沈括

早年經(jīng)歷

宋仁宗天圣九年（1031年），沈括出生于浙江錢塘（今杭州市）沈氏家族，祖父沈曾慶曾任大理寺丞，父親沈周、伯父沈同均為進(jìn)士。

沈括自幼勤奮好學(xué)，十四歲就讀完了家里的藏書(shū)，并隨父親宦游州縣，到過(guò)泉州、潤(rùn)州、簡(jiǎn)州和汴京等地，接觸社會(huì)，增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，表現(xiàn)出對(duì)大自然的強(qiáng)烈興趣和敏銳觀察力。

沈括自幼體弱，加上讀書(shū)十分用功，經(jīng)常需要服食中藥調(diào)理。錢塘沈氏在醫(yī)藥學(xué)頗有建樹(shù)，有家傳藥學(xué)書(shū)籍《博濟(jì)方》，受家庭影響，沈括也從搜集醫(yī)方開(kāi)始鉆研醫(yī)學(xué)。

皇祐二年（1050年），沈周知明州（今寧波市），沈括借居蘇州母舅家，從舅舅許洞的著作與藏書(shū)中得益甚多，開(kāi)始對(duì)軍事產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣。

步入仕途

皇祐三年（1051年），父親沈周去世；至和元年（1054年），沈括以父蔭入仕，任海州沭陽(yáng)縣主簿，遂治理沭水，開(kāi)發(fā)農(nóng)田，頗有政績(jī)。工程結(jié)束后，沈括辭去職務(wù)，來(lái)到哥哥沈披在任的寧國(guó)縣，準(zhǔn)備科舉考試。

嘉祐六年（1061年），沈披主持蕪湖萬(wàn)春圩工程，沈括有治水經(jīng)驗(yàn)，遂獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策并作了詳細(xì)記錄。

嘉祐八年（1063年），沈括進(jìn)士及第，因排名在前六名之外，按制守選。次年，沈括守選期滿，授揚(yáng)州司理參軍，負(fù)責(zé)一州刑獄。

治平二年（1065年），經(jīng)淮南路轉(zhuǎn)運(yùn)使張蒭推薦，沈括被調(diào)入京師，編校昭文館書(shū)籍，參與詳訂渾天儀，并在閑暇研究天文歷法之學(xué)。

熙寧元年（1068年），沈括升任館閣?？?，有機(jī)會(huì)接觸皇家藏書(shū)，進(jìn)一步充實(shí)自己的學(xué)識(shí)。八月，母親病逝，沈括辭官護(hù)送靈柩回錢塘。

參與變法

熙寧四年（1071年），沈括守喪期滿，進(jìn)京述職，得到神宗和王安石的器重，被任為檢正中書(shū)刑房公事。

熙寧五年（1072年），沈括奉命主持汴河疏浚工程，七月，加官史館檢討。按照慣例，皇帝每三年要到圜丘祭祀天地，吏員常借此修建園林、謀取私利。沈括便考察南郊大禮的歷史沿革，撰成《南郊式》，被任命掌管郊祀事務(wù)。沈括按照新禮儀辦事，所省費(fèi)用數(shù)以萬(wàn)計(jì)，神宗十分滿意。

八月，淮南饑荒，沈括受命巡察，發(fā)放常平倉(cāng)錢糧，疏通河渠，修治荒田，取得明顯成效，升任集賢校理，巡察兩浙農(nóng)田水利。兩浙水利工程規(guī)模浩大，沈括建議出錢雇用饑民興建水利，得到神宗的贊同。九月，沈括升任太子中允、提舉司天監(jiān)。當(dāng)時(shí)的日官都是些庸碌之人，對(duì)天文幾乎全然不知。沈括遂改革機(jī)構(gòu)，改進(jìn)儀器，召請(qǐng)衛(wèi)樸修造新歷法，并向全國(guó)征集觀測(cè)天象的書(shū)籍。

