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沈括和郭守敬 沈括 人物简介 沈括 公元1031 1095年 字存中 号梦溪丈人 北宋杭州钱塘县 今浙江杭州 人 汉族 1岁时南迁至福建的武夷山 建阳一带 后隐居于福建的尤溪一带 仁宗嘉祐八年 公元1063年 进士 神宗时参与王安石变法运动 熙宁五年 公元1072年 提举司天监 次年赴两浙考察水利 差役 熙宁八年 公元1075年 出使辽国 驳斥辽的争地要求 次年任翰林学士 权三司使 整顿陕西盐政 后知延州 今陕西延安 加强对西夏的防御 元丰五年 1082年 以宋军于永乐城之战中为西夏所败 连累被贬 晚年在镇江梦溪园撰写了 梦溪笔谈 沈括的科学成就是多方面的 他精研天文 所提倡的新历法 与今天的阳历相似 在物理学方面 他记录了指南针原理及多种制作法 发现地磁偏角的存在 比欧洲早了四百多年 又曾阐述凹面镜成像的原理 还对共振等规律加以研究 在数学方面 他创立 隙积术 二阶等差级数的求和法 会圆术 已知圆的直径和弓形的高 求弓形的弦和弧长的方法 在地质学方面 他对冲积平原形成 水的侵蚀作用等 都有研究 并首先提出石油的命名 医学方面 对于有效的药方 多有记录 并有多部医学著作 此外 他对当时科学发展和生产技术的情况 如毕升发明活字印刷术 金属冶炼的方法等 皆详为记录 沈括自幼对天文 地理等有着浓厚的兴趣 勤学好问 刻苦钻研 少年时代他随做泉州州官的父亲在福建泉州居住多年 当时的一些见闻 均收入 梦溪笔谈 在天文学方面 沈括也取得了很大成就 他曾经制造过我国古代观测天文的主要仪器 浑天仪 表示太阳影子的景表等 为了测得北极星准确位置 他连续三个月 每天用浑天仪观测北极星位置 把初夜 中夜 后夜所见到的北极星方位 分别画于图上 经过精心研究 最后得出北极星与北极距三度 这一科学根据在 梦溪笔谈 中有详细的记载 梦溪笔谈 中还记载了沈括在数学方面的贡献 他发展了 九章算术 以来的等差级数 创造了新的高等级数求和法 隙积数 几何学中 他发明了会圆术 即从已知圆的直径和弓形高度来求弓形底和弓形弧的方法 为此日本数学家三上义夫曾给予沈括以极高的评价 宋史 沈括传 称他 博学善文 于天文 方志 律历 音乐 医药 卜算无所不通 皆有所论著 英国科学史家李约瑟评价沈括 中国科学史上的坐标 和 中国科技史上的的里程碑 1979年7月1日为了纪念他 中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星2027命名为沈括 他在百科全书 梦溪笔谈 中 是第一个人把历史上沿用的石漆 石脂水 火油 猛火油等名称统一命名为石油 并对石油作了极为详细的论述 曾被英国科学家李约瑟称为中国科学史上最卓越的人物 人物年表 在我国北宋时代 有一位非常博学多才 成就显著的科学家 他就是沈括 我国历史上最卓越的科学家之一 他博学善文 对方志律历 音乐 医药 卜算等无所不精 他晚年所著的 梦溪笔谈 详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献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 被英国学者李约瑟誉为 中国科学史上的坐标 沈括 字存中 生于浙江钱塘 今浙江杭州市 一官僚家庭 他的父亲沈周 字望之 曾在泉州 开封 江宁做过地方官 祖父曾任大理寺丞 外公许仲容曾任太子洗马 舅舅许洞是咸平三年 1000年 进士 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1031年 他自幼勤奋好读 在母亲的指导下 十四岁就读完了家中的藏书 后来他跟随父亲到过福建泉州 江苏润州 今镇江 四川简州 今简阳 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 也显示出了超人的才智 十八岁至南京 对医药产生兴趣 沈括治水 沈括十分重视发展农业生产和兴修水利 早在他青年时期任沭阳县主簿的时候 就主持了治理沭水的工程 组织几万民工 修筑渠堰不仅解除了当地人民的水灾威胁 而且还开垦出良田七千顷 改变了沭阳的面貌 那时他只有24岁 在任宁国县令的时候 他积极倡导并且主持在今安徽芜湖地区修筑规模宏大的坚固的万春圩 开辟出能排能灌 旱涝保收的良田一千二百七十顷 同时还写了 圩田五说 万春圩图书 等关于圩田方面的著作 熙宁五年 公元1072年 沈括主持了汴河的水利建设 为了治理汴河 沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地势 