沈括（約1033～1097），中國北宋科學家。字存中。錢塘（今浙江杭州）人。至和元年（1054），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。治平三年（1066），入京編校昭文館書籍。熙寧年間，宋神宗趙頊用王安石為相，銳意改革，沈括也參與了當時的許多活動。八年夏，遼人意欲侵佔宋朝河東路沿邊土地，引起邊界糾紛。沈括以翰林侍讀學士的身分，奉使交涉。到遼廷後，據理力爭，先後6次辯論，遼人不能屈，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。元佑二年(1087)，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》。元佑三年，沈括移居到潤州（今江蘇鎮江），將他以前購置的園地，加以經營，名為“夢溪園”，在此隱居8年後去世。其間，寫成了他的科學名著《夢溪筆談》，以及農學著作《夢溪忘懷錄》（已佚）、醫學著作《良方》等。沈括所著詩文，在南宋時編成《長興集》41卷，今殘存19卷。沈括資質聰穎，勤于思考，並能夠向各行各業能者學習，在物理學、數學、天文學、地學、生物醫學等方面都有重要的成就和貢獻，在化學、工程技術等方面也有相當的成就。此外，沈括在文學、音樂、藝術、史學等方面都有一定的造詣。為了紀念這位世界聞名的中國古代科學家，1979 年7月1日，中國科學院紫金山天文臺將該臺在 1964年發現的一顆小行星（編號2027）命名為沈括。
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，對於有效的方藥，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，如畢昇發明活字版印刷術、金屬冶煉的方法等，皆詳為記錄。
沈括錯評詠花詩
唐朝元和十二年（817）春末，白居易與16位朋友結伴遊江西廬山，寫了不少詩，其中有一首是《大林寺桃花》：
人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開。
長恨春歸無覓處，不知轉入此中來！
有一天，宋代著名的科學家、文學家沈括讀了這首詩，非常驚訝，帶著譏諷的口吻評論道：“既然‘四月芳菲盡’了，怎麼會‘桃花始盛開’呢？大詩人也寫出這樣自相矛盾的句子，可謂‘智者千慮，必有一失’呀！”說完，他也就把這事給忘掉了。
想不到有一年春夏之交的季節，他到一座山上考察，見到了白居易詩中的奇景：四月天氣，山下眾花凋謝，山頂上卻是桃花紅豔，猛然想去白居易的詩來，才領悟到自己錯怪了大詩人，也從中發現了高度對季節的影響：由於山上氣溫低，春季到來要晚於山下。
後來，他又找來白居易的詩讀，發現前面有一篇序，序中寫道：“（大林寺）山高地深，時節絕晚，於時孟夏月，如正二月天，梨桃始華（花），澗草猶短。人物風候，與平地聚落不同。”沈括讀了，很有感慨地說：“都怪我讀書不細，經驗太少啊！”
他晚年居住在潤州(今鎮江市)的夢溪園，專門從事著述，為後人留下了一部三十卷的科學鉅著《夢溪筆談》。
指南針是我國古代的四大發明之一。沈括對指南針的使用做了多種實驗，並且把實驗的方法記在他的著作《夢溪筆談》中，成為研究我國古代指南針的珍貴資料。除此之外，在實驗中，他還發現了指南針所指的方向不是正南而是略微偏東，這種現象在物理學中叫做磁偏角。這是世界上最早發現磁偏角的記錄，比歐洲哥倫布的發現早了400多年。