十一月，朝廷登記民間車輛，市易司打算填封私井以阻止四川私販井鹽，民議紛紛。沈括進(jìn)言：民間都是太平車，不利于機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)[27]；小鹽井很多，填封私井勢(shì)必要加強(qiáng)警戒，得不償失。[28]神宗贊同，次日詔停此二事，擢升沈括為知制誥、兼管通進(jìn)、銀臺(tái)司。

熙寧七年（1074年）八月，沈括調(diào)任河北西路察訪使，提舉河北西路義勇、保甲公事。河北西路地處北疆，沈括上任后，將工作重點(diǎn)放在改革軍政和鞏固國(guó)防上。

熙寧八年（1075年）二月，沈括返京后，上疏提出三十一條整改意見(jiàn)，多數(shù)都被神宗肯定與采納。九月，沈括兼任判軍器監(jiān)，負(fù)責(zé)兵器的鑄造與儲(chǔ)備。沈括對(duì)弓有很深的研究，提出“弓有六善”的觀點(diǎn)，并建議大批制造“神臂弓”。到次年五月，軍器監(jiān)上報(bào)朝廷時(shí)，兵器產(chǎn)量提高了十幾倍。

熙寧八年（1075年）二月，沈括奉命修訂“九軍戰(zhàn)法”，分九軍為九營(yíng)，各自為陣，背背相承，面面相向，靈活多變，名之為“邊州陣法”。九月，編撰城壘、軍營(yíng)等建筑的營(yíng)造法式。

出使遼國(guó)

熙寧八年（1075年）三月，宋遼邊界沖突，遼要求以黃嵬山為分界線，宋廷不同意。遼使蕭禧到汴京，指責(zé)宋廷談判不誠(chéng)，拖而不決，留在館舍不肯離去。沈括就到樞密院查閱以前的檔案文件，發(fā)現(xiàn)宋遼過(guò)去商定的協(xié)議是以古長(zhǎng)城為界，而黃嵬山在古長(zhǎng)城以南，相距有三十里之遙，遂上表呈報(bào)朝廷。神宗賞賜沈括白金一千兩，讓他以回謝使的身份出使遼國(guó)。

四月中旬，沈括從汴京出發(fā)時(shí)，預(yù)先找出相關(guān)書(shū)信檔案數(shù)十件，讓幕僚和吏員背熟。契丹宰相楊益戒每有問(wèn)題提出，沈括就讓手下吏員列舉檔案條文作答。談判先后進(jìn)行六次，楊益戒無(wú)言可對(duì)，就威脅說(shuō)，以數(shù)里之地、絕兩國(guó)之好，不利于和平。沈括以國(guó)之道義、民之根本為理由，申明寸土不讓。在沈括一行力爭(zhēng)下，遼廷最終有所退讓，緊張的宋遼關(guān)系得以暫時(shí)緩解。

七月，沈括起程回國(guó)，據(jù)沿途地理形勢(shì)、風(fēng)俗民情畫(huà)撰為《使契丹圖抄》，獻(xiàn)給朝廷。因出使有功，沈括被提拔為淮南、兩浙災(zāi)傷州軍體量安撫使；十月，權(quán)發(fā)遣三司使。次年十月，拜為翰林學(xué)士、權(quán)三司使。

彈劾被貶

熙寧九年（1076年）十月，王安石罷相，吳充繼任同中書(shū)門下平章事。沈括到丞相府匯報(bào)政務(wù)，吳充問(wèn)及免役法，沈括建議減免窮人的役錢，吳充贊同并上疏匯報(bào)給神宗。十一月，沈括再次上書(shū)要求減免下戶役錢，并建議朝廷將舊有的差役法和現(xiàn)行的免役法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)行“差雇并行”。沈括的這個(gè)觀點(diǎn)是在王安石罷相后才提出的，對(duì)免役法的態(tài)度前后出現(xiàn)了微妙的變化，這就給反對(duì)他的人提供了口實(shí)。

熙寧十年（1077年），侍御史蔡確以依附大臣（吳充）、越權(quán)言事（免役法歸司農(nóng)寺負(fù)責(zé)）、前后態(tài)度不一等理由彈劾沈括。七月，沈括被罷去三司使、翰林學(xué)士，貶為起居舍人、集賢院學(xué)士、知宣州。

