1082年,年过50岁的沈括兵败永乐城,从一名守护边境的大将,被贬到了湖北随州,政治生涯从此中断。
初贬随州,沈括诗云“满目伤心悔上楼”。从随州到秀州再到润州,他审视前半生的宦海沉浮,虽能游刃有余地处理数学、物理、地理等科学领域的复杂,但面对更为复杂的官场人际,时感力不从心。在人生最后几年,沈括写成《梦溪笔谈》。他将耳闻目睹以及自身经历,都写进了这本旷世奇书之中。
历史悠久的中国科技成果丰富,科技文化灿烂。今天在建设中华民族现代文明的征途中,推动科技文化繁荣发展尤为重要。沈括被英国学者李约瑟称为“中国整部科学史中最卓越的人物”,如今网上很多人评价他是宋代的“理科男”。沈括在科技文化发展方面作出了哪些探索?我们能从中读懂什么?
一
沈括幼年时,父亲四处为官,他跟着转徙四方。由于父亲忙于公务,承担教育重任的是母亲许氏。许氏的教育方法,最重要的一条就是鼓励他跟随兴趣成长。
和同时代的孩子不一样的是,沈括没有过早进入科举教育的框架中,他到过很多地方边学边游,14岁就读完家中藏书,难得的是他对世间万物保持了发自内心的探索欲。
读到白居易的“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”,他跑到深山求证,终于明白这是地势高低带来气温变化,对植物生长产生了影响。听说潮州钓上像船一样大的鳄鱼,他感到难以置信,尽管身在福建,母亲还是带着10岁的他亲赴现场,一探究竟。书上说草药“钩吻”可以治病,又听说有人被它毒死,沈括便把这种草药种在自家院子里,竟然也得到了母亲同意。
对未知世界强烈的探索欲望和实践精神,陪伴了沈括成长以及为官从政的前半生,也为包罗万象的《梦溪笔谈》积累了丰富素材。
1080年,沈括任延州知州,得知当地村民燃烧一种黝黑的液体煮饭、取暖,通过实验认识到此物用途,敏锐感知到“此物必大行于世”,并在《梦溪笔谈》中将其命名为“石油”。
他还推断华北平原的成因是黄河流域的泥沙沉积,创造出军用的立体地图,提出流水侵蚀作用的自然现象,用“化石”解释生物遗迹,用实验揭示声音共振......使人叹为观止。
千年以前的宋代,大多数人的人生道路,最优解是科举而非科技,梦想着“修身齐家治国平天下”。但沈括的一生,恰恰是与科技相伴的一生。是科技,助他初出茅庐“十年试吏”一展身手;是科技,助他在宦海浮沉中卓有政绩屡进官职;也是科技,帮他在政治挫败时度过人生最后的岁月。
一个生活在宋代的人,能拥有如此奇特的“最强大脑”,涉及如此之多的科技领域,沈括这份聪明才智的背后,是源源不竭的求索精神。
沈括 图源:“良渚文旅”微信公众号
二
科技的进步离不开创新,而推动沈括进行创新的,是他对湿法炼铜、潮汐月相的观察,是他治水造田、出使北辽的为国为民之心,是他对民间科技的记录。
沈括初入职场,担任沭阳县主薄。在沭阳,他面临的第一件大事,就是治水。这在当时非常棘手。棘手的关键原因在于县衙无法框定工程量,项目经常调整,导致工程久拖不决,民工怨气很大。再加上县衙监工打骂民工,二者矛盾尖锐。
查明实情后,沈括用上了他的地理、数学才能,重新审查施工图,经过仔细考察测量,将项目内容精准地固定下来。同时换下监工,亲自上阵。矛盾迎刃而解,工程顺利完工,“得上田七千顷”。
治理汴河时,计算土石方,他发明了隙积术,把南北朝时就停滞不前的等差级数求和问题,发展为高阶等差级数求和。测量河道地形,他发明了会圆术,把球面三角学的发展推进到新的阶段。
又如他的“分层筑堰法”,精准测量出开封上善门至泗州淮口的水平高差63.3米,水平距离在420公里之内,这是存世文献中最早的水平高程测量的记载。
科技在古代中国相对来说不大受重视,特别是民间的能工巧匠,他们的创新发明,很多都湮没在历史之中。不过,沈括觉得:“至于技巧、器械、大小、尺寸,黑黄苍赤,岂能尽出于圣人!百工、群有司、市井、田野之人,莫不预焉。”
沈括所到之处,都可见其询问探访的足迹。或医师,或乐工,或老农,或工匠,不论是士大夫之家,还是身居深林的隐者,无不求访。
对于科技,沈括始终保持着求知若渴的态度。年轻时因为好奇喻皓的独门妙技,跑遍全城书店,只为了能买到《木经》;丁忧返乡时,他发现家族收藏了一套毕昇的胶泥刻字半成品,沈括详细研究并记录了活字印刷制作和使用全过程,让这项伟大发明得以传世……
也因为沈括坚持不懈地记录,为我们留下了宝贵财富。《梦溪笔谈》成为我们目前了解泥活字印刷术的原始资料,也是现在可供后人了解《木经》的宝贵资料。此外,书中详细记载了汉族劳动人民创造的炼钢工艺、福建农民种茶的宝贵经验。
三
元佑初,经历了人生大起大落的沈括终于得以安定。他来到润州(今江苏镇江),在梦溪园中记录了他的所见所闻。
一桩桩往事,在沈括与笔砚的“交谈”中记录下来。同时记录下来的,还有一个时代的科技思想和伟大的科技成就,以及沈括对科学独特的感知和纯粹的热爱。生活的清苦、被贬的失落,都在他的笔谈中让自己和时代达成了和解。
这部10余万字的笔记体著作,内容涵盖天文历法、地理、物理、数学、生物、音乐、艺术、文学、语言学、史学、医药学、军事、工程技术等十余个学科门类,堪称是一部百科全书式的著作。其中,关于石油的命名、磁偏角、活字印刷、流水侵蚀等诸多现象,都属于世界最早的发现或记录。
比如关于温州雁荡山的形成,在经过实地考察后,沈括在《梦溪笔谈》认为,“当是为谷中大水冲激,沙土尽去,唯巨石岿然挺立耳。”这种水流侵蚀改变地表形态的记录,比西方要早了700多年。
国学大师陈寅恪说:“华夏民族之文化,历数千载之演进,而造极于赵宋之世。”回望千年,在封建社会一个多元发展的科技文化高峰时代,沈括的出现,既是偶然,也是必然。
透过《梦溪笔谈》,我们不仅可以看到中国古代灿烂的科技史,还可以看到沈括求知求真的科学精神,勇于任事、尽心尽责的事业精神,以及追求极致的工匠精神。
在杭州西北20多公里外的余杭区安溪太平山南麓,良渚古城瑶山遗址之东,静卧着一座宋代风格的墓园,沈括去世后就安葬于此。
沈括墓的东面是主攻工业设计的梦栖小镇,西面是助推重大科技创新的之江实验室,而南面则是绵延39公里的城西科创大走廊,这条科创走廊会聚了91个国家级科创平台、58万专业技术人才......中国式现代化关键在科技现代化。新时代的人们接续求真创新,科学精神跨越时空,遥遥呼应。
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