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沈括:梦溪园里的中国百科全书式科学家 精选

已有 5460 次阅读 2022-7-7 16:36 |个人分类:人论|系统分类:人物纪事

在镇江市城东一条幽僻的小巷内,有一间简朴寂静的庭院,庭院虽小但青砖错落、花香馥郁。院中的纪念堂里有两幅楹联,一幅书“沈酣于东海西湖南州北国之游梦里溪山尤壮丽;括囊乎天象地质人文物理之学笔端谈论自纵横”,另一幅道“数卷奇文物态天心匀翠墨;一钩初月南航北驾为苍生”。这园名作梦溪园,正是《梦溪笔谈》作者沈括的故居,我去镇江的时候曾经专程造访这个园子,看不同展厅里关于沈括一生的记述。

沈括原是杭州人,他在《自志》中写道自己三十多岁时常梦到一处山明水秀、花木如锦之地,心中乐之。后来在镇江置办的这块园地,恰若梦中所游,故取名梦溪园。在这里,沈括潜心修撰完成了科学史上前无古人后无来者的《梦溪笔谈》,这本被英国李约瑟称为十一世纪中国科学史坐标的著作就是从这样一方小小的庭院中走到世人面前的。


近代科学源于西方,新文化运动后“德先生”、“赛先生”才走进中国。关于中国古代有没有科学,有没有科学家的争辩至今仍未结束。但不可否认的是,中国古代具有科学精神或者说科学头脑的大有人在。这些人中,和祖冲之、张衡、郭守敬、宋应星等共分一杯羹的沈括,能够在天文历法、地理地质、数学、化学、磁学、光学等多领域进行钻研,提出多项领先于世的研究成果,尽管有些成果只是现象描述,还没有建立起科学的逻辑,他仍然确立了自己作为中国“古代科学家”的身份,得到后世包括西方学者的高度评价,是有其自身以及时代原因的。

沈括生于一个官宦家庭,幼时勤奋苦读,又随父亲宦游州县,表现出敏锐的观察力和求知欲。他随父亲南下泉州时,见到当地一种叫“钩吻”的植物,就是俗称的断肠草,有人说这是一味草药,有人又说是致命毒物。沈括曾教人取来一株钩吻仔细观察,发现它有点像葛却又不同,根和皮是红色的,花如茴香,呈黄色,和《酉阳杂俎》等书所描述的并不一样,人们常常将它作为野葛入药,因此屡出人命。沈括当时不过是十几岁的少年,却敢将剧毒植物拿来观察并且指出医书上不严谨之处,其过人的观察和思考能力由此展现。

沈括二十四岁开始踏入仕途,做过主簿、县令一类的地方官,因此能体察民间疾苦。他参与修复万春圩的工程,促进了当地农业的发展。之后入京编校昭文馆书籍,担任司天监,支持当时的平民天文家卫朴编修《奉元历》,这一新历法以365.2435850为一回归年,与今天实际测量的相当接近,是当时最精确的历法。在说明日食月食、月球绕地运行规律时,沈括也有独到精辟的解释,他说“月行周于黄道,如绳之绕木。”这种比喻生动又形象。为了更好地观测天象,沈括进行了大胆革新,对浑仪、浮漏、圭表进行改革,制造了测量日影的铜表,早西方五百多年发现了蒙气差,指出了大气的折射作用,这些在当时都是了不起的创见。


小孔成像早在战国时期就有记载,沈括通过实验发现成正像与倒像之间有一个分界点,进一步发现了近代光学所谓的焦点。西汉《淮南子》中记载的阳燧取火现象当时并未指出原理,沈括对此进行了光学原理的解释,他还对投光镜进行过研究,对后人有很大的启发。

