（历史文献学专业论文）从《梦溪笔谈》看沈括的科技成就与贡献.pdf

摘要 中文摘要 沈括是我国历史上一位杰出的科学家。他知识渊博，视野开阔，仕宦之余， 从事著述和科学研究，对我国古代科学技术的进步和发展有着多方面的贡献。平 生著述近4 0 种，现存著作仅有梦溪笔谈及补笔谈、续笔谈，医方苏 沈良方1 5 卷，文集长兴集等5 种。英国科学史专家李约瑟博士称赞他是 “中国全部科学史中最卓越的人物”，称赞梦溪笔谈是“中国科学史上的历 程碑”。该书内容丰富，记载了北宋中期以前科技方面的重要成就以及沈括本人 的科学活动及其贡献，对后人了解宋代科技水平以及中国古代科技发展具有极为 重要的作用。 沈括的科技成就，是与北宋科技文化的发展是密不可分的，同时也与沈括的 生活经历、科学态度息息相关。沈括在做研究的过程中，注重实践锻炼，摸索到 科学研究的一些规律，并正确地运用这些规律，来指导自己的科学研究工作，这 是他取得成功的重要原因。首先，沈括很重视劳动人民的生产实践，尊重他们伟 大的发明创造。在沈括的著作梦溪笔谈中，着重地描画了劳动人民在生产实 践中的经验与成就。许多普通百姓的技术成果，就是依靠沈括的详细记录，才能 保存下来。例如发明活字印刷的毕异，出身。布衣”，梦溪笔谈里面所记述的 有关印刷术的情况，是今天我们在这方面仅能看到的资料。十一世纪中叶，我们 的祖先很早就已经发明和使用指南针，还创造出多种设备装置，沈括对于当时指 南针的使用方法进行较详的记录。有关木工喻皓、水工高超、印刷工毕异的事迹， 都反映出这个时代科学技术的水平和他们的聪明才智。正因为沈括思想上有这个 认识，促使他认真去总结劳动人民的生产经验，进而予以归纳概括。著名“十二 气历”的发明，正是基于农民春耕、夏种、秋收、冬藏的生产需要总结提出的， 对当时的农业生产实践具有指导意义。 沈括有着好学不倦、踏实钻研的刻苦精神，这也是他取得多方面有所成就的 一个重要因素。沈括平日爱好广泛，博览群书，无所不通，其著作涉及面极广。 就以他的天文知识来说，担任昭文馆编校时丌始学习，但到司天监任职，便有极 高的水平。在短时问内竟会有如此大的成就，是因为他不放过余暇时问，努力学 习和思考的结果。这种勤勉踏实的学风，很严谨治学的科学精神是非常值得我们 从( 梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 学习的。对沈括在科学技术史上的成就、科学思想进行研究，无论从科学技术史 的角度还是在社会主义建设角度都是非常必要的。 近年来，多学科交叉研究，协同攻关的呼声日渐强烈，但就国内古代科技史 领域的具体成果而言，情况尚不很乐观。这除了受到研究者视野的限制外，也是 由于研究者的学科专业背景不同，难以进行深入的研究。尽管沈括的科学成就及 其著作梦溪笔谈受到中外学人瞩目，但所取得的成果与其地位并不相称。大 体来说，对沈括传记资料的整理方面，张荫麟沈括编年事辑，胡道静沈括 事迹年表、徐规沈括事迹编年具有代表性，也有一些论文讨论其科学成就。 研究著作方面，自1 9 6 2 年张家驹先生沈括一书问世，一直到2 0 0 4 年才有 祖慧博士的沈括评传出版，2 0 0 5 年又有何勇强先生的科技全才：沈括传 接踵其后，但是其观察问题的视角、所关注的内容各不相同，尚有继续研究的必 要，特别是某些领域还需要继续发掘资料，进行深入的研究。因此，我们应该进 一步开阔视野，利用比较、综合分析的方法对沈括进行深入研究，使沈括的科学 技术成就及科学思想清晰地呈现出来。 关键词：沈括；梦溪笔谈；科学成就；科技思想 摘要 ab r i e fi n t r o d u c t i o n s h e nk u o ( 1 0 3 2 - 1 0 9 6 ) ，a l s ok n o w na s c u n z h o n g ，w a sb o r ni nq i a n t a n g , h a n g z h o u h ew a saf a m o u ss c i e n t i s ti nc h i n e s eh i s t o r ya sw e l l 舾ap o l i t i c a l r e f o r m e ri nt h en o r t h e r ns o n gd y n a s t y h i sr e s e a r c hi n v o l v e di nt h ef i e l d so f m a t h e m a t i c s ，p h y s i c s ，c h e m i s t r y , a s t r o n o m y , g e o g r a p h y , b i o l o g y , a g r i c u l t u r e ， m e d i c i n e , l i t e r a t u r e ，h i s t o r i o g r a p h y , m u s i c ，a r ta n ds oo r h ew a sa na l la r o u n d s c h o l a rn o to n l yi nn a t u r es c i e n c eb u ta l s oi nl i t e r a t eh u m a no r e s h i s m a