梦溪园中谈天说地科学史上丹青留名
□ 陈 安 师 钰
江苏镇江城东的一条幽静小巷内,有一个简朴的庭院,庭院虽小却青砖错落、花香馥郁。院中的纪念堂里有两幅楹联,一幅书“沈酣于东海西湖南州北国之游梦里溪山尤壮丽,括囊乎天象地质人文物理之学笔端谈论自纵横”,另一幅道“数卷奇文物态天心匀翠墨,一钩初月南航北驾为苍生”。这园名为“梦溪园”,正是《梦溪笔谈》作者沈括的故居。
为方便机理研究,本次试验使用针铁矿为实验室合成(自然界中针铁矿主要以褐铁矿形式存在)。具体操作步骤为:将 2.47 moI/L的Fe(NO3)3·9H2O溶入5 L的去离子水中,再将2.5 mol/L NaOH以10 mL/min的速度加入直至溶液pH值达到12并用磁力搅拌器搅拌;将悬浊液在60 ℃的条件下保持72 h。将反应器从水浴中取出,离心分离,清洗至电导至小于20 μs/cm于45 ℃低温下烘干。
沈括原是浙江杭州人,他在《自志》中写道自己三十多岁时,常梦到一处山明水秀、花木如锦之地,心中乐之。后来在镇江置办的这块园地,恰若梦中所游,故取名梦溪园。之后,沈括潜心修撰完成了《梦溪笔谈》,这本被英国科学家李约瑟称为“十一世纪中国科学史上的坐标”的著作,就是从这样一方小小庭院中走到世人面前的。
自幼勤奋 热爱科学
沈括生于一个官宦家庭,幼时勤奋苦读,又随父亲宦游州县,表现出敏锐的观察力和求知欲。他随父亲南下泉州时,见到当地一种叫“钩吻”的植物(俗称断肠草),有人说它是一味草药,也有人说它是致命毒物。沈括教人取来一株钩吻仔细观察,发现它有点像葛却又不同,根和皮是红色的,花如茴香,呈黄色,和《酉阳杂俎》等书所描述的并不一样。人们常常将它作为野葛入药,因此屡出人命。沈括当时不过是十几岁的少年,却敢将剧毒植物拿来观察并指出医书上不严谨之处,其过人的观察、思考能力由此展现。
沈括24岁开始踏入仕途,做过地方官,因此能体察民间疾苦。他参与修复的芜湖万春圩工程,促进了当地农业的发展。之后,入京编校昭文馆书籍,支持当时的平民天文数学家卫朴编修《奉元历》,这一新历法以365.243585日为一回归年,与今天的实际测量相当接近,是当时最精确的历法。
在河北时,沈括还考察了当地的锻铁作坊。虽然《梦溪笔谈》中有关化学化工的知识并不多,但是以胆水炼铜、石油开发、采盐为代表的条目有很多,今天看来依然是成就卓越的。沈括也是提出“石油”一词的第一人,并预言“此物后必大行于世”。他能够对新鲜事物有如此敏锐的嗅觉,也是为后人所称道的。
胡萝卜原产于中亚细亚和欧洲的英国等地,别称红萝卜、红根、丁香萝卜、金笋等。属伞形科胡萝卜属胡萝卜种,两年生草本植物。胡萝卜喜欢凉爽的环境条件,病虫害少,适应性广,在全国各地都能栽培。食用部分为肥大的肉质根,含有丰富的维生素、糖和钙、磷、铁等矿物盐,其中以胡萝卜素的含量为最高,对人体保健有重要作用。深受人们的喜爱,是城乡冬春食用的重要蔬菜之一。
在野外考察地形时,沈括根据太行山断层螺蚌化石及砾层沉积带,第一次从化石的角度做出海陆变迁的科学解释。他将化石解释为古生物遗迹,比西方达·芬奇的解释要早400年。今天所说的“化石”一词,也是从沈括“悉化为石”得来的。
小孔成像的现象早在战国时期就有记载,沈括通过实验发现正像与倒像之间有一个分界点,进一步发现了近代光学所谓的焦点。西汉《淮南子》中记载的“阳燧取火”现象当时并未指出原理,沈括对此进行了光学原理的解释,他还研究过透光镜,对后人有很大的启发。
为官期间,沈括还创造性地发明了立体地形模型。他先在木板上画出平面地图,再用面糊和木屑模拟制出地形地势来。如果天气寒冷,面糊粘不牢,他就以融化的蜡为材料。这比瑞士18世纪的地理模型图,要早700年。
在说明日食、月食、月球绕地运行规律时,沈括也有独到精辟的解释。他说:“月行周于黄道,如绳之绕木。”这种比喻生动又形象。为了更好地观测天象,沈括大胆革新,对浑仪、浮漏、圭表(当时的天文仪器)进行改造,制作了测量日影的铜表,早西方500多年发现了蒙气差,指出了大气的折射现象。这些在当时都是了不起的创见。
