從《夢溪筆談》看法家思想對沈括科學研究的影響

石聰

摘? ? 要： 目前學界對《夢溪筆談》科學成果的研究比較多，但對其科學成果背后文化思想的研究卻很少。本文從《夢溪筆談》文本入手，首先研究法家思想作為一種世界觀對沈括認識自然界原理和物體運動規律的影響，重點探討革新精神指導下沈括對天文、石油、地理等方面科學研究的影響;其次研究法家思想作為一種政治指導思想對其科學研究的導向作用，重點探討富國強兵政治思想指導下沈括對水利、兵器方面科學研究的影響。

關鍵詞： 《夢溪筆談》? ? 法家思想? ? 科學研究

目前學界對《夢溪筆談》的研究比較多，取得很多學術成果，大多從科學技術或者文化價值其中一個方面研究這本書，研究具體學科的論文更是不勝枚舉，很少有學者研究文化是如何影響沈括的科學思想和科學成就的，而研究沈括《夢溪筆談》與法家思想關系的只有十年特殊時期寥寥幾篇論文，更強調法家政治路線，有著鮮明的時代特色。本文旨在研究法家思想作為一種世界觀對沈括認識自然界原理和物體運動規律的影響，以及其作為一種政治指導思想對科研方向的導向作用，總結政治思想對科學技術發展的導向作用和科學技術對鞏固國家政治的反哺作用。

一、革新思想：科學研究的導向

（一）沈括的革新思想

沈括在《夢溪筆談》中認為“物理”是有常有變的，意指“變”是自然界中的普遍現象，是永恒的、絕對的，不僅蘊含“常與變”樸素辯證法思想，而且體現沈括認識到只有變革才符合天道物理。此外，沈括曾參與王安石變法，深受王安石“治世不一道，便國不必法古”及“天變不足畏”思想影響，是法家的革新思想促使沈括在科學上銳意革新、大膽探索，發現新思路和新方法。宋代理學興起，主張心中有理，理在事先，反對勞動實踐，主張向內探索。此時，法家樸素唯物主義思想又幫助沈括沖破這種觀念的束縛，提出與唯心主義思想路線背道而馳的研究方式——實踐。正是法家革新思想的影響，讓沈括敢于批判權威，投身實踐，才有了《夢溪筆談》所達到的科學成就，以下將結合具體研究成果論述在革新精神的指導下沈括科學研究的成果。

（二）革新思想指導下的研究成果

1.天文學研究與十二節氣歷法

沈括在司天監任職期間，大力改革測繪儀器，例如渾儀用來測量天體方位，有三重圓環，極其不便。為此，沈括經過潛心研究，省去月道環，將其他環的位置做了適當的調整，不僅開闊了觀測視線，而且增強了觀測效果。沈括改進了古代測定時刻的漏壺，使其更加準確耐用。他把曲筒銅漏管改成直頸玉嘴，并且把它的位置移到壺體下部，這樣流水更加通暢，壺嘴也堅固耐用多了[1]。沈括不拘于舊，大膽革新，大大提高了天文儀器的精度和實用性。

此外，在小農經濟為主的古代，農業生產、農事安排受節氣影響很大，而沈括所在的北宋使用的歷法是陰陽合歷，節氣對應的不一定是固定的月份，給農民帶來諸多不便。沈括首先對舊歷的“置閏法”進行批判討論，認為“置閏法”雖然是從古代圣王流傳至今的，但是古人也有做不到的事，所以歷法的改革不應該有顧忌。沈括經過細致研究，另辟蹊徑，提出了十二節氣歷法，這種歷法以太陽為基準，參照節氣定月，這是一個顛覆舊歷的做法，緊密聯系了節氣與月份之間的關系，不用閏月，便于記憶和掌握，為農民掌握農時和安排農事提供便利，既科學又實用，沈括自信地認為后世一定會采取這種學說。

