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《夢溪筆談》簡介 北宋沈括撰。這是一本有關歷史、文藝、科學等各種知識的筆記文學體裁，因寫于潤州（今江蘇鎮(zhèn)江）夢溪園而得名。沈括與《夢溪筆談》□林炳偉（浙江衢州一中）沈括是北宋杭州錢塘縣人。元朝修的《宋史》稱贊沈括“博學善文，于天文、方志、律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算無所不能”。他所寫的《夢溪筆談》，被英國科技史專家李約瑟稱為“中國科技史上的里程碑”。 《夢溪筆談》是宋朝的沈括所著的筆記體著作，大約成書于1086年～1093年，收錄了沈括一生的所見所聞和見解。 現(xiàn)存《夢溪筆談》分為26卷，分故事、辯證、樂律、象數(shù)、人事、官政、權智、藝文、書畫、技藝、器用、神奇、異事、謬誤、譏謔、雜志、藥議17個門類共609條。內容涉及天文學、數(shù)學、地理、地質、物理、生物、醫(yī)學和藥學、軍事、文學、史學、考古及音樂等學科?！秹粝P談》是中國科學技術史上的重要文獻，百科全書式的著作。 在數(shù)學方面開創(chuàng)了“隙積術”和“會圓術”。天文方面指出極星不在天極；得出冬至日長、夏至日短等結論。并且對天文儀器也有所改進。歷法上大膽創(chuàng)新，提出《十二氣歷》。地理學方面以流水侵蝕作用解釋奇異地貌成因。物理方面記載了磁偏角、凹面鏡成像實驗和聲音共振實驗。書中還記述當時一些重大科技成就，如指南針、活字印刷術、煉銅、煉鋼、石油等。其中“石油”一詞是在該書中首次提出的，并且沿用至今。 沈括在晚年用寫成《夢溪筆談》二十六卷，再加上《補筆談》三卷和《續(xù)筆談》，共列有條文六百零九條，遍及天文、數(shù)學、物理、化學、地學、生物以及冶金、機械、營造、造紙技術等各個方面，內容十分廣泛、豐富，是中國科學史的重要著作。《夢溪筆談》中所記述的許多科學成就均達到了當時世界的最高水平。英國著名科學史專家李約瑟稱《夢溪筆談》是“中國科學史上的坐標”。 《夢溪筆談》中涉及物理學方面的內容主要有聲學、光學和磁學等各方面，特別是在磁學方面的研究成就卓著。 沈括在《夢溪筆談》中留下了歷史上對指南針的最早記載。他在書卷二十四《雜志一》中記載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常偏東，不全南也。”這是世界上關于地磁偏角的最早記載。西方直到公元1492年哥倫布第一次航行美洲的時候才發(fā)現(xiàn)了地磁偏角，比沈括的發(fā)現(xiàn)晚了四百年。沈括在《夢溪筆談》的《補筆談》第三卷中《藥議》中又記載道：“以磁石磨針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不同?！鄙蚶ú粌H記載了指南針的制作方法，而且通過實驗研究，總結出了四種放置指南針的的方法：把磁針橫貫燈芯、架在碗沿或指甲上，以及用絲線懸掛起來。最后沈括指出使用絲線懸掛磁針的方法最好。 在光學方面，《夢溪筆談》中記載的知識也極為豐富。關于光的直線傳播，沈括在前人的基礎上，有更加深刻的理解。為說明光是沿直線傳播的這一性質。他在紙窗上開了一個小孔，使窗外的飛鳥和樓塔的影子成像于室內的紙屏上面進行實驗。根據(jù)實驗結果，他生動的指出了物、孔、像三者之間的直線關系。此外，沈括還運用光的直線傳播原理形象的說明了月相的變化規(guī)律和日月蝕的成因。在《夢溪筆談》中，沈括還對凹面鏡成像、凹凸鏡的放大和縮小作用作了通俗生動的論述。他對我國古代傳下來的所謂“透光鏡”的透光原因也作了一些科學解釋，推動了后來對“透光鏡”的研究。 在聲學方面，沈括在《夢溪筆談》中精心設計了一個聲學共振實驗。他剪了一個紙人，把它固定在一根弦上，彈動和該弦頻率成簡單整數(shù)比的弦時，它就振動使紙人跳躍，而彈其它弦時，紙人則不動。沈括把這種現(xiàn)象叫做“應聲”。用這種方法顯示共振是沈括的首創(chuàng)。在西方，直到十五世紀，意大利人才開始做共振實驗。至今，在某些國家和地區(qū)的中學物理課堂上，教師還使用這個方法給學生做關于共振現(xiàn)象的演示實驗。 宋代是中國古代數(shù)學最輝煌的時期之一。北宋大科學家沈括的名著《夢溪筆談》中，有10多條有關數(shù)學的討論，內容既廣且深，堪稱我國古代數(shù)學的瑰寶。 沈括最重要的數(shù)學探討是隙積術和會圓術。隙積術在我國數(shù)學史上開辟了高階等差級數(shù)求和的研究領域，對高階等差級數(shù)的研究始自沈括。 所謂“隙積”，指的是有空隙的堆積體、例如酒店中堆積的酒壇、疊起來的棋子等，這類堆積體整體上就像一個倒扣的斗，與平截頭的長方錐（芻童）很像。但是隙積的邊緣不是平的，而中間又有空隙，所以不能照搬芻童的體積公式。沈括經(jīng)過思考后，發(fā)現(xiàn)了正確的計算方法。他以堆積的酒壇為例說明這一問題：設最上層為縱橫各2個壇子，最下層為縱橫各12個壇子，相鄰兩層縱橫各差1壇，顯然這堆酒壇共11層；每個酒壇的體積不妨設為1，用芻童體積公式計算，總體積為3784／6，酒壇總數(shù)也應是這個數(shù)。顯然，酒壇數(shù)不應為非整數(shù)，問題何在呢？沈括提出，應在芻童體積基礎上加上一項“（下寬－上寬）高／6”，即為110／6，酒壇實際數(shù)應為（3784＋110）／6＝649。加上去的這一項正是一個體積上的修正項。在這里，沈括以體積公式為基礎，把求解不連續(xù)的個體的累積數(shù)（級數(shù)求和），化為連續(xù)整體數(shù)值來求解，可見他已具有了用連續(xù)模型解決離散問題的思想。 會圓術是對圓的弧矢關系給出的比較實用的近似公式，主要思想是局部以直代曲。沈括進一步應用《九章算術》中弧田的面積近似公式，求出弧長，這便是會圓術公式。沈括得出的雖是近似公式，但可以證明，當圓心角小于45時，相對誤差小于2％，所以該公式有較強的實用性。這是對劉徽割圓術以弦（正多邊形的邊）代替圓弧思想的一個重要佐證，很有理論意義。后來，郭守敬、王恂在歷法計算中，就應用了會圓術。 在《夢溪筆談》中，沈括還應用組合數(shù)學法計算得出圍棋可能的局數(shù)是3361種，并提出用數(shù)量級概念來表示大數(shù)3361的方法。沈括還在書中記載了一些運籌思想，如將暴漲的汴水引向古城廢墟來搶救河堤的塌陷，以及用挖路成河、取土、運輸，最后又將建筑垃圾填河成路的方法來修復皇宮等。沈括對數(shù)的本質的認識也很深刻，指出：“大凡物有定形，形有真數(shù)?！憋@然他否定了數(shù)的神秘性，而肯定了數(shù)與物的關系。他還指出：“然算術不患多學，見簡即用，見繁即變，乃為通術也?！?