沈括

沈括

沈括(1031—1095),字存中,號夢溪丈人,漢族,浙江杭州錢塘縣人,北宋政治家、科學家。沈括出身於仕宦之家,幼年隨父宦遊各地。嘉祐八年(1063年),進士及第,授揚州[江蘇省省轄市]司理參軍。宋神宗時參與熙寧變法,受王安石器重,歷任太子中允、檢正中書刑房、提舉司天監、史館檢討、三司使等職。元豐三年(1080年),出知延州,兼任鄜延路經略安撫使,駐守邊境,抵禦西夏,後因永樂城之戰牽連被貶。晚年移居潤州(今江蘇鎮江),隱居夢溪園。紹聖二年(1095年),因病辭世,享年六十五歲。沈括一生致志於科學研究,在眾多學科領域都有很深的造詣和卓越的成就,被譽為“中國整部科學史中最卓越的人物”。其代表作《夢溪筆談》,內容豐富,集前代科學成就之大成,在世界文化史上有著重要的地位,被稱為“中國科學史上的里程碑”。

基本信息

簡介

沈括 沈括
沈括的科學成就是多方面的。他精研天文,所提倡的新曆法,與今天的陽曆相似。在 物理學方面,他記錄了 指南針原理及多種製作法;發現地磁偏角的存在,比歐洲早了四百多年;又曾闡述凹面鏡成像、地磁偏角示意圖的原理;還對共振等規律加以研究。在數學方面,他創立「隙積術」( 二階等差級數的求和法)、「會圓術」(已知圓的直徑和弓形的高,求弓形的弦和弧長的方法)。在地質學方面,他對沖積平原形成、水的侵蝕作用等,都有研究,並首先提出石油的命名。醫學方面,對於有效的藥方,多有記錄,並有多部醫學著作。此外,他對當時科學發展和生產技術的情況,如畢升發明活字印刷術、金屬冶煉的方法等,皆詳為記錄。晚年以平生見聞,在 鎮江夢溪園撰寫了筆記體巨著 《夢溪筆談》。一位非常博學多才、成就顯著的科學家,中國歷史上最卓越的科學家之一。精通天文、數學、 物理學、化學、 地質學,氣象學、地理學、農學和醫學;他還是卓越的工程師、出色的外交家。

1979年7月1日為了紀念他,中國科學院紫金山天文台將該台在1964年發現的一顆小行星2027命名為沈括。

人物生平 

沈括 沈括

沈括生於宋仁宗天聖九年(公元1031年),他自幼勤奮好讀,在母親的指導下,十四歲就讀完了家中的藏書。後來他跟隨父親到過福建泉州、江蘇潤州(今鎮江)、四川簡州(今簡陽)和京城開封等地,有機會接觸社會,對當時人民的生活和生產情況有所了解,增長了不少見聞,也顯示出了超人的才智,十八歲至南京,對醫藥產生興趣。

皇祐三年(1051年)沈周去世,至和元年(1054年),沈括以父蔭入仕,任海州沭陽縣(今屬江蘇)主簿,修築渠堰,開發農田,頗有政績。

嘉祐六年(1061年),任安徽寧國縣令,倡導並發起了修築蕪湖地區萬春圩的工程,並撰寫了《圩田五說》、《萬春圩圖記》

嘉祐八年(1063年),三十三歲考中進士,被任命做揚州司理參軍,掌管刑訟審訊。治平三年(1066年),被推薦到京師昭文館編校書籍。在這裡他開始研究天文歷算。

熙寧二年(公元1069年),王安石被任命為宰相,開始進行大規模的變法運動。沈括積極參預變法運動,受到王安石的信任和器重,擔任過管理全國財政的最高長官三司使等許多重要官職。

熙寧五年(公元1072年),兼任提舉司天監,職掌觀測天象,推算曆書。接著,沈括又擔任了史館檢討。

熙寧六年(公元1073年)做集賢院校理。因職務上的便利條件,他有機會讀到了更多的皇家藏書,充實了自己的學識。在此期間,撰寫了《渾儀議》、《浮漏議》、《景表議》、《修城法式條約》、《營陣法》。還多次出使,視察了很多地方。

