沈括与《梦溪笔谈》有哪些重要的贡献? 沈括的贡献有哪些

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在悠悠中华五千年的历史中,涌现出了许多优秀的科学家,其中就有被英国科技史专家李约瑟称为“中国整部科学史中最卓越的人物”的沈括,他写的《梦溪笔谈》被称为“中国科学史上的里程碑”。

《梦溪笔谈》是沈括晚年在梦溪园将他一生所见所闻和研究心得以笔记文学体裁写下的著作。书中关于科学技术的条目约占三分之一以上,内容涉及数学、天文历法、地理、地质、气象、物理、化学、冶金、兵器、水利、建筑、动植物以及医药学等广阔的领域,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。

数学方面

《梦溪笔谈》中有关数学的条目有12条,主要谈了隙积术和会圆术两个问题。关于隙积术的发现,这里还有一个小故事呢。相传,刚过“而立”之年的沈括,曾在一位转运侧手下当官。在频繁的接触中,转运使发现沈括才华出众,很想把才貌双全的女儿嫁给他。正在这时,一位同僚告诉他,说近来沈括常出入酒家,回来就闭门不出,想必是醉得不省人事,在蒙头大睡呢。转运使听后心中十分不悦:没想到这青年平时仪表堂堂,做事一丝不苟,原来竟是个酒鬼!这样想着,便径直闯入沈括住处,推开门一看,沈括正在摆弄桌上摞起来的酒杯。见转运使大驾光临,沈括忙让座倒茶,并把这些天的发现对上司娓娓道来。原来,酒家里常把酒桶堆成长方台形体,从底层向上,逐层长宽各减一个,看上去四个侧面都是斜的,中间自然形成空隙,这在数学上称为“隙积”。数学上又把计算中间空隙的体积的方法,叫做“隙积术”。他苦思冥想,就是在研究“隙积术”。转运使听罢,这才转怒为喜。没多久,沈括便成了转运使的乘龙快婿。沈括是历史上第一个发现“隙积术”的人。

会圆术是已知圆的直径和弓形的高,求弓形的弦长和弧长的方法。沈括在《九章算术》方田章中所载求弓形面积近似公式的基础上,推导出新公式。他的研究成果被元代科学家郭守敬加以完善,并用于黄亦道坐标的换算。

沈括还用数学知识研究军粮运送,提出运粮之法,其中含有运筹思想的萌芽。他又研究围棋局总数,在没有指数知识的前提下,得到了关于从若干元素中每次提取几件且许可重复的排列问题的解题思路并给出了估算值。

天文学方面

《梦溪笔谈》中与天文历法有关的条文有26条。在这方面,沈括的第一项成就是提出《十二气历》,以十二气为一年,以立春为一年之始,大尽31日,小尽30日,同时把月相的变化以朔望等注于历中。在沈括之后的900年,英国气象局使用的肖伯纳历与《十二气历》相似。现在世界各国采用的公历也是与《十二气历》基本一致的阳历,但在月份上还不及《十二气历》科学。

此外,沈括在天文仪器的改革上,也取得了成就。他大胆地更造了浑仪,改进了刻漏,并亲自设计了能使极星保持在视场之内的窥管。他将他对天文仪器的改造和研究,写成了《浑仪式》《景表议》《浮漏议》三篇文章,阐发改革仪器的原理。

物理和化学方面

沈括关于物理学创获最多,《梦溪笔谈》记物理的有40条,《沈氏良方》《梦溪忘怀录》也有物理知识的阐述。

沈括重新进行《墨子》的光学实验,以飞鸢说明小孔成像。对透光镜,沈括也进行了实验和探讨,他猜测是铜镜冷却时有先后而致透光不同。虽然这个说法不正确,却为后来郑复光的实验所借鉴。

沈括还记述了“以新赤油伞日中复之”验尸伤的方法,红油伞的作用是从日光中滤取红色波段光,皮下淤血一般呈青紫色在白光下看不清,红光能提高淤血与周围部分的反衬度,容易显现。这是我国关于滤光应用的最早记载,它被宋代郑克的《折狱龟鉴》和宋慈的《洗冤集录》所应用和发展。

共振现象早在战国时期就为人们所发现,其后人们还发现了一些消除共振现象的方法。沈括对声的共振现象有了更进一步的认识。他用简单的仪器做了个实验,证明弦线的基音与泛音的共振关系。他剪一小纸人,放在基音弦线之上,拨动相应的泛音弦线,纸人就跳动,拨别的弦线,纸人则不动。沈括把这称为“正声”,即共振实验。西方直至17世纪才出现类似的实验。

《梦溪笔谈》的化学条文有9条。沈括在陕北任官时,发现了人间之宝,给以科学的命名——石油,并预言它的储藏和大用。

地学方面

《梦溪笔谈》中有关地学的条文有37条。他在察访浙东时指出了雁荡山峭拔险怪,上耸干尺的原理——流水侵蚀(山谷中的大水冲激,把沙土都冲走了,只有巨石岿然立在那里)。他还指出华北平原是由黄河、漳河、滹沱河等冲积而成,我们现代所用的化石一词也是从他的记载中来的。另外,沈括对动植物的地理分布、分类、形态描述、生物生理、生态现象、生物防治、药物药理作用、人体解剖、古生物学均有大量记载,是古代科学技术史的宝贵资料。

《梦溪笔谈》不仅是一部史料价值很高的历史典籍,而且是一部科技史资料汇编,在中国科学技术史上,甚至在世界文化史上都具有十分重要的地位。



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