元豐元年（1078年），神宗打算起用沈括為知制誥、知潭州，蔡確再次上書(shū)，指責(zé)沈括“反復(fù)無(wú)常、附會(huì)大臣，被貶不足一年，不宜擢升”，詔命被撤回。

元豐二年（1079年）七月，沈括復(fù)職龍圖閣待制、知審官院。

戍守西夏

元豐三年（1080年），沈括改知延州，兼任鄜延路經(jīng)略安撫使，抵御西夏。到了延州，沈括以朝廷所賜之錢買酒，召集邊民子弟開(kāi)展騎馬射箭活動(dòng)，并親自給優(yōu)勝者敬酒祝賀，邊境百姓群情踴躍?；顒?dòng)持續(xù)了一年，沈括從中選拔出精銳之士，充實(shí)到邊防部隊(duì)，延州軍隊(duì)的聲威遠(yuǎn)超其他州府。

元豐四年（1081年）十月，蕃部數(shù)萬(wàn)人進(jìn)攻邊關(guān)要塞順寧寨，沈括派少將景思誼、屈理帶三千兵馬進(jìn)攻蕃軍；接著命前鋒李達(dá)領(lǐng)千人出擊，攜帶十萬(wàn)人的軍糧，宣稱鄜延路總帥沈括將親自率軍督戰(zhàn)。蕃兵不知虛實(shí)，軍心渙散。宋軍乘勢(shì)進(jìn)攻，攻下磨崖寨，得男女萬(wàn)人，牛羊三萬(wàn)。

十一月，奉命西討的河?xùn)|兵十二將率軍東還，經(jīng)過(guò)鄜延，沈括抓住時(shí)機(jī)，命部將在綏德城炫耀武力，聲稱宋廷已任命沈括兼領(lǐng)河?xùn)|十二將的兵力，不日即興兵西討。駐守的西夏軍聞?dòng)嵡皝?lái)打探，果見(jiàn)大隊(duì)人馬聚集，聲勢(shì)浩大，信以為真，連夜棄城而逃。沈括兵不血刃的拿下了浮圖、吳堡、義合。

元豐五年（1082年）二月，沈括以“守安疆界、就副邊事有勞”，升為龍圖閣學(xué)士。四月，西夏打算以金湯城為據(jù)點(diǎn)，招兵買馬，攻打鄜延。沈括采取聲東擊西的戰(zhàn)術(shù)，派副總管曲珍率軍兩萬(wàn)進(jìn)軍東川，揚(yáng)言要去攻打葭蘆，吸引西夏兵力布防，趁機(jī)攻下金湯。接著，沈括又用同樣的策略攻下了葭蘆。

兵敗永樂(lè)

元豐五年（1082年）五月，沈括與副使種諤奉詔條陳制夏方略，提出進(jìn)取橫山以筑城、以地理優(yōu)勢(shì)直接威脅西夏的戰(zhàn)略主張，宋廷派給事中徐禧前往鄜延路節(jié)制軍事，共同申議。七月，沈括建議筑城石堡、種諤提議銀州、徐禧主張永樂(lè)埭，終定為永樂(lè)城。八月，神宗降詔徐禧總領(lǐng)筑城事宜，命沈括將帥府移到邊界，以接濟(jì)軍用物資和救援。十四日后筑成，徐禧令景思誼領(lǐng)四千人鎮(zhèn)守，率余部返回米脂。

九月九日，西夏出兵三十萬(wàn)攻永樂(lè)城，曲珍忙報(bào)知徐禧，徐禧統(tǒng)兵兩萬(wàn)五千往援，令沈括留守米脂。由于兵力相差懸殊，宋軍失利，夏軍乘勝圍城，截?cái)嗨?，永?lè)城危在旦夕。沈括率兵一萬(wàn)前去支援，被夏軍阻在永定河岸；又羌兵八萬(wàn)襲擊綏德，沈括權(quán)衡利弊，決定舍永樂(lè)而保綏德。種諤因反對(duì)筑永樂(lè)城遭徐禧排擠，心懷舊恨，遂以守延州為名拒絕出兵解圍。九月二十日，永樂(lè)城失陷，徐禧、李稷、高永能、李舜舉等殉國(guó)，折官兩百三十人，損兵一萬(wàn)兩千有余（永樂(lè)城之戰(zhàn)），謀取橫山的計(jì)劃宣告失敗。

