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文章来源:地理时空  发布日期: 2001年4月25日
沈括--卓越的科学家和地理学家

     知道沈括(1031—1095)是北宋时期卓越科学家的人不少,但知道他又是出色的地理学家的人却不很多。他那本原作30卷的伟大科学巨著《梦溪笔谈》中涉及了天文、气象、数学、地质、地理、物理、化学、生物、医药、冶金、印刷、文学、历史、音乐、艺术等十几个领域的内容,有,现象的观察分析,也有理论的阐述和解释。其中200多条关于自然科学的论述中,仅就与地学有关的知识就有50多条!        

    沈括字存中,杭州钱塘县(今浙江杭州)人。母亲许氏精通文理,从小对他的影响很大,及至少年,他又随做官的父亲走南闯北,游览名山大川,增长了不少见识,也培养了对地学的浓厚兴趣。由于他的知识渊博又勤于思考,32岁时,他考中了进士,自己也步人了官场,先后担任过司理参军、察访使、安抚使、翰林院学士、权三司使、集贤院学士、龙图阁学士等官职。可贵的是,他在任职期间,同时又进行科学研究,而且硕果累累。
    这里介绍的,仅仅只是沈括在地学方面的突出贡献。
    沈括研究大气物理现象;弄懂了虹的成因和大气折射的原理,批驳了海市乃“蛟蜃之气所为”的迷信观点;
    他记载的陆龙卷,对说明世界陆龙卷的地区分布有重大意义;
    他非常注意与天气有关的物候现象的观察和研究,提出了物候随高度、随生物品种、随纬度高低和随人类生产活动不同而变化的理论。例如,他批评古法采摘草药硬性规定在二月和八月是不科学的;他指出水稻成熟的季节有别,是因为“性之不同也”;南岭地方的草“凌冬不凋”,而汾河流域的树木则“望秋先陨”,是“地气之不同”;栽培技术也影响物候,“人力之不同,岂可一切拘于定月哉?”
    沈括经常外出,培养了自己敏锐的观察力。他游览过很多因流水侵蚀而形成的一些俊俏秀美的风景区,他解释那些奇峰怪石的成因说:“谷中大水冲激,沙土尽去,唯巨石岿然挺立耳”、深谷、悠洞“皆是水凿之穴”……这些见解,比英国地质学家J.赫顿的有关理论,早了600多年。
    他担任河北西路察访使时,曾发现太行山岩壁间经常出没螺蚌壳和鹅卵石的条带状岩层。经过周密思考,他明确指出:“此乃昔之海滨,今东距海已近千里,“进而推断整个华北平原”皆浊泥所湮耳”。沈括最早对华北平原的成因作出了科学的解释。
    在《梦溪笔谈》中,他最先使用了“石油”一词,他指出鄜、延(今陕、甘一带)境内产石油,就是以前的“脂水”,它和水及沙石混在一起。并大胆预言:“此物后必大行于世。”
     l072年,沈括受命治理汴河,为了测量该河下游河段的高差,他创造了“分层筑堰法”,测出了精确度很高的高度数值:从开封到泅州,高差为19丈4尺8寸6分。这种方法与现代的几何水准测量原理是一致的,在世界测量史上也是首创。
    沈括对地图的贡献也是功不可没的。中国的立体地形图起自于东汉马援的“聚米为图”,南北朝时的谢庄刻制过一幅可分可合的木板立体图。沈括更进一步,他在视察边防时用面糊或蜡、木屑在木板上把看到的山川地势制成模型,然后再复制成木刻模型,既形象又逼真,十分管用。这种模型比欧洲最早的地形模型早700年。他还亲自主持编纂了两幅地图:《使契丹图钞》和《守令图》,特别是《守令图》,是他对当时通行的全国行政区划图《天下州县图》的重新编修,黄续装裱,非常精致,这花去了他12年的时间。
    沈括还是世界上最早用实验验证磁针“能指南,常微偏东”,发现地磁子午线与地理子午线有一个磁偏角存在的人,这又比欧洲人早了400年。