在作河北西路察访使时,沈括的兼职是判军器监,负责有关军器制造的工作。受自己兄长沈披和舅父许洞(北宋时期军事家,著有《虎钤经》)的影响,沈括对武器制造也有很深的研究。他曾发掘出一台汉代弩机,亲自试射,研究弩机的构造原理、使用方法和功能不足,作了明确的记录。在河北时,他还考察了当地的锻铁作坊。在后来的《梦溪笔谈》中,有关化学化工的知识并不多,但是以胆水炼铜、石油开发、采盐为代表的条目,今天看来都是成就卓越的。沈括也是提出“石油”一词的第一人,并且预言“此物后必大行于世。”虽然他无法想到石油在现代的重要价值,但是能够对新鲜事物有如此敏锐的嗅觉,也是为后人所称道的。

为官期间,沈括还创造性地发明了立体地形模型。他先在木板上画出平面地图,再用面糊和木屑模制出地形地势来。当天气寒冷面糊粘不牢时,他又将融化的蜡作为材料。这比瑞士十八世纪的地理模型图要早700年。在野外考察地形时,沈括根据太行山断层螺蚌化石及砾层的沉积带,第一次从化石的角度做出海陆变迁的科学解释。他将化石解释为古生物遗迹,比西方达·芬奇的解释要早400年,今天所说的“化石”这个词,也是从沈括文章“悉化为石”得来的。

宋代是我国古代科学技术发展的巅峰。生产的发展、经济的繁荣、统治的开明、科举制的完善以及各民族间的交流造就了一批博采众长同时具有务实精神的通才。成为科学家之前,沈括还是位文学家,《梦溪笔谈》自是他最有名的著作,除此之外他在经、史、子、集各部都有论著。他还是名数学家,主要成就是隙积术与会圆术。日本数学家三上义夫在《中国算学之特色》中称没有一个日本数学家能比得上沈括,甚至别的国家中也很难找到和沈括相提并论的人。他同时还是书画鉴赏家、音乐理论家、外交家、天文家、王安石变法早期的拥护者、民间医方的收集者......当然,他也并非一个完人,家有悍妻(女权主义者别骂我)、晚年凄苦,虽谨小慎微但立场反覆,与王安石、苏轼等名臣结下过梁子,一度成为新旧两党抨击的对象。同时代的人承认他博学善文,但对他擅长的天文、历法、算学等并未推崇,不少人对沈括的人品也颇有微词。直到近代,竺可桢、张荫麟等人研究中国古代科学史,对沈括青眼有加,高度评价了他在科学技术上的成就贡献,认为他是“能以近世之科学精神治科学者”,“有科学家之头脑”。再加上李约瑟在《中国科学技术史》对沈括的高度赞誉,国内外对沈括的研究开始兴起,沈括科学家的地位也因此建立并日渐稳固。


这一切仍离不开那本传世的《梦溪笔谈》。《笔谈》虽是他晚年的作品,但其中许多素材笔记乃是平生所积累。按照他自己的说法,《笔谈》有两不谈,国家政事、宫廷禁事不谈;有关他人毁誉利害之事不谈。书中所列除了他个人经历、发明创造和独家考证外,还记录了许多别人的成果。其中最突出的是沈括详细记载了毕昇的活字印刷术,这是现存唯一有关活字印刷术的原始资料。还有对指南针的记载,沈括不但是最早的,而且最为详细。他在书中对一些现象给出了较为科学的解释,但有些也止步于推测和猜想;一些记录详细保留了他的研究过程,而一些只是他对某一现象的客观描述。遇到无法解释的难题,他也会归之于“神奇”“妙理”,这是他所处时代和社会的局限性导致,并不能掩盖《笔谈》一书的光芒,也不能影响沈括在科学史上的地位。

正如胡道静先生所言,沈括是“我们历史上,同时是世界历史上稀有的一位通才。对于文学、艺术、科学、技术和历史、考古,他都有深刻的研究,并且在各方面都有创造性的见解提出来。他有好些重要的创见,至今为举世人称道不衰;他有好些正确的科学论断,远在西方学者数百年之前便明确地提出。”我们不必以现代科学标准过分苛求他,也无须为他锦上添花。客观地讲,在当时的时代背景下,沈括算得上是北宋同时也是世界范围伟大的科学家之一。



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