中外科学家发明家丛书:沈括_2-第5部分
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加紧攻城。这时，宋军已经过了十二天的血战苦守，战斗力大大减弱，到了
半夜永乐城失陷了。
后来据宋朝官方公布，这一仗官兵阵亡达一万二千多人，丧失军马一万
匹，军用物资损失无数。徐禧、李舜举也在乱军中被杀。宋神宗闻此消息，
心中悲伤以至流泪，几天不进饮食。永乐之败的原因，主要是钦差徐禧主观
自大，争功心切；而永乐城又是孤寨前伸，水源缺乏，离给养基地也相当远，
这两个因素是永乐惨败的主要原因。但是，沈括作为鄜延路的“帅司”，从
定议筑城到城陷兵败，他都是要负一定责任的，况且徐禧已死，故永兵之败
的第十天，宋神宗就下诏贬谪沈括，让沈括到均州（今湖北十堰东）任团练
副使。
就这样，沈括含泪告别了曾经一起浴血奋战、同甘共苦的鄜延路将士；
离开了那些凝聚了他无数血汗的边寨；怀着惆怅的心情踏上了南下的漫漫长
路。
六、科学史上的巨著—— 《梦溪笔谈》
团练副使只不过是一种兼衔空名，从此之后，沈括所挂的也都是空职虚
衔，只能得到少许俸禄聊以度日。所以宋神宗贬谪沈括的诏书，实际上是宣
告了沈括政治生涯的终结，这对沈括可以说是一“祸”，但正是此祸，使得
沈括有了精力抛开繁杂的政务，深入到科学研究中去，留下了不朽的科学巨
著《梦溪笔谈》，这对于我国文明史来说，是一大“福”。
沈括被贬谪后，名义上是均州团练副使，实际被软禁在随州（今湖北随
县），失去了人身自由。他借住在一个寺庙内，举目无亲、孤独寂寞，朝夕
只能与纸笔为伴。直到三年后的元丰八年（1085年）宋神宗死后，新即位的
宋哲宋大赦天下，沈括才得以离开谪居地随州，来到了离家乡很近的秀州（今
浙江嘉兴）。这里的乡土亲情使得沈括从深深的孤寂和苦闷之中解脱出来，
专心投入到一项既利国、又利民的工作之中，这就是编制了一套《天下州县
图》。
早在十年前，他还在三司使任上时，就奉旨编绘一部新的全国地图，但
繁冗的政务使他无法全力以赴进行这项工作，因此一直没能完成，不过沈括
一直没有放弃这项工作，即使在被谪随州的日子里，他也随身带着以往收集
的图稿，不时加以研究。这时，他可以集中精力来实现自己的夙愿了。经过
广征博引，参考大量的资料，又用了两年时间，他终于绘成《天下州县图》。
这套地图包括大图一幅、京城图一幅、诸路图十八幅，包括了当时北宋
所管辖的全部地区。在制图技术上，沈括所采用的方法是很科学的。他继承
了我国传统的“制图六体”，即六项制图原则：分率（比例尺）、准望（地
理位置）、道里 （实际距离）、高下（地势高低）、方斜（地形状况）、迂
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直 （道路曲直），并有一定的发展。比如：在他之前，地图绘制都是用八个
方向来定位，而沈括则采取了二十四个方向。这样就使地图的精确度大大提
高，提高了古代制图学的水平。
沈括编绘完成《天下州县图》后，在元祐三年（1088年），将地图献给
朝廷，得到了嘉奖，宋哲宗解除了以前对他的人身限制，允许他可以自己选
择居住地点。沈括便以秀州迁到了润州 （今江苏镇江）的梦溪园，此时沈括
已经五十八岁了。
梦溪园座落在润州的东郊，它是一处风景秀丽的田园。园内翠竹成林、
郁郁葱葱；梦溪泉水，碧绿澄彻，叮叮咚咚向前奔去。沈括闭门谢客、潜心
著述，在书房中摆满了各种书籍资料。在这里，沈括将自己的一生见闻，科
学研究所得汇集成一部著名的科学巨著——《梦溪笔谈》。此外，他的《长
兴集》、《良方》、《忘怀录》等几十部著作也是在此完成的，可惜的是大
多已经佚亡。
《梦溪笔谈》是一部内容极为丰富的著作。它是沈括毕生科学研究的结
晶，它有着广博的内容、独到的见解，反映了我国古代、特别是北宋时期在
自然科学方面的辉煌成就，也反映了沈括的经世之才和博学多知。《梦溪笔
谈》共三十卷，其中包括《补笔谈》三卷、《续笔谈》一卷。全书分为故事、
辩证、乐律、象数、官政、人事、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、
