沈括(1031-1095),北宋浙江錢塘(今杭州)人,曾在各地為官,晚年流亡潤州(今江蘇鎮江)孟茜公園。在這裏,他完成了傳世的傑作《孟茜筆談》。按照現在的學科分類,沈括在很多學科都做出了傑出的貢獻,如數學、物理、天文、地理等。只有從200多條關於孟茜碧潭自然科學的記載中,選擇最重要的壹條。就知識面之廣而言,在中國科學技術史上,沒有人比沈括更勝壹籌,所以李約瑟博士稱沈括為“中國整個科學史上最傑出的人物”。
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但是,也有不同的聲音。例如,壹位名叫余的研究者2004年在《文匯報》上發表文章指出,“《孟茜碧潭》從文學分類上只能說是壹部辯證筆記小說,既沒有科學著作的體系,也沒有沈括寫科學著作的自覺意識;雖然書中包含了大量的科技史料,但這只是壹個笑話。”
言外之意是,孟茜·畢·譚燦是否被稱為“科學作品”受到質疑。事實上,如果按照這種思路,沈括能否被稱為科學家是值得商榷的。至少在20世紀以前,沈括在所有的文獻中都稱不上是科學家。
凹透鏡
沈括在《孟茜筆談》中明確指出太陽光匯聚的點是焦點,並將焦點描述為凹面鏡“光匯聚成麻大的點”的成像原理,首次用壹兩寸的焦距記錄了數據。今天,孟茜公園展出了壹個凹面鏡模型。
指南針
沈括用實驗介紹了指南針的四種支掛方法:壹是讓磁針浮在水面上,稱為水法;二是將磁針放在指甲上,稱為指甲固定;第三個放在碗邊上;四是掛絲法,即用繭絲將磁針掛在無風的地方。沈括分析了這些掛法後,認為絲綢掛法最為準確。圖為水浮漂的指南針模型。
婚儀模型
渾儀是中國古代天文學家用來觀測天體坐標和兩個天體之間角距離的主要儀器。它是由幾個圓環對應天球上的大圓(如赤道、黃道)組成的球形天體觀測臺。沈括在《渾天儀論》中對渾天儀進行了改進:壹是取消了原有的月環,簡化了渾天儀的結構;二是改革渾天儀的窺視孔。
三
縱觀全部史實,我們發現,正如余先生所說,沈括在撰寫《孟茜談話》時,並不具備撰寫“科學著作”的意識。
從十幾歲開始,沈括就表現出好學多思的天性,對自然和工程問題有著濃厚的興趣。但受那個時代主流氛圍的影響,也在所難免。365,438+0 (65,438+0063)歲時,考中進士,開始了漫長的為官之旅。前十七年,沈括在中央“各部”任職,如在趙文館編校,由天司監提拔。他在這些崗位上表現得非常出色,正是因為這些工作,他在天文學和河道整治工程方面有了實際知識。
他還向遼派遣了特使,他紮實的地理知識在兩國邊界談判中發揮了重要作用。他作為“朝廷大員”在部裏的出色表現,讓宗申皇帝作出了錯誤的判斷:他讓沈括成為壹名有價值的大使,任命他為延安前敵總司令。沒想到這個任命毀了沈括的政治前途。這位博覽群書的“副部長”沒有能力去對抗和安撫壹方。1882年,在他指揮的永樂城與西夏的戰鬥中,宋軍戰敗,損失25000余人,永樂城落入敵手。為此,他被撤職查辦,並被派往湖北隨州,擔任永璉大使(相當於副師級待遇)“監視居住”期間,他沒有放棄。他花了幾乎全部的精力和六年多的時間編制了《天下郡縣圖》,如上文所述被後人公認為重大的地理學貢獻。
