沈括（公元1031～1095年），是我国古代历史上杰出的自然科学家之一。而他的著作《梦溪笔谈》是“中国科学史上的里程碑”，因而英国科学史学者李约瑟称沈括是“中国整部科学史中最卓越的人物”。
沈括
沈括生于北宋仁宗天圣九年（公元1031年）。父亲沈周，是浙江钱塘人，他以宽厚、奉公颇有美誉，曾任旬州平泉县令、泉州知州、开封判官、江南东路按察使。仁宗皇祐三年（公元1051年）去世，官为太常少卿、分司南京。母亲苏州许氏，乃名门闺秀，知书达理，对沈括的成功起了重要启蒙作用。
沈括在其父亲去世后，任海州阳县主簿，掌管全县的簿册目籍。当时沐水河道渐渐变为停滞不流的污泽，沈括建议修筑二堤，在他的带领下沐水被疏通成为百渠九堰，灌溉良田七千顷，成绩显著。嘉祐六年（公元1061年），沈括居住在长兄沈披家中，恰巧沈披在考察能否修复废弃的奏家圩，沈括对长兄的见解表示赞同，将旧圩重建，题名为“万春圩”，灌溉了千余顷田地，避免了四年后的一次洪灾。嘉祐七年（公元1062年），沈括在苏州的科举考试中，名列第一。嘉祐八年（公元1063年）考中进士。治平元年（公元1064年）任扬州司理参军。在任时得到淮南转运使张刍赏识，将其次女许配给他。丈人调京官任秘阁校理后，将沈括推荐为校书郎，负责昭文馆的编校工作。治平三年（公元1066年），奉命参与制造浑天仪。因为当时浑仪景表刻漏在测验时都有误差，改由沈括主持在司天监依新样制造浮漏、浑仪。沈括曾著《浑仪》、《浮漏》、《景表》三文，他所主持制作的浑仪，根据唐代李淳风的浑仪，对尺度、黄赤道、天常环、月道、规观等方面进行了改革，取消了白道环，把仪器简化、分工，又改变一些环的位置，使它们不挡住视线，观察起来很方便，使浑仪的发展产生历史性转折。他研究日月形状及计算黄道星度，得到宰相文彦博的赞许，沈括的天文学才能崭露头角。
熙宁元年（公元1068年），宋神宗赵顼即位。当时北宋王朝面临严重的内忧外患，于是任用王安石做宰相，推行新法，这就是宋史上有名的“襄赞新政”。这场新政中，沈括发挥其才能，协助王安石推行新法。熙宁四年（公元1071年）十一月，沈括在太子中允、检正中书刑房公事。次年，被提升为举司天监。七月，加任史馆检讨；九月，主持测量汴通地形，督察疏浚汴间水道。熙宁六年（公元1073年）担任集贤校理，五月，奉命制定三司令赦。六月，沈括奉命相度两浙路农田、水利、差役等事并兼任察访，主要从事水力工程技术。在治理汴河时，他创造了分层筑堰的水准测量法，实测了从开封到泗州河段共八百四十里一百三十步的坡降，测得高差十九丈四尺八寸六分，精确度很高。两浙察访时他发现雁荡诸峰由于水土的流失，形成类似于黄土高原“立土动及百尺，迥然耸立”的“峭拔险怪”状；七月任左正言，擢知制诰，兼通进银台司；八月，为河北西路察访史。河北察访时，他观察到太行山地层中有螺蚌、卵石带，推断过去这一带是海滨，并运用他多年治水对水流冲淤规律的认识，解释华北平原的形成，这基本符合现代科学原理。
九月，在王安石荐举下，兼任主持军器监。这期间，沈括对城防、阵法、兵器、战略技术进行研究，编著了《修城法式条约》二卷。军器监在沈括的刻苦经营下，大大提高了武器的质量、数量。沈括还亲自探访冶锻作坊；为了制造“柔薄而韧”、“强弩射之不能入”的铁甲，区别了熟铁、钢、冷锻与热锻，并解释了用牛皮制的箭袋监听远方来敌的原理。
熙宁八年（公元1075年）三月，沈括被任命使辽折冲。他在枢密院查阅档案，查出辽国的无理要求。六月到达辽庭，由于他的充分准备，在与辽方进行的六次大辩论中，驳倒辽方，使辽方放弃无理要求，达成协议。沈括在归途中，悉心收集有关山川道路和风俗人情资料，著成《使契丹图钞》一书，并制出立体的木制模型图，后来在沿边各州推广。