熙寧八年(1075年)以翰林侍讀學士的身分,出使契丹交涉劃界事宜,獲成而還。他在出使途中繪記了遼國山川險阻及風俗人情,成《使虜圖抄》,上於朝廷

熙寧九年(1076年)任翰林學士,權三司使。王安石變法失敗,沈括因為受到牽連以及詩案敗露等原因,照例出知宣州(今安徽省宣城一帶)。

熙寧十年(1077年),沈括出任宣州知州(今安徽宣城)。

元豐二年(1079年),爆發烏台詩案,因政治立場不同,曾出面指責蘇軾

元豐三年(1080年),為抵禦西夏,改知延州(今陝西省延安一帶),兼任鄜延路經略安撫使。

元豐五年(公元1082年),升龍圖閣直學士。但是不久又因為與給事中徐禧、鄜延道總管種諤、鄜延道副總管曲珍等人貪功冒進,不聽隨行內侍李舜舉勸告,在死地築城,釀成永樂城慘敗,損失軍人2萬,民夫無算,高永亨、李舜舉等都壯烈犧牲。此戰是北宋歷史上較大的慘敗之一,並使得平夏城大捷以後良好的統一形勢被葬送。此事沈括雖非首罪,但他畢竟負有領導責任,加之在戰役中救援不力,因此被貶為均州(今湖北省均縣)團練副使,隨州安置,從此形同流放,政治生命宣告完結。

元祐二年(1087年),他完成了在熙寧九年即已奉命編繪的“天下郡縣圖”,定名為《守令圖》,被特許親自到汴京進呈。

元祐三年,沈括移居到潤州(今江蘇鎮江市東面),將他以前購置的園地,加以經營,名為“夢溪園”,在此隱居,八年後即宋哲宗紹聖二年(公元1095年)去世。

家庭情況

沈括的父親沈周(字望之)曾在泉州、開封、江寧做過地方官,母親許氏,是一個有文化教養的婦女;

祖父曾任大理寺丞;

外公許仲容曾任太子洗馬;

舅舅許洞是鹹平三年(1000年)進士。

主要成就

天文成就

沈括玉壺浮漏原理圖 沈括玉壺浮漏原理圖

熙寧五年(公元1072年),沈括負責領導司天監,在任職期間,他破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛朴進入司天監,主持修訂新曆的重要工作,研究並改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀測儀器。

此外,沈括還製造了測日影的圭表,而且改進了測影方法。

沈括在《渾儀議》、《浮漏議》和《景表議》等三篇論文中介紹了他的研究成果,詳細說明改革儀器的原理,闡發了自己的天文學見解,在是我國天文學史上的具有重要的作用。

熙寧八年(公元1075年),衛朴主持修訂的奉元歷終於在修成頒行。但是,由於守舊勢力阻撓和破壞,比較先進的奉元歷只實行了十八年就被廢止了。沈括在晚年又進一步提出了用“十二氣歷”代替原來曆法的主張,它以十二氣作為一年,一年分四季,每季分孟、仲、季三個月,並且按節氣定月份。現在世界各國採用的公曆,也就是陽曆,和沈括的“十二氣歷”十分接近。

物理成就

沈括對物理學研究的成果也是極其豐富的,涉及力學光學、磁學、聲學等各個領域。特別是他對磁學的研究成就卓著。沈括在《夢溪筆談》中第一次明確地談到磁針的偏角問題。在光學方面,沈括通過親自觀察實驗,對小孔成像凹面鏡成象、凹凸鏡的放大和縮小作用等作了通俗生動的論述。他對我國古代傳下來的所謂“透光鏡”(一種在背面能看到正面圖案花紋的銅鏡)的透光原因也做了一些比較科學的解釋,推動了後來對“透光鏡”的研究。此外,沈括還剪紙人在琴上做過實驗,研究聲學上的共振現象。沈括還是最早發現地理南北極與地磁場的N,S極並不重合,所以水平放置的小磁針指向跟地理的正南北方向之間有一個很小的偏角,被稱為磁偏角