他采用 分层筑堰法 测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分 这种地形测量法 是把汴渠分成许多段 分层筑成台阶形的堤堰 引水灌注入内 然后逐级测量各段水面 累计各段方面的差 总和就是开封和泗州间 地势高下之实 这在世界水利史上是一个创举 仅仅四五年时间里 就取得引水淤田一万七千多顷的显著成绩 在对地势高度计算时 其单位竟细到了寸分 可见 沈括的治水态度是极其严肃认真的 环保观念 沈括很有环保观念 很早就指出我们不得随便砍伐树木 有一次 沈括在书中读到 高奴县有洧水 可燃 这句话 后来 他特地对书中所讲的内容实地考察 考察中 沈括发现了一种褐色液体 当地人叫它 石漆 石脂 用它烧火做饭 点灯和取暖 沈括给这种液体取了一个新名字 叫石油 这个名字一直被沿用到今天 他当时就想用石油代替松木来作燃料 他说不到必要的时候决不能随意砍伐树木 尤其是古林 更不能破坏 在今看来其观点是绝对正确的 可当时并未得到重视 梦溪笔谈 梦溪笔谈 简介沈括晚年的时候 闲居在润州 今江苏镇江 的梦溪园 他把一生研究的成果记载下来 写了一本著作 梦溪笔谈 现存 梦溪笔谈 分为26卷 分故事 辩证 乐律 象数 人事 官政 权智 艺文 书画 技艺 器用 神奇 异事 谬误 讥谑 杂志 药议17个门类共609条 内容涉及天文学 数学 地理 地质 物理 生物 医学和药学 军事 文学 史学 考古及音乐等学科 梦溪笔谈 是中国科学技术史上的重要文献 百科全书式的著作 文学体裁这是一本有关历史 文艺 科学等各种知识的笔记文学体裁 因写于润州 今江苏镇江 梦溪园而得名 元朝修的 宋史 称赞沈括 博学善文 于天文 方志 律历 音乐 医药 卜算无所不能 他所写的 梦溪笔谈 被英国科技史专家李约瑟称为 中国科技史上的里程碑 和 中国科学史的坐标 梦溪笔谈 是宋朝的沈括所着的笔记体著作 大约成书于1086年 1093年 收录了沈括一生的所见所闻和见解 数学方面在数学方面开创了 隙积术 和 会圆术 天文方面指出极星不在天极 得出冬至日长 夏至日短等结论 并且对天文仪器也有所改进 历法上大胆创新 提出 十二气历 地理学方面以流水侵蚀作用解释奇异地貌成因 物理方面记载了磁偏角 凹面镜成像实验和声音共振实验 书中还记述当时一些重大科技成就 如指南针 活字印刷术 炼铜 炼钢 石油等 其中 石油 一词是在该书中首次提出的 并且沿用至今 沈括在晚年用写成 梦溪笔谈 二十六卷 再加上 补笔谈 三卷和 续笔谈 共列有条文六百零九条 遍及天文 数学 物理 化学 地学 生物以及冶金 机械 营造 造纸技术等各个方面 内容十分广泛 丰富 是中国科学史的重要著作 梦溪笔谈 中所记述的许多科学成就均达到了当时世界的最高水平 英国著名科学史专家李约瑟称 梦溪笔谈 是 中国科学史上的坐标 指南针沈括在 梦溪笔谈 中留下了历史上对指南针的最早记载 他在书卷二十四 杂志一 中记载 方家以磁石磨针锋 则能指南 然常偏东 不全南也 这是世界上关于地磁偏角的最早记载 西方直到公元1492年哥伦布第一次航行美洲的时候才发现了地磁偏角 比沈括的发现晚了四百年 沈括在 梦溪笔谈 的 补笔谈 第三卷中 药议 中又记载道 以磁石磨针锋 则锐处常指南 亦有指北者 恐石性亦不同 沈括不仅记载了指南针的制作方法 而且通过实验研究 总结出了四种放置指南针的的方法 把磁针横贯灯芯 架在碗沿或指甲上 以及用丝线悬挂起来 最后沈括指出使用丝线悬挂磁针的方法最好 光学方面 梦溪笔谈 中记载的知识也极为丰富 关于光的直线传播 沈括在前人的基础上 有更加深刻的理解 为说明光是沿直线传播的这一性质 他在纸窗上开了一个小孔 使窗外的飞鸟和楼塔的影子成像于室内的纸屏上面进行实验 根据实验结果 他生动的指出了物 孔 像三者之间的直线关系 此外 沈括还运用光的直线传播原理形象的说明了月相的变化规律和日月蚀的成因 在 梦溪笔谈 中 沈括还对凹面镜成像 凹凸镜的放大和缩小作用作了通俗生动的论述 他对我国古代传下来的所谓 透光镜 的透光原因也作了一些科学解释 推动了后来对 透光镜 的研究 声学方面沈括在 梦溪笔谈 中精心设计了一个声学共振实验 他剪了一个纸人 把它固定在一根弦上 弹动和该弦频率成简单整数比的弦时 它就振动使纸人跳跃 而弹其它弦时 纸人则不动 沈括把这种现象叫做 应声 用这种方法显示共振是沈括的首创 在西方 直到十五世纪 意大利人才开始做共振实验 至今 在某些国家和地区的中学物理课堂上 教师还使用这个方法给学生做关于共振现象的演示实验 宋代是中国古代数学最辉煌的时期之一 北宋大科学家沈括的名著 梦溪笔谈 中 