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《夢溪筆談》:中國科學史上的里程碑

《夢溪筆談》,北宋科學家、政治家沈括撰,是一部涉及古代中國自然科學、工藝技術及社會歷史現象的綜合性筆記體著作。《夢溪筆談》具有世界性的影響力,被英國學者李約瑟譽為「中國科學史上的里程碑」。

附件

沈括(1031—1095),字存中,號夢溪丈人,漢族,浙江杭州錢塘縣人,北宋政治家、科學家。因沈括本人具有很高的科學素養,他所記述的科技知識,也就具有極高價值,《夢溪筆談》基本上反映了北宋的科學發展水平和他自己的研究心得。沈括被稱譽為「中國整部科學史中最卓越的人物」。

沈括文武雙全,不僅在科學上取得了輝煌的成績,而且為保衛北宋的疆土也做出過重要貢獻。同時,沈括對弓弩甲胄和刀槍等武器的製造也都作過深入研究,為提高兵器和裝備的質量做出了一定貢獻。

1979年7月1日為了紀念沈括,中國科學院紫金山天文台將該台在1964年發現的一顆小行星2027命名為沈括。

內容&成就

據現可見的最古本元大德刻本,《夢溪筆談》一共分30卷,其中《筆談》26卷,《補筆談》3卷,《續筆談》1卷,全書有十七目,共609條。內容涉及天文、數學、物理、化學、生物等各個門類學科,堪稱「中國古代科技第一百科全書」,價值非凡。

《夢溪筆談》詳細記載了勞動人民在科學技術方面的卓越貢獻和他自己的研究成果,反映了我國古代特別是北宋時期自然科學達到的輝煌成就。

書中的自然科學部分,總結了中國古代、特別是北宋時期科學成就。社會歷史方面,對北宋統治集團的腐朽有所暴露,對西北和北方的軍事利害、典制禮儀的演變、舊賦役制度的弊害,都有較為詳實的記載。

1

天文學方面

《夢溪筆談》闡釋了沈括自己對渾儀、漏刻、圭表等天文儀器研製方面的許多創見,記述了他的「日有盈縮」這一重要發現以及他關於實行陽曆「十二氣歷」的建議。書中還準確描述了五星運行軌跡,正確說明月亮的盈虧生光現象,詳細記錄並描述隕石特徵及隕落過程,指出了鐵隕石的存在等等。這些均系天文學史上值得一提的重要成就。

2

物理學方面

《夢溪筆談》記述了算家所謂的「格術」,沈括以之解釋小孔和凹面鏡成像,開闢了「格術光學」這一光學新領域。另外,沈括還討論了指南針的不同安裝方法。《夢溪筆談》記述的沈括在琴弦上貼小紙人,以驗證聲音共振現象的發明,比歐洲類似的發明要早約七百年。

3

數學方面

《夢溪筆談》討論了垛積問題,建立了隙積術,其實質是解決了高階等差級數的求和問題。書中還探討了會圓術,沈括從計算田畝出發,考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關係,得出了新的弓形面積的近似公式。隙積術和會圓術的建立,為中國古代數學的發展開闢了新的方向。

4

在地質地理方面

《夢溪筆談》記述了沈括對浙江雁盪山、陝北黃土高原地貌地質的考察,明確提出了流水侵蝕作用說。該書還通過對化石的討論來論證古今氣候變化,對礦石資源亦有涉及。在地圖製作方面,記述了沈括以熔蠟和木屑製作立體地圖的發明,這一發明早於歐洲約七百餘年。

5

聲學方面

沈括在《夢溪筆談》中精心設計了一個聲學共振實驗。他剪了一個紙人,把它固定在一根弦上,彈動和該弦頻率成簡單整數比的弦時,它就振動使紙人跳躍,而彈其它弦時,紙人則不動。沈括把這種現象叫做「應聲」。用這種方法顯示共振是沈括的首創。在西方,直到十五世紀,義大利人才開始做共振實驗。至今,在某些國家和地區的中學物理課堂上,教師還使用這個方法給學生做關於共振現象的演示實驗。