2.石油與制墨

沈括是世界上最早用文字記載石油的科學家，見《夢溪筆談·雜志一》：“鄜、延境內有石油……頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世，自余始為之。蓋石油至多，生于地中無窮，不若松木有時而竭。”[2]（549）記載沈括發現并命名石油、研究石油性質與應用的過程，此外，沈括通過研究準確推斷，石油必定會隨著社會的發展“大行于世”。

制墨是因為宋代文化極其繁榮，書畫藝術十分流行，越來越多的文人對筆墨紙硯的要求越來越高，而松樹是當時制墨的主要原料，隨著文人對良墨的需求增大，松樹資源變得越來越緊張，“今齊、魯間松林盡矣，漸至太行、京西、江南，松山大半皆童矣”[2]（549）。沈括在發現石油并了解石油的性質后，意識到石油是一種很好的制墨原料，于是大膽摒棄松樹這一傳統制墨原料，在不斷地試制和改良后，采用室內燒結工藝，終于制成良墨。沈括將這種以石油煙為主要原料制得的石油墨命名為“延川石液”，它的性能優于當時流行的松墨，更受到制墨行家蘇軾的贊賞[3]。沈括在科學研究中質疑舊理論、老方法，勇于革新，反復試驗，從而成功，制墨就是很好的代表實例。

3.地理與制圖

沈括對地理學進行過深入研究，得出許多有價值的結論。比如雁蕩山的地形地貌十分獨特，沈括經過實地考察研究，認為這種獨特地形的形成原因是流水侵蝕，“原其理，當是為谷中大水沖激，沙土盡去，唯巨石巋然挺立耳”[2]（561）。他正確論述了華北平原的形成原因：根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布，推斷出這一帶是遠古時代的海濱，而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑干河等河流攜帶的泥沙沉積形成的[4]。沈括的地理研究理論不僅具有創造性，而且十分準確，領先于世界。

沈括另外一個創舉是編繪了大型地圖集。在編繪地圖集之前，沈括就做了許多準備工作，通過考察，將河北邊防的道路、河流、山丘、峽谷等地形地貌制成木質地理模型。這是中國地圖史上木質地形圖的第一次明確記載，比瑞士十八世紀出現的地理模型圖早七百年[5]。沈括在編繪《守令圖》時，為了提高精度，應用了兩個前無古人的創造性做法，一是在地圖繪制中使用“飛鳥圖”繪制方法，降低復雜地貌導致的距離誤差;二是在地圖表示中將東西南北細分為24個方位，使地圖方位表示更加精確。

二、富國強兵：科學研究的目的

（一）沈括科學研究的政治推動力

富國強兵是法家核心思想之一，也是王安石變法的口號。沈括不僅醉心于科學研究，還積極參與政治改革與軍事活動，民族危機的加重和邊境不安牽動了沈括一顆愛國的心，他參與王安石變法、出使邊境、指揮戰斗、改進軍事裝備，“其他的如興修水利、監制軍器、改造觀象儀器、主管財政等一系列活動，都體現出了他是一個熱心愛國、體察人民疾苦、文武雙全的政治活動家”[6]。可以說，富國強兵是沈括科學研究的最重要目的。沈括的科學技術研究在王安石執政時期得到了王安石的大力支持，“沈括科學地考察天文地理，知道舊有歷法差訛頗多，宜啟用當代勤敏的天文工作者衛樸來做實測工作，加以校正，然而這種科學的正確見解，也只有王安石當政的時代，才獲得積極的支持”[7]，這說明沈括的科學研究與政治是難以分割的。