沈括在《夢溪筆談》中還記載了很多勞動人民發明創造的事蹟，其中最有名的，是關於畢昇發明活字印刷的記錄。畢昇是一位傑出的發明家，他發明的活字印刷術，製版迅速，又節省人力物力，是印刷史上一項重大的革命，也是我國四大發明之一。畢昇對人類作出了很大貢獻，可是，像這樣一位有重大貢獻的發明家，要不是沈括把他的光輝業績在《夢溪筆談》中記載下來，我們就會連他的名字都不知道。
有一年，沈括到河北去，經過太行山，看到山崖中夾有一層卵石和海生螺蚌化石。他十分詫異，經過認真研究，他認為太行山東面的陸地，就是海水夾帶泥沙沉積形成的。沈括關於水侵蝕沖積作用的論述，在世界上也是最早的，比西方學者早700年。
在古代西方人還不知道石油是什麼東西時，中國老百姓已經用這種黑色的液體燒飯點燈了，這也要歸功於沈括。他曾在陝北一帶，發現地下蘊藏著豐富的石油。他經過反覆研究，弄清了這種東西的性質和用途，又動員老百姓使用。他給這種黑色的液體起了個名字叫“石油”，這個名字一直延用到今天。他預言“此物後必大行於世”。他還認為我國“石油至多，生於地中無窮”。這些論述，如今都已被證實。
沈括是我國古代歷史上一位偉大的科學家。他留下的《夢溪筆談》一書，成為我國古代科學技術成果的資料庫，長期以來，一直受到人們的重視，經常為各門學科的專家所引用。這部書是我國科學技術史上的一份珍貴遺產，也是世界科學技術史上一部傑出的著作。
沈括的四種方法
鋼片指南魚發明不久，人們拿一根鋼針，放在磁鐵上磨，使鋼針變成磁針。這種經過人工傳磁的鋼針，可以說是正式的指南針了。
第一種是水浮法——把指南針放在有水的碗裡，使它浮在水面上，指示方向。針怎麼能浮在水面上呢？沈括沒有說明。北宋晚期，有個寇宗爽，編了一部《本草衍義》，書中講到在指南針上穿幾根燈草，就可以浮在水面上了。沈括的水浮法，可能也是這樣的。
第二種是指甲旋定法一把磁針放在手指甲面上，使它輕輕轉動。手指甲很光滑，磁針就和司南一樣，也能旋轉自如。
第三種是碗唇旋定法——把磁針放在光滑的碗口的邊上。
第四種是縷懸法——在磁針中部塗一些蠟，粘上一根細絲線，把細絲線掛在沒有風的地方。
根據試驗，沈括認為這四種方法，要算縷懸法最好。因為用指甲旋定法和碗唇旋定法，磁針很容易滑落，用水浮法，水也動盪不定，縷懸法卻沒有這些缺點。
沈括在《夢溪筆談》中記載的這四種方法，可以說是世界上指南針使用方法的最早記錄。
這四種方法，有的仍然為近代羅盤和地磁測量儀所採用。現在磁變儀、磁力儀的基本結構原理，就是用縷懸法。航空和航海使用的羅盤，就多以水浮磁針作為基本裝置。沈括在九百多年前就提出這四種方法，真不愧是一位注重實際的科學家。
沈括還有一個重要的發現。他在《夢溪筆談》中講到，磁針雖然朝著南方，但是指的不是正南，而略微有些偏東。這一現象，在科學上叫做“磁偏角“。“磁偏角”又是怎麼一回事呢？那是因為地球上的磁極，和南極、北極稍許有一些偏差的緣故。所以磁針的南北線和地球的子午線是不一致的。這在科學上叫做“磁偏角”，又稱為“磁差”或“偏差”。磁偏角的數值，在全球各地是不相同的。在西方，直到公元一四九二年哥侖布橫渡大西洋時候，方才發現磁偏角，比我國遲了四百多年。
