三、沈括在物理的方面的主要贡献

沈括(1031-1095),字存中,杭州钱塘人,北宋科学家、政治家。仁宗嘉进士。神宗时参与王安石变法运动。熙宁五年提举司天监,次年赴两浙考察水利、差役。熙宁八年出使辽国,驳斥辽的争地要求。次年任翰林学士,权三司使,整顿陕西盐政。后知延州,加强对西夏的防御。元丰五年以宋军于永乐城之战中为西夏所败,连累被贬。晚年以平生见闻,撰《梦溪笔谈》。
沈括的科学成就是多方面的。他精研天文,所提倡的新历法,与今天的阳历相似。在物理学方面,他记录了指南针原理及多种制作法;发现地磁偏角的存在,比欧洲早了四百多年;又曾阐述凹面镜成像的原理;还对共振等规律加以研究。在数学方面,他创立“隙积术”(二阶等差级数的求和法)、“会圆术”(已知圆的直径和弓形的高,求弓形的弦和弧长的方法)。在地质学方面,他对冲积平原形成、水的侵蚀作用等,都有研究,并首先提出石油的命名。医学方面,对于有效的方药,多有记录,并有多部医学著作。此外,他对当时科学发展和生产技术的情况,如毕升发明活字版印刷术、金属冶炼的方法等,皆详为记录。沈括可说是一个科学通才
沈括小传
在我国北宋时代,有一位非常博学多才、成就显著的科学家,他就是沈括——我国历史上最卓越的科学家之一。他精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学;他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家;同时,他博学善文,对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。他晚年所著的《梦溪笔谈》详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果,反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库,而且在世界文化史上也有重要的地位。
沈括,字存中,生于浙江钱塘一官僚家庭。他的父亲沈周曾在泉州、开封、江宁做过地方官。母亲许氏,是一个有文化教养的妇女。沈括生于宋仁宗天圣九年,他自幼勤奋好读,在母亲的指导下,十四岁就读完了家中的藏书。后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州、四川简州和京城开封等地,有机会接触社会,对当时人民的生活和生产情况有所了解,增长了不少见闻,也显示出了超人的才智。他二十四岁开始踏上仕途,最初做海州沭阳县主簿,以后历任东海、宁国、宛丘等县县令。三十三岁考中进士,被任命做扬州司理参军,掌管刑讼审讯。三年后,被推荐到京师昭文馆编校书籍。在这里他开始研究天文历算。宋神宗熙宁五年,兼任提举司天监,职掌观测天象,推算历书。接着,沈括又担任了史馆检讨,熙宁六年做集贤院校理。因职务上的便利条件,他有机会读到了更多的皇家藏书,充实了自己的学识。1075年曾出使辽国,进行边界谈判,次年任翰林学士,权三司使。
宋神宗熙宁二年,地主阶级革新派的代表王安石被任命做宰相,开始进行大规模的变法运动。沈括积极参预变法运动,受到王安石的信任和器重,担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。熙宁九年,王安石变法失败。沈括被诬劾贬官,出知宣州。三年后,为抵御西夏,改知延州,兼任鄜延路经略安抚使。因守边有功,元丰五年,升龙图阁直学士。但是不久又遭诬陷,降职做均州团练副使。哲宗元二年,沈括花费十二年心血编修的《天下州县图》完成,被特许亲自到汴京进呈。次年,定居润州梦溪园,在此安度晚年。
沈括晚年在梦溪园认真总结自己一生的经历和科学活动,写出了闻名中外的科学巨著《梦溪笔谈》和《忘怀录》等。宋哲宗绍圣二年逝世。他一生著作多达几十种,但保存到现在的,除《梦溪笔谈》外,仅有综合性文集《长兴集》和医药著作《良方》等少数几部了。《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标,是沈括一生社会和科学活动的总结,内容极为丰富,包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、考古、音乐、艺术等共600余条。其中200来条属于科学技术方面,记载了他的许多发明、发现和真知灼见。
沈括治水
沈括十分重视发展农业生产和兴修水利。早在他青年时期任沭阳县主簿的时候,就主持了治理沭水的工程,组织几万民工,修筑渠堰不仅解除了当地人民的水灾威胁,且还开垦出良田七千顷,改变了沭阳的面貌,那时他只有24岁。在任宁国县令的时候,他积极倡导并且主持在今安徽芜湖地区修筑规模宏大的坚固的万春圩,开辟出能排能灌、旱涝保收的良田一千二百七十顷,同时还写了《圩田五说》、《万春圩图书》等关于圩田方面的著作。
熙宁五年,沈括主持了汴河的水利建设。为了治理汴河,沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地势。他采用“分层筑堰法”,测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分。这种地形测量法,是把汴渠分成许多段,分层筑成台阶形的堤堰,引水灌注入内,然后逐级测量各段水面,累计各段方面的差,总和就是开封和泗州间“地势高下之实”。这在世界水利史上是一个创举。仅仅四五年时间里,就取得引水淤田一万七千多顷的显著成绩。在对地势高度计算时,其单位竟细到了寸分,可见,沈括的治学态度是极其严肃认真的。