沈括作為一路帥臣，在明知永樂(lè)城“路險(xiǎn)而遠(yuǎn)、不利協(xié)防與救助；且地理位置險(xiǎn)要，敵軍必爭(zhēng)”的情況下，不堅(jiān)持己見(jiàn)，而選擇迎合徐禧，對(duì)永樂(lè)城之?dāng)∮胁豢赏菩兜呢?zé)任。

歸隱夢(mèng)溪

元豐五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“議筑永樂(lè)城，敵至卻應(yīng)對(duì)失當(dāng)”為由，貶為筠州團(tuán)練副使，隨州安置。[62]沈括到隨州后，寓居于法云禪寺，無(wú)親無(wú)故，且行動(dòng)受到很大限制。隨州的三年是沈括一生中最憂傷、灰暗的時(shí)期，他開(kāi)始重新審視自己的政治生涯，甚至對(duì)從政萌生出一絲“悔意”。

元豐八年（1085年）三月，神宗駕崩，太子趙煦繼位，是為宋哲宗，大赦天下。沈括也得以內(nèi)遷，改任秀州團(tuán)練副使，本州安置、不得簽書(shū)本州公事。秀州地處江南，毗鄰故鄉(xiāng)杭州，沈括的心情得以從頹廢中好轉(zhuǎn)起來(lái)，遂專心于學(xué)問(wèn)，開(kāi)始整理熙寧九年奉旨編繪的《天下郡縣圖》。

元祐三年（1088年）八月，沈括編訂完成《天下郡縣圖》，被特許到汴京進(jìn)呈。哲宗賜絹百匹，準(zhǔn)許沈括在秀州境內(nèi)自由行動(dòng)。

元祐四年（1089年）九月，沈括改任朝散郎、守光祿少卿、分司南京，準(zhǔn)于外州居住。接到詔命后，沈括就舉家搬遷至早年在潤(rùn)州購(gòu)置的夢(mèng)溪園，在此隱居，創(chuàng)作《夢(mèng)溪筆談》。

紹圣二年（1095年），沈括因病辭世，享年六十五歲。

數(shù)學(xué)

隙積術(shù)

隙積術(shù)指如何計(jì)算垛積，沈括運(yùn)用類比、歸納的方法，以體積公式為基礎(chǔ)，把求解不連續(xù)個(gè)體的累積數(shù)，化為連續(xù)整體數(shù)值來(lái)求解，已具有了用連續(xù)模型解決離散問(wèn)題的思想。在中國(guó)國(guó)數(shù)學(xué)史上，發(fā)展了自南北朝時(shí)期就停滯不前的等差級(jí)數(shù)求和問(wèn)題，并推進(jìn)到高階等差級(jí)數(shù)求和的新階段，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)垛積術(shù)研究的先河。

南宋數(shù)學(xué)家楊輝、元朝數(shù)學(xué)家朱世杰，在沈括的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，取得了令世人矚目的成就。

會(huì)圓術(shù)

會(huì)圓術(shù)，實(shí)際上是指由弦求弧的方法，其主要思路是局部以直代曲，對(duì)圓的弧矢關(guān)系給出一個(gè)比較實(shí)用的近似公式。在中國(guó)數(shù)學(xué)史上，沈括第一個(gè)利用弦、矢求出了孤長(zhǎng)的近似值。這一方法的創(chuàng)立，不僅促進(jìn)了平面幾何的發(fā)展，而且在天文計(jì)算中也起了重要的作用，為中國(guó)球面三角學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

會(huì)圓術(shù)問(wèn)世后，得到了廣泛應(yīng)用，郭守敬、王恂等都用到過(guò)會(huì)圓術(shù)。

物理

磁學(xué)

