夢溪園中談天說地科學史上丹青留名

□ 陳 安 師 鈺

江蘇鎮江城東的一條幽靜小巷內，有一個簡樸的庭院，庭院雖小卻青磚錯落、花香馥郁。院中的紀念堂里有兩幅楹聯，一幅書“沈酣于東海西湖南州北國之游夢里溪山尤壯麗，括囊乎天象地質人文物理之學筆端談論自縱橫”，另一幅道“數卷奇文物態天心勻翠墨，一鉤初月南航北駕為蒼生”。這園名為“夢溪園”，正是《夢溪筆談》作者沈括的故居。

沈括原是浙江杭州人，他在《自志》中寫道自己三十多歲時，常夢到一處山明水秀、花木如錦之地，心中樂之。后來在鎮江置辦的這塊園地，恰若夢中所游，故取名夢溪園。之后，沈括潛心修撰完成了《夢溪筆談》，這本被英國科學家李約瑟稱為“十一世紀中國科學史上的坐標”的著作，就是從這樣一方小小庭院中走到世人面前的。

自幼勤奮 熱愛科學

沈括生于一個官宦家庭，幼時勤奮苦讀，又隨父親宦游州縣，表現出敏銳的觀察力和求知欲。他隨父親南下泉州時，見到當地一種叫“鉤吻”的植物(俗稱斷腸草)，有人說它是一味草藥，也有人說它是致命毒物。沈括教人取來一株鉤吻仔細觀察，發現它有點像葛卻又不同，根和皮是紅色的，花如茴香，呈黃色，和《酉陽雜俎》等書所描述的并不一樣。人們常常將它作為野葛入藥，因此屢出人命。沈括當時不過是十幾歲的少年，卻敢將劇毒植物拿來觀察并指出醫書上不嚴謹之處，其過人的觀察、思考能力由此展現。

沈括24歲開始踏入仕途，做過地方官，因此能體察民間疾苦。他參與修復的蕪湖萬春圩工程，促進了當地農業的發展。之后，入京編校昭文館書籍，支持當時的平民天文數學家衛樸編修《奉元歷》，這一新歷法以365.243585日為一回歸年，與今天的實際測量相當接近，是當時最精確的歷法。

在說明日食、月食、月球繞地運行規律時，沈括也有獨到精辟的解釋。他說：“月行周于黃道，如繩之繞木。”這種比喻生動又形象。為了更好地觀測天象，沈括大膽革新，對渾儀、浮漏、圭表(當時的天文儀器)進行改造，制作了測量日影的銅表，早西方500多年發現了蒙氣差，指出了大氣的折射現象。這些在當時都是了不起的創見。

小孔成像的現象早在戰國時期就有記載，沈括通過實驗發現正像與倒像之間有一個分界點，進一步發現了近代光學所謂的焦點。西漢《淮南子》中記載的“陽燧取火”現象當時并未指出原理，沈括對此進行了光學原理的解釋，他還研究過透光鏡，對后人有很大的啟發。

沈括也曾負責有關軍器制造的工作。受自己兄長沈披和舅父許洞(北宋時期軍事家，著有《虎鈐經》)的影響，沈括對武器制造也有深入的研究。他曾發掘一臺漢代弩機，親自試射，研究弩機的構造原理、使用方法和功能不足之處，并做了明確的記錄。

在河北時，沈括還考察了當地的鍛鐵作坊。雖然《夢溪筆談》中有關化學化工的知識并不多，但是以膽水煉銅、石油開發、采鹽為代表的條目有很多，今天看來依然是成就卓越的。沈括也是提出“石油”一詞的第一人，并預言“此物后必大行于世”。他能夠對新鮮事物有如此敏銳的嗅覺，也是為后人所稱道的。

為官期間，沈括還創造性地發明了立體地形模型。他先在木板上畫出平面地圖，再用面糊和木屑模擬制出地形地勢來。如果天氣寒冷，面糊粘不牢，他就以融化的蠟為材料。這比瑞士18世紀的地理模型圖，要早700年。

在野外考察地形時，沈括根據太行山斷層螺蚌化石及礫層沉積帶，第一次從化石的角度做出海陸變遷的科學解釋。他將化石解釋為古生物遺跡，比西方達·芬奇的解釋要早400年。今天所說的“化石”一詞，也是從沈括“悉化為石”得來的。

博學善文 人無完人

宋代是我國古代科學技術發展的巔峰時期。生產的發展、經濟的繁榮、統治的開明、科舉的完善以及各民族間的交流，造就了一批博采眾長又具有務實精神的通才。

除了科學家的身份，沈括還是一位文學家。《夢溪筆談》自是他最有名的著作，除此之外他在經、史、子、集各部都有論著。他還是一名數學家，主要成就是隙積術與會圓術。日本數學家三上義夫在《中國算學之特色》中稱，日本沒有一位數學家能比得上沈括，甚至其他國家中也很難找到和沈括相提并論的人。沈括還是書畫鑒賞家、音樂理論家、外交家、天文家、王安石變法早期的擁護者、民間醫方的收集者……

當然，沈括并非一個完美之人。他雖然謹小慎微，但是立場反復。與王安石、蘇軾等名臣有過仇怨，一度成為新舊兩黨抨擊的對象。與沈括同時代的人，承認他博學善文，但對他擅長的天文、歷法、算學等并未推崇，不少人對沈括的人品也頗有微詞。

直到近代，竺可楨、張蔭麟等學者在研究中國古代科學史時，對沈括青眼有加，高度評價了他在科學技術上的成就貢獻，認為他是“能以近世之科學精神治科學者”“有科學家之頭腦”，再加上李約瑟在《中國科學技術史》對沈括的高度贊譽，國內外對沈括的研究開始興起。沈括的科學家身份和地位也因此建立并日漸穩固。

科學通才 著作傳世

這一切仍離不開那本傳世的《夢溪筆談》。雖然是他晚年的作品，但是其中許多素材、筆記乃是其平生所積累。按照他自己的說法，《夢溪筆談》有兩不談：國家政事、宮廷禁事不談，有關他人毀譽利害之事不談。

書中所列除了他個人經歷、發明創造和獨家考證外，還記錄了許多別人的成果。其中比較突出的是，沈括詳細記載了畢昇的活字印刷術，也是現存唯一有關活字印刷術的原始資料。有關指南針的記載，沈括不但是最早記錄的，而且是記錄最為詳細的。

他在書中對一些現象給出了較為科學的解釋，但有些也只是推測和猜想；一些記錄詳細保留了他的研究過程，而一些只是他對某一現象的客觀描述。遇到無法解釋的難題，他會歸之于“神奇”“妙理”，這是他所處時代和社會的局限性導致，并不能掩蓋《夢溪筆談》一書的光芒，也不能影響沈括在科學史上的地位。

正如我國科技史學家胡道靜先生所言，沈括是“我國歷史上，同時是世界歷史上稀有的一位通才。對于文學、藝術、科學、技術、歷史、考古，他都有深刻的研究，并且在各方面都有創造性的見解。他有很多重要的創見，至今為世人稱道不衰；他有很多正確的科學論斷，早于西方學者數百年就明確地提出”。我們不必以現代科學標準過分苛求他，也無須為他錦上添花。客觀地講，在當時的社會背景下，沈括是北宋也是世界范圍內的偉大科學家之一。