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第6节

中外科学家发明家丛书:沈括_2-第6节

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稽之谈,这种态度是积极的。 

     在地质学方面,书中对于海陆变迁、流水侵蚀、地震等现象均有记述, 

有一篇关于古生物化石的条文对现在的科研也有启发: 

      “最近延州(今陕西延安地区)永宁关有一段河堤塌陷,深达几十尺, 

在下面发现了一片竹笋林,共有几百根,它们根茎相连,此时已经成为化石 

了。这时正好有皇宫内物人员路过,发现这种奇特的东西,就取走了一些准 

备献给皇帝。我感到很奇怪,延州这个地方一向不出产竹笋,而此物被深埋 

在地下,也不知到底是何物。难道是在上古时代,此地气候温暖潮湿而且地 

势低下,条件适宜于竹子的生长?在南方婺 (wù)州金华山有松树、桃核、 

芦根、鱼、蟹等物的化石,但是当地原产这些东西,所以发现它们的化石也 

就不足为奇了。然而,竹笋在这样深的地中是不可能生存的,当地也不出产 

此物,所以我认为这是非常有意思的事。” 

     沈括通过对延州化石的研究,提出了当时地处高寒,不宜生竹的延州可 

能在上古进代,地势低平、气候温湿而适宜竹的生长的见解,虽然沈括所说 

的化石并非竹笋化石,而是新芦木化石。但他的这种根据化石来研究古代地 

理环境和气候条件的方法,至今仍为科学工作者所广泛运用。 

     在物理学方面,《梦溪笔谈》也保留了声、光、乐理等许多分枝学科的 

资料,比如有一条记载了一次特殊的雷电现象: 

      “内待(官名)李舜举家曾遭到过暴雷的袭击。当时雷劈到了西屋,有 

一火球出现在窗内,跃入屋中,在场的人都认为屋子就要被焚毁,赶快都逃 

了出去。等雷声停止后,人们发现屋子好好的,但墙壁和窗户纸都变成了黑 

色。屋中有一个木柜是存放各种器具的,其中有带银饰品的漆器,银都化成 

熔液流到了地上,而漆器却连一点焦灼的痕迹也没有。还有一把宝刀,用精 

钢制成,极为坚硬,然而在刀鞘中化成了钢水,刀鞘却完好无损。人们常说 

要着火必定先烧草木,然后才能溶化金属。但这次却相反:金属器物都被烧 

化,草木却毫不受损,这真是一件怪事啊!佛书上说 ‘龙火遇上水会烧得更 

旺,人间的火遭遇水就会熄灭’,这句话真是有理。人们能够明白许多事, 

但有的事要用一般的看问题的方法去推测它,是无法得到正确答案的。” 

     这段文字所反映的,实际上是一次高频感应放电现象。限于当时的认识, 

沈括不可能了解其中的科学道理,故而连博学多知的他也对此现象发出了力 

所不能及的感慨。 

     在化学方面,有关于石油的资料记载可以为其代表: 

      “鄜延境内有石油,从前说延水东岸有石脂水,指的就是这个。石油产 

于水边,与沙石,泉水混杂在一起,缓缓地从地里冒出来。当地人用野鸡的 

尾羽把它沾起来,采集后放进瓦罐里,很象纯漆。它燃烧的时候象麻一样, 

但烟很浓,把帐篷都熏黑了。我想它的烟也许可以利用,就试着把它燃烧后 

附在物体上的烟煤扫起来,集中到一起用来制墨。没想到用它制出的墨又黑 

又亮,象漆一样,连松木烟灰制作的墨也赶不上它,于是就用它做了许多墨, 

在墨锭上以“延州石液”四个字作为标记。石油制品在今后一定会大大推广 

的,现在就从我做起吧。我认为,石油数量非常多,蕴藏在地下没有穷尽, 

不会象松木那样有时会枯竭。现在山东一带的松林已经采完,就连太行山、 

京西、江南一带有松树的山,现在大都也都光秃秃的了。制墨的人还都不知 

道石油燃烧时产生的油烟对制墨有很大好处。石炭 (一种烟煤)燃烧时发出 

的烟也很大,会把衣服熏黑。我高兴地开玩笑做了一首《延州》诗:“二郎 


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山下雪纷纷,旋卓穹庐学塞人;化尽素衣冬未老,石烟多似洛阳尘。” 