沈括一生的大部分時間從事政治活動，但他刻苦治學，“博聞強記，一時罕有其匹”，“於天文、方誌、律歷、音樂、醫藥、卜算，無所不通，皆有所論著”。據胡道靜的統計，沈括著述近40 種，分為易、禮、樂、春秋、儀注、刑法、地理、儒家、農家、小說家、歷算、兵書、雜藝、醫書、別集、總集、文史等17 類。今存的僅《夢溪筆談》、《補筆談》、《續筆談》、《蘇沈良方》和綜合性文集《長興集》（原有41 卷，僅存19 卷）等五種，其餘多已亡佚。其中《夢溪筆談》是沈括晚年在夢溪園中，將其一生所見所聞和研究心得以筆記文學體裁形式寫下的不朽著作。現存《夢溪筆談》為26 卷，連同《補筆談》3 卷，《續筆談》11 篇。筆談共分故事、辯證、樂律、象數、人事、官政、權智、藝文、書畫、技藝、器用、神奇、異事、謬誤、譏謔、雜誌、藥議17 門，分類系事，考辨精邃，共有609 條。有關歷史（包括考古）方面的記述，至少有120 條以上。有關自然科學條目佔255 條，約為全書的42％，內容涉及自然觀、數學、物理、化學、天學、地學、生物、醫藥、工程技術等諸多領域。書中反映有當時科學技術成就的一些忠實記錄，如喻皓的《木經》、畢昇的活字印刷術等，都是我們今天在這方面所能獲得的唯一資料。《夢溪筆談》不僅是一部史料價值很高的歷史典籍，而且是一部科技史資料彙編，在中國科學技術史上具有十分重要的地位，英國科學史家李約瑟（Joseph Needham）博士曾稱此書是“中國科學史上的里程碑”。
科學成就
天文學
沈括奉命兼任提舉司天監後，首先採取措施對司天監進行整頓，並保舉精於歷術的平民衛樸進入司天監編修新曆。熙寧八年（1075）《奉元歷》編成並頒行。後在沈括的建議下，《奉元歷》又根據實測資料重修，在宋代行用了19 年。沈括對天文儀器也有重大的改革。渾儀是中國古代用來觀測天體運動的儀器。沈括在深入分析歷代渾儀缺點的基礎上做了重要改進，如取消了白道環，放大窺管上孔徑以擴大視域及縮小下孔徑以適宜於人目觀測，設法校正極軸位置等。經改進的渾儀，結構簡化，使用方便，測量精度也有所提高。沈括改進的計時儀器浮漏，利用漫流中表面張力的補償作用，來減少液體粘滯性隨溫度變化而對流量的影響，以便消除由此引起的計時誤差，提高了計時的準確性。他利用新制的浮漏，進行了長達十餘年的觀測和研究，獲得不少新的成果，如認識到在一年之中，每日的長度並非常量，並據理推斷冬至日長度“百刻而有餘”、夏至日長度“不及百刻”。此外，他還對測日影的圭表做了一系列改革。為了說明改制儀器的原理，沈括於熙寧七年（1074）七月上《渾儀》、《浮漏》、《景表》三議，這三篇著作都是中國科技史上有關天文儀器方面的傑作。
中國的傳統曆法是陰陽合曆，節氣與月份的關係並不固定，而節氣對於農業生產等活動有著很大影響。因此，為使節氣與月份之間建立起相對固定的關係，沈括大膽提出了一種純陽曆的歷日製度，即十二節氣曆法。他認為最好是用“十二節氣”為一年，不要用十二月。如以立春為孟春（正月）初一，驚蟄為仲春（二月）初一，等等，以此類推；大月31 日，小月30 日，大小月一般相間，一年最多有一次兩個小月相連；在曆書上加註朔望，以表示月亮的圓缺。這種曆法可說是曆法史上帶有革命性的創意。它完全以太陽視運動為計算依據，按節氣定歷，既簡便易算，又有利於農事活動的安排。但由於這種純陽曆否定了中國幾千年傳統的陰陽合曆，不可避免地招致“怪怨攻罵”，而難以實行。可是，沈括卻滿有信心地說：“然異時必有用予之說者”。如今，世界通用的陽曆（如現行的公曆《格里曆》），其實質與沈括的“十二節氣歷”是很相似的。
數學:
