中国科学家发明家的故事_2-第9部分
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沈括不仅多才多艺，而且在几十年的社会实践中，接触了许多有学识的
人、能工巧匠和广大劳动人民，见到不少发明创造。他善于在总结众人经验
的基础上刻苦坚持科学研究，成为科学上的通才。
沈括在《笔谈》一书中，论述了古代测定天体的浑仪和古代表示天体现
象的浑象两种天文仪器的不同，对传统的周天365度的划分，黄道、赤道和
月有9道的道理，都有所解释和辩论。这些，都为古代天文学作出了重要贡
献。
有关宋治平元年（1064年）常州地区陨石的记载，是我国天文学史上突
出的一次科学记录。沈括将这次流星下坠的过程，作了完整的科学描述。从
这段记载中，可以看到流星飞速从空间进入大气层并与空气剧烈摩擦而燃烧
发光的情况。
沈括的新历法是保存在他晚年著的《补笔谈》里的一篇短论文中，是我
国天文学史上的宝贵文献。在这篇短文中，首先讨论了置闰和气朔不正的问
题，从而肯定了事物运动变化的规律。他反对盲从古人，认为学术在不断发
展，不应停留在前人的水平上。其次，他叙述了历法中出现“气朔相争”的
现象，并对形成这种现象的原因，进行了科学探讨。他认为四时季节的产生，
主要是节气的变化使然，和月的盈亏无关。沈括认为，当时的历法专门以朔
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定月，节气反而降到不重要地位，这是不合理的。他基于此而提出一种崭新
的历法。
该历法，是一个纯粹的阳历，比公认的现行的公历——《格里历》，还
要合乎理想。现在英国气象局统计农业气候和生产所用的《萧讷伯历》，也
就是采取和沈括相同主张的一种历法。沈括当时能够不顾众议，大胆创立、
提倡新说，并且相信日后一定可以实行，其坚持真理的精神，是值得后人敬
仰的。
在数学方面，沈括也有巨大的成就。《梦溪笔谈》一书中，载有他创立
的“隙积术”和“会圆术”。前者是高阶等差级数的求和法。是他对《九章
算术·商功》一章里所载“刍童”（长方台）的术积法的改进。他创立的这
种新计算法，由于垛堆之间有虚隙，和实质的刍童不同，因此被称为隙积术。
后者是沈括对平面几何学研究的贡献。他认为“凡圆田，既能拆之，须使会
之复圆”。用现代的语言说，就是圆形可以分割成若干部分，如能求出其中
每个部分的弧长，合起来就可得到圆周长。
沈括对物理学的研究成果也是丰硕的。《笔谈》中所载的物理知识，包
括力学、光学、声学、热学、磁学等，在我国物理学史中，闪烁着耀眼的光
彩。其中，他的磁学研究，已为我们所熟悉。他不仅写下了磁针的记录，而
且认识到磁石的两极性。他还是已知的世界上第一个发现地磁场存在磁偏角
的人。
在光学方面，他对光的直线传播和凹面镜成像给以形象化的解释。关于
凸面镜成像大小的论述，对我国古代制镜技工创造的镜背花纹文字能够在太
阳照射时反射到墙壁上的“透光镜”，提出了新的解释。
沈括还研究了声学上的共振现象，通过拨动一架古琴的琴弦，使另一架
古琴上的小纸人跟着跳动的实验，证明一个发声体的振动，能引起频率相同
的发声体的“应声”（共振）。
在地质和地球科学方面，早在少年时代，他就注意观察山下与山上桃树
开花的迟早不一的现象，思考其中的缘故。其后在多年研究中提出了一些深
刻的见解，在正确阐明山谷变迁的原因方面，迈进了一大步。他还在气象和
物候方面进行了精心的观察与研究，留下大量有价值的科学记录。
此外，《梦溪笔谈》中还有52条有关生物科学和动植物的记录。该书和
沈括的其他著述中还阐述了他的医疗理论。他在文学、史学、音乐等方面也
有研究和贡献。
沈括真是一位多才多艺的科学通才。
“科学史上的坐标”
《梦溪笔谈》的内容，不仅涉及范围很广，而且所记载的科学技术知识，
反映了那时的先进水平，所以被科技史家李约瑟称做“中国科学史上的坐
标”。
《笔谈》除了记载了沈括从事的科学活动及其成果外，还记录了许多别