就他而言,他不想對地理做出任何貢獻,而是試圖贏得新皇帝宋哲宗的青睞,有機會重返官場。這壹招確實取得了壹些成效。朝廷不僅賞給他100匹帛,還放松了對他的“管制”,允許他選擇自己的居住地。宋哲宗可能真的利用了沈括的心思,也算是沈括可以自己選擇居住地的壹個信號。沒想到,這個信號壹發出,就遭到了壹批官員的激烈反對。大夫梁濤等人寫了壹封信,重提永樂城敗於沈括的罪惡,反對放松對沈括的控制。哲宗只好把它收回壹段時間,第二年又寫了壹封信,讓沈括可以在另壹個州居住,但他再也沒有用過。至此,沈括徹底絕望了。他曾經住在廬山腳下的秀洲(今江西九江)。他曾聲稱要在廬山度過壹生。但由於某種原因,當皇帝允許他自由選擇居住地時,他選擇了潤州(今鎮江),並在那裏建造了孟茜公園,在那裏住了8年,去世了。鎮江的風景雖然也不錯,但比起聞名天下的匡廬美景還是遜色不少。我猜可能是他在秀州生活的時候,當地的官員對他太嚴格了,給他留下了非常不愉快的經歷,而到了潤州,他改變了人際環境,心情也變好了。據他自己說,他住在潤州的原因是他在壹個旅行道士的建議下在那裏買了壹個小花園,當他到達那個地方時,它實際上和他以前多次夢想的地方壹樣,所以他把它命名為孟茜公園。如果這個說法是真的,說明他是在算命先生的指引下選擇了潤州。至於景觀是不是真的在他夢裏看到的,我覺得值得懷疑。我更願意從他認為自己以後只能在這個花園裏“夢幻之旅”的含義來理解他給自己的住所起的名字。
由於他閑居在孟茜公園,無事可做,回憶他壹生的故事和經歷成了他唯壹的精神生活內容。他不敢直接談政治,只能寫下那些有趣的街頭傳說或個人經歷,以及他感興趣的自然現象和工程問題。這就是後來被稱為孟茜筆談的傑作。其實《孟茜筆談》的內容很復雜,有點像現在的報紙摘要,涉及方方面面,而且大部分文章生動有趣。所以自問世以來,就廣為流傳。南宋時,揚州知府周偉以印銷《孟茜筆談》的收入補充州學辦學經費,可見當時是壹本有利可圖的暢銷書。直到20世紀,人們還把它當作壹種小說八卦來讀。就沈括的寫作動機而言,他真的沒想到今天的人會把它當成科學傑作。
四
性格就是命運,這是真的。沈括在官場上的腳踏實地和學術上的成就,幾乎可以用他的性格來解釋。他好學,喜歡研究各種新奇的東西,動腦子。因此,他作為主管河道整治和天文的技術官員取得了卓越的成就,也可以憑借地理知識不負外交談判者的使命。但他缺乏實際的軍政決策能力,當邊境軍政“壹把手”難免失敗。在政治活動中,他的人格缺陷是明顯的,用現在的話說就是“缺乏政治頭腦”。他和王安石是世交,沈括父親的墓誌銘就是王安石寫的。王安石當政時,沈括曾是其變法的支持者,因此被反對變法的人視為“新黨”的中堅力量。後來,他從“舊黨”的立場出發,反對梁濤等人由哲宗重新啟用沈括。然而,在王安石第壹次辭職後,沈括撰文反對王安石的壹些法令,這導致王安石在他復出後稱沈括為“小人”。這樣,沈括就成了壹個“新老”雙方都得不到好處的人物。他和蘇軾的關系也不好。我猜大概是出於某種“文人相輕”的心態吧。可能他覺得蘇軾的詩詞書畫什麽都不是。總之,由於某種原因,他參與了迫害蘇軾的“烏臺詩案”,羅誌對蘇軾的指責和攻擊,使得後世大批蘇軾的擁躉對沈括的政治品格產生了惡感。
但是,他最大的優點是好學,沒有任何狹隘的知識視野。他並不像當時的主流文人那樣鄙視在社會底層勞動的工匠和水手。因此,他記錄了布依畢升發明的活字印刷術和水手航海用的指南針。中國“四大發明”中有兩項因沈括的記載而聞名。他不僅記錄了延安老百姓用的油,還自己做實驗,使墨錠出了油。在這方面,他至少是壹個實驗科學家。與蘇軾和朱不同,他對數學有著驚人的興趣,因此他對數學做出了傑出的貢獻。平心而論,沈括在學識淵博和對人們實際物質生活的貢獻方面,比蘇軾和朱好得多,但在中國文化史上的名氣卻沒有這兩位大,這只能說明中國古代科學傳統是多麽缺乏。他自己也是在官場失意後才把頭轉向學術著述的,這也說明當時純學術的人社會地位遠不如官員,而且這種傳統壹直延續至今。