沈括記錄了人工磁化的方法，并用人工磁化針來(lái)作試驗(yàn)，對(duì)指南針進(jìn)行深入研究。沈括比較了指南針的四種裝置方法：水浮法，碗沿法，指甲法和懸絲法，指出懸絲法最優(yōu)，并做了相應(yīng)的分析。

磁偏角指地球表面任一點(diǎn)的地磁子午線與地理子午線的夾角，即磁針靜止時(shí)，所指的北方與真正北方的夾角。沈括在世界上最早經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明了磁針“能指南，然常微偏東”，即地磁的南北極與地理的南北極并不完全重合，存在磁偏角。這比哥倫布橫渡大西洋時(shí)發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象早了400多年。

光學(xué)

沈括通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，對(duì)小孔成像、凹面鏡成像等原理作了準(zhǔn)確而生動(dòng)的描述，他用“礙”（焦點(diǎn)）的概念，指出了光的直線傳播、凹面鏡成像的規(guī)律，并把光通過(guò)“礙”成像稱之為格術(shù)，即現(xiàn)代光學(xué)中的等角空間變換關(guān)系。

沈括還對(duì)平面、凹凸面等鏡面成像的不同進(jìn)行研究，注意到表面曲率不同與成像之間的關(guān)系，并以此對(duì)“古人鑄鑒”時(shí)正確處理鏡面凹凸與成像大小的關(guān)系進(jìn)行了研究與分析，提出若將小平面鏡磨凸，就可“全納人面”。

沈括還對(duì)透光銅鏡的原理作出了正確推論，推動(dòng)了后世對(duì)“透光鏡”的研究。此外，沈括還第一次記錄了“紅光驗(yàn)尸”的內(nèi)容，是中國(guó)關(guān)于濾光應(yīng)用的最早記載，至今還有現(xiàn)實(shí)意義。

聲學(xué)

沈括通過(guò)對(duì)聲學(xué)現(xiàn)象的觀察，注意到音調(diào)的高低由振動(dòng)頻率決定，并記錄下了聲音的共鳴現(xiàn)象。他還用紙人來(lái)放大琴弦上的共振，形象的說(shuō)明了應(yīng)弦共振現(xiàn)象，這比諾布爾和皮戈特的琴弦上紙游碼試驗(yàn)早了500年。

沈括還提出了“虛能納聲”的空穴效應(yīng)，以此來(lái)解釋兵土用皮革箭袋作枕頭，可以聽(tīng)到數(shù)里外人馬聲的原因。此外，沈括還記錄并深入分析了制鐘的聲學(xué)問(wèn)題。

化學(xué)

膽水煉銅

據(jù)沈括《夢(mèng)溪筆談》記載，信州鉛山縣有苦泉（硫酸銅溶液）、流而成澗。舀取泉水煎熬，就能得到膽礬（硫酸銅），熬制膽礬就能生成銅，熬膽礬的鐵鍋，日子久了也會(huì)變成銅。沈括的這段記錄，即濕法煉銅，利用化學(xué)置換反應(yīng)的方式提煉金屬。

膽礬化鐵成銅的記載古已有之，西漢淮南王劉安《淮南萬(wàn)畢術(shù)》、東晉葛洪《抱樸子》均有類似記載。據(jù)郭正誼考證，沈括的記載錄自中唐時(shí)期成書(shū)的《丹房鏡源》。但直到宋哲宗紹圣五年（1098年），張潛主動(dòng)將《浸銅要略》獻(xiàn)給朝廷，在北宋政府的大力提倡下，膽銅法生產(chǎn)才被迅速推廣開(kāi)來(lái)。

石油制墨

世界上最早記載有關(guān)石油的文字，見(jiàn)于東漢史學(xué)家班固所著的《漢書(shū)》。歷史上，石油曾被稱為石漆、膏油、肥、石脂、脂水、可燃水等，直到北宋，沈括才在世界上第一次提出了“石油”這一科學(xué)的命名。