     沈括是我国历史上第一个提出“石油”,并利用石油烟灰制墨的人。早 

在九百年以前,他就根据延州一带人民采集、利用石油的情况以及古代文献 

的记载,作出了“石油数量非常多,蕴藏在地下没有穷尽”的论断,并且大 

胆预言石油会在未来的世界上广泛推广使用。今天,我国丰富的石油资源的 

开发和利用以及石油在世界上占有的重要地位,不能不让我们佩服这位大科 

学家的远见。 

     在生物医药学方面,《梦溪笔谈》对动植物的地理分布、形态描述和分 

类,生物的生理、后生态现象,药物和药理作用,古生物学等方面做了大量 

的忠实记录。比如《采药》一文: 

      “古法认为:采草药应在二月、八月(此处及下文均指农历),这很不 

恰当。二月时草已经开始发芽,八月时草苗还没有枯萎,这仅仅是有利于采 

药者辨认,对于药材的质地来说,在二、八月采则未必是好时机。大凡用植 

物根部入药的,应该采多年生草木植物的隔年老根,时间应是在它没有茎叶 

的时候,因为这时植物的所有养分都集中在根部,所以此时药性最强。要想 

验证这种说法,可以用芦菔、地黄等药物为例,如果在没有茎叶的时候采摘, 

根就会饱满而分量沉;反过来,根就会空虚而分量轻。那些不用隔年老根的 

药用植物,应等到它已经长成但还没开花时采摘,因为此时根已经长足而且 

没什么消耗。比如紫草,没开花时采,根色鲜艳;花开过后再采,则根色灰 

暗,这便是采药时节不同,药材质地也不同的验证。 

     用叶入药的,应在叶子刚刚长成时采集;用芽入药的,应在芽刚长足时 

采集;用花入药的,应在花刚刚开放时采摘;用果实入药的,应在果实成熟 

时采摘。此上种种,都说明采药之事不能限制时间。其主要原因是:土壤的 

温度和湿度随时间的变化而变化;气候也有着明显的寒暖变化。比如平地花 

开是在三月,而深山中则要到四月才开,唐代诗人白居易在《游大林寺》一 

诗中说道: ‘在一般的地方四月就花落了,而这时山中寺庙的桃花才刚刚盛 

开,’就是这个道理。这种景观形成的主要原因,是地势高低不同所引起的。 

再如筀(guī)竹笋有二月发芽的,有三、四月发芽的,还有的直到五月才发 

芽,这就是晚筀了;稻子有七月成熟的品种,有八、九月成熟的品种,还有 

直到十月才成熟的晚稻品种。同一类植物却有着不同的生长成熟期,这是各 

种品种的物性不同而引起的。两广地区的小草,就是到了冬季也还是绿油油 

的;而中原地区的高大乔木,一到秋天就落叶纷飞。南方的桃树、李树在冬 

季也能结实;而北方的桃树,李树则只有夏天结实,这是各地气候不同所导 

致的。同一块田地的庄稼,则是先浇肥灌溉的部分先发芽;同一个山坡种的 

树,却是后种的后结果实,这是人力不同所造成的。难道这些都能限制在某 

个固定的月份吗?采药不能按古法行事,就是这些道理。” 

     沈括在本文中驳斥了把采药时间机械地规定在二、八月的旧法,主张采 

药的时间,应根据不同的用药要求而有所变化;同时还指出植物的生长又受 

地理、地势、气候、人力等多种因素的影响,因此要因地因时制宜。这种见 

解充分体现了他所具有的朴素辩证思想。 

     在工程技术方面,由于沈括从小对科学技术有着浓厚的兴趣,长期耳闻 

目睹劳动人民的发明创造,故经他之手留下的科技资料很多,有的更是独一 

无二的珍贵科技史料,比如有关活字印刷的记载,其文如下: 

      “用雕刻版印刷书籍,唐代时还没有得到广泛推广,从五代的冯道用雕 


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版印刷五经开始,以后的书籍,都是用雕版印刷的。到了本朝庆历年间 (公 