孟茜公園主入口
正門正對著壹條小巷,門很窄,磚結構很簡單。
五
沈括不僅是記錄了許多其他人科學活動的科學史專家,還是親自進行科學研究的數學家、天文學家和工程技術專家。
其次,就現代理性科學對實證科學積累的材料的利用而言,沈括的著作具有很高的文獻價值,他也是世界各國現代科學家公認的資深學者。其實從實驗科學的貢獻來說,沈括不比英國實驗科學鼻祖弗朗西斯好多少?培根窮。
對於科學傳統非常單薄的中國文化來說,沈括是壹位不可多得的傑出人物,我們應該珍惜這份珍貴的文化遺產。
沈括的科學貢獻。
按照目前的學科分類,沈括在許多學科領域都做出了突出貢獻,其主要內容如下:
就數量而言
1創造了缺口積(高階等級求和法)。
2.創建圓技術(對球面學的貢獻)。
這兩項貢獻比西方數學早了600多年。
在物理學中
1年指南針最早的明確記錄出現在沈括的《孟茜談》中。他不僅實驗研究了四種羅盤安裝方法,還發現了磁偏角的存在。他是世界上第壹個發現磁偏角存在的學者,比歐洲的哥倫布早了400多年。
沈括在歷史上第壹次解釋了凹面鏡根據物體成像,從太陽取火的原理。他根據中國戰國時期記載的針孔成像原理和西漢時期記載的陽燧取火原理相結合,做出了這項發明。那是在沈括做凹面鏡火燒試驗400年後,美國的Abecon也做了同樣的試驗。
發現了聲振動現象,直到17世紀才被歐洲人發現。
化學方面
1首次記載了江西鉛山縣使用的煉銅方法“膽浸銅”,即用硫酸銅溶液煉銅的冶金方法。
記錄了池鹽的結晶和提純方法。
天文學
1改進了渾儀、漏儀等天文儀器,使其更加精確。
2.修訂歷法,提出更先進的十二氣歷法。
發現了大氣折射現象。
地質學和古生物學
1沈括第壹次命名石油。中國早在1800年前的漢代就發現了石油,但名稱不確定,有“石液”、“石漆”、“石腦油”等多個名稱。沈括記載了延安地區石油的發現和利用,這個名稱壹直延續到現在。
2對海陸變遷原因的推斷沈括根據蝸牛化石和太行山斷裂礫石層沈積帶,在世界上首次從化石角度對海陸變遷進行了推斷。
沈括的結論是,華北平原是由黃河和其他河流的沖積泥沙形成的,這是對華北平原起源的最早科學解釋,比英國地質學家赫登的相同觀點早600多年。
沈括首次將古生物遺骸解釋為化石,比意大利學者還多?芬奇同樣的解釋是在400多年前。
沈括根據他在兗州發現的竹筍化石,推斷古代曾發生過大的氣候變化,這壹觀點受到著名氣象學家竺可楨的關註。
工程技術
1沈括最早記載畢升發明的活字印刷術。
記載了各種古代煉鋼技術。
地理方面
1沈括在負責疏浚汴河時,在世界上首創了分層堰築的整平方法,比1696年俄羅斯對頓河的地形測量早了600多年。
發明了三維地圖。沈括以木雕形式制作的立體地圖,比西方早了700多年。
用大比例尺、高精度的制圖方法,繪制出了當時最好的國家地圖——世界各州縣地圖。
以上內容僅來自孟茜碧潭200多篇關於自然科學的記載,並從中選取了最重要的壹篇。就知識面之廣而言,在中國科學技術史上,沒有人比沈括更勝壹籌,所以李約瑟博士稱沈括為“中國整個科學史上最傑出的人物”。
聲明:本文節選自《休閑閱讀世界》(2010)《孤獨的孟茜方言中的沈括》壹文。
本文由《休閑閱讀》雜誌原創。
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編輯:木圖
文章圖片來自《休閑閱讀》雜誌。
文章內容來自李迅老師。
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