s t e r p i e c e ，n o t e so ft h em a s t e ro fm e n g x ig a r d e nw a sp r a i s e da se x c e l l e n t l i t e r a t u r ea n de n c y c l o p e d i ao fa n c i e n tc h i n e s e w i t ht h es p i r i to fd o w nt oe a r t h a n di n n o v a t i o n ，s h e nk u oa c t i v e l yp a r t i c i p a t e di nt h ep o l i t i c a lr e f o r ma d v o c a t e d b yw a n ga n s h i b u th i sp o l i t i c a lr a l e e rw a sf i l l e dw i t hf l u c t u a t i o n s i nh i sl a t e y e a r sh e r e t i r e da n ds e t t l e di nm e n g x ig a r d e n b a s e do ns o l i dh i s t o r i c a l d o c u m e n t a t i o n sa n dh pt od a t er e s e a r c h p r o d u c t i o n s ，t h ep r e s e n t b o o k s u m m a r i z e ss h e nk u o sc a r e e ra n dh i sa c h i e v e m e n t si nn a t u r es c i e n c ea n d h u m a n i t y t h eb o o ka l s od i s c u s s e dh i ss d e n t i f i ca n dh u m a n i t yt h o u g h t a n dg i v e s c o m m e n to nh i ss t a t u si nc h i n e s es c i e n t i f i ca n dp o l i t i c a lh i s t o r y k e yw o r d ：n o t e s o ft h em a s t e ro fm e n g x ig a r d e n ；s h e nk u o ：t e c h n i c a l a c h i e v e m e n t ；c o n t r i b u t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：7 良铷，牟 签字魄扣( ，7 午f 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 闽。本人授权安徽大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 2 锄z ，彬 签字日期：矿7 年岁月；日 学位论文作者毕业去向：学校 工作单位：聊城大学 通讯地址：聊城大学科研处 导师签名： 签字日期：年月 日 电话：133 4 6 255 12 8 邮编：25 2059 沈括的生平及著作 第一章沈括的生平及著作 沈括的主要经历 1 、沈括所处的时代背景 沈括诞生之时，北宋已建国7 0 多年，统治秩序相对稳定，社会已经进入一 个经济发展、文化繁荣的时代。在政治方面，宋太祖、宋太宗鉴于唐末、五代时 期武人专横对社会经济、文化造成的严重破坏，在立国之初就确立了“重文抑武” 的治国方针，知识分子成为最受礼遇、最受尊重的群体，进而造就了两宋文化的 繁荣。宋代大兴学校、推行科举取士，为政府部门培养输送了大批人才。宋代政 府中的中高级官员，基本上都是进士出身、综合素质较高的士人。为了广纳天下 贤才，对那些无心于科举功名而隐居读书的士人，北宋朝廷也注意进行奖励，这 些措施显示出厚待士大夫、与士大夫共治天下的国策。 比起以往历代王朝，宋代在施政中更加明显地表现出浓厚的儒家亲民、爱民 为本的“仁政”特色。这也是为什么在疆土、国力上虽不及汉唐盛世的北宋，却 能在科学技术、文化教育、学术思想的发展上超越汉唐的重要原因。沈括在科学 技术上的成就，和他所处的那个历史时代是密切相关的。技术发明与科技进步， 不仅是由生产发展促进的也是由生产发展引起的，而且科学的发生和发展，总是 基于社会实践、生产力发展的需要、经济发展的需要和阶级斗争的推动。沈括所 取得的科学技术成就也不例外，是北宋王朝中期的生产力发展和阶级斗争给它准 备了好的条件。 北宋王朝建立之初，是内部相对稳定的时期，七、八十年的长期和平，为社 会生产带来很多有利的因素。到十一世纪初期，北宋的社会经济繁荣起来，生产 工具有了很大进步，生产技术得到很大提高，生产量有了很大增益，在这一时期 北宋的墓葬中发现有秧马、水车和成组的铁制农具。生产工具和技术的进步，意 味着人类征服自然能力的增强。由于农民劳动熟练程度的提高，农作物单位面积 的产量也有了增加。