6

光學方面

《夢溪筆談》中記載了關於光的直線傳播,沈括在前人的基礎上,有更加深刻的理解。為說明光是沿直線傳播的這一性質,他在紙窗上開了一個小孔,使窗外的飛鳥和樓塔的影子成像於室內的紙屏上面進行實驗。根據實驗結果,他生動的指出了物、孔、像三者之間的直線關係。在《夢溪筆談》中,沈括還對凹面鏡成像、凹凸鏡的放大和縮小作用作了通俗生動的論述。

7

生物醫藥、社會政治、經濟、思想方面

在生物醫藥、社會政治、經濟、思想方面等方面,《夢溪筆談》也多有記述,且大都觀察準確,記錄詳實,能夠從實際出發,辨別真偽,補正古書之不足。

此外,《夢溪筆談》還以大量篇幅記述了當時的政治、軍事、法律、人事以及一些傳聞軼事、藝文掌故等。對賦役擾民、西北與北方軍事利弊及典禮禮儀和古代音樂演進也均有翔實記載。該書對於研究北宋社會、政治、科技、經濟等諸方面有重要參考價值。

《夢溪筆談》對沈括的治學思想和方法也多有反映,是研究沈括科學思想的主要參考材料。

摘錄

選文

選文一

原文:登州海中,時有雲氣,如宮室、台觀、城堞、人物、車馬、冠蓋,歷歷可見,謂之海市。或曰:「蛟蜃之氣所為。」疑不然也。歐陽文忠曾出使河朔,過高唐縣,驛舍中夜有鬼神自空中過,車馬人畜之聲,一一可辨。其說甚詳,此不具紀。問本處父老,云:「二十年前嘗晝過縣,亦歷歷見人物。」土人亦謂之海市,與登州所見大略相類也。

譯文:登州的海中,有時會出現(別樣的)雲層霧氣,就像宮室、台觀、城堞、人物、車馬、冠蓋,這些都清晰可見,被稱之為海市。有人說這是由「蛟蜃的呼吸造成的」,我懷疑不是這樣。歐陽文忠曾經被派往河朔任職,在經過高唐縣時,在驛舍中的晚上,聽到有鬼神從空中經過和車馬人畜的聲音,(所有這些聲音)都一一可以辨別。他的描述特別詳細,在這裡不具體寫。訪問本地的鄉人父老,(他們)說:「二十年前曾經有大白天地(海市現象)經過本縣,也是清晰得可以看見(那些)人和物。」當地人也把它叫海市,這跟登州所見到的大約類似。

選文二

原文:日月之形如丸。何以知之?以月盈虧可驗也。

月本無光,尤銀丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其旁,故光側而所見如鉤;日漸遠,則斜照,而光稍滿。如一彈丸,以粉塗其半,側視之,則粉處如鉤;對視之,則正圜。此有以知其如丸也。

譯文:日月的形狀像球體。怎麼知道的呢?用月亮的盈虧可以證明。

月亮本來沒有光,就像銀質的小球,太陽照射它才發光。光開始出現在月亮上時,太陽在它的側面,所以光亮顯示在月球的側面而且看見的像鉤形;太陽漸漸走遠,就斜著照在了月亮上,所以月光稍稍變得圓滿。就像一個圓球,用粉塗上一半,側面看它,那麼塗上粉的地方就像彎鉤一樣;正面看它,就是正圓。憑藉這個就知道月亮的形狀是球體的。

選文三

原文:世人以竹、木、牙、骨之類為叫子,置人喉中吹之,能作人言,謂之「顙叫子」。 嘗有病瘖者,為人所若,煩冤無以自言。聽訟者試取叫子令顙之,作聲如傀儡子。粗能 辨其一二,其冤獲申。此亦可記也。

譯文:世上的人管諸如竹子、木頭、牙齒、骨頭這類東西叫做子,把它放在人的喉嚨里用氣吹它,能發出象人說話一樣的聲音,因此稱它為「顙叫子」。 曾經有一個不能說話的人(啞巴),被人冤枉(或是陷害)了,含有冤屈但是說不出來。當官的(或者是判案的)試著拿叫子放到他喉嚨里,(於是他)發出了像傀儡人一樣的聲音。大約可以聽清其中的一部分,(於是)他得以申冤。這也是可以記錄的。

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