北宋數學家沈括的故事

當代英國著名科技史專家李約瑟曾這樣評價說：沈括是“中國整部科學史中最卓越的人物”。他積一生之心血寫出的《夢溪筆談》，包羅萬象，獨有創見，被稱做“中國科學史上的里程碑”。

沈括，字存中，1033年出生在杭州錢塘。沈家世代爲官，沈括從小就跟隨在外作官的父親沈周四處奔波，飽覽了華夏大好河山和風俗民情，視野和見識都比一般同齡孩子開闊得多，興趣愛好也廣泛得多。日月星辰、山川樹木、花草魚蟲？沒有他不喜歡琢磨的。

傳說，有一次小沈括給母親許氏背誦白居易的一首詩。背到“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開”一句時，突然半日沉默不語。許氏出身士大夫家庭，性情溫柔，知書達理，對於兒子凡事總好刨根問底的脾氣，早已十分熟悉。她見兒子又犯了“犟”勁，只是笑了笑，遞給他一件外衣，囑咐道：“別背了，今兒天氣這麼好，邀幾個小夥伴到城外山上轉轉去吧。山上風大天涼，把這件衣服帶上。”當時，正是4月暮春天氣，庭院中的桃花紛紛謝落，已是“綠肥紅瘦”，然而當小沈括和孩子們爬上城郊的山峯時，那滿山遍野的桃花卻開得正豔，好似一片紅霞。沈括撫着一枝桃花，呆呆地嘟噥着：“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開？？”猛地一陣山風吹過，他不由得打了個寒噤，腦子裏驀然閃出母親的話：“山上風大天涼？”“噢”小沈括一下子明白了：溫度不同，植物生長的情況也不同。白居易寫的沒錯兒！

沈括的童年和少年時代，就是在這樣一個充滿書香氣息的溫馨環境中度過的。然而，人生並不總是一帆風順的，人也不能一世停留在寧靜的港灣，尤其是對於那些“天將降大任”的天才，命運似乎更爲坎坷。就在沈括剛滿18歲的時候，父親去世了，家計頓時艱難起來。沈括不得不外出謀生，到海州沭陽縣（今江蘇沭陽）當了主簿。從那時起，政務便佔據了這位天才科學家一生的大部分時間。但是，無論仕途多麼險峻，宦海如何浮沉，公務怎樣繁忙，他得志也罷，失意也罷，都從未放棄過科學研究。憑着超凡的意志、敏銳的觀察力和過人的精力，他不停地攀登，終於達到了一個光輝的頂點。

沈括知識淵博，天文地理、數理化、醫藥以及文學藝術，無不通曉。他在科學研究上涉獵範圍之廣，見解之精闢，都是同時代人所望塵莫及的，他從事的許多項目都代表了時代的水平，具有世界意義。在天文學方面，沈括制定了《奉元歷》，製造了新的天文儀器，把天文研究又推向一個新的高峯。此外，最突出的貢獻是他發明了“十二氣歷”。按中國古代曆法，陰曆和陽曆每年相差11天多，古人雖採用置閏的辦法加以調整，仍難做到天衣無縫。沈括經過周密的考察研究，提出了一個相當大膽的主張：廢除陰曆，採用陽曆，以節氣定月，大月31日，小月30日。這種曆法當然是比較科學的，對於農民從事春耕、夏種、秋收、冬藏十分有利，然而卻因否定了老祖宗的“經義”而受到上層統治階級的抵制，遲遲未能推行。

青山遮不住，畢竟東流去，科學最終一定會戰勝愚昧。在沈括之後900年，英國氣象局使用了以節氣定月的“蕭伯納歷”。如今，沈括所提倡的陽曆法的基本原理，已爲世界各國接受。沈括一生爲官，四處飄泊，幾乎走遍了大半個中國，峭拔險怪的名山，一碧萬頃的平川，煙波浩渺的湖泊，飛湍急流的江河，到處留下他的足跡。他深邃的目光，透過青山秀水，看到了它們的沉浮變遷。比如在雁蕩山，沈括發現了一個奇怪的現象：他曾遊覽過不少名山，都是從嶺外便能望得見峯頂，而雁蕩山卻不然，只有置身山谷，才能看到高聳入雲的諸峯。經過再三琢磨，沈括得出了結論：是山谷中的'大水，將泥沙衝盡之後，這些巨石才高峻聳立，拔地而起的。而且，雁蕩山的好多獨特景觀，如大小龍湫、初月谷等，也都是大水長年累月衝鑿的結果。由此，他聯想到西北那土墩高聳的黃土區，和雁蕩山的成因相同，也是大自然的傑作，只不過一個是石質、一個是土質而已。沈括關於因水侵蝕而構造地形的觀點，在當時只有阿拉伯的一位科學家“英雄所見略同”，直到700年之後，英國科學家赫登才完整地運用了這一原理論述地貌變化。另外，在沖積平原成因的解析方面，在“化石”的命名以及地形測量和地圖繪製等方面，沈括的貢獻也極有價值。