苏州一带稻田的亩产量已经超过唐朝时的产量。 手工业也出现同样情况。冶铁和炼钢的技术进步了，治平年问( 1 0 6 4 - - 1 0 6 7 ) 产铁八百多力- 斤，是唐中期的四倍。棉纺织是新兴的行业，到十一世纪中期，已 经在南方的闽、广地区迅速发展起来；工商业也有了迅速的发展。北宋酊期商业 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 发达的另一个重要指标是中、小城市的数量发展很快，以大都市开封晟为典型， 宋神宗时开封城市人口达1 0 0 万。 人类科学技术的发展证明：科学与哲学是紧密相连的，一个时代的思想家对 世界的认识水平和方法，直接影响到那个时代科学技术的发展水平与发展速度， 以宋学为代表的学术思潮的蓬勃兴起，是北宋王朝立国七十年间的突出特色。北 宋在疆土上不及隋唐，而古代的科学技术能在北宋时期达到颠峰，宋学的出现起 到了重要的推动作用。 然而与北宋的政治、经济、文化的繁荣形成鲜明对比的是，由于北宋王朝吸 取前朝的教训，施行的是重文轻武，。守内虚外”政策，造成北宋在军事上处于 被动地位。1 0 世纪初期，辽太祖耶律阿保机建立辽后，在典章制度、行政区划、 设官分职等方面，“以国制治契丹，以汉制待汉人”。同时极力学习中原的耕织 技术，充分发挥当地人及被掳去汉人的作用，采用先进的生产技术，使辽国经济 很快地发展起来，从而成为刚刚建立不久的北宋政权在北方的一个劲敌。而这时 的北宋王朝，正忙于结束五国十代时期的割据局面，无暇北顾，这在客观上为辽 营造了和平发展的历史机遇。宋太宗继位后，虽曾两次发起过对辽的进攻，意在 收复云燕诸州，但均告失败。随后改攻为守，景德元年( 1 0 0 4 年) 订立澶渊之 盟，北宋每年向辽国提供银1 0 万两、卷2 0 万匹，称为“岁币”，两国约为兄弟 之邦。澶渊之盟后，北宋北方州县得以安定，生产有所恢复和发展，“生育蕃息， 牛羊蔽野，戴白之人，不识干戈”。 宋辽双方维持将近百年的和平局面。 2 、沈括的主要经历 沈括是北宋一位非常博学多才、成就显著的科学家，也是我国历史上最卓越 的科学家之一。他精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医 学；他还是卓越的工程师、出色的外交家和政治家；同时，他博学善文，对方志 律历、音乐、医药、h 算等无所不精。他晚年所著的梦溪笔谈详细记载y ：l l ： 宋时期科学技术方面的卓越成就和他自己的研究成果，反映了我国古代特别是北 宋时期自然科学达到的辉煌成就。梦溪笔谈不仅是我国古代的学术宝库，而 且在世界文化史上也有重要的地位。 沈括( 1 0 3 1 1 0 9 5 ) ，字存中，生于浙江钱塘( 今浙江杭州) 官僚家庭。他 o 辽史卷叫 五1 r 官，占一。 2 毕仲游：t 两行集卷l 六乐相文彻公( 毕l 业) 行状。 2 沈括的生平及著作 一生经历了宋代仁宗，英宗、神宗、哲宗四朝皇帝。宋史卷三百三十一有传。 他的父亲沈周( 字望之) 曾在泉州、开封、江宁做过地方官。母亲许氏，是一个 有文化教养的妇女。沈括生于宋仁宗天圣九年( 公元1 0 3 1 年) ，自幼勤奋好读， 在母亲的指导下。十四岁就读完了家中藏书。后来他跟随父亲到过泉州( 今属福 建) 、润州( 今江苏镇江) 、简州( 今四川简阳) 和京城开封等地，有机会接触社 会，对当时人民的生活和生产情况有所了解，增长了不少见闻，也显示出其超人 的才智。他二十四岁开始踏上仕途，最初以父荫担任海州沭阳县( 在今江苏) 主 簿，以后历知东海( 今江苏) 、宁国( 今安徽) 、宛丘( 今河南淮阳) 等县。三十 三岁考中进士，被任命做扬州司理参军，掌管刑讼审讯。三年后，被推荐到京师 昭文馆编校书籍。在这里他开始研究天文历算。宋神宗熙宁五年( 公元1 0 7 2 年) ， 兼任提举司天监，职掌观测天象，推算历书。接着，沈括又担任了史馆检讨，熙 宁六年做集贤院校理。因职务上的便利条件，他有机会读到了更多的皇家藏书， 充实了自己的学识。1 0 7 5 年曾出使辽国，进行边界谈判，次年任翰林学士，权 三司使。 宋神宗熙宁二年( 公元10 6 9 年) ，地主阶级革新派的代表王安石被任命做 宰相，开始进行大规模的变法运动。沈括积极参预变法运动，受到王安石的信任 和器重，担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。熙宁五年 ( 1 0 7 2 年) 沈括奉命治理汴河。汴河水利工程是落实王安石的农田水利法 的重点工程之一。熙宁二年开工之后，屡次受到朝野非议。熙宁六年( 1 0 7 3 年) 沈括出访两浙路，察访两浙农田水利。第二年，出任河北西路察访使，兼任举该 路保甲，视察和整顿北部边防，并受命监管军器监，在提高兵器生产的数量与质 量上做出了贡献。沈括着手研究布阵战法与城防工程，重新修订九军阵法、 编成修城法式条约等军事文献。 熙宁九年( 公元1 0 7 6 年) ，沈括出知宣州( 今安徽宣城) 。三年后，为抵御 西夏，改知延，i 1 ( 今陕西延安一带) ，兼任酃延路经略安抚使。因守边有功。元 丰五年( 公元1 0 8 2 年) ，升龙图阁直学士。但是不久又遭诬陷，降职做均州( 今 湖北均州) 团练副使。