化學成就

沈括探石圖 立軸 沈括探石圖 立軸

在化學方面,他利用石油不容易完全燃燒而生成炭黑的特點,首先創造了用石油炭黑代替松木炭黑製造煙墨的工藝。他已經注意到石油資源豐富,“生於地中無窮”,還預料到“此物後必大行於世”。另外,“石油”這個名稱也是沈括首先使用的。在《夢溪筆談》中有關“太陰玄精”(石膏晶體”的記載里,沈括形狀、潮解、解理和加熱失水等性能的不同區分出幾種晶體,指出它們雖然同名,卻並不是一種東西。他還講到了金屬轉化的實例,如用硫酸銅溶液把鐵變成的物理現象。

數學成就

沈括在數學方面也有精湛的研究。他從實際計算需要出發,創立了“隙積術”和“會圓術”。沈括通過對酒店裡堆起來的酒罈和壘起來的棋子等有空隙的堆體積的研究,提出了求它們的總數的正確方法,這就是“隙積術”,也就是二階等差級數的求和方法。沈括的研究,發展了自《九章算術》以來的等差級數問題,在我國古代數學史上開闢了高階等差級數研究的方向。此外,沈括還從計算田畝出發,考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關係,提出了我國數學史上第一個由弦和矢的長度求弧長的比較簡單實用的近似公式,這就是“會圓術”。這一方法的創立,不僅促進了平面幾何學的發展,而且在天文計算中也起了重要的作用,並為我國球面三角學的發展作出了重要貢獻。

地理成就

沈括夢溪筆談 沈括夢溪筆談

沈括在地學方面也有許多卓越的論斷,反映了我國當時地學已經達到了先進水平。他正確論述了華北平原的形成原因:根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布,推斷出這一帶是遠古時代的海濱,而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所攜帶的泥沙沉積而形成的。當他察訪浙東的時候,觀察了雁盪山諸峰的地貌特點,分析了它們的成因,明確地指出這是由於水流侵蝕作用的結果。他還聯繫西北黃土地區的地貌特點,做了類似的解釋。他還觀察研究了從地下發掘出來的類似竹筍以及桃核、蘆根、松樹、魚蟹等各種各樣化石,明確指出它們是古代動物和植物的遺蹟,並且根據化石推論了古代的自然環境。

沈括視察河北邊防的時候,曾經把所考察的山川、道路和地形,在木板上製成立體地理模型。他查閱了大量檔案檔案和圖書,經過近二十年的努力完成了我國製圖史上的一部巨作——《守令圖》。這是一套大型地圖集,總計二十幅,其中有大圖一幅,高一丈二尺,寬一丈;小圖一幅;各路圖十八幅(按當時行政區劃,全國分做十八路)。圖幅之大,內容之詳,都是以前少見的。在製圖方法上,沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等九法,這和西晉.裴秀著名的製圖六體是大體一致的。他還把四面八方細分成二十四個方位,使圖的精度有了進一步提高,為我國古代地圖學做出了重要貢獻。

醫學生物學成就

沈括對醫藥學和生物學也很精通。他在青年時期就對醫學有濃厚興趣,並且致力於醫藥研究,蒐集了很多驗方,治癒過不少危重病人。同時他的藥用植物學知識也十分廣博,並且能夠實際出發,辨別真偽,糾正古書上的錯誤。他曾經提出“五難”新理論;沈括的醫學著作有《沈存中良方》(得稱《良方》)等三種。現存的《蘇沈良方》是後人把蘇軾的醫藥雜說附入《良方》之內合編而成的,現有多種版本行世。《夢溪筆談》及《補筆談》中,都有涉獵醫學,如提及秋石之製備,論及四十四種藥物之形態、配伍、藥理、製劑、採集、生長環境等。

軍事成就

沈括文武雙全,不僅在科學上取得了輝煌的成績,而且為保衛北宋的疆土也做出過重要貢獻。北宋時期,階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼和西夏貴族統治者經常侵擾中原地區,擄掠人口牲畜,給社會經濟帶來很大破壞。沈括堅定地站在主戰派一邊,在熙寧七年(公元1074年)擔任河北西路察訪使和軍器監長官期間,他攻讀兵書,精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰略戰術等軍事問題,編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作,把一些先進的科學技術成功地套用在軍事科學上。同時,沈括對弓弩甲冑和刀槍等武器的製造也都作過深入研究,為提高兵器和裝備的質量做出了一定貢獻。

