沈括

　　沈括（約1031～1095）中國古代科學技術鼎盛時期（北宋）最博學的科學家，字存中，錢塘（今浙江杭州）人。小時勤奮好學，14歲就讀完家中藏書，他隨父母到過許多地方，廣聞博見，知識豐富。歷任沭陽縣主簿（縣令助理）、太史令，參與過整理鹽政，考察水利及任司天監、翰林學士等技術性官職，幾乎包辦了當時朝廷中的科學事務，如修歷法，改良觀象儀器，興水利，制地圖，監造軍器等。他十分虛心求教，勤于思考，能向一切內行學習，“歷訪鏡工”，“問教坊老樂工”，“問老醫”，“凡所到之處，山林隱者，無不求訪，及一藥一術，皆至誠懇切而得之”，“發明考證，洞悉源流”。例如他三十多歲開始研習數學天文時，就常請教當時的女數學家胡淑修。沈括比她及其丈夫年長十余歲，仍能如此虛心下問，并屢嘆曰：“得為男子，吾益友也。”他在天文、歷法、數學、物理、地學、生物、化學、醫藥、水利、兵工、治金、建筑、文史、樂律等多學科領域，都有很高造詣。有《夢溪筆談》、《長興集》、《蘇沈良方》等著名（據《宋史·藝文志》記載他的著述有22種155卷，但不少已散失）。研究中國科學史的專家李約瑟譽他為“中國通”。

　　沈括十分重視調查、觀察、實測、實驗，并且要“原其理”，“以理推之”。他倡導“見簡即用，見繁即變，不膠一法”，這也是他取得天文、物理等方面獨創性成就的原因之一，他的科學思想受儒、道、元氣說等的影響，同時注意核查他人在實測中的數據。例如在天文學方面，他詳細觀察五星運行軌跡（“如柳葉邊緣”）和隕石墜落時的情景；為測量北極星與北天極的真實距離設計了窺管，每夜3次，連續三月，得200余圖，得出當時極星“離天極三度有余”的粗測結論；作晷漏實驗十余年，首次推出冬至日晝夜“百刻有余”，夏至日“不及百刻”的結果。他還設計了“一彈丸，以粉涂其半，側視之則粉處如鉤，對視之則正圓”（《夢溪筆談》卷七）的演示實驗，證明了“月本無光，日耀之乃光耳”，以及月相變的道理。對歷代歷法的積弊改進，推行了比較合理的“奉元歷”，在此基礎上又提出了更科學的“十二氣歷”設想：即以節氣定月份，大小月相間的純陽歷。 

　　沈括對指南針進行了深入研究，他把“方家以磁石磨針鋒”而得的人工磁化針用來作試驗，提出四種裝置方法（水浮法，碗沿法，指甲法和單絲懸掛法）并分別評論，指出懸絲法“最善”及具體辦法（“獨絲、”“粘蠟”），還記載與驗證了磁針“常微偏東、不全南也”的磁偏角現象，比西歐記錄早400年。

　　在光學方面，沈括對小孔成像、凹鏡成像等成倒影（像）的諸種現象進行比較，得出“礙”（焦點）的概念（參見“中國古代對光的認識”），并具體描述了焦點處“大如麻菽著物則火發”的現象，他稱光通過“孔”“礙”成象為“本末相格”之術。他親自查看了虹的成因而得出“虹兩頭都垂洞中”的記錄，并說當時“自西望東則見”。通過“紅光驗尸”記錄了民間利用新赤油傘濾光驗出尸身上的青紫傷痕的方法。對透光鏡將背面花紋字跡透現在鏡面上的原因也從鑄造工藝作了考察：“鑄時薄處先冷，唯背文（紋）上差厚（厚度有差別），后冷而銅縮多，文雖在背，而鑒面隱然有跡”。

　　在聲學上沈括用紙人來放大琴弦上的共振，以便形象地觀察（英國人諾布爾和皮戈特在500年后才有類似的琴弦上紙游碼試驗），還記錄了兵土用皮革箭袋作枕時“虛能納聲”的空穴效應，并深入分析了各種樂器制作、制鐘等音樂聲學問題。

　　在《夢溪筆談》中，他還記錄了許多寶貴科技資料如《木經》（喻皓）、活字印刷（畢異），水利施工（合龍方法）等等。

　　沈括在政治、軍事、外交上亦展示了才能。他積極參與王安石變法運動，1075年曾出使契丹，駁斥其爭地要求，1080年抗擊西夏侵略時受連累遭貶，1087年退居潤州（鎮江）夢溪園寫出《筆談》巨著。

選自：《物理教師手冊》