的科学家技术家研究的成果。例如卫朴的历算学，毕昇的活字印刷，孙彦先
的虹的成因说，李元规的天气预测等等，都被他严肃认真地、科学地报道出
来，成为珍贵的科技史料。其中关于毕昇发明活字印刷的记录，已为大家所
熟知，还被选作中学语文课文，就是突出的一例。沈括的记录，从造字、排
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版到印刷，首尾完备。不但使我们知道毕昇在印刷技术上的这一大革新，是
一种和现代铅字排印原理相同的巨大进步，而且又为后人在这方面的仿效与
改进提供了启示。
书中关于指南针的记载，也经常被人们所提及。沈括用简短的文字，记
载了当时几种不同的指南仪，有浮在水面上的磁针，搁在指甲上的磁针，搁
在碗边上的磁针，还有用丝线悬挂的磁针。说明11世纪我国人民已懂得使用
针形指南器，接近于近代罗盘针的构造。
又如在农业技术方面，《笔谈》总结了不少农民的种植经验。其中有一
首当时的种竹口诀：“栽竹无时，下雨便移，多留宿土，记取南枝。”这个
宝贵的生产经验，受到后人的重视，世代传授推行。
再如，关于冶炼技术，沈括在《笔谈》里面先后记载了金属的“热作”
和“冷作”加工的操作过程。我们从中可以知道，当时在炼钢技术方面，已
经掌握了“团钢”、“灌钢”的技巧，以及柔铁包生铁锻打器物的技术。在
炼铜方面，他记载了劳动人民用铁在胆矾 （硫酸铜）中取铜的技术。
在地理学方面，《笔谈》中记录了“三江”的考释，楚国郢都地理方位，
漳水、洛水得名由来等事项，还记载了鄜延（今延安）境内人民用雉尾采沾
石油的方法，成为经济地理和采矿方面的一条珍贵史料。
《宋史·沈括》说：“括博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、
卜算无所不通，皆有所论著。”看来，这句话并非夸大。沈括确实是我国古
代一位卓越非凡的科学家。
（董振坤、刘源鉴）
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郭守敬
——元代杰出的科学家
（公元1231～1316）
在北京城内南北“六海”进水的咽喉，积水潭的西北岸，坐落着一座庙
宇式的汇通祠，它是专门为纪念我国元代杰出科学家郭守敬而建造的。郭守
敬一生有很多的发明创造，最突出的成就：“一曰水利之学，二曰历数之学，
三曰仪象制度之学”，在我国科学史上居于重要地位。
打好坚实的基础
郭守敬，字若思，顺德邢台（今河北邢台）人。史书上记载他“生有异
操，不为嬉戏事”。其祖父郭荣“通五经，精于算数，水利”，给守敬以良
好的熏陶。少年时期，郭守敬和王恂一起，在邢台西紫金山，拜刘秉忠为师，
精心研读，而且勤于科学钻研。刘秉忠是忽必烈的重要谋士，精通经、史和
天文历法、数学、地理学等。“名师出高徒”，他育人有方，循循善诱，严
谨治学，为郭守敬以后从事水利、天文学的研究，奠定了坚实的基础，另一
名学生王恂也成了一名数学家和天文学家。
郭守敬在郭荣、刘秉忠等培育下，从小养成了刻苦读书、爱学善学、重
视实践的良好学风。据元代齐履谦的 《知太史院事郭公行状》记载，郭守敬
十五六岁时，得到一份石刻莲花漏图（漏壶式计时器），其贮水水面与分水
口有着微妙的关系，能保证水流均匀。少年郭守敬能够完全了解它的原理，
并按其结构图制出复原的模型，可见他肯于学习和刻苦钻研的精神。
郭守敬从小就喜欢亲自动手制做器具。有一次，他得到了一幅浑天仪图，
名叫“尚书璇玑图”，他看后居然用竹子仿制了一架，并可以用它来观测天
体的位置。
郭守敬非常重视实地考察。他21岁时，就在自己家乡邢台，开始了广泛
的水利事业调查研究，曾准确判断出邢台县北部一座久被埋没的桥基，而使
众人惊讶。
走东闯西兴修水利
郭守敬擅长水利工程。他年轻时，就参加修复邢台新石桥，由他精心设
计而疏浚了邢台县的水网河道，对当地水资源的利用，起了积极的作用。中
统三年 （1262年），经著名学者张文谦推荐，郭守敬到朝廷做官专习水利，
