發表日期:2011年03月04日 作者:周膺 來源:新浪網 字體顏色: 字號:[ ]
中國科學史上的坐標

  這個題目是劍橋大學教授李約瑟博士加給北宋科學家沈括的稱號。沈括的主要科技貢獻有如下五個方面:一、數學:發明隙積術、會圓術;二、物理學:共振研究與弦共振實驗、發現磁偏角、通過實驗發現凹面鏡成像焦點與成像規律;三、天文學:發明十二氣歷;四、地理學:解釋雁蕩山的構造原理、解釋華北平原的成因;五、工程技術:制作立體模型地圖。中國古代沒有近代意義上的科學,也沒有建立在近代科學基礎上的學科分類,但在沈括身上卻有科學精神。最能體現科學精神的是數學和實驗,沈括取得了很高的數學成就,也十分重視科學實驗。沈括在觀察的基礎上提出了新的天文歷法理論。熙寧七年(1074年)上《渾儀》、《浮漏》、《景表》三議。《渾儀議》批判了前人天文測量儀器渾儀的不合理性,提出制造新儀的方案。《浮漏議》討論觀測時刻的銅壺滴漏,《景表議》討論觀測正午時太陽影子的設備,也都有新的方案。沈括第一個發現指南針并非指正南,而是略偏東。在中國東部地區,地磁的偏角不過二三度,發現這一現象非常不容易。七弦琴具有宮、商、角、徵、羽、少宮、少商七弦,少宮、少商的音階比宮、商各音高八度。沈括做了這樣一個實驗:剪一紙人加于少宮弦上,手彈宮弦時紙人會跳,彈其他弦則不動。少商與商弦的關系也一樣。沈括稱之為“應聲”,其實就是物理學上的共振。根據《墨子》中提到的針孔照相匣的倒影和凹面鏡的倒像問題,沈括總結出了光學理論。沈括發明了隙積術,得出測量垛積高階算術級數求和公式。他發現太行山、雁蕩山等山的化石,發現了幾種礦產及其用途,如石油可以點燈和制墨。在藥物學方面,他提出了新的良方和新的藥種。畢昇的活字印刷術、喻皓的建筑學著作《木經》、磁州鍛坊的煉鋼術、淮南漕渠的復閘、蘇州到昆山淺山長堤的筑法等科技發明,均賴有《夢溪筆談》的記載而為后世所知。沈括死后數百年內,中國科學技術的發展基本上都在受他的影響。他所提出的許多問題,在今天都還得集中相當大的智力集團才能深入下去。

  說沈括僅是自然科學家還很不恰當。李約瑟在《中國科學技術史》第一卷內,按照現代科學分類,將沈括所著《夢溪筆談》的內容畫了一張分析表。這張表共分人事資料、自然科學、人文科學3大類25小類。又據《宋史·藝文志》著錄,沈括著作有22種155卷。沈括在《夢溪筆談》中提到的以及其他文獻中提到的還有18種。可惜大部分已失傳。從所存著作即可以知見,沈括還是歷史學家、藝術家、文學家,用今天的話來說,是人文科學家兼自然科學家兼藝術家。惟其如此,沈括才以自然科學與人文科學會通的眼光,透析科技與文藝,描述了它們之間的各種函數關系、因果關系。沈括的大腦構造如今已無可考證,我們對他的頭腦能容得下那么多的知識感到迷惑不解,但是他的知識興趣一直感染著中國人。今天我們很少有可能去做沈括這樣的通才,但即便做個專家,了解沈括構筑的坐標,也會使思維更開闊一點兒,至少是多增加點學習和研究的興趣。

  沈括之所以能取得超乎常人的成就,還有另外一個很大的秘密,就是首先他是一個政治家。像畢昇那樣做一種發明可以走常規的路子,但要像沈括這樣集大成,在當時就非得有政治條件作保障。沈括帶我們走進他的“坐標”之前,在政治生涯中考察了文物風土,博覽了群籍,精心構筑了這個坐標。他的許多發明本身就來自從政的實際需要。而他一生沉浮、命運不濟,也與政治有關。沈括于宋至和元年(1054年)受父蔭任沭陽(今江蘇沭陽)主簿,筑百渠九堰治水,得良田7000余頃。嘉祐六年(1061年)任寧國縣令,又用以工代賑法,從附近8縣動員民工14萬人修復秦家圩。嘉祐八年(1063年)舉進士第,任揚州司理參軍。后入京,任昭文館校勘。因通天文學,熙寧五年(1072年)又兼任提舉司天監,后又任史館檢討、集賢院校理,得以博覽國家藏書,充實自己的研究。自熙寧三年(1070年)起,積極參與王安石變法,到各地巡視。熙寧八年(1075年)出使遼國進行分界談判,獲得外交上的成功。歸國途中,在飽覽山川民俗之余,寫成《使契丹圖鈔》,獻于神宗。由此升任翰林學士,權三司使,掌管全國財政。熙寧十年(1077年),王安石罷相,沈括被貶知宣州。元豐三年(1080年),改知延州,加鄜延路經略安撫使。屢破西夏擾邊之兵,在邊境筑壘置兵,加強邊防力量,以功授龍圖閣直學士。沈括的《夢溪筆談》寫得成熟老練又鮮活豐滿,信手拈來,層層道出,顯示出作者不僅熟知多種科技人文知識,而且有相當豐富的人生閱歷以及深刻的觀察力。沈括站在當時社會發展的宏觀高度和廣闊視野上,給予我們一個認識世界的維度。

  一般歷史文獻如《乾道臨安志》、《咸淳臨安志》和宋王稱《東都事略》等,記沈括為錢塘(今浙江杭州)人,“占籍蘇州”。沈括的曾祖父沈承慶曾任吳越國營田使,沈氏家族的興起,是從吳越國開始的。民國沈氏后人沈紹勛、沈祖綿所輯《錢塘沈氏家乘》載:“沈氏于五代吳越時由武康(今浙江德清)遷杭,占籍仁(和)、錢(塘)千百年,于今亦一舊族也。”(沈紹勛、沈祖綿:《錢塘沈氏家乘》)沈氏幾世死后多葬于杭州西溪濕地周邊之法華山、桃源嶺,西湖周邊虎跑山等地。而以西溪濕地一帶居多。其中九世以前大部分集中在法華山。沈括祖父沈英,父親沈周,堂兄沈振,兄沈扶,侄子沈遘、沈遼均葬于“龍居原”。沈括葬于杭州市余杭區良渚鎮太平山,其墓今尚存(有學者對其有異議)。良渚一帶原來也應是西溪濕地的一部分。沈括墓既不在蘇州一帶,從常規來判斷,也當選龍居原,選太平山必有某種特殊原因。但從上述系表中可以看出,沈氏家族九世以前與西溪濕地應有十分緊密的關系。目前可查考的史料對沈氏在錢塘生活的記述不詳,但似可猜測其居住地與西溪濕地接近,或即在西溪濕地。元豐五年(1082年),西夏攻陷永樂(今陜西米脂),沈括無力救援,被貶為均州(今湖北丹江口)團練副使、員外郎,隨州(今湖北隨州)安置,不久又徙秀州(今浙江嘉興)安置。后遷光祿少卿。他花了12年時間完成的《天下州縣圖》于元祐二年(1087年)呈哲宗,允“任便居住”,得以在潤州(今江蘇鎮江)夢溪園終老。沈括晚年在政治上失意,其政治上的投機行為也遭人非議,加之占籍蘇州,在家鄉沒有財產,所以無法回來,而只能“夢溪”。最后只是在太平山“歸葬”,并為自己寫了墓志銘。


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