沈括的數學成就在數學史上佔有重要的地位。日本著名的數學史家三上義夫稱之為“中國算學之模範的人物或理想的人物”。 累棋、層壇及酒家積罌之類的隙積問題，即垛積問題，實質上是一種高階等差級數求和問題。設堆垛體的上、下寬分別為a 和c 個物體，上、下長分別為b 和d 個物體，高共有n 層，則依《夢溪筆談》原文所述，堆垛體的總和S=p 6［（2b+d）a+（2d+b）c+c-a］，這一公式是完全正確的。沈括的隙積術是《九章算術》中“芻童術”的發展，並構成了其後二三百年間關於垛積問題研究的開端。其後南宋的楊輝和元代朱世傑等在此基礎上，創立垛積術，解決了許多更一般的高階等差級數求和問題。
沈括的另一項數學成就，是創立了會圓術。會圓術是在丈量田畝中提出來的。沈括說：“凡圓田，既能拆之，須使會之復圓。”②這是關於已知弓形的圓徑、矢高，求弓形的弦長和弧長的方法。沈括是中國第一個對弧、弦、矢之間關係加以考慮的科學家，他給出了下列近似公式：l = c +2bc = 2 r22dr b ， ， - - ( )2其中l 為弧長，d 為直徑，r 為半徑，b 為矢高，c 為弦長。會圓術也是後來天文計算中常用的重要公式。
物理學:
（1）光學
沈括研究過凹面鏡成像的原理，他通過反覆觀察和實驗，得出了較《墨經》等更前進一步的結果。他指出，用凹面鏡照物，中間有一被稱作“礙”的點（即現在所說的焦點），物在此點之內，成正像；在此點上，不成像；在此點之外，成倒像。他還用窗隙、櫓臬、腰鼓等常見事物，來形容凹面鏡成像現象，試圖解釋凹面鏡成像原理。儘管這些解釋並不完全正確，但不失為極有益的嘗試。他對凸面鏡、平面鏡也做了細緻的觀察和研究，科學地解釋了古人制鏡，鏡大則平、鏡小則凸的道理。他指出：“小鑑不能全觀人面，故令微凸，收人面令小，則鑑雖小而能全納人面。”說明他對鏡面大小、鏡面曲率與成像的關係，已有很清楚的認識。
為了說明月亮的盈虧現象，沈括做了模擬實驗。他用一個彈丸，將其表面一半塗上白粉，這樣側視之則粉處如鉤，對視之則正圓，從而直觀地和形象地演示了月亮的盈虧現象，具有很強的說服力。沈括在筆記中描述了自己所收藏的一面奇特的古鏡。它在厚度、聲響、剛度、亮度等方面都有與眾不同的特性。從製作材料看，它既非青銅，又非純銅，是一種為當時人所不知的銅合金。從製造工藝看，既不是鑄造而成，也不是焊接成型，是一種已經失傳的加工方法。可以瞭解到我國古代制鏡技術的高超水平。
（2）磁學
沈括對指南針的研究是有卓越成就的。他由實驗得出磁針指向不是正南方，而是略偏東，這是關於地球磁偏角最早的明確記載；他指出磁針有四種裝置方法，即：浮於水面、放在指甲上、置於碗邊、以線懸掛，並對這四種方法的優劣做了比較，認為最好的是以線懸掛法（縷懸法）；他還發現磁針有指南、指北之分，進而推斷出這種差異可能是由於磁石的不同性質造成的。但受科技水平所限，當時還不可能對這一現象作出科學的解釋。
（3）聲學
沈括通過對某些聲學現象的觀察與研究，對聲的共振現象有了更進一步的認識。共振現象早在戰國時期就為人們所發現，其後人們還發現了一些消除共振現象的方法。( ［日］三上義夫著，林科棠譯：《中國算學之特色》，《萬有文庫》本。胡道靜校注本（下文所引《夢溪筆談》原文，均據此本，不重複注出）沈括的實驗是用簡單的儀器證明絃線的基音與泛音的共振關係。他剪一小紙人，放在基音絃線之上，撥動相應的泛音絃線，紙人就跳動，撥別的絃線，紙人則不動。沈括把這稱為“正聲”，即共振實驗。西方直至17 世紀才出現類似的實驗。
沈括還對樂律，古琴的製作和傳聲，古樂鐘的發聲、共鳴等聲學現象，提出了許多精闢的見解。
地學