哲宗元祜二年( 公元1 0 8 7 年) ，沈括花费十二年心血编 修的天下州县图完成，被特许亲自到汴京迸呈。次年，定居润州( 今江苏镇 江) 梦溪园，在此安度晚年。 3 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 沈括于宋哲宗绍圣二年( 公元1 0 9 5 年) 去世，享年6 4 岁。沈括一生中大 部分时间从事行政和军事活动，沈括晚年在梦溪园认真总结自己一生的经历和科 学活动，写出了闻名中外的科学巨著梦溪笔谈和忘怀录等。由于他“博 物洽闻，贯乎幽深，措诸政事，又极开敏”，因而“于天文、方志、律历、音乐、 医药、h 算，无所不通，皆有所论著”。”据胡道静先生统计，沈括的著述有近 4 0 种，现存的仅有笔记梦溪笔谈、补笔谈和续笔谈，医方苏沈良方 1 5 卷，文集长兴集( 原有4 1 卷，现存1 9 卷) 等5 种，其余多已亡佚。 梦 溪笔谈是中国科学史上的坐标，是沈括一生社会和科学活动的总结，内容极为 丰富，包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、 史学、考古、音乐、艺术等共6 0 0 余条。其中2 0 0 来条属于科学技术方面，记 载了他的许多发明、发现和真知灼见。 二、梦溪笔谈的编撰、内容、版本 1 、梦溪笔谈书名的由来 沈括在梦溪笔谈“自序”云： 予退处林下，深居绝过从，思平日与客言者，时纪一事于笔，则 若有所晤言，萧然移日。所与谈者，唯笔砚而已，谓之笔谈 梦溪笔谈是一部被誉为“中国科学史上的坐标”的科学巨著。这部科学 巨著是北宋科学家沈括用笔记体形式写的，这是此书称“笔谈”的原因。为何在 “笔谈”前加“梦溪”呢? 嘉定镇江志引沈括“自志”云： 翁年三十许时，尝梦至一处，登小山，花木如覆锦，山之下有水， 澄澈极目，而乔木翳其上。梦中乐之，将谋居焉。自尔岁一再或三四 梦至其处，习之如平生之游后十余年，翁谪守宣城，有道人无外， 谓京口山川之胜，邑之人有圃求售者，及翁以钱三十万得之，然未知 圃之何在。又后六年，翁坐边仪谪废，乃庐于浔阳之熨斗洞，为庐山 之游以终身焉。元祜元年，道京口，登道人所量之圃，倪然乃梦中所 游之地。 沈括3 0 多岁时曾做过一个梦，梦见他登上了一座花开似锦、林阴掩映、碧 。束史卷二百三 j _ 一沈括传。 4 j 打彝中围通史第七卷中古时代五代辽宋夏台时期( 下册) 【：海人民版 ，1 9 9 4 0 6 。 1 t 需定镇江忐卷卜一古籍0 i 。 4 沈括的生平及著作 水流泉、景色美丽的小山，他十分喜爱这山，以至留连忘返。十几年后，沈括在 安徽宣城任职时，遇道人告诉他，雄居长江南岸的镇江是一个好地方，建议他在 那里购置块好地方，作为日后归隐之所。沈括听从了他的建议，在镇江东郊购 置了一所十几亩地的园子。六年之后，沈括因参与王安石变法被罢官，举家迁往 镇江东郊的那片园子。来到园子后，他发现这所园子竞和他当年梦中情景相同， 这使他非常高兴，于是将园中的一条无名小溪命为“梦溪”。这园子因此被称为 “梦溪园”。归隐“梦溪园”之后，沈括专心著作，终于写成了一部划时代的科 学巨著。因沈括隐居“梦溪园”，“梦溪园”也就成了是沈括的别号，宋代士大夫 附庸风雅，在称呼他人时很少直呼其名，而以雅号代之，书名也因此被后人称名 为“梦溪笔谈”。 2 、梦溪笔谈主要内容 梦溪笔谈全书原有三十卷，其中包括补笔谈三卷和续笔谈一卷。 其内容十分广泛，按现代学科分类来看，涵盖了自然科学与人文科学两大领域。 四库全书总目提要介绍该书称：“凡分十七门。日故事，日辨证，日乐律， 日象数，曰人事，日官政，日权智，日艺文，日书画，曰技艺，日器用，日神奇， 日异事，日谬误，日讥谑，日杂志，日药议，共二十六卷。又有补笔谈二卷，续 笔谈一卷，旧本别行。近时马氏刻本始合之，而重编补笔谈为三卷，续笔谈十有 一条，附于末。”著名科技史家李约瑟曾依据现代学科对梦溪笔谈所涉及 的内容进行分类统计，列成了三大类二十五个项目共计5 8 4 条。，具体如下： 表1 李约瑟对梦溪笔谈的分类 总类内容条数总计 官员生活和朝廷 6 0 学士院和考试事直 1 0 文学和艺术 7 0 人事材料法律和警务 1 l 2 7 0 军事 2 5 杂文轶事 2 2 占h 、玄术和民1 日j 传说 2 2 。p u 库争书总日提要卷一丌一十了部三 4 车约瑟中田科学挫术史第一卷，1 4 0 、1 4 1 贝。 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 易经、阴阳和五行 7 数学 1 1 天文和历法 1 9 气象学 1 8 地质学和矿物学 1 7 地理学和制图学 1 5 物理学 6 化学 3 自然科学 2 0 7 工程学、冶金学和工艺 1 8 学 灌溉和水利工程 6 建筑学 6 生物科学、植物学和动 5 2 物学 农艺 6 医学和药物学 2 3 人类学 6 考古学 2 l 人文科学 1 0 7 语言学 3 6 ， 音乐 4 4 ， 我国史学家胡道静先生在校正梦溪笔谈时，在李约瑟的基础上作了更 细致的分析与归类，新的统计分为人文科学、自然科学两大类，共二十八项。 表2 胡道静对梦溪笔谈的分类 自然科学人文科学 类别条数类别 条数 数学 4 经学 1 6 天文历法 2 2 文学 3 4 。