异事、谬误、讥诈、杂志、药议共十七目，六百零九条。书中内容涉及到自
然科学和社会科学的各个方面，是一部百科全书式的著作。
《梦溪笔谈》记载了许多宝贵的自然科学资料，包括了天文、地学、物
理、化学、生物医药、工程技术等各方面内容。
在天文学方面，其中有一条关于常州陨石的记载，内容是这样的：
“治平元年（公元1064年），常州日落的时候，忽然从天空中传来一阵
雷鸣之声，一颗几乎和天空中月亮大小相似的星星，在天空的东南出现了。
很快，人们听见“轰”的一声，这颗星坠落了，地点是宜兴县一个姓许人家
的花园中，远近的人都看见这里亮光照天，并着了火，把许家园子的篱笆都
烧坏了。等到火焰熄灭后，发现地面有个杯子大小的洞，入地很深，往下望
时，发现星就在里面，火光荧荧，许久才逐渐暗淡，但还热得不可挨近。又
过了很长时间，等星不热了才把地洞掘开，在深三尺多的地方，发现一块圆
石，大小和拳头差不多，一头略微尖锐，颜色黝黑似铁，重量也如铁一般。”
一条不长的记录，把陨石坠落时间、地点、过程和陨石的形状、比重作
了完整而科学的描述，这在世界天文史上也是罕见的优秀纪录。
在气象学方面，《梦溪笔谈》中的一条，记载了海市蜃楼这一奇异的自
然景观，文中记述到：
“登州（今山东烟台）海中，在天空中不时出现如同宫殿、城墙、人物、
车马、市集等情观的云气，十分清楚，当地人称之为 ‘海市’。有的人说这
是海中蛟龙吐气而形成的，我认为这不是 ‘海市’形成的原因。欧阳修当年
路过山东高唐县的时候，也发现过类似的现象，并详细地记载下来，他也看
见了人物、车马等景观，与我所见的大致相同。”
现代研究证明，海市蜃楼现象的形成，是因为光线经过不同密度的空气
层时，发生了显著的折射现象，从而把远处景物显示在空中而形成各种奇异
景象，它常发生在海上和沙漠地区。对于海市蜃楼这种复杂的大气光学现象，
沈括当时虽然还无法加以科学的说明，但他不相信这是由蛟龙吐气所成的无
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稽之谈，这种态度是积极的。
在地质学方面，书中对于海陆变迁、流水侵蚀、地震等现象均有记述，
有一篇关于古生物化石的条文对现在的科研也有启发：
“最近延州（今陕西延安地区）永宁关有一段河堤塌陷，深达几十尺，
在下面发现了一片竹笋林，共有几百根，它们根茎相连，此时已经成为化石
了。这时正好有皇宫内物人员路过，发现这种奇特的东西，就取走了一些准
备献给皇帝。我感到很奇怪，延州这个地方一向不出产竹笋，而此物被深埋
在地下，也不知到底是何物。难道是在上古时代，此地气候温暖潮湿而且地
势低下，条件适宜于竹子的生长？在南方婺 （wù）州金华山有松树、桃核、
芦根、鱼、蟹等物的化石，但是当地原产这些东西，所以发现它们的化石也
就不足为奇了。然而，竹笋在这样深的地中是不可能生存的，当地也不出产
此物，所以我认为这是非常有意思的事。”
沈括通过对延州化石的研究，提出了当时地处高寒，不宜生竹的延州可
能在上古进代，地势低平、气候温湿而适宜竹的生长的见解，虽然沈括所说
的化石并非竹笋化石，而是新芦木化石。但他的这种根据化石来研究古代地
理环境和气候条件的方法，至今仍为科学工作者所广泛运用。
在物理学方面，《梦溪笔谈》也保留了声、光、乐理等许多分枝学科的
资料，比如有一条记载了一次特殊的雷电现象：
“内待（官名）李舜举家曾遭到过暴雷的袭击。当时雷劈到了西屋，有
一火球出现在窗内，跃入屋中，在场的人都认为屋子就要被焚毁，赶快都逃
了出去。等雷声停止后，人们发现屋子好好的，但墙壁和窗户纸都变成了黑
色。屋中有一个木柜是存放各种器具的，其中有带银饰品的漆器，银都化成
熔液流到了地上，而漆器却连一点焦灼的痕迹也没有。还有一把宝刀，用精
钢制成，极为坚硬，然而在刀鞘中化成了钢水，刀鞘却完好无损。人们常说
要着火必定先烧草木，然后才能溶化金属。但这次却相反：金属器物都被烧
化，草木却毫不受损，这真是一件怪事啊！佛书上说 ‘龙火遇上水会烧得更