觀點及著作

主要著作 

人物軼事

治水

沈括十分重視發展農業生產和興修水利。早在他青年時期任沭陽縣主簿的時候,就主持了治理沭水的工程。在任寧國縣令的時候,他積極倡導並且主持在今安徽蕪湖地區修築規模宏大的堅固的萬春圩,開闢出能排能灌、旱澇保收的良田一千二百七十頃,同時還寫了《圩田五說》、《萬春圩圖書》等關於圩田方面的著作。
熙寧五年(公元1072年),沈括主持了汴河的水利建設。為了治理汴河,沈括親自測量了汴河下游從開封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地勢。他採用“分層築堰法”,測得開封和泗州之間地勢高度相差十九丈四尺八寸六分。這在世界水利史上是一個創舉。僅僅四五年時間裡,就取得引水淤田一萬七千多頃的顯著成績。 

提出“石油”一詞

中國最早記述石油與石油開採的記載來自於沈括的《夢溪筆談》。 那是北宋元豐三年(1080年),沈括50歲,根據現有的史料,他是最早描繪石油形態與開採過程,最早用石油煙塵代替松煙制墨的人。

考察煉銅與採油業

他隨父親居住在福建泉州時,發現當地村民將苦泉放在鍋中煎熬,苦泉熬乾後就得到了黃燦燦的。他對這一傳說很感興趣,於是來到鉛山縣,看到了村民“膽水煉銅”的過程,並在《夢筆溪談》中記錄下來。這是我國有關“膽水煉銅”的最早記載。 

發明“飛鳥圖”繪製精確地圖

他用“飛鳥圖”繪製了“大宋天下郡守圖”,使得北宋的地圖越來越精確。所謂“飛鳥圖” 也就是“取鳥飛之數”,用的是飛鳥直達的距離,使得地圖的精確度大為提高。他的地理學說與《大宋天下郡守地圖》在與遼國的邊界談判中發揮了重要作用,起到了十萬士兵都難以達到的威力。

後世紀念

故居

鎮江市區夢溪園,是北宋時期科學家沈括晚年居住的地方。
夢溪園原有面積約十畝左右,園裡有岸老堂、蕭蕭堂、殼軒、深齋、遠亭、蒼峽亭等建築,還有一條溪水流經園內。夢溪園是原夢溪園的一部分,於1985年恢復,占地2畝,計2幢建築。前幢為清代修建的硬山頂平瓦房,坐東朝西,當中設正門入園,門上方嵌有茅以升題寫的“夢溪園”大理石橫額。後幢為清式廳房,坐北朝南,內有沈括雕像和文字圖片、模型、實物,展現了沈括在天文、地理、數學、化學、物理、生物、地質、醫學等方面的科研成就。

沈括墓

沈括墓位於杭州市餘杭區安溪下溪灣太平山南麓,東為金龍山,西為鳳凰山。早年遭受破壞。據明萬曆《錢塘縣誌》、民間口碑和外地學術界提供線索,終於1983年在安溪太平山南麓找到墓穴、翁仲。在墓磚堆積層下,採集到北宋青瓷劃花碗殘片及宋代“元豐、元佑”等年號古錢幣數枚,正與墓葬時代、地點吻合。1986年被列為市級文物保護單位。沈括墓一期修復工程於2001年9月28日竣工。

行星

1979年7月1日,中國科學院紫金山天文台為了紀念他,將1964年發現的一顆小行星2027命名為沈括星。

人物評價

宋史·沈括傳》說他“博學善文,於天 文、方誌、律歷、音樂、醫藥、卜算無所不通,皆有所論著”。
日本數家三上義夫稱讚沈括說:“日本的數學家沒有一個比得上沈括,……沈括這樣的人物,在全世界數學史上找不到,唯有中國出了這一個人”。
英國著名科技史家李約瑟也認為沈括是“中國科學史上最奇特的人物”,《夢溪筆談》是“中國科學史上的座標”。

