沈括(1031~1095),北宋钱塘(今浙江杭州市)人。他在23岁就任沭阳县,并主持兴修水利工程,为当地民众谋福利。在1063年中进士后,由于对天文学有深刻了解,被任命到司天监任职。在这一职位上,他发现了监中存在的一些弊端,坚持主张进行更加严谨的观测,为科学研究的推动提供了力量。
沈括后来被任命为集贤院校理,这个职务使他有机会研读大量国家藏书,进一步拓宽了他的研究领域。他深入参与了王安石变法,为改革做出了积极贡献。在1075年,他还出使辽国,这次使命为他提供了进行地理考察的机会。而在1080年,他主持了对西夏的抗争军事。
随着1088年后他居住在京口梦溪园(今江苏镇江市),沈括开始专心著述,创作了一部北宋时期的重要科学著作《梦溪笔谈》。这部书共有600余条,其中约三分之一的内容涉及自然科学,包括数学、天文、气象、地质、地理、地图、物理、化学、冶金、水利、建筑、生物、农学、医学等多个领域。
《梦溪笔谈》中的内容丰富而精辟,展现了沈括在学术领域内广泛的知识和见解。他提出了许多独到的观点,如隙积术、太阳历、虹的成因、透光镜、立体地貌模型、化石、盐类晶体、各种药方、毕昇活字印刷术等。这使得《梦溪笔谈》不仅在中国科技史上有着举足轻重的地位,同时也在世界科技史上占有着重要的价值。
沈括在天文历法方面的贡献可以总结为七项:首次提出了纯阳历方案,即十二气历,这有助于指导农业生产。他还开创了简化浑仪的方向,通过理论上指出真太阳日长度变化,他准确地解释了不是每次朔望都发生交食的原因,并形象地解释了月相变化的原因。他还指出了月亮出没与潮汐形成的主要因素,并发现了潮汐的滞后现象。在研究方面,他发现了北宋常州陨石的成分是铁。此外,他还指出极星与天极不动处尚有距离,且在变化,提出通过观测求极星距极远近的方法。
尽管沈括在天文历法领域有诸多贡献,近来一些人提出他发现了地球绕太阳的椭圆运动轨道的“妥法”,也有人认为他用漏壶发现了真太阳日的不均匀,但这两个问题仍有待深入研究。在这方面,笔者基本持否定态度,但这也正是科学研究中的探讨和争议所在。
总的来说,沈括作为北宋时期的学者和科学家,通过自己在水利、地理、天文历法等领域的积极参与和深刻研究,为中国科技史和世界科技史的发展都留下了深远的印记。他的学术贡献不仅在当时有着显著的影响,而且至今仍然为后人所铭记。