伴你学历史45——《梦溪笔谈》与北宋科技

                     西夏文佛经《吉祥遍至口和本续》纸本局部   西夏，宁夏回族自治区贺兰山拜寿沟方塔废墟中出土，现藏宁夏文物考古研究所。                                                                                                                                                                                                                                                                     《本续》是唯一经国家鉴定的西夏时期，也是辽、宋、金时期的木活字版印本。是现存世界最早的木活字版印本

       宋代是一个比较奇葩的朝代，文强武弱，在与周边少数民族政权的战争中，一路败来，动不动就赶紧签订有辱国格的“不平等条约”，又送银子又送丝绢，就这中间北宋还被金国所灭，南宋最后还被元朝所灭，因此在民间和史学界眼里，宋就是个不堪的“弱鸡”。然而，要论社会的繁荣，宋代要称第二，就没有其它朝代敢称第一了。宋代经济繁荣，文化昌明，其国力在承担了大量“岁币”负担后，依然像珠穆朗玛峰般坚挺，无论是国家的GDP总量还是人均，在当时都排第一，其国祚长达319，居然比我们羡慕不已的唐朝长了十几年，不得不说宋代是值得玩味的。对外它的仗打得稀巴烂，而国内统治，却风景这边独好。宋朝之所以能遇到战事就和解，一切用钱摆平，还是因为在经济上的发展很繁华，国力很强盛，甚至超过盛唐。 据史学家研究，宋朝的经济繁荣程度可谓前所未有，农业、印刷业、造纸业、丝织业、制瓷业均有重大发展。航海业、造船业成绩突出，海外贸易发达，和南太平洋、中东、非洲、欧洲等地区50多个国家通商。宋代对南方大规模的开发，促成经济中心南移。可见宋朝民间的富庶与社会经济的繁荣实远超过盛唐，辛弃疾中对元宵节的描述“东风夜放花千树“ “，“宝马雕车香满路”就是这个朝代华贵富足最好的写照。

      强大的国力需要经济的发展来支撑，经济的发展除了劳动力人口、朝廷的政策外，最关键的就是生产技术了。宋代是中国古代在科技进步与创造发明方面十分突出的一个朝代。中国古代科技创造中最为重要的四代发明，就有三项在宋代完成或最终完善，数学、天文学、地理学、医学等也在这个朝代取得了较大的发展。那我们是如何了解和知道这些发明和创造的呢？历史的久远已经可能再现当时科技发展的场景，文物也随着时间的推移而无法完整再现创造发明的景象，我们今天能再现11世纪中国古代发明的伟大成就，必须提及的就是北宋的学者沈括（字存中，号梦溪丈人，1031—1095年）。沈括撰写的《梦溪笔谈》一书。此书共十七目，凡609条，自然科学技术部分约255条，不仅记录了中国11世纪中叶前珍贵的科学史料，同时还记录了作者对于诸多科技问题的敏锐观察、精确实验和理性思考，反映了当时中国的最新科技成就，被英国科学史家李约瑟誉为“中国科学史上的里程碑”，作者沈括也因此被认为是“中国整部科学史中最卓越的人物”。

       那么，《梦溪笔谈》中究竟有哪些伟大的古代科技成就呢？我们且探究一番：首先最早并准确地记录了毕昇发明活字印刷术的全过程，这是关于发明者毕昇的唯一原始资料，说明了我国印刷术由雕版印刷发展到胶泥活字印刷的历史过程；指南针的制作和磁偏角的发现，《梦溪笔谈》中记载了指南针的四种装置方法（即水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、缕悬法）。沈括亲自观察、实验，认为缕悬法“最善”。他对这四种装置方法的实验和分析，仍为近代制作罗盘和地磁测量仪器时所采用，同时，沈括还发现并记载了磁针“常微偏东，不全南”，是世界上发现并明确记录磁偏角现象的第一人。另外沈括沈括不仅记录了当时最新的科技成就，其本人也有相当深厚的科学造诣，尤其在数学方面，记载的“隙积”术和“会圆”术最为重要。这是沈括在我国古代数学史上的独特创造，是战国、秦汉时期的《九章算术》向高等数学发展的重要里程碑。通俗地说，“隙积”术用于计算有空隙的立体体积，“会圆”术是计算圆弓形的弧长，隙积”术首次运用高阶等差级数求和的方法，这主要是沈括在治理汴梁渠筑坝、研究城防壁障，计算所需用土石方、砖块时，总结出来的一种算法，是《九章算术》中“刍童”术的发展。“会圆”术是他在丈量土地、绘制地图、测算天象等工作中，为计划弧长而提出来的一种既精确又简易的方法。在我国数学史上，沈括第一个利用弦（弓形直径）、矢（弓形的高）求出了弧长的近似值。再次，作为“工业血液”石油，最早出现在梦溪笔谈》卷二十四第421条。沈括记述了鄜延境内（今陕西延安一带）出产“石油”，并预测其应用前景。沈括以生动的文笔描绘了石油“生于水际”的情景—“惘惘而出”，使人见文如临其境。第四，在天文历法方面，沈括积极改进天文仪器和修订历法，首倡“十二气历”；在地理学方面，他根据河北太行山中发现的衔蚌壳之化石，推断此地昔日为海滨，认为华北平原乃泥沙淤积而成。他还发明“分层筑堰测量法”，首创地形高程测量法、木刻立体地形图（比西方要早700多年）等；光学方面，沈括进行了凹面成像中焦点与成像的实验，及透光镜的观察实验，推进了《墨经》中的相关实验成果，比西方类似实验要早数百年；声学方面，沈括对海市蜃楼、虹、雷电等现象，都进行了声学观察研究，他还进行声音共振实验，其实验结果比西方早数百年；生物化学方面，沈括在《良方》中所记的“秋石方”，是现知最早提取荷尔蒙（性激素）的记载。

        《梦溪笔谈》一书涉猎诸多科技领域，成就卓著，难以一一列举，在此略写几例，以窥宋代科技辉煌成就之一斑，可见如没有《梦溪笔谈》的记录，单凭考古实物的应证是无法再现我国十一世纪科技发展的辉煌历程的，沈括功不可没。