宋朝著名歷史人物

2013年7月份,黃曉明版的《精忠岳飛》開播,展現了南宋時期一個個的英雄人物。宋朝是中國歷史上承五代十國、下啟元朝的時代,戰亂催生了眾多的善戰武將和文人墨客。   
皇帝宋太祖宋太宗宋真宗宋仁宗宋神宗宋徽宗宋高宗宋孝宗
武將潘美石守信曹彬楊業狄青岳飛韓世宗李綱楊業尹繼倫楊延昭種世衡宗澤王彥[南宋將領]岳李寶孟珙余玠王堅[南宋名將]
文臣趙普[宋朝]寇準韓奇范仲淹包拯王安石司馬光富弼文天祥陸秀夫張世傑[宋朝]
奸臣王欽若蔡京秦儈賈似道史彌遠
書畫家王筌徐熙張擇端蘇軾黃庭堅米芾李成范寬郭禧
哲學家王安石周敦頤程頤程顥張載[北宋哲學家]朱熹陸九淵陳亮[南宋哲學家]葉適
科學家沈括畢升

各國科學家百科

世界知名的天文學家

天文學家是研究天文學、宇宙學、天體物理學等相關學科的科學家。因為有些哲學家、物理學家、數學家對天文理論有著不可忽視的影響,所以下面的列表中也包括這些人。以下為世界各地知名的天文學家列表。
貝琳
邊岡
曹士
甘德
郭守敬
韓顯符
何承天
姜岌
京房
瞿曇羅
瞿曇悉達
瞿曇譔
阮元
沈括
石申
石申夫
李淳風
李善蘭
李業興
梁令瓚
劉焯
劉洪
劉羲叟
劉向
劉歆
劉智
馬哈麻
馬沙亦黑
馬依澤
梅文鼎
梅文鼎家族
南宮說
蘇頌
汪日楨
王錫闡
王恂
郗萌
羲和
徐光啟
燕肅
揚雄
楊偉
楊忠輔
姚舜輔
耶律楚材
一行
虞喜
秦九韶
張衡
張載
張子信
趙友欽
趙知微
周琮
朱熹
朱載堉
祖沖之
司馬遷
札馬魯丁
卓[三國時期天文學家]
賈逵[東漢天文學家]
銳[清代天文學家]
徐昂[唐代天文學家]
丹戎
默冬
德西特
哈根斯
拉普拉斯
赫茨普龍
喜帕恰斯
阿拉托斯
貝塞耳
伽利略
漢斯·勞
花剌子密
約翰·繆勒
百武裕司
勒威耶
洛韋爾
桑德奇
西蒙·紐康
馬丁·賴爾
愛德溫·哈勃
沃爾特·巴德
巴特·揚·博克
弗拉馬里翁
卡西尼家族
昌德拉塞卡 
哈羅·沙普利
愛德華·洛希
本特·斯特龍根
安東尼·休伊什
卡爾·央斯基
弗里茨·茲威基
喬凡尼·卡西尼
傑拉德·柯伊伯
漢尼斯·阿爾文
阿姆巴楚米揚
阿里斯塔克斯
埃拉托斯特尼
傑拉德·柯伊伯
威廉·赫歇爾
愛德蒙·哈雷
卡羅琳·赫歇爾
約翰·赫歇爾
德克·布勞爾
德克·布勞威爾
第谷·布拉赫
尼古拉·哥白尼
歐瑪爾·海亞姆
威理博·司乃耳
雅各布·卡普坦
亞德里安·布拉奧
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傑弗里·伯比奇
查爾斯·梅西耶
弗雷德·霍伊爾
卡羅琳·盧克雷蒂婭·赫
弗里德里希·威廉·赫歇爾
約翰·弗里德里希·威廉
喬治·埃勒里·海耳
維塔利·拉扎列維奇·金
喬治·愛德華·勒梅特
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阿諾·彭齊亞斯
簡·亨德里克·奧爾特
亞瑟·斯坦利·愛丁頓
約翰·佛蘭斯蒂德
約翰內斯·克卜勒
讓·勒朗·達朗貝爾
約瑟夫·路易斯·拉格朗日
克里斯蒂安·惠更斯
阿布德·熱哈曼·阿爾蘇飛

早期著名物理學家

姓名國家所在時期
 墨子中國前470年—前391年
阿基米德錫拉庫薩前287年—前212年
亞里斯多德古希臘前384年—前322年
沈括中國1033年~1097年

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