（二）沈括富國強兵指導下的科研成果

1.富國：興修水利

治水是沈括人生濃墨重彩的一筆，《宋史》記錄了沈括青年時期主持治理沭水，開墾良田七千頃，為提高國家生產做出的貢獻的事跡。熙寧五年，沈括領命疏浚汴河，汴河是朝廷的運輸要道，關乎國計民生，而當時的汴河泥沙沉積已經十分嚴重，水位很高，嚴重威脅沿岸百姓的安全。如何準確測量和計算汴梁與泗州的高度差是擺在沈括面前的重要問題，實際上這是當時的世界級難題。沈括通過精心鉆研，采用“分層筑堰測量法”這一創造性的做法，“驗量地勢，用水平，望尺，干尺，量之，亦不能無小差，汴渠堤外皆是出土故溝，予因決溝水令相通。時為一堰，節其水，候水平其上，漸淺涸則又為一堰，相齒如階陛。乃量堰之上下水面，相高下之數，會之乃得地勢，高下之實”[2]（584），不使用復雜的測量工具，通過測量堤堰上下水位之差，就準確地測出了這一數據，確保治水工程的順利進行。中國古代以農業為本，灌溉對于農業的重要性不言而喻，治國先治水，有土才有邦，沈括在水利方面的科學研究真正做到富國惠農。

2.強兵：弓弩工藝

火器在古代戰爭中沒有普及，弓弩是遠程作戰和消耗戰的必需品，是那個時候的戰略武器，弓弩的強弱對軍隊戰斗力影響極大。安史之亂時，李光弼率領唐軍東出井陘關，在常山郡抗擊史思明部隊的戰斗就用到了弩，“光弼命五百弩于城上齊發射之，賊稍卻;乃出弩手千人分為四隊，使其矢發發相繼，賊不能當，斂軍道北……賊數以騎兵搏戰，光弼之兵射之，人馬中矢者太半，乃退”[8]，最終大獲全勝，可見弓弩的戰爭意義是很大的。

沈括對弓弩的研究記錄在《夢溪筆談》中：“弓有六善：一者性體少而勁，二者和而有力，三者久射力不屈，四者寒暑力一，五者弦聲清實，六者一張便正……凡弓初射與天寒，則勁強而難挽;射久、天暑，則弱而不勝矢。此膠之為病也。”[2]（442）沈括不僅指出了好的弓需要具備的條件，而且闡述了涂膠厚薄等制弓的相關工藝。沈括在《器用》卷中對弩做了實踐研究：“……此正是勾股度高深之術也;三經、三緯，則設之于堋，以志其高下左右耳。余嘗設三經、三緯，以鏃注之發矢，亦十得七八。設度于機，定加矣。”[2]（474）他將勾股定理運用到弩機中，提高了弩的精度，這是沈括把數學方法運用到兵器設計中的典型代表。宋代積貧積弱，在抵御外敵入侵時屢戰屢敗，沈括研究弓弩工藝并非閑情逸致，而是希望他的研究應用到軍事中，提高軍隊的戰斗力。

三、結語

革新精神和富國強兵理念是沈括在法家思想影響下指導其科學研究的重要代表，在此指導下沈括敢于批判、大膽創新，親身實踐，反復論證，打破了一些舊的方法理論，開展了大量創造性科學研究，在天文歷法、地理制圖、水利工程、化學工藝等方面取得了卓越成就。把科學研究與政治軍事相融合，以革新思想為研究導向，以富國強兵為研究目標，致力于發展經濟、提高軍隊戰斗力，不僅在當時影響很大，而且為后世留下寶貴的精神財富。

參考文獻：

[1]張貴琴.北宋時期的科學家沈括[J].蘭臺世界，2010（23）：25-26.

[2]胡道靜，著.虞信棠，金良年，編.胡道靜文集·夢溪筆談校正[M].上海：上海人民出版社，2011.

[3]裴波，邢淑紅，季春陽.沈括與化學[J].化學教育，2014，35（08）：62-64.

[4]張貴琴.北宋時期的科學家沈括[J].蘭臺世界，2010（23）：25-26.

[5]杭州大學宋史研究室，編.沈括研究[M].杭州：浙江人民出版社，1985：97.

[6]蔡彬彬，張彩珠，鮑健強.沈括：《夢溪筆談》及其科學思想[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2004（02）：127-131.

[7]胡道靜.沈括的科學成就的歷史環境及其政治傾向[J].文史哲，1956（02）：52-57.

[8]司馬光.資治通鑒[M].北京：中華書局，1956：6954.