表现出“巧思绝人”的非凡才能。他初出茅庐就向元世祖忽必烈提出兴修水
利的六条建议，几乎涉及覆盖整个华北地区的水系，颇具卓识。
两年后（1264年）郭守敬授命随张文谦赴西夏（今宁夏）进行修复古灌
区河渠工程。郭守敬在原有基础上加以创新，在那里不仅整修了汉延渠、秦
渠、来渠、湛恩渠、良田渠、惠农渠、昌润渠、滂渠、大清渠、天水渠等十
条渠道，而且设闸立堰，使工程很快完成。从此西夏地区又实现了河渠畅通，
对农田灌溉和农业增产发挥了重要作用。当地人民为他建立生祠，反映了对
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他的爱戴和尊敬。
至元十二年 （1275年）丞相伯颜南征，建议设立水站，为此，郭守敬受
命巡视了河北与山东。此时，郭守敬身为都水监 （相当于今水利部长），亲
自在北起德州、南至黄河、西至临清、东至东平的六条路线上，勘查了沟通
泗水、汶水、卫海等水道的形势，并绘出详图，为京杭大运河的全线通航作
了充分的准备。经过郭守敬的运筹帷幄与规划、施工，又进一步完善了元大
都 （今北京）一带的水利系统，终于使京杭大运河直抵大都城内，使积水潭
成为运河北终端的繁忙码头。
才智献大都
郭守敬一生中长时间从事水利建设，尤其对元大都（今北京）水利的贡
献最为突出。他先后在引玉泉水济漕运工程、重开金口河引水工程、白浮翁
山河引水工程、通惠河通航水道建设及大都城市水利建设等项工程中，都取
得了巨大的成就。
郭守敬对中都一带的水利建设一向具有卓识，在给忽必烈的六条建议
中，就将引玉泉水以通舟列为首要的一条。
元代的旧都城中都，原以现广安门外为中心，水利系统存在一些问题。
元大都新城址的选址，充分考虑到地势和水利系统的优越条件，选在金中都
东北郊外，以现今景山一带为中心，位于北京小平原永定河与潮白河冲积扇
的脊部，周围众多湖泊可用，并且采纳郭守敬的建议，大规模开发玉泉山水
利，引水入城，相辅相成。该项引水工程的上游工程，是开挖金水河。该河
道从玉泉山西边的翁山泊 （今昆明湖）向南转东，经高梁河入城。该工程解
决了宫廷供水。郭守敬为河道设计的跨河跳槽具有创新价值。引水工程下游
通过积水潭，沿今北护城河，再经坝河至通县。这是郭守敬为兴建大都水利
所立的第一功。大都的选址，既有最佳的供水路线，又有利于避免永定河泛
滥对中都的威胁，为日后北京城的建设奠定了基础。至元十六年（1279年），
在郭守敬任工部郎中期间，又对坝河进行了大规模的治理。此次经过整治，
使玉泉山引水流入坝河，使坝河年漕运量高达万担，对元大都建设起了重要
作用。
重开金口河引水工程，是郭守敬为兴建大都水利立下的又一功。金口河
自中都西北向中都东南流向，原为金代所开，结果因河道高峻，水性浑浊等
原因而堵塞。至元代初年，忽必烈决定重建为战火焚毁的燕京，所用大量木
材和石料，需从西山开采并运输至城中。为此郭守敬提出重开金口河，为漕
运和城市建设服务的建议，被采纳并付诸实施。郭守敬认真分析前人失败的
教训，本着既能引水，又可防洪的目的，进行科学的周密设计。值得称道的
是从永定河的麻峪段的金口河引水口，至鬼子山与石景山之间的金口闸之
间，开泄水渠，设减水口，再向东南方向重开金口河。该工程经受了洪水的
多次考验，使用了近30年之久，为元大都的城市建设起到了重要作用，在永
定河引水史上做出了前所未有的贡献。
郭守敬为兴建大都水利的第三功是兴修白浮翁山河引水工程。元大都建
成后，城市用水量激增，水源和漕运成为元朝政治、经济上的头等大事。郭
守敬经过周密勘察后，提出修建白浮翁山河的引水规划。这是北京历史上首
次进行的“跨流域调水”工程。白浮翁山河，位于今万寿山北方平原与西山
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邻界地带，为南、北沙河及清河上源。在元代时那里有许多泉水涌出，白浮
泉为主泉。郭守敬根据考察提出，引导这些泉水为大都地区的水源，使其西
折南转，循西�
