科學鼻祖，科學菁英與求索發現：跨越千年的科學智慧，從農學到天文的全面發展

科學家沈括
　　沈括（西元1031年～西元1095年），字存中，號夢溪丈人。生於北宋時錢塘，即今浙江省杭州。是北宋時一位博學多才、成就卓著的學者，也是11世紀世界一流的科學家。
　　晚年以平生見聞撰寫的筆記體鉅著《夢溪筆談》，不僅是中國古代的學術寶庫，而且在世界文化史上也有重要的地位。沈括也因而被稱為「中國科學史上最卓越的人物」。
　　沈括生於一個官僚家庭。他的祖父、父親、外公、舅舅都做過官，母親許氏，又是一個有文化教養的婦女。在良好的家庭環境中，沈括14歲就讀完了家中的藏書。
　　後來他跟隨父親到過福建、江蘇、四川和京城開封等地，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。
　　西元1063年，沈括考得進士，此後，他參與王安石變法運動，赴兩浙考察水利，出使遼國，任翰林學士，整頓陝西鹽政等。他文武雙全，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，為社會經濟帶來很大破壞。
　　沈括堅定地站在主戰派一邊，在西元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、策略戰術等軍事問題，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應用在軍事科學上。
　　沈括還對弓弩甲冑和刀槍等武器的製造進行過深入研究，為提升兵器和裝備的品質做出了一定貢獻。
　　沈括辛勤努力，刻苦鑽研，終於獲得了輝煌的科學成就。這些成就集中展現在他晚年於鎮江夢溪園寫成的《夢溪筆談》一書中。
　　《夢溪筆談》不僅為我們介紹了中國古代人民在科學技術方面的成就，保存了豐富的極有價值的資料；同時也使我們了解到這位傑出的學者在科學上的貢獻和認真不苟的研究態度。
　　《夢溪筆談》共26卷，另有《補筆談》3卷，《續筆談》1卷，共609條。涉及的方面非常廣泛，內容極其豐富。下面分別就天文、曆法、數學、物理、化學、地學、醫藥和生物、歷史與考古、藝術等主要內容略加介紹。
　　在天文方面，據《夢溪筆談》記載，沈括曾連續用了3個月的時間，每天夜間用天文測量用的「窺管」觀測北極星的位置。他把初夜、中夜和後夜所看到的北極星的方位分別畫在圖上，一共畫了200多幅圖。
　　經過精心研究，最後他得出了當時北極星和北極的距離為三度多的科學結論。
　　在曆法方面，沈括主張實行陽曆，就是不以月亮的朔望定月，而是根據節氣定月，取消閏月，也就是把一年分為12個月，大月31天，小月30天。實行這種曆法，就可以避免計算和安排閏月的麻煩，同時節氣也會更準確。
　　這是一種科學、進步的曆法，當時如能採用，對農業生產是有很大便利的。但是由於保守派的反對，他的新曆法不僅沒有被採用。
　　沈括的新曆法當時雖然沒有實行，但是在他的援引和幫助之下，當時一位平民出身的曆算家衛朴得以進入司天監，擔任改革舊曆法的工作。經過5年的努力，衛朴完成了一部比前代曆法更為精密準確的《奉元曆》。這部《奉元曆》曾在宋朝頒行了19年。
　　沈括在數學方面也有精湛的研究。他從實際計算需求出發，創立了「隙積術」和「會圓術」。沈括透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，在中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，提出了中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」。
　　「會圓術」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發揮重要的作用，並為中國球面三角學的發展做出了重要貢獻。
　　在物理方面，沈括發現了地磁偏角。《夢溪筆談》記載了一些有關磁學的知識。
　　沈括除了用磁石磨製鋼針，製成了人造磁性指南針之外，還在《夢溪筆談》中介紹了自己所發明的支掛指南針的4種不同的方法：第一種是浮在水面上；第二種是擱在指甲上；第三種擱置在碗邊上；第四種用絲懸掛著。
　　4種方法以懸絲法最為完善，最適宜於在動盪不定的海船上使用。沈括發現指南針所指的方向不是正南而稍微偏東的現象，這就是現代物理學所稱的「磁偏角」。
　　在光學方面，沈括也有重要發現。當他看見凹面鏡映入的物體呈現倒影的現象後，便進行反覆試驗：用手指對準鏡面，鏡面上映出的是正像；但是當他把手指向後移到焦點上的時候，鏡面上的影像就看不見了。然後他再把手指離開焦點逐漸向外移開，鏡面上便出現了倒像。他還用凹面鏡做過向日取火的實驗。
　　沈括透過這些實驗最後得出了光線通過小孔和焦點形成「光束」的光學原理。
　　在化學方面，沈括也取得了一定的成就。他在出任延州時候曾經考察研究延州境內的石油礦藏和用途。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，還預測到「此物後必大行於世」，這一遠見已為今天所驗證。另外，「石油」這個名稱也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石腦油、石燭等名稱都貼切得多。
　　在《夢溪筆談》中有關「太陰玄精」的記載裡，沈括根據物質形狀、潮解、解理和加熱失水等效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例項，如用硫酸銅溶液把鐵變成銅的物理現象。
　　他記述的這些鑑定物質的手段，說明當時人們對物質的研究已經突破單純表面現象的觀察，而開始向物質的內部結構探索進軍了。
　　沈括在地學方面也有許多卓越的論斷，反映了中國當時地學已經達到了先進水準。
　　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，觀察了雁蕩山諸峰的地貌特點，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。他還連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、魚蟹等各式各樣化石，明確指出它們是古代動物和植物的遺跡，並且根據化石推論了古代的自然環境。這些都表現了沈括可貴的唯物主義思想。
　　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。這個作法很快便被推廣到邊疆各州。
　　西元1076年，沈括奉旨編繪〈天下州縣圖〉。他查閱了大量檔案檔案和圖書，經過近20年的堅持不懈的努力，終於完成了中國製圖史上〈守令圖〉這部鉅作。
　　這是一套大型地圖集，共計20幅，其中有大圖1幅，高1.2丈，寬1丈；小圖1幅；按當時行政區劃，全國分作18路，據此製作各路圖18幅。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、准望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等9個方法。他還把四面八方細分成24個方位，使圖的精度有了進一步提升，為中國古代地圖學做出了重要貢獻。
　　沈括還應用比例尺的方法來表明地圖上的實際距離。他在地圖上把50公里縮成2寸，繪成一部「天下郡縣圖」，同時又把全國郡縣的位置用文字詳細準確地記錄下來。這樣，即使地圖遺失了，還可以根據紀錄重新繪製。