沈括對數學也有着獨到的研究。相傳，剛過“而立”之年的沈括，曾在一位轉運使手下當官。在頻繁的接觸中，轉運使發現沈括才華出衆，很想把才貌雙全的女兒嫁給他。正在這時，一位多嘴多舌的同僚告訴他，說近來沈括常出入酒店，回來就閉門不出，想必是醉得人事不省，在矇頭大睡哩。轉運使聽後心中十分不悅：沒想到這青年平時儀表堂堂，做事一絲不苟，原來竟是個酒鬼！這樣想着，便徑直闖入沈括住處。推開門一看，那沈括正在擺弄桌上摞起來的酒杯。見轉運使大駕光臨，沈括忙讓座倒茶，並把這些天的發現對上司娓娓道來。原來，酒店裏常把酒桶堆成長方臺形體，從底層向上，逐層長寬各減一個，看上去四個側面都是斜的，中間自然形成空隙，這在數學上稱爲“隙積”。數學上又把計算中間空隙的體積的方法，叫做“隙積術”。他苦思冥想，就是在研究“隙積術”。轉運使聽罷，這才轉怒爲喜。沒多久，沈括便成了轉運使的乘龍快婿。沈括是歷史上第一個發明“隙積術”的人。日本數學家山上義夫評價說：“沈括這樣的人物，在全世界數學史上找不到，唯有中國出了這樣一個。我把沈括稱做中國數學家的模範人物或理想人物，是很恰當的。”

另外，在物理學、光學、聲學、生物醫學、比學等諸多科學領域內，沈括也有很深的造詣。

一次，沈括的妻子剛推開樓上房間的門，猛聽得案上的古琴發出“錚錚”的彈奏聲，嚇了一大跳，忙喚丈夫前來觀看。沈括四下一望，見院牆外面正有一支迎親隊伍穿街而過，鼓樂聲還不絕於耳。“原來如此。”沈括和妻子進入房中，命僕人取來另一架琴，又用剪刀剪了個小紙人，貼在琴絃上。然後，他走到原來的古琴旁，用手指用力撥動琴絃，結果，那貼在另一架琴上的紙人竟顫顫巍巍跳動起來，同時弦上發出“錚錚”的聲響。“瞧見了嗎？這就是聲學上的共振現象。如果琴絃音度相同，撥動一架琴上的弦，另一架琴上相應的弦就會振動，發出聲音。剛纔街上娶親的鼓樂聲傳來，你正開門，引起古琴的共鳴，就是這個道理。”

沈括爲研究琴瑟諧振現象而做的這種小實驗，歐洲人直到17世紀纔想到。還有一次，沈括聽說，慎縣發生了一起毆打致死人命案。可是，知縣前往驗屍時，卻怎麼也查不出死者的傷痕。後來，聽了一位老者的指教，知縣命人把屍體擡到日光下，又用紅傘遮住陽光，那屍體上的各處傷痕就頓時清晰地現了出來。沈括細細琢磨，反覆實驗，最後才明白這是濾光的作用。新的紅油傘，就像是今天的濾光器，皮下瘀血的地方一般呈青紫色，白光下看不清楚，但在紅光下卻能清晰顯現。沈括把這次“紅光驗屍”的奇蹟記載在他的《夢溪筆談》中，給後代法醫、物理工作者以很大的啓示。

沈括晚年退出政壇，隱居在江蘇鎮江朱方門外竹影搖動、溪水潺潺的夢溪園，潛心筆耕，寫出了偉大的科學鉅著《夢溪筆談》。這是一部反映當時科技發展最新成就、內容豐富的著作，充分顯示了作者的博學多聞和曠世才華。書中涉及數學、物理、化學、天文學、地學、生物醫學、工程技術等許多學科，共609條記述。

公元1097年，65歲的沈括走完了他光輝人生的最後里程，但是，他魂縈夢繞的科學事業，卻依舊在不停地向前延伸。作爲他的後繼者，我們將以無愧於祖先的不懈探索，向着更高的目標邁進。