熙宁九年（公元1076年），沈括官拜翰林学士、三司使（主管财政经济）。但由于王安石变法动摇了大地主豪绅贵族的利益，于同年被罢相。次年，他因作为变法主将，也被劾罢免掌管三司使，以集贤院学士身份被贬至宣州。元丰三年（公元1080年）沈括被重新任用，担任延路经略安抚使，担当起西陲安边的重任。元丰四年（公元1081年）元月，沈括亲自指挥，宋师先发制人，攻下米脂、石州、夏州、银州，获顺宁、金汤大捷。元丰五年（公元1082年）五月，战功显赫的他，由龙图阁侍制被提升为龙图阁直学士。同年八月，前敌将军徐禧不听将命，擅自选择“军事忌地”永乐筑城固守，被西夏军断水围攻，以至全军覆没。沈括以“处置失当”，代人受过，被贬为均州团练副使，随州安置，从此结束了他的政治、军事生涯。元丰八年（公元1085年），哲宗即位，大赦天下，沈括被提拔为秀州团练副使，本州安置，重返两浙。沈括在熙宁九年任三司使时奉命编绘《天下州县图》（守令图），到秀州闲居时才于元二年（公元1087年）完成，了却了一桩心愿。以前很少见有这么大的图幅，有这么详细的内容。次年投进朝廷，受赐赏，允许他居住在任何地方。从此，沈括移居润州（今江苏镇江市）地方。他将以前购置的田园，建成“梦溪园”，在这里写下了中国及至世界历史上的著名科学著作《梦溪笔谈》。沈括于哲宗绍圣二年（公元1095年）去世，享年六十五岁。沈括除《梦溪笔谈》外，还写了很多其他方面的著作，如《易解》、《乐论》、《乐器图》、《左氏记传》、《字说》，关于刑法的有《熙宁详定诸色人厨料式》、《诸赦格式》等，关于地理的有《使辽图钞》、《怀山录》, 《忘怀录》涉及农家，有关历算的《熙宁奉元历》、《熙宁奉元历经》等以及《熙宁晷漏》，有关军事的兵书《边州陈法》、《修城法式条约》。此外，还有《茶论》、《苏沈良方》、《长兴集》等众多著作。
（2）《梦溪笔谈》
沈括几乎用三十年的时间在仕途上奔波忙碌，可以说他不是专业的科学家。他在多年的旅游、各地察访的途中，注意观察天文地理现象，广泛收集各方面的知识，并且进行了深入的研究。到了晚年他闲居梦溪园的时候，仍“壮志不已”, “思平日过客言者，时纪一事于笔，则若有所昭言，萧然移日。所与谈者，唯笔砚而已，谓之《笔谈》”。
梦溪笔谈书影
《梦溪笔谈》共有三十六卷，现传仅二十六卷，共分故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、艺术、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议等十七目。由李约瑟编著的《科学技术史》第一卷中记载到：按照现代科学分类，把《梦溪笔谈》的内容分成二十五个项目，全书共五百四十八条，自然科学总数为二百零七条，其中有关《易经》、阴阳和五行七条，数学十一条，天文和历法十九条，气象学十八条，地质学和矿物学十七条，制图学与地理学十五条，物理学六条，化学三条，工程学、冶金学和工艺学十八条，灌溉和水利工程六条，建筑学六条，生物科学、植物学和动物学五十二条，农艺六条，医学和药物学二十三条。有一百零七条是人文科学，有关人类学、考古学、语言学和音律学，余下二百零七条为人事材料，有关官员生活和朝廷、学士院和考试，文学和艺术、法律警务、军事以及杂闻轶事。内容丰富的学术著作《梦溪笔谈》，反映了我国北宋中叶最新的科学技术水平，为我国的科学发展做出了卓越的贡献。
沈括的《梦溪笔谈》中有关天文学的条文近二十条，内容丰富。熙宁五年（公元1072年）沈括做提举司天监时，通过调查，揭发了不实测天象、弄虚作假、伪造记录的行为，打破了世袭制度，推荐精通历法的平民卫朴入司天监主持新历。后来他还指出新历（奉元历）不完善主要是由于没有实际观测资料可以运用，因此建议对日、月、五星的运行进行长时期实际观测，交原撰历人参照修改。沈括重视实践，从实践中总结出规律性的认识。他制造新的天文观测仪器，写了《浑天议》、《浮漏议》、《景表议》三篇杰出的科学著作，极力主张实测日、月、五星的行度来修改历法；天极不动处也被考察，画图二百余张；他实地观测海潮涨落规律，得出“每至月正临子、午，则潮生”的正确结论；刻漏计的情况也被他精心考察，“凡十余年，方粗见真数，”终于肯定了“冬至日行速”, “百刻有余”, “夏至日行迟，不及百刻”的客观事实。晚年时沈括曾建议采用以十二气为一年的历法，以前的以十二朔望月为一年的历法被废除。沈括的《十二气历》与后来太平天国的《天历》及现在各国采用的公历十分相似。《十二气历》以立春作为一年的开始，一年的节气有固定日期，有利于指导农事，比现行公历更为科学。