元1042—1049年),有平民毕升,他发明了活字印刷术。他的办法是用胶泥 

刻字,其深度如铜钱的边缘,每个就是一小印,用火烤的方法使它坚硬。事 

先准备一块铁板,上面用松脂腊和纸灰之类的易熔物覆盖。当要印刷的时候, 

就把一个铁框放在铁板上,再排满活字,这时就是一版,把版拿到火上烘烤, 

等易熔物熔化时,就把书版放在上面,印出的字十分工整。如果只印几本, 

是感觉不到方便之处的;但如果印几十本及至成百上千,那就会觉得印速飞 

快,效率极高。 

     印刷时,常准备两块铁板,一块印刷的时候,另一块就用于排字,这样, 

当第一块板刚印完,第二块板已经就排好字等着了。如此交替使用,印书速 

度极快。每一个字均有几个印;至于 ‘之’、‘也’等常用字,多达二十几 

个印,这样就解决了一板之内重复用字的问题。至于那些暂时用不着的字, 

就按音韵分类存放到木格子中。如果遇到未曾准备的生僻字,马上就能刻出 

来。 

     那为何不用木头来刻活字呢?主要原因是木材的纹理有疏密,沾上水就 

会显现出来,而且还会与易熔物粘在一起不好拿下来。不象用胶泥活字印刷 

完毕后,再用火把松脂和腊烤化,用手轻轻一拨,活字就从铁板上脱落,一 

点也不会沾连。毕升死后,他的活字印就被我的子侄们得到了,保存至今。” 

     活字印刷术是我国古代四大发明之一,而其发明者毕升的名字能留给我 

们后人,就全靠《梦溪笔谈》的这段吉光片羽。毕升创造的活字印刷是印刷 

术上的重要革新,它早于欧洲四百多年。 

     除了丰富的自然科学资料之外,《梦溪笔谈》也记载了很多珍贵的社会 

科学资料,内容涉及到当时的政治、官制情况、以及历史学、文字学、书画 

学等各个方面。有许多条目反映了当时北宋社会的现实情况:臃兵冗政、官 

员贪污成风、人民生活贫苦,而身为最高统治者的皇帝却认为天下太平而经 

常大宴群臣。《梦溪笔谈》中许多有关典章制度的记载,可以作为正史的补 

充,比如:他任职过鄜延路的经略使,在《梦溪笔谈》中就针对于经略使一 

职的职权、隶属关系等方面作了详细的说明。 

     在这本书中,沈括用了不少篇幅记下了当时为统治阶层所看不起的布衣 

平民,及他们为社会所做的巨大贡献。比如前面讲过的盲人卫朴修历,布衣 

毕升发明活字印刷术,以及被人们誉为“造班鲁班”的巧匠喻皓兴建灵感塔, 

水工高超巧合龙门的事迹等等。 

      《梦溪笔谈》的另一部分重要内容是记载了沈括本人的科学研究成果。 

主要有数学,天文历法,物理学的分支学科如:声学、光学、磁学以及其它 

学科的珍贵资料。 

     在数学方面,沈括首创了“隙积成”和“会圆术”。在对数学几何学进 

行研究的过程中,他发现《九章算术》中,所用来求圆柱、圆台堆积体积的 

 “刍童术”不很准确,因为“刍童术”实际上是用来求长方台体积的公式, 

而圆柱、圆台的堆积体积是有空隙的,它的实际体积与中间没有空隙的长方 

台体积显然不相等,所以借用“刍童术”来计算圆柱、圆台的堆积体积当然 

就很不准确。然而一千多年来,由于没有找到实际的计算公式,人们就一直 

采用这种不精确的计算方法。沈括经过长时间的研究和推导,发明了一个新 

的计算公式,称之为“隙积术”,实际上就是高等数学中的高阶等差级数的 

求和公式;设一堆积体的上下宽为a和c,上下长为b和d,高为h,依照《梦 


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溪笔谈》的原文所述的计算法译为现代数学公式就是: 

                  h                        h 

          体积=    '(2a 
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然后用一小块蜡把丝粘在磁针的腰上,并将它悬挂在没有风的地方。这样, 

一个灵敏而实用的指南针就可以实用了。 

     那么,指南针是否就指向正南而毫无偏差呢?沈括对常人毫不怀疑的日 

常问题提出了疑问,并进行了多次试验。结果,沈括发现磁针的针尖有的指 

南,有的却指向北。虽然限于当时的科学认识水平

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