胡道静弥足珍贵的( 梦溪笔谈) 一q n ：沈括逝世9 0 0j i 叼年刊白然杂，；第t 8 卷第一期，1 9 9 6 年。 6 沈括的生平及若作 气象 1 2 艺术 2 5 地质 1 1 法律1 0 地理 1 6 军事 1 6 物理5宗教、h 算2 8 化学 3 风俗 4 建筑8经济2 l 水利 9 史学、考古 2 8 生物 3 2 语言文学 1 9 农学 8音乐4 4 医药 4 3 舆服 1 2 工程技术 1 6 典籍 1 7 博戏 4 杂闻、轶事 9 2 小计 1 8 9小计4 2 0 对比以上两个表可以看出，在对同一部著作的内容进行归类、统计时，不同 的学者之间会得出不同的结论，造成这种差异主要有三个原因，一是梦溪笔谈 的内容广博，涉及的学科门类较多；二是随着社会的进步与科学技术的发展，学 科分类变得越来越细化，学科之间的交叉也越来越多，有些条目很难分清属于哪 个学科：三是东西方对学科的分类也有所不同。 3 、梦溪笔谈版本及流传情况 梦溪笔谈的传世版本较多。现存的宋刻本，为南宋孝宗乾道二年( 1 1 6 6 年) 扬州州学二十六卷本，没有补笔谈、续笔谈。然而，从明代陈继儒 辑刊的万历( 1 5 7 3 1 6 2 0 ) 汇秘笈本补笔谈推知，梦溪笔谈的最初刻本 为三十卷本。补笔谈是沈括完成梦溪笔谈后补充的内容，可能是稿本， 生前未及刊刻，故乾道刻本未记载。现存所能看到的三十卷梦溪笔谈最早版 本，是元大德九年( 1 3 0 5 ) 古迂陈氏家藏刻本。大德本梦溪笔谈，明朝时宫 中曾有收藏，现仅有一本藏于国家图书馆，1 9 7 6 年由文物出版社影印出版。 到明朝时，由乾道二年扬州州学刊本与元大德本梦溪笔谈本衍生出来的 7 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 版本有五种： ( 1 ) 明弘治八年( 1 4 9 5 年) 徐瑶刊本，二十六卷，为黑口本，每页十页行， 行二十字。o ( 2 ) 明万历三十年( 1 6 0 3 年) 沈氏刊本梦溪笔谈二十六卷，此本每半 页二十行，每行十八个字。 ( 3 ) 明万历商溶刻稗海本梦溪笔谈二十六卷、补笔谈一卷。 ( 4 ) 明崇祯年间毛氏汲古阁校刊本梦溪笔谈二十六卷。 ( 5 ) 明崇祯年间马氏梦溪笔谈( 重刻本) 二十六卷，补笔谈三卷， 续笔谈一卷。 至于清代刊本梦溪笔谈，首推乾隆朝编撰的四库全书所收梦溪笔 谈二十六卷、补笔谈二卷，续笔谈一卷，归入子部杂家类杂说之属。 其后有嘉庆张海鹏辑刊学津讨原本梦溪笔谈二十六卷， 补笔谈 三卷，续笔谈一卷。 光绪钱塘刊本梦溪笔谈二十六卷，补笔谈三卷，续笔谈一卷。 光绪三十二年( 1 9 0 6 年) 广州陶氏校刻本梦溪笔谈二十六卷，补笔谈 三卷，续笔谈一卷。 民国间有刘世珩辑玉海堂录宋丛书本梦溪笔谈二十六卷。 1 9 7 6 年文物出版社影印元大德覆宋本梦溪笔谈。 2 0 0 3 年上海书店推出金良年新点校本梦溪笔谈二十六卷，补笔谈三 卷，续笔鳓一卷。 如今，随着电子技术的发展，出现了各种电子版的梦溪笔谈并提供检索， 查阅十分方便。 “邓邦述：寒瘦山虏存善奉书t l 卷二二叫剿奉梦溪笔谈，弓i 自箩溪笔谈控正之叙录1 1 3 0 贞。 8 沈括对北宋前期科学技术的总结与介绍 第二章沈括对北宋前期科学技术 的总结与介绍 沈括在梦溪笔谈中对北宋以前的科学技术进行总结，并提出自己的看法。 主要包括以下几个方面。 一、沈括对印刷术的记载 板印书籍，唐人尚未盛为之自冯瀛王始印五经，已后典籍，皆为 板本庆历中，有布衣毕异，又为活板其法用胶泥刻字，薄如钱唇， 每字为一印，火烧令坚先设一铁板，其上以松脂腊和纸灰之类冒之 欲印则以一铁范置铁板上，乃密布字印满铁范为一板，持就火炀之， 药稍熔，则以一平板按其面，则字平如砥若止印三二本，未为简易， 若印数十百千本，则极为神速常作二铁板，一板印刷，一板已自布字， 此印者才毕，刖第二板已具，更互用之，瞬息可就每一字皆有数印； 如。之”“也”等字，每字有二十余印，以备一板内有重复者不用则 以纸贴之，每韵为一贴，木格贮之有奇字素无备者，旋刻之，以草火 烧，瞬息可成。不以木为之者，木理有疏密，沾水则高下不平，兼与药 相粘，不可取不若燔土，用讫再火令药熔，以手拂之，其印自落，殊 不沾污异死，其印为予群从所得，至今宝藏。 到了宋代，雕板印刷大为盛行。全国各地，不论政府还是私人都加以刻印， 刻印的书，种类相当多。这对发展我国的文化事业起了巨大的作用。但是，本 厚厚的书，雕一次板，所花的物力人力相当大；雕成以后，如果发现错字，又无 法改换：书印成后不再使用的话，所雕的板也就浪费了。所以，雕板印刷也有明 显的不足之处。在这种情况下，人们又继续改进，于是又出现了活字印刷术。 活字印刷术是北宋毕异发明的。毕异，平民出身。他在长期的实践过程中， 积累了丰富的刻字经验，于宋仁宗庆历年间( 1 0 4 1 - - 1 0 4 8 年) ，在雕板印刷的 基础上，试用活字印刷。所谓活字印刷，就是把木板上刻字改为把每个字刻成 单个的。具体方法是：用胶泥作成一个个方块，干了以后，刻上反字，一字一块。 由于每个字是单个可以活动的，所以称活字。用火将活字烧硬，然后按韵排列在 o 梦溪笔淡卷f 八，技艺 9 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 特制的木格里。