有10多条有关数学的讨论 内容既广且深 堪称我国古代数学的瑰宝 沈括最重要的数学探讨是隙积术和会圆术 隙积术在我国数学史上开辟了高阶等差级数求和的研究领域 对高阶等差级数的研究始自沈括 郭守敬 人物生平 郭守敬幼承祖父郭荣家学 攻研天文 算学 水利 至元十三年 公元1276年 元世祖忽必烈攻下南宋首都临安 在统一前夕 命令制订新历法 由张文谦等主持成立新的治历机构太史局 太史局由王恂负责 郭守敬辅助 在学术上则王恂主推算 郭主制仪和观测 至元十五年 或十六年 太史局改称太史院 王恂任太史令 郭守敬为同知太史院事 建立天文台 当时 有杨恭懿等来参予共事 经过四年努力 终于在至元十七年编出新历 经忽必烈定名为 授时历 授时历 是中国古代一部很精良的历法 王恂 郭守敬等人曾研究分析汉代以来的四十多家历法 吸取各历之长 力主制历应 明历之理 王恂 和 历之本在于测验 而测验之器莫先仪表 郭守敬 采取理论与实践相结合的科学态度 取得许多重要成就 郭守敬和王恂 许衡等人 共同编制出我国古代最先进 施行最久的历法 授时历 为了编历 他创制和改进了简仪 高表 候极仪 浑天象 仰仪 立运仪 景符 窥几等十几件天文仪器仪表 还在全国各地设立二十七个观测站 进行了大规模的 四海测量 测出的北极出地高度平均误差只有0 35 新测二十八宿距度 平均误差还不到5 测定了黄赤交角新值 误差仅1 多 取回归年长度为365 2425日 与现今通行的公历值完全一致 郭守敬编撰的天文历法著作有 推步 立成 历议拟稿 仪象法式 上中下三历注式 和 修历源流 等十四种 共105卷 为纪念郭守敬的功绩 人们将月球背面的一环形山命名为 郭守敬环形山 将小行星2012命名为 郭守敬小行星 郭守敬为修历而设计和监制的新仪器有 简仪 高表 候极仪 玲珑仪 仰仪 立运仪 证理仪 景符 窥几 日月食仪以及星晷定时仪12种 史书记载称13种 有的研究者认为末一种或为星晷与定时仪两种 在大都 今北京 郭守敬通过三年半约二百次的晷影测量 定出至元十四年到十七年的冬至时刻 他又结合历史上的可靠资料加以归算 得出一回归年的长度为365 2425日 这个值同现今世界上通用的公历值一样 中国古历自西汉刘歆作 三统历 以来 一直利用上元积年和日法进行计算 唐 宋时 曹士等试作改变 授时历 则完全废除了上元积年 采用至元十七年的冬至时刻作为计算的出发点 以至元十八年为 元 即开始之年 所用的数据 个位数以下一律以100为进位单位 即用百进位式的小数制 取消日法的分数表达式 晚年 郭守敬致力于河工水利 兼任都水监 至元二十八至三十年 他提出并完成了自大都到通州的运河 即白浮渠和通惠河 工程 至元三十一年 郭守敬升任昭文馆大学士兼知太史院事 他主持河工工程期间 制成一些精良的计时器 简仪的制作 郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器 该仪器的结构和使用上都比浑仪简单 而且除北极星附近以外 整个天空一览无余 故称简仪 简仪的主要装置是由两个互相垂直的大圆环组成 其中的一个环面平行于地球赤道面 叫做 赤道环 另一个是直立在赤道环中心的双环 能绕一根金属轴转动 叫做 赤经双环 双环中间夹着一根装有十字丝装置的窥管 相当于单镜筒望远镜 能绕赤经双环的中心转动 观测时 将窥管对准某颗待测星 然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星星的位置值 有两个支架托着正南北方向的金属轴 支撑着整个观测装置 使这个装置保持着北高南低的形状 这是我国首先发明的赤道装置 要比欧洲人使用赤道装置早500年左右 编订 授时历 经过王恂 郭守敬等人的集体努力 到1280年 元世祖至元十七年 春天 一部新的历法宣告完成 按照 敬授民时 的古语 取名 授时历 同年冬天 正式颁发了根据 授时历 推算出来的下一年的日历 很不幸 授时历 颁行不久 王恂就病逝了 那时候 有关这部新历的许多算草 数表等都还是一堆草稿 不曾整理 几个主要的参加编历工作的人 退休的退休 死的死了 于是最后的整理定稿工作全部落到郭守敬的肩上 他又花了两年多的时间 把数据 算表等整理清楚 写出定稿 其中的一部分就是 元史 历志 中的 授时历经 在 授时历 里 有许多革新创造的成绩 第一 废除了过去许多不合理 不必要的计算方法 例如避免用很复杂的分数来表示一个天文数据的尾数部分 改用十进小数等 第二 创立了几种新的算法 例如三差内插内式及合于球面三角法的计算公式等 第三 总结了前人的成果 使用了一些较进步的数据 例如采用南宋杨忠辅所定的回归年 以一年为365 2425日 与现行公历的平均一年