沈括在数学方面造诣颇深。他从实际需要出发提出新的命题和计算方法，他从计算“酒家积罂”、“层坛”体积出发提出“隙积术”，为我国古代数学高阶等差级数求和开辟了一条新的道路；他创立了“会圆术”，在我国数学史上第一个提出了由弦、矢的长度求弧长的近似公式，为我国平面几何、球面三角学的发展作出了重要贡献。沈括在《梦溪笔谈》中还指出了用数量级的概念把握大数的方法，认真地记录了简捷运算的增成代除法，他还记载了运筹学在生产实践中运用的实例，并用运筹学思想研究军粮供应与行军进退的关系等。
沈括一生走遍了神州大地，他重视观察和分析，在他的《梦溪笔谈》中有许多地学方面的卓越论断和丰富资料。他在主持修复、勘测汴梁渠时，测得开封和泗州间的地势高差细到寸和分，这一成就在我国测量史上享有很高的地位；沈括用十二年的不懈努力，编制了《天下州县图》地图集，在前人的制图技术基础上总结出二十四位向，制图七法，把古代制图学水平又向前推进了一步。沈括在地学方面最突出的成就在于他观察了雁荡诸峰，指出水流侵蚀的作用，论断了海陆变迁，用流水搬运与堆积作用，解释华北平原的形成原因，不但说明了古今地形变化，而且还用延州“石笋”等古代动植物化石，对古代自然环境、古今气候变化进行了推测，从中也可以看出他的唯物主义思想。沈括的《梦溪笔谈》反映了我国当时地学所达到的先进水平。他对化石的认识，早于意大利的达·芬奇（公元1452～1519年）论述的流水侵蚀作用，也早于英国的郝登（公元1726～1792年）；在立体地理学模型制造方面，比瑞典人的作品论述得更早。
沈括在物理学方面的成就突出地表现在他对指南针的记述上，他对指南针的四种实验方法都有所记述，而且在世界上第一个发现磁偏角，指出磁针“常微偏东，不全南也”。这一成就比哥伦布要早四百年。
石油的名称也是沈括在《梦溪笔谈》中最早提出。他还研究了石油的用途，亲自用石油燃后的烟炱（音台，炭黑）制作墨，称为“延州石液”。除此之外，他还记述了鸭蛋的化学发光和生物发光的现象。
有关气象的条文《梦溪笔谈》中记载了将近二十条，沈括通过自己的观察，对风、霜、雷、雹、虹、海市蜃楼、陆龙卷等天气现象作了细致、生动、形象的记述，他科学解释了许多天气现象，并做出成功的天气预报。他提出“天地之变，寒暑风雨”等“率皆有法”, “变则无所不至”，认为天地之间的一切物体都在永不停息地变化着。同时提出了具体问题要具体分析的论断，因时因地制宜，不能“胶于定法”，反映了沈括朴素的唯物主义思想，对当时流行的程朱唯心主义理学是一个有力的批判。
涉及动、植物学和医学的条文在《梦溪笔谈》中约九十条，广泛地记载和描述了各地所产的动、植物和药物，譬如南海的车渠，西北的枸杞，北方沙漠的跳鼠，海州的海牛（儒艮）等等。此外，对于四川人养鸬鹚捕鱼，河北沧州、景县一带人防治蚊虻的方法，以及粘虫天敌、蔬菜病害等情况也有所记载。沈括不迷信古人，从实际出发，搞了很多的调查研究，也纠正了古书上的许多错误。沈括对当时被奉为药物学经典的《神农本草经》，在肯定它正确方面的同时，根据当时的实践经验，对其中错误及不完善之处作了订正和补充。《梦溪笔谈》中记载了很多药物，都是沈括在广泛采访和大量搜集各地民间验方、草药的基础上，经过亲自验证整理而成的。他还指出生物生长受纬度、海拔高低等地理条件影响，同时还取决于不同动、植物的本性及人工栽培措施，故此采药要根据具体时间来进行处理。沈括还指出中药的不同剂型可以发挥不同的治疗作用，并能联系到药性来考虑剂型的选择，这些都反映了他朴素的辩证法思想。
沈括在科学上表现出了唯物主义倾向，这样就使他能够对群众的实践经验加以总结。他在《梦溪笔谈》中记载了许多劳动人民的发明创造，布衣毕升发明活字印刷术也被他以生动、简洁文字记述下来；还介绍了喻皓所著的《木经》，这部总结劳动人民建房屋实践经验的著作虽已失传，但通过沈括使我们仍能了解喻皓的一些发明创造。沈括还高度赞扬了河工高超堵塞河堤决口的三埽龙门的方法。除此之外，河北工人炼钢、福建农民种茶的宝贵经验在书中也有所记载。
在中国的科技史上，沈括是不可多得的人才，在全面地介绍宋辽夏金时期科技发展及科学成就时，大多都要涉及到他的论述。他的成就可以称为中古期的一盏明灯，可惜的是它的光辉为日益没落的封建社会所遮掩。他的许多进步的政治主张，受到保守势力抵制而没有被采纳。沈括在当时的封建社会中虽然“和者必寡”，但他的《梦溪笔谈》到了今天仍然广为流传，是我国古代文明的宝贵财富。
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