沈括(1031-1095),字存中,杭州钱塘人,北宋科学家、政治家。仁宗嘉进士。神宗时参与王安石变法运动。熙宁五年提举司天监,次年赴两浙考察水利、差役。熙宁八年出使辽国,驳斥辽的争地要求。次年任翰林学士,权三司使,整顿陕西盐政。后知延州,加强对西夏的防御。元丰五年以宋军于永乐城之战中为西夏所败,连累被贬。晚年以平生见闻,撰《梦溪笔谈》。沈括的科学成就是多方面的。他精研天文,所提倡的新历法,与今天的阳历相似。在物理学方面,他记录了指南针原理及多种制作法;发现地磁偏角的存在,比欧洲早了四百多年;又曾阐述凹面镜成像的原理;还对共振等规律加以研究。在数学方面,他创立「隙积术」(二阶等差级数的求和法)、「会圆术」(已知圆的直径和弓形的高,求弓形的弦和弧长的方法)。在地质学方面,他对冲积平原形成、水的侵蚀作用等,都有研究,并首先提出石油的命名。医学方面,对于有效的方药,多有记录,并有多部医学著作。此外,他对当时科学发展和生产技术的情况,如毕升发明活字版印刷术、金属冶炼的方法等,皆详为记录。沈括可说是一个科学通才沈括小传在我国北宋时代,有一位非常博学多才、成就显著的科学家,他就是沈括——我国历史上最卓越的科学家之一。他精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学;他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家;同时,他博学善文,对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。他晚年所著的《梦溪笔谈》详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果,反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库,而且在世界文化史上也有重要的地位。沈括,字存中,生于浙江钱塘一官僚家庭。他的父亲沈周曾在泉州、开封、江宁做过地方官。母亲许氏,是一个有文化教养的妇女。沈括生于宋仁宗天圣九年,他自幼勤奋好读,在母亲的指导下,十四岁就读完了家中的藏书。后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州、四川简州和京城开封等地,有机会接触社会,对当时人民的生活和生产情况有所了解,增长了不少见闻,也显示出了超人的才智。他二十四岁开始踏上仕途,最初做海州沭阳县主簿,以后历任东海、宁国、宛丘等县县令。三十三岁考中进士,被任命做扬州司理参军,掌管刑讼审讯。三年后,被推荐到京师昭文馆编校书籍。在这里他开始研究天文历算。宋神宗熙宁五年,兼任提举司天监,职掌观测天象,推算历书。接着,沈括又担任了史馆检讨,熙宁六年做集贤院校理。因职务上的便利条件,他有机会读到了更多的皇家藏书,充实了自己的学识。1075年曾出使辽国,进行边界谈判,次年任翰林学士,权三司使。

一、沈括的生平

沈括在他小时,就勤奋好学,喜欢读书,遇到问题肯动脑筋,自幼就养成了实事求是,遵重科学的好品格,在他童年曾随做官的父亲先后游览了四川、福建、河南和江苏等许多地方,这使他大开眼界,从中获得许多知识,沈括在科学研究上的最大特点是:除了他的知识渊博外,他注重汇集平生见闻。强调调查研究,重视观察实践,亲自参加科学实验。因此,为我们留下了内容丰富而珍贵的科学巨著《梦溪笔谈》。