沈括也曾负责有关军器制造的工作。受自己兄长沈披和舅父许洞(北宋时期军事家,著有《虎钤经》)的影响,沈括对武器制造也有深入的研究。他曾发掘一台汉代弩机,亲自试射,研究弩机的构造原理、使用方法和功能不足之处,并做了明确的记录。
牛皮糖就沿着渠道岸堤行走了百多步,来到了渠道东头的闸口,旋开了有些生锈的闸门开关,塘坝里的水立刻脱缰的疯牛一般,争先恐后挤出闸口,顺渠道沟前呼后拥而去。大概是放两个响屁的时间,牛皮糖慌慌地又把闸门关了。已经奔出闸口的浪头,以一种幸灾乐祸的势头继续朝前蹿去,一直蹿进渠道尽头的葛藤草窠里方才消失。
博学善文 人无完人
宋代是我国古代科学技术发展的巅峰时期。生产的发展、经济的繁荣、统治的开明、科举的完善以及各民族间的交流,造就了一批博采众长又具有务实精神的通才。
当然,沈括并非一个完美之人。他虽然谨小慎微,但是立场反复。与王安石、苏轼等名臣有过仇怨,一度成为新旧两党抨击的对象。与沈括同时代的人,承认他博学善文,但对他擅长的天文、历法、算学等并未推崇,不少人对沈括的人品也颇有微词。
除了科学家的身份,沈括还是一位文学家。《梦溪笔谈》自是他最有名的著作,除此之外他在经、史、子、集各部都有论著。他还是一名数学家,主要成就是隙积术与会圆术。日本数学家三上义夫在《中国算学之特色》中称,日本没有一位数学家能比得上沈括,甚至其他国家中也很难找到和沈括相提并论的人。沈括还是书画鉴赏家、音乐理论家、外交家、天文家、王安石变法早期的拥护者、民间医方的收集者……
本次入组的36例均来自南京医科大学第二附属医院康复科和神经内科收治的患者,15名女性,21例男性,年龄在35岁到60岁之间,平均年龄52岁。将患者按入院顺序依次编号,随机分为A、B二组,每组18例。病程0.5~6.5个月,平均病程为2个月,其中脑出血病人16例,脑梗死病人20例。患者各项数据均无统计学意义。
直到近代,竺可桢、张荫麟等学者在研究中国古代科学史时,对沈括青眼有加,高度评价了他在科学技术上的成就贡献,认为他是“能以近世之科学精神治科学者”“有科学家之头脑”,再加上李约瑟在《中国科学技术史》对沈括的高度赞誉,国内外对沈括的研究开始兴起。沈括的科学家身份和地位也因此建立并日渐稳固。
鄂麦398为半冬性品种,鄂北地区在10月中下旬播种,鄂东南、江汉平原麦区在10月下旬至11月初播种,不宜太晚。
科学通才 著作传世
这一切仍离不开那本传世的《梦溪笔谈》。虽然是他晚年的作品,但是其中许多素材、笔记乃是其平生所积累。按照他自己的说法,《梦溪笔谈》有两不谈:国家政事、宫廷禁事不谈,有关他人毁誉利害之事不谈。
书中所列除了他个人经历、发明创造和独家考证外,还记录了许多别人的成果。其中比较突出的是,沈括详细记载了毕昇的活字印刷术,也是现存唯一有关活字印刷术的原始资料。有关指南针的记载,沈括不但是最早记录的,而且是记录最为详细的。
他在书中对一些现象给出了较为科学的解释,但有些也只是推测和猜想;一些记录详细保留了他的研究过程,而一些只是他对某一现象的客观描述。遇到无法解释的难题,他会归之于“神奇”“妙理”,这是他所处时代和社会的局限性导致,并不能掩盖《梦溪笔谈》一书的光芒,也不能影响沈括在科学史上的地位。
正如我国科技史学家胡道静先生所言,沈括是“我国历史上,同时是世界历史上稀有的一位通才。对于文学、艺术、科学、技术、历史、考古,他都有深刻的研究,并且在各方面都有创造性的见解。他有很多重要的创见,至今为世人称道不衰;他有很多正确的科学论断,早于西方学者数百年就明确地提出”。我们不必以现代科学标准过分苛求他,也无须为他锦上添花。客观地讲,在当时的社会背景下,沈括是北宋也是世界范围内的伟大科学家之一。
(摘自《科学画报》2019年第2期)