所提出的许多问题,在今天都还得集中相当大的智力集团才能深入下去。

  说沈括仅是自然科学家还很不恰当。李约瑟在《中国科学技术史》第一卷内,按照现代科学分类,将沈括所著《梦溪笔谈》的内容画了一张分析表。这张表共分人事资料、自然科学、人文科学3大类25小类。又据《宋史·艺文志》著录,沈括著作有22种155卷。沈括在《梦溪笔谈》中提到的以及其他文献中提到的还有18种。可惜大部分已失传。从所存著作即可以知见,沈括还是历史学家、艺术家、文学家,用今天的话来说,是人文科学家兼自然科学家兼艺术家。惟其如此,沈括才以自然科学与人文科学会通的眼光,透析科技与文艺,描述了它们之间的各种函数关系、因果关系。沈括的大脑构造如今已无可考证,我们对他的头脑能容得下那么多的知识感到迷惑不解,但是他的知识兴趣一直感染着中国人。今天我们很少有可能去做沈括这样的通才,但即便做个专家,了解沈括构筑的坐标,也会使思维更开阔一点儿,至少是多增加点学习和研究的兴趣。

  沈括之所以能取得超乎常人的成就,还有另外一个很大的秘密,就是首先他是一个政治家。像毕昇那样做一种发明可以走常规的路子,但要像沈括这样集大成,在当时就非得有政治条件作保障。沈括带我们走进他的“坐标”之前,在政治生涯中考察了文物风土,博览了群籍,精心构筑了这个坐标。他的许多发明本身就来自从政的实际需要。而他一生沉浮、命运不济,也与政治有关。沈括于宋至和元年(1054年)受父荫任沭阳(今江苏沭阳)主簿,筑百渠九堰治水,得良田7000余顷。嘉祐六年(1061年)任宁国县令,又用以工代赈法,从附近8县动员民工14万人修复秦家圩。嘉祐八年(1063年)举进士第,任扬州司理参军。后入京,任昭文馆校勘。因通天文学,熙宁五年(1072年)又兼任提举司天监,后又任史馆检讨、集贤院校理,得以博览国家藏书,充实自己的研究。自熙宁三年(1070年)起,积极参与王安石变法,到各地巡视。熙宁八年(1075年)出使辽国进行分界谈判,获得外交上的成功。归国途中,在饱览山川民俗之余,写成《使契丹图钞》,献于神宗。由此升任翰林学士,权三司使,掌管全国财政。熙宁十年(1077年),王安石罢相,沈括被贬知宣州。元丰三年(1080年),改知延州,加鄜延路经略安抚使。屡破西夏扰边之兵,在边境筑垒置兵,加强边防力量,以功授龙图阁直学士。沈括的《梦溪笔谈》写得成熟老练又鲜活丰满,信手拈来,层层道出,显示出作者不仅熟知多种科技人文知识,而且有相当丰富的人生阅历以及深刻的观察力。沈括站在当时社会发展的宏观高度和广阔视野上,给予我们一个认识世界的维度。

  一般历史文献如《乾道临安志》、《咸淳临安志》和宋王称《东都事略》等,记沈括为钱塘(今浙江杭州)人,“占籍苏州”。沈括的曾祖父沈承庆曾任吴越国营田使,沈氏家族的兴起,是从吴越国开始的。民国沈氏后人沈绍勋、沈祖绵所辑《钱塘沈氏家乘》载:“沈氏于五代吴越时由武康(今浙江德清)迁杭,占籍仁(和)、钱(塘)千百年,于今亦一旧族也。”(沈绍勋、沈祖绵:《钱塘沈氏家乘》)沈氏几世死后多葬于杭州西溪湿地周边之法华山、桃源岭,西湖周边虎跑山等地。而以西溪湿地一带居多。其中九世以前大部分集中在法华山。沈括祖父沈英,父亲沈周,堂兄沈振,兄沈扶,侄子沈遘、沈辽均葬于“龙居原”。沈括葬于杭州市余杭区良渚镇太平山,其墓今尚存(有学者对其有异议)。良渚一带原来也应是西溪湿地的一部分。沈括墓既不在苏州一带,从常规来判断,也当选龙居原,选太平山必有某种特殊原因。但从上述系表中可以看出,沈氏家族九世以前与西溪湿地应有十分紧密的关系。目前可查考的史料对沈氏在钱塘生活的记述不详,但似可猜测其居住地与西溪湿地接近,或即在西溪湿地。元丰五年(1082年),西夏攻陷永乐(今陕西米脂),沈括无力救援,被贬为均州(今湖北丹江口)团练副使、员外郎,随州(今湖北随州)安置,不久又徙秀州(今浙江嘉兴)安置。后迁光禄少卿。他花了12年时间完成的《天下州县图》于元祐二年(1087年)呈哲宗,允“任便居住”,得以在润州(今江苏镇江)梦溪园终老。沈括晚年在政治上失意,其政治上的投机行为也遭人非议,加之占籍苏州,在家乡没有财产,所以无法回来,而只能“梦溪”。最后只是在太平山“归葬”,并为自己写了墓志铭。


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