排版时，备一块铁板，上面敷上一层松蜡和纸灰，铁板上放置一 个铁框，用烧硬的活字排在铁框里，排满后，再放到火上烘烤。等到松香和蜡熔 化，就把各个活字的底部连结成一个整体，再用板在字面上压平，使字面平整， 这样就可以刷上墨印书了。为了提高工效，排印时一般使用两块铁板，一块印刷， 一块排字，交替使用。用完后，再把铁板放到火上烤一下，使粘连活字的松香和 蜡熔化，以便将活字取下放回木格里，下次再用。 毕异的这种活字印刷，主要有三个环节，即：制活字、排版、印刷。这在当 时已是一套完整的印刷技术；就是在今天，印刷业已高度发达，但印刷的基本程 序也还是这一套。毕舁在印刷史上的贡献是不可低估的。 继用泥做活字以后，元代王桢又创造了木活字印刷术。他在旌德县知县任内， 就曾用两年时间，自制了一批木活字，印刷旌德县志，不到一个月就印了一 百部。可见印刷效率是很高的。随着木活字的使用，明代以后又有了铜活字。清 代的一部类书古今图书集成就是用铜活字印刷的，字数达二十五万。书印成 以后，所排的铜活字版因保管不善，有的被盗，有的被毁掉铸钱，乾隆朝时已一 字无存。与铜活字流行的同时，还有锡活字、铅活字等。这说明我国的印刷事 业在不断改进和发展。 我国各类印刷品陆续传到了国外。七世纪中期( 公元6 4 6 年以后) ，日本有 了唐代的印本书。同时，唐朝政府又把雕板作为礼物或商品输入到朝鲜半岛。八 世纪初期，朝鲜又自己雕板刻印佛经；九世纪末或十世纪初，朝鲜有了印本书。 再到后来，越南、菲律宾、柬埔寨、泰国等与中国邻近的东南亚各国也开始利用 印刷术，并且陆续向西方各国传播，促使了西方各国、尤其是欧洲印刷术的兴起。 公元1 4 5 0 年，德国人谷腾堡在迈恩兹开办印刷所，仿效中国活字印刷原理，用 铅活字印书。这时离我国毕异发明活字印刷已相距四百多年，距雕板印刷的发明 时间就更远。从这点看，我国的印刷事业对世界印刷业的兴起，起了巨大的作用。 印刷术是我国古代的四大发明之一。也是我国成为文明古国的一个标志。 二、沈括对河流治理技术的介绍 在梦溪笔谈中记载有： 庆历中，河决北都商胡，久之未塞，三司度支副使郭中锡亲往董 。下宏忐：龙的传人_ 二十六，从印章、捶拓到活，印刷术的发明，人民教育出版社，1 9 8 4 年 l o 沈括对北宋前期科学技术的总结与介绍 作。凡塞河决，垂合，中间一埽，谓之“合龙门”，功全在此是时 屡塞不合，时合龙门埽长六十步有水工高超者，献议以谓：。埽身 太长，人力不能压，埽不至水底，敌河流不断，而绳缆多绝今当以 六十步为三节，每节埽长二十步，中间以索连属之。先下第一节，待 其至底；方压第二，第三”旧工争之，以为不可，云：。二十步埽 不能断漏，徒用三节，所费当倍，而决不塞”超谓之日：“第一埽 水信未断，然势必杀半压第二塌，止用半力，水纵未断，不过小漏 耳第三节乃平地施工，足以尽人力处置三节既定，即上两节自为 浊泥所淤，不烦人功。申锡主前议，不听超说是时贾魏公帅北门， 独以超之言为然，阴遣数千人于下流收漉流埽既定而埽果流，而河 决愈甚，中锡坐谪卒用超计商胡方定。 在我国历史上，黄河是我们的母亲河，她哺育了黄河流域的勤劳儿女，孕育 了源远流长的中国传统文化，创造了享誉世界的中华文明。但历史上黄河也为黄 河中下游两岸的人民带来无尽的灾难。在旧社会的中国，黄河多次决口改道，洪 水一泻千里，淹没农田，冲毁房屋，大量的灾民妻离子散、背井离乡。黄河让中 国文化中带有些许的离愁和悲壮。 高超是宋仁宗时富于实践经验的水工，当时黄河在商胡埽决口，洪水漫溢， 泛滥成灾，而决口却迟迟不能堵塞。在此关键时刻，主持工程的官员束手无策， 而他大胆提出了三节下埽分段作业的合理建议，经采纳实施后，终于巧合龙门， 为解除黄河之患做出了重要贡献。 水工高超的合拢技术是古代中国劳动人民与黄河战斗经验的总结，体现了古 代中国劳动人民的智慧，和战胜自然改造自然的勇气和力量。 三、沈括对青堂羌人冷锻铁甲技术的介绍 在梦溪笔谈中记载有： 青堂羌善锻甲，铁色青黑，莹彻可鉴毛发，以麝皮为绪旅之，柔 薄而韧。镇戎军有一铁甲，椟藏之，相传以为宝器，韩魏公帅泾原， 曾取试之，去之五十步，强弩射之不能入尝有一矢贯札，乃是中其 钻空，为钻空所刮，铁皆反卷，其坚如此。凡锻甲之法，其始甚厚， 1 梦溪笔淡卷卜一官政一。 1 1 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 不用火，冷锻之，比原厚三分减二，乃成。其未留箸头许不锻，隐然 如瘊子，欲以验未锻时厚薄，如浚河留土笋也。谓之“瘊子甲”。 宋代铁甲的技术比前代又有进步。沈括曾经积极调查盔甲作坊，研究盔甲 制造方法。如上在梦溪笔谈中特别记载了制作精良的青堂羌冷锻甲。青堂羌 族人民冷断铁甲，加工简单，但性能优异，是我国早期钢铁锻造技术杰出的成就 之一，这种冷处理金属使之硬化的方法，是利用外力让金属冷变形，利用金属的 冷变形来提供金属的硬度和强度，同时金属的表面没有斑点，光洁明亮，还可以 使金属锻造的比较薄，现在仍是强化金属的常用手段之一。 宋代的盔甲，总的来说，技术水平是高的。在世界上也仍然处于领先地位。 因为宋朝时期西方的盔甲仍然主要是锁子甲和棉甲。但是武器方面的优势并不能 弥补恶劣的军事制度对军队战斗力的伤害。两宋时期，在同周边民族政权斗争中， 始终处于被动地位，以至于亡于经济文化落后的少数民族。 