沈括一生行蹤所及，幾遍大半個中國，加上他知識面廣，善於觀察和思考，因此在地學領域亦有許多獨到的見解。熙寧七年（1074），沈括到浙東地區考察，看到“雁蕩諸峰，皆峭拔險怪，上聳千尺，穹涯巨谷，不類他山，皆包在諸谷中。自嶺外望之，都無所見；至谷中則森然幹霄”。對於這種地貌，他認為是“谷中大水衝擊沙土盡去，唯巨石巋然挺立耳”。指出了流水侵蝕作用的自然成因。他還提出西部黃土高原的地形，也是同一原因形成的。從而對這兩個地區的地貌成因作出了科學的解釋。他還根據太行山麓的山崖之間，往往含有螺蚌殼及石子，“橫亙石壁如帶”，從而判斷這裡曾是海濱，並進而推斷華北大平原是由黃河、漳水等河流的泥沙沉積而形成的。這是對華北平原成因的最早的科學解釋。沈括在視察河北邊防時，非常留意當地的地形、地貌，並用木屑、麵糊堆捏成當地的山川道路等地形地物。後來由於天氣寒冷而改為用熔蠟製作。這種立體地圖，既真切又便於攜帶，到官所後，再將之複製為木刻的立體地圖。這種製圖方法，在當時很受重視並得以推廣，以致“邊州皆為木圖，藏於內府”。
熙寧九年（1076），沈括奉旨編修《天下州縣圖》，前後花了12 年時間，終於繪製成《天下州縣圖》（《守令圖》）總圖大小各1 軸，分路圖18 軸，共20 軸。這是當時全國最好的地圖。沈括在製圖過程中，繼承並發展了西晉裴秀提出的“製圖六體”，還採用了一些新的製圖方法。例如，他把過去用四至八到定方位和距離的方法進一步擴展為二十四至，即細分為二十四個方位，使製圖的精密度有所提高。這也是後來元明時期將航海羅盤劃分二十四個方位的先聲。
沈括在視察汴河工程時，曾親自實地測量沿渠各地的水平高低。當時測量地勢高低的工具有水平、望尺、幹尺等，方法是逐段測量，然後再將數據彙總到一起，但這種做法的測量值與實際值誤差很大。沈括所用的測量方法是分段築堰，逐段測量，“汴渠堤外，皆是出土，故溝水令相通，時為一堰節其水，候水平，其上漸淺涸，則又為一堰，相齒如階陛。乃量堰之上下水面，相高下之數會之，乃得地勢高下之實”。竺可楨先生曾稱這種方法“雖不盡善，但苟所築之堰，極為平直，當不致有大差誤。其所用之尺，雖未必精密，但計高度至於分寸，可見其行事之不苟且。歐洲古代，希臘雖曾經測海岸之遠近，羅馬盛時亦有測量街道之舉，但地形測量在括以前則未之聞。”
醫藥學
沈括重視並通曉醫術。他在臨床醫學、基礎醫學、藥物學等方面，有不少重要成果，特別是對藥物和藥理有許多獨到的見解，有關論述可見於《夢溪筆談》、《良方》、《靈苑方》、《夢溪忘懷錄》等著作中。例如，通過研究，他對細辛、杜若、枳實等藥物存在的“一物多名”、“一名多物”和“名實錯亂”的現象作了考訂；對《神農本草經》等古書中關於山豆根等藥物藥性記載的錯誤作了糾正；對辨疾、治疾、配方、採藥、藥物的保管和加工製作、服藥的正確方法等，都提出了一些中肯的看法，這些看法既來自實踐，又符合辯證法，直到今天，也是很有價值的。
沈括曾編集《良方》15 卷，北宋末有人將蘇軾的醫藥雜說附於《良方》，題名為《蘇沈內翰良方》。現傳本《蘇沈良方》共10 卷，沈括自序說：“予所謂良方者，必目睹其驗，始著於篇，聞不預焉。”可見他選擇藥方是很審慎的。晁公武《郡齋讀書志》也說“用者多驗”。由此可見，這部驗方彙編，至少對某些疾病或病人有良好的療效。
沈括的故居位於鎮江市中心區的夢溪巷，由六門面、前後兩進的青磚平房和一個庭園組成。夢溪園是一座古樸的宋代建築，在門樓上方，鐫刻著茅以升題寫的匾額。 迎面看到的是沈括的塑像，過了庭院就是沈括的生平展覽館。沈括就在這裡度過了他一生中的最後8年，在這裡完成了他那不朽著作《夢溪筆談》。
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