沈括潛心鉆研科學

沈括是中國乃至世界古代史上少有的多才多藝的政治活動家和杰出的科學家。他的母親精通文理，沈括從小就跟母親刻苦學習，閱讀了豐富的古代典籍，但他并不迷信書本，善于獨立思考，常常以自己的見聞去檢驗書本上記載的東西。

書上講錯了，他就大膽懷疑，不管書的作者是圣賢之輩，還是什么別的權威。東漢時的大經學家鄭玄，在為一本經書作注時，把“車渠”解釋為“車輪的外圈”。沈括在東海之濱看到有一種貝類動物，大的有簸箕那么大，當地的人們稱之為“車渠”。因此，他斷定鄭玄的注釋是錯誤的。

在讀書和實踐的過程中，沈括善于獨立思考，并且不時地提出自己的主張和見解，為了弄懂一門科學，他往往要花費幾年十幾年，甚至幾十年的期間。

他考中進士不久，就開始自學天文、歷法，后來主持司天監的工作，更加刻苦地進行天文觀測。他主持司天監工作時間，力主在實測日、月、五星行度的基礎上改進歷法。

他親自推薦和積極支持精于歷術的淮南人衛樸進行改歷工作，于1704年修成了奉元歷。沈括對五星運行的軌跡和隕石墜落時的情景，均做過翔實而生動的描述，這是他進行認真仔細觀察的結果。

為測驗極星與天北極的真切距離，他親自設計了能使極星保持視場之內的窺管，并用它連續進行了三個月的觀測，每夜觀測3次，一共畫了200多個觀測圖，進而得到了當時的極星“離天極三度有余”的結論。

沈括對晷漏進行了長達十余年的觀測和研究，獲得了超越前人的見解，如他第一次從理論上推導出冬至日晝夜一天的長度“百刻而有余”，夏至日晝夜一天的長度“不及百刻”的重要結果。

沈括堅持了“月本無光”，“日耀之乃光耳”的科學認識，并用一個圓球，將其一半用粉涂抹，側視的時候，有粉無粉的分界處呈現出鉤一樣的形狀，正視的時候，就呈圓卷狀，形象地演示了月亮盈虧的現象。

沈括十分重視觀測手段的改進，熙寧七年七月，他向朝廷進呈了自己研制的渾儀、浮漏、影表三種儀器，分別對測量天體位置、時間與日影長短的三種天文儀器，提出了經過深思熟慮的改進意見和設計方案，對于觀測精度的提高，大有裨益。

針對傳統的陰陽合歷在歷日安排上的缺欠，沈括大膽地提出了自己的建議，他主張使用與農業生產關系密切的12氣歷，即以12節氣為一年，以立春為一年之始，大盡31日，小盡30日，一大一小相間，即使有兩個小月相連，一年里只有一次。

這樣就可以做到“年年齊盡，永無閏余”，而把傳統的月相變化的內容僅作為歷注書名。沈括這一建議既簡便又科學，比起現行的公歷——格列高利歷還要合理。

沈括的建議在當時未被采用，反而招致了一些人的不同尋常的責罵，但他相信在以后的歲月里會有采用他的建議那一天的。果真在其后800多年，英國氣象局的確使用了與12氣歷十分相似的肖伯納歷，用于農業氣候的統計。

在數學方面，沈括的研究課題有“隙積術”和“會圓術”等。“隙積術”是求解垛積的問題，這屬于高階等差級數求和問題。對此，沈括創立了一個正確的求解公式，并開辟了一個數學研究的新方向。“會圓術”是一個已知弓形的圓徑和矢高求弧長的問題，沈括推導求得弓形弧長的近式公式，元代王恂、郭守敬等人授時歷中的“弧矢割圓術”就利用了這個公式。

沈括在物理方面的成就是多方面的。在對于磁學的研究上，他對指南針四種裝置的明確記述和所進行的優劣比較，說明他是親自進行一番觀察和實驗的。

他發現磁針“常微偏東，不全南也”的現象，這是關于磁偏角的最早記載，比西歐的記錄要早400年左右。沈括還曾認真地作過凹面鏡成像的實驗，得到了較《墨經》前進一步的結果。

對于中國古代光學杰作透光鏡，沈括也進行了細心觀察和研究。沈括以鑄鏡時冷卻速度不同來解釋，雖然不一定符合歷史事實，但他的探究的精神，是值得稱道的。沈括又曾作過用紙人進行共振現象的實驗。他剪一個小紙人，放在基音弦線上，撥動相應的泛音弦線，紙人就跳動，彈別的弦線，紙人則不動。這個實驗比歐洲人所做的類似實驗要早好幾個世紀。

在地學方面，沈括也有獨到的探索和研究，做出了不少貢獻。1074年4月，沈括到浙東地區察訪，看到“峭峻險怪、上聳千尺、穹崖巨谷”的雁蕩山諸峰的地貌景觀，明確地提出了流水侵蝕作用的自然成因說。

他還認為，我國西部黃土地區“立土動及百尺，迥然聳立”的地貌特征，也是同一原因造成的，為這兩個不同地區的地貌情況提供了科學的說明。同年秋，他到河北察訪，發現太行山麓之間，往往銜有螺蚌殼以及圓滑如雞蛋的石頭，橫亙的石壁像帶子一樣綿延整齊。他就說：“這是從前的海濱”。

他進一步提出華北平原是由于泥沙的淤積而造成的，這些都是沈括獨到的見解。公元1076年，沈括接受了編制《守令圖》的任務。當時，他因受誣被貶，住在湖北隨縣（今隨州）的一所廟里。

在三年的時間里，寒冷、潮濕和寂寞，都沒有使他屈服。他不斷地修補沒有畫完的地圖。后來遇赦，移居浙江，他在途中實地考察了湖北、江西兩省的部分地區，獲得了修補地圖的第一手資料，改正了舊地圖上的錯誤。1087年，終于完成了由20幅地圖組成的地圖集，其中最大的一幅高一丈二尺，寬一丈。圖幅之大，內容之詳，在歷史上是罕見的。

沈括一生大部分時間在朝廷為官，但實質上是一生為科學事業而忘我地探索著，奔波著。他58歲退出官場，但他仍繼續著始終為之奮斗的事業。

他隱居在潤州丹德縣的夢溪園，砥礪斗志，奮筆疾書。經過8年的努力，將自己一生所見所聞及研究心得以筆記文學的體裁寫成了《夢溪筆談》這部內容涉及天文、數學、物理、化學、生物、地質、地理、氣象、醫學、工程技術、文學、史學、音樂和美術的著作。其中自然科學部分，總結了我國古代，特別是北宋時期的自然科學成就，詳細地記載了古代勞動者在科學技術方面的貢獻，是世界科技史上的一份寶貴遺產。沈括那種勇于求索、敢于超越前人的攻堅精神也是人類的一份珍貴財富。