四、沈括对天然磁体人工磁化的评述 在梦溪笔谈中，对磁石有如下记载： 以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不同，如 夏至鹿角解。冬至麋角解，南北相反，理应有异，未深考耳。 北宋沈括的梦溪笔谈中载：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏 东，不全南也。” 这是关于利用天然磁体进行人工磁化以及地磁偏角的最早记载。 西方到公元1 2 0 5 年法国人古约( g u y o td ep r o v i n s ) 才记载了用同样方法制造指南 针，公元1 4 9 2 年意大利人哥伦布( c h r i s t o p h e r c o l u m b u s ) 才发现地磁偏角。 在梦溪笔谈卷二十四杂志一中，沈括还记载了指南针的四种装胃方 法。 水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠， 不着缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风 处悬之，则针常指南。 这四种磁针的使用方法，描述的非常详细，并且比较出四种方法的优劣，看 。梦溪笔谈卷 九器用 o 梦溪笔谈卷一 r v t l 杂忠一 o 梦溪笔淡卷一i 【j i | 杂占一 1 梦溪笔谈卷_ 二l 州杂忠一 沈括对北宋前期科学技术的总结与介绍 来沈括是亲自做过试验的。 1 、水浮法。让磁针浮在水面上，这种方法虽然简单，但磁针会随着水面的 晃动而晃动。 2 、指甲旋定法。将磁针放在指甲上。 3 、将磁针置于碗的边沿上。第二种和的三种方法，都因为磁针多接触的指 甲面、碗的边沿面较小且易滑落。 4 、缕旋法。用单股细蚕丝点蜡粘到针上，悬挂于无风处，就可以指出南方。 沈括的这一试验使磁针指南的灵敏度大大提高，使磁针指向技术提高一步， 这体现了沈括做为科学家勇于探索，不断实践的科学精神和科学方法，这在当时 是非常可贵的。值得我们后人借鉴和学习。 但沈括对磁针指南没有再进一步研究，没有发现每一块磁石都具有南北两极 的指向特性。 五、沈括对湿法炼铜工艺的介绍 在梦溪笔谈中有这样的一段文字介绍湿法炼铜工艺。 信州铅山县有苦泉，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾 则成铜，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜水能为铜，物之变化，固不可 测。按黄帝素问有“天五行，地五行土之气在天为湿，土能生 金石，湿亦能生金石”此其验也又石穴中水，所滴皆为钟乳、殷 孽春秋分时，汲井泉则结石花大卤之下，则生阴精石，皆湿之所 化也如木之气在天为风，木能生火，风亦能生火。盖五行之性也。 我国很早就认识了铜盐溶液晕的铜能被铁置换，从而发明了水法炼铜。它成 为湿法冶金术的先驱，在世界化学史上占有光辉的一页。 水法炼铜的化学原理用化学式表示是： c u s 0 4 + f e = c u + f e s 0 4 在汉代许多著作里有石胆能化铁为铜的记载，“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。 南北朝时更进步认识到不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。 南北朝的陶弘景说：“鸡屎矾投苦洒( 醋) 中涂铁，皆作铜色”，即不纯的碱式硫 。妙溪笔谈卷一f 五杂忠一 4 晋葛洪地朴了内篇虽 j 从梦溪笔谈看沈括的科技成就与贡献 酸铜或碱式碳酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可与铁起置换反应。显 然认识的范围扩大了。到唐末五代间，水法炼铜的原理应用到生产中去，至宋代 更有发展，成为大量生产铜的重要方法之一。 水法炼铜也称胆铜法，其生产过程主要包括两个方面。一是浸铜，就是把铁 放在胆矾( c u s 0 4 5 h 2 0 ) 溶液( 俗称胆水) 中，使胆矾中的铜离子被金属置 换成单质铜沉积下来；二是收集，即将置换出的铜粉收集起来，再加以熔炼、铸 造。各地所用的方法虽有不同，但总结起来主要有三种方法：第一种方法是在胆 水产地就近随地形高低挖掘沟槽，用茅席铺底，把生铁击碎，排放在沟槽里，将 胆水引入沟槽浸泡，利用铜盐溶液和铁盐溶液颜色差异，浸泡至颜色改变后，再 把浸泡过的水放去，茅席取出，沉积在茅席上的铜就可以收集起来，再引入新的 胆水。只要铁未被反应完，可周而复始地进行生产。第二种方法是在胆水产地设 胆水槽，把铁锻打成薄片排置槽中，用胆水浸没铁片，至铁片表面有一层红色铜 粉覆盖，把铁片取出，刮取铁片上的铜粉。第二种方法比第一种方法麻烦是将铁 片锻打成薄片。但铁锻打成薄片，同样质量的铁表面积增大，增加铁和胆水的接 触机会，能缩短置换时间，提高铜的产率。第三种方法是煎熬法，把胆水引入用 铁所做的容器里煎熬。这里盛胆水的工具既是容器又是反应物之一。煎熬一定时 间，能在铁容器中得到铜。此法长处在于加热和煎熬过程中，胆水由稀变浓，可 加速铁和铜离子的置换反应，但需要燃料和专人操作，工多而利少。所以宋代胆 铜生产多采用前两种方法。