元丰五年(1082),因徐禧失陷永乐城,沈括连累受贬,居润州,筑梦溪园(今镇江东郊),潜心著述,至绍圣元年复官爵,次年(1095)辞世,终年65岁。

沈抬(1031~1095)是我国北宋时期杰出的科学家。1031年,他生于浙江杭州的一个封建官僚家庭。1051年冬,沈括的父亲去世了,根据朝廷的规定“承袭父荫”他当上了江苏海州沐阳县主簿(县令的助手)。几年后,因兴修水利有功,1055年调任代理东海县令。1061年任安微宁国县令。1064年考中进土。1066年入京(开封),在国家的昭文馆做编校书籍工作。这里珍藏着许多民间难以看到的书籍,他利用工作上的便利条件,夜以继日地刻苦读书,几年时间便使他的学识又得到进一步充实。直到1074年,他在京都历任司天监、军器监、翰林院学士等职,他思想进步,积极参与王安石变法运动。1085年由于政事倾轧,离京到秀州(今浙江嘉兴)人事《天下州县图》编绘工作。1087年完稿后,又迁润州(今江苏镇江),那时他已是58岁了,在那儿买了一座园子,据说和他年青时梦见的地方相似,因而起名为“梦溪园”。在这座园中,他用晚年的全部精力完成了中国科学史上划时的科学巨等《梦溪笔谈》。

沈括(1031—1095),字存中,浙江钱塘(今杭州市)人。北宋天圣九年,出生于一个下层官吏的家庭,家境并不富裕,沈括常自谓“出自寒门”。母徐氏,是苏州吴县人,知书达礼,谙通文墨;父沈周,为官清正,不主张严刑苛法,到泉州任职时,沈括随往。

皇佑三年(1051),沈周病殁,按宋朝职官死后荫子的制度,沈括守父丧到至和元年(1054)。他24岁出任冰阳主簿。此时,冰水为患,河道淤塞,漫淹成泽,灾害频仍,许多田地“熟不长粮,荒不长草”,人民生活十分困苦,而当时的冰阳县令,不管人民生计,反而横征暴敛,曾激起农民反抗事件。上司为平息民愤,调走了这一县令,授命沈括代行县令,治理冰阳。由于他深入下层,体察民情,顺乎民意,撤销了百姓反对的无理禁约,“择可为而后为”,“专心致意,毕力于其事”。率民开“百渠九堰,得上田七干顷”,一度克服了冰河下游的连年水患,促进了农业的发展,缓解了当时当地的社会矛盾。他这种勤政务实精神,赢得广大人民的爱戴。嘉佑年间,沈括考取进士,开始了上层的官宦生涯。神宗时累官至太子中允,翰林院学士,终为光禄寺少卿。

二、沈括的学习与研究方法

声学方面:(1)用纸人显示声音的共振。(2)“虚能纳声”是沈括在声学上的另一个见解。指出:将牛革箭袋(矢服)放在地上当枕头,就能听到数里之内的人马之声。

光学方面:(l)对针孔成像与球面镜成像问题,做了仔细研究。(2)研究过透光镜,即一种特制的铜镜。

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《梦溪笔谈》共三十卷,包括《补笔谈》三卷和《续笔谈》一卷。该书是一部包罗万象的百科全书式的著作。内容涉及天文、历法、气象、地质、数学、物理等等。沈括在64岁那年,他的《梦溪笔谈》正进入最后修改定稿阶段,他的妻子不幸去世,他自己也病魔缠身,身体一天不如一天。终于在1095年的一天。这位我国科技史上最卓越的科学家与世长辞。

电磁学方面:(1)最早记载了人工磁化的一种简便方法。即“以磁石磨针锋”,造指南针。(2)在历史上第一个指出了地磁场存在磁偏角。即磁针所指“常微偏东,不全南也”。

沈括的一生,可以概括为从政和科学研究两个方面,兹举其要点:熙宁三年(1070),他参加了王安石变法,并且是改革派的中坚人物;熙宁八年(1075),他出使辽国,“正驳斥辽国无理争地要求,维护了宋室主权;继而镇守延州(今陕西延安),加强武备,设防边睡,有效地抵御西夏。他一向重视兴修水利、监制兵器、管理财政等,希望促进国家强盛。沈括在从政的同时,一生重视科学研究和科学发明的记载。他所进行的科研,堪称广博,诸如观测天象,绘制浑仪景表,补修《奉元历》(类似今天的阳历);在数学方面,创立“隙积术”和“会圆术”;在物理学方面,他发现地磁偏角的存在,早于欧洲400多年,对共振规律也有研究;在地质学方面,从岩石生物遗迹中推论出冲积平原的形成,还提出石油的命名。此外,又钻研药用植物与医术。他平生著述颇多,著名的传世之作有《梦溪笔谈》、《长兴集》、《苏沈良方》等。在《资治通鉴长编》中,尚有一部分他所撰写的《乙卯入国奏请》、《入国别录》等资政史料。

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