旺，人间的火遭遇水就会熄灭’，这句话真是有理。人们能够明白许多事，
但有的事要用一般的看问题的方法去推测它，是无法得到正确答案的。”
这段文字所反映的，实际上是一次高频感应放电现象。限于当时的认识，
沈括不可能了解其中的科学道理，故而连博学多知的他也对此现象发出了力
所不能及的感慨。
在化学方面，有关于石油的资料记载可以为其代表：
“鄜延境内有石油，从前说延水东岸有石脂水，指的就是这个。石油产
于水边，与沙石，泉水混杂在一起，缓缓地从地里冒出来。当地人用野鸡的
尾羽把它沾起来，采集后放进瓦罐里，很象纯漆。它燃烧的时候象麻一样，
但烟很浓，把帐篷都熏黑了。我想它的烟也许可以利用，就试着把它燃烧后
附在物体上的烟煤扫起来，集中到一起用来制墨。没想到用它制出的墨又黑
又亮，象漆一样，连松木烟灰制作的墨也赶不上它，于是就用它做了许多墨，
在墨锭上以“延州石液”四个字作为标记。石油制品在今后一定会大大推广
的，现在就从我做起吧。我认为，石油数量非常多，蕴藏在地下没有穷尽，
不会象松木那样有时会枯竭。现在山东一带的松林已经采完，就连太行山、
京西、江南一带有松树的山，现在大都也都光秃秃的了。制墨的人还都不知
道石油燃烧时产生的油烟对制墨有很大好处。石炭 （一种烟煤）燃烧时发出
的烟也很大，会把衣服熏黑。我高兴地开玩笑做了一首《延州》诗：“二郎
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山下雪纷纷，旋卓穹庐学塞人；化尽素衣冬未老，石烟多似洛阳尘。”
沈括是我国历史上第一个提出“石油”，并利用石油烟灰制墨的人。早
在九百年以前，他就根据延州一带人民采集、利用石油的情况以及古代文献
的记载，作出了“石油数量非常多，蕴藏在地下没有穷尽”的论断，并且大
胆预言石油会在未来的世界上广泛推广使用。今天，我国丰富的石油资源的
开发和利用以及石油在世界上占有的重要地位，不能不让我们佩服这位大科
学家的远见。
在生物医药学方面，《梦溪笔谈》对动植物的地理分布、形态描述和分
类，生物的生理、后生态现象，药物和药理作用，古生物学等方面做了大量
的忠实记录。比如《采药》一文：
“古法认为：采草药应在二月、八月（此处及下文均指农历），这很不
恰当。二月时草已经开始发芽，八月时草苗还没有枯萎，这仅仅是有利于采
药者辨认，对于药材的质地来说，在二、八月采则未必是好时机。大凡用植
物根部入药的，应该采多年生草木植物的隔年老根，时间应是在它没有茎叶
的时候，因为这时植物的所有养分都集中在根部，所以此时药性最强。要想
验证这种说法，可以用芦菔、地黄等药物为例，如果在没有茎叶的时候采摘，
根就会饱满而分量沉；反过来，根就会空虚而分量轻。那些不用隔年老根的
药用植物，应等到它已经长成但还没开花时采摘，因为此时根已经长足而且
没什么消耗。比如紫草，没开花时采，根色鲜艳；花开过后再采，则根色灰
暗，这便是采药时节不同，药材质地也不同的验证。
用叶入药的，应在叶子刚刚长成时采集；用芽入药的，应在芽刚长足时
采集；用花入药的，应在花刚刚开放时采摘；用果实入药的，应在果实成熟
时采摘。此上种种，都说明采药之事不能限制时间。其主要原因是：土壤的
温度和湿度随时间的变化而变化；气候也有着明显的寒暖变化。比如平地花
开是在三月，而深山中则要到四月才开，唐代诗人白居易在《游大林寺》一
诗中说道： ‘在一般的地方四月就花落了，而这时山中寺庙的桃花才刚刚盛
开，’就是这个道理。这种景观形成的主要原因，是地势高低不同所引起的。
再如筀（guī）竹笋有二月发芽的，有三、四月发芽的，还有的直到五月才发
芽，这就是晚筀了；稻子有七月成熟的品种，有八、九月成熟的品种，还有
直到十月才成熟的晚稻品种。同一类植物却有着不同的生长成熟期，这是各
种品种的物性不同而引起的。两广地区的小草，就是到了冬季也还是绿油油
的；而中原地区的高大乔木，一到秋天就落叶纷飞。南方的桃树、李树在冬
季也能结实；而北方的桃树，李树�
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