宋代对胆铜法中浸铜时问的控制，也有比较明确的了 解，知道胆水越浓，浸铜时间可越短；胆水稀，浸铜的时间要长一些。可以说在 宋代已经发展从浸铜方式、取铜方法、到浸铜时间的控制等一套比较完善的工艺。 水法炼铜的优点是设备简单、操作容易，不必使用鼓风、熔炼设备，在常温 下就可提取铜，节省燃料，只要有胆水的地方，都可应用这种方法生产铜。 在欧洲，湿法炼铜出现比较晚。1 5 世纪5 0 年代，人们把铁片浸入硫酸铜溶 液，偶尔看出铜出现在铁表面，还感到十分惊讶，更谈不上应用这个原理来炼铜 了。 六、沈括对喻皓木经的介绍 在梦溪笔谈中有这样的记述： “营舍之法，谓之木经，或云喻皓所撰。凡屋有三分：自梁以 1 4 沈括对北宋前期科学技术的总结与介绍 上为“上分”，地以上为。中分”，阶为“下分”凡梁长几何，则配 极几何，以为榱等如粱长八尺，配极三尺丑寸，则厅法堂也，此谓之 。上分”楹若干尺，则配堂基若干尺，以为榱等若楹一丈一尺，则 阶基四尺五寸之类以至承棋、榱、桷，皆有定法，谓之“中分”阶 级有峻平、慢三等。宫中则以御辇为法，凡自下而登，前竿垂尽臂， 后竿展尽臂为“峻道”；( 荷辇十二人：前_ - - j k 1 寸。前竿”，次二人日 “前绦”，又次日f 胁”：后二人曰“后胁”，又后日“后绦”，末 后日“后竿”；辇前队长一人曰“传唱”，后一人日“报赛”) 前竿 平肘，后竿平肩为“慢道”；前竿垂手，后竿平肩为。平道”，此之为 。下分”。其书三卷近岁土木之工，益为严善，旧氍木经多不用， 未有人重为之，亦良工之一业也”。 可以看出沈括对工程技术的重视态度，他认为工程技术非常重要，是劳动人 民智慧的总结，要通过著书立说才能传承下去，还要不停地对新技术进行总结以 补充旧技术的不足，优秀工匠不仅能够继承发展前人的劳动成果，还要通过著书 立说来吧最先进的技术和成果传承下去，这是优秀工匠需要完成的一项重要的历 史任务，这种任务比创造某种技术更为重要，但是能有这种历史认识的工匠并不 多见。 钱氏据两浙时，于杭州梵天寺建一木塔，方两三级，钱帅登之，患 其塔动匠师云：。未布瓦，上轻，故如此”乃以瓦布之，而动如初。 无可奈何，密使其妻见喻皓之妻，赂以金钗，问塔动之固皓笑曰：“此 易耳，但逐层布板讫，便实钉之，则不动矣”匠师如其言，塔遂定 盖钉板上下；= = 束，六幕相联，如肢箧，人履其板，六幕相持，自不能动。 人皆伏其精练。 喻皓是五代至北宋初的著名建筑工匠，擅长木塔等高层建筑，曾负责建造过 开封的开宝寺塔。在杭州梵天寺重建时，他不仅用“布板”、“实钉”加强了结 构刚度，还科学地解决了木塔的稳定问题，所著木经是我国古代一部重要的 建筑工程专著。由于喻皓为工匠出身，在封建社会民间工匠的社会地位较低，他 们的科学发明创造以及成果著作往往不被官僚士大夫看重，木经早已佚亡， 1t 梦溪笔陵卷i 八 即体积的个数比刍童体积立方尺数多要( c n ) 。国 这要( c n ) 是突出在刍童外面的边然部分，所谓“益出”的多余体积，称为 “羡除”的体积。所以羡除体积的公式为2 6 ( c 一口) ，故2 + 喙。而第 二项嚷是如何求得的t 沈括仅指出“合角不尽，益出羡积” ，没有给出证明过 程，只从理论上提供了建立隙积术的一个线索和根据。 三、沈括在物理学和化学上的成就 在沈括所处的时代看，沈括在物理和化学方面也有非凡的成就，梦溪笔谈 卷三记载： 。梦潢笔淡卷 。八技艺。 。梦溪笔谈卷1 八技艺 。t 梦溪笔淡卷l 八丰土艺 “饯j = 踪：中国数学史，科学版扎，1 9 6 4 年。 8 梦溪笔漩卷l 八拉艺 坠缫 沈括在科学技术上的成就 “阳燧照物皆倒，中间有碍故也算家谓之“格术”，如人摇橹， 臬为之碍故也。若鸢飞空中，其影随鸢而移，或中间为窗隙所束，则 影与鸢遂相违：鸢东则影西，鸢西则影东又如窗隙中楼塔之影，中 间为窗所束，亦皆倒垂，与阳燧一也”回 从上可知，沈括试图从理论方面进行探讨，揭示其中的科学道理。沈括对小 孔成像的观察比墨家更为仔细，比喻也更形象。如用“摇橹”之势比喻物、孔、 像三者之间的关系，生动形象，惟妙惟肖。但沈括的研究仍属定性描述的范畴， 所以未有实质的突破。 我国古代对d , - f l 成像的研究很早，也取得了一些成就，但总体而言，发展缓 慢，建树不多，研究基本停留在对试验现象的定性观察与描述上，没有抽象出光 线这个几何光学的最基本的概念。描述也都采用文字叙述，缺乏数学语言。究其 原因，我认为这与中国古代重视实际应用、轻视理论分析的传统分不开的。由于 无法把试验方法同数学方法有机结合起来，就不可能得到定量化的规律，也不可 能对现象的物理本质作进一步探讨。因此，几何光学始终无法在中国古代诞生。 另一方面，古人虽较重视实验研究，却对试验仪器和试验器材的研究极不关注。 这也是不可忽视的原因之一。这些都是很值得我们今天借鉴的。 沈括在梦溪笔谈中有如下对凹凸镜的成像现象的研究描述： “古人铸鉴，鉴大则平，鉴小则凸凡鉴洼则照人面大，凸则照 人面小小鉴不能全观人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而能 全纳人面仍复量鉴之小大，增损高下，常令人面与鉴大小相若。”。 古人为了让镜子照全人的整张脸，可根据镜子的大小来设计镜面的凹凸形 状，镜面大就做成平的，镜面小就在成凸的。凡是凹面的镜子照出来的人脸就大， 凸面的镜子照出来的人