科學家沈括
　　沈括（西元1031年～西元1095年），字存中，號夢溪丈人。生於北宋時錢塘，即今浙江省杭州。是北宋時一位博學多才、成就卓著的學者，也是11世紀世界一流的科學家。
　　晚年以平生見聞撰寫的筆記體鉅著《夢溪筆談》，不僅是中國古代的學術寶庫，而且在世界文化史上也有重要的地位。沈括也因而被稱為「中國科學史上最卓越的人物」。
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序
　　浩浩歷史長河，熊熊文明薪火，中華文化源遠流長，滾滾黃河、滔滔長江，是最直接源頭，這兩大文化浪濤經過千百年沖刷洗禮和不斷交流、融合以及沉澱，最終形成了求同存異、兼收並蓄的輝煌燦爛的中華文明，也是世界上唯一綿延不絕而從沒中斷的古老文化，並始終充滿了生機與活力。中華文化曾是東方文化搖籃，也是推動世界文明不斷前行的動力之一。早在500年前，中華文化的四大發明催生了歐洲文藝復興運動和地理大發現。中國四大發明先後傳到西方，對於促進西方工業社會發展和形成，曾帶來了重要作用。

　　中華文化博大精深，是各族人民五千年來創造、傳承下來的物質文明和公德心的總和，其內容包羅永珍，浩若星漢，具有很強文化縱深，蘊含豐富寶藏。中華文化薪火相傳，一脈相承，弘揚和發展五千年來優秀的、光明的、先進的、科學的、文明的和自豪的文化現象，融合古今中外一切文化精華，建構具有特色的現代民族文化，向世界展示中華民族的文化力量、文化價值、文化形態與文化風采。

　　為此，在相關專家指導下，我們收集整理了大量古今資料和最新研究成果，特別編撰了本套大型書系。主要包括獨具特色的語言文字、浩如煙海的文化典籍、名揚世界的科技工藝、異彩紛呈的文學藝術、充滿智慧的中國哲學、完備而深刻的倫理道德、古風古韻的建築遺存、深具內涵的自然名勝、悠久傳承的歷史文明，還有各具特色又相互交融的地域文化和民族文化等，充分顯示了厚重文化底蘊。

　　本書縱橫捭闔，採取講故事的方式進行敘述，語言通俗，明白曉暢，形象直觀，古風古韻，格調高雅，具有很強的可讀性、欣賞性、知識性和延伸性，能夠讓讀者們感受到中華文化的豐富內涵。

序
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序言
科學鼻祖
　　水工李冰
　　神醫扁鵲
　　天文學家甘德
　　天文學家石申
創造大師
　　農學家氾勝之
　　醫學偉人張仲景
　　天文學家劉洪
　　數學家劉徽
　　科學家祖沖之
　　農學家賈思勰
　　地理學家酈道元
　　天文學家劉焯
　　天文學家一行
　　藥王孫思邈
科技巨擘
　　科學家沈括
　　數學家秦九韶
　　修訂曆法的郭守敬
　　數學家朱世傑
　　農學家王禎
學科菁英
　　巧奪天工的宋應星
　　嘗百草的李時珍
　　地理學家徐霞客
　　天文學家兼農學家徐光啟
　　天文學家兼數學家梅文鼎

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