據(jù)沈括記載，鄜州、延州境內(nèi)產(chǎn)石油，當(dāng)?shù)厝顺２杉酵吖蘩铮糜谡彰?。這種油形似純漆，燃起來(lái)像燒麻桿，并冒著很濃的煙，能把帳篷都熏黑。沈括將其命名為石油，并以石油碳黑制墨，光澤、亮度方面都很理想，于是就大量制造，并命名為“延川石液”，蘇軾用后評(píng)價(jià)“在松煙之上”。

天文

改進(jìn)儀器

渾儀是測(cè)量天體方位的儀器，經(jīng)過(guò)歷代的發(fā)展演變，到北宋時(shí)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使用起來(lái)很不方便。沈括對(duì)此作了很大改進(jìn)：取消了渾儀上不能正確顯示月球公轉(zhuǎn)軌跡的月道環(huán)，放大了窺管口徑，使其更便于觀測(cè)極星，既方便了使用，又提高了觀測(cè)精度。元世祖至元十三年（1276年），郭守敬創(chuàng)制的新式測(cè)天儀器——簡(jiǎn)儀，就是在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

漏壺是古代測(cè)定時(shí)刻的儀器，沈括對(duì)漏壺也進(jìn)行了改革，把曲筒銅漏管改做直頸玉嘴，并且把它的位置移到壺體下部。這樣流水更加通暢，壺嘴也堅(jiān)固耐用多了。

沈括還制造了測(cè)日影的圭表，他意識(shí)到了蒙氣差對(duì)測(cè)量精度的影響，主張采用三個(gè)候影表來(lái)觀測(cè)影差，以克服蒙氣差對(duì)精度的影響，據(jù)此制成的新式圭表，提高了北宋圭表測(cè)影的技術(shù)水平。

天象觀測(cè)

沈括對(duì)天象進(jìn)行細(xì)致的觀測(cè)，取得了一些新的發(fā)現(xiàn)與觀測(cè)結(jié)果。例如，沈括用晷、漏觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了真太陽(yáng)日有長(zhǎng)有短。經(jīng)現(xiàn)代科學(xué)測(cè)算，一年中真太陽(yáng)日的極大值與極小值之差僅為51秒。

沈括還詳細(xì)觀察了五星運(yùn)行軌跡和隕石墜落時(shí)的情景；并為測(cè)量北極星與北天極的真實(shí)距離設(shè)計(jì)了窺管，每夜3次，連續(xù)三月，得200余圖，得出當(dāng)時(shí)極星“離天極三度有余”的粗測(cè)結(jié)論。

改革歷法

熙寧五年（1072年），沈括提舉司天監(jiān)，發(fā)現(xiàn)《大衍歷》沿襲至宋已落后實(shí)際天象五十余刻，遂破格提拔衛(wèi)樸改革舊歷；熙寧八年（1075年），《奉元?dú)v》修成頒行。新歷法改動(dòng)了閏月和朔日的設(shè)置：熙寧十年冬至的臨界時(shí)分原用午時(shí)，新歷改用子時(shí)；閏十二月改為閏正月，以補(bǔ)算歲日朔日。

晚年時(shí)，沈括大膽革新，進(jìn)一步提出了《十二氣歷》，以代替陰陽(yáng)合歷。按中國(guó)古代歷法，陰歷和陽(yáng)歷每年相差11天多，雖采用置閏的辦法加以調(diào)整，仍有很多缺陷。沈括發(fā)明的新歷，不用閏月；不以月亮的朔望定月，而參照節(jié)氣定月；一年分為12個(gè)月，每年的第一天定為立春，這樣既符合天體運(yùn)行的實(shí)際，也有利于農(nóng)業(yè)活動(dòng)的安排。900年后，英國(guó)氣象局用于統(tǒng)計(jì)農(nóng)業(yè)氣候的《蕭伯納歷》，其原理也與《十二氣歷》相同。

地理

地形學(xué)

沈括根據(jù)太行山巖石中的生物化石和沉積物，分析出華北平原過(guò)去曾是海濱，今已東距大海已千余里，而華北平原是由黃河、滹沱河、涿水、桑乾河等沖積形成的。這是對(duì)華北平原成因（沖積平原）最早的科學(xué)解釋。

沈括根據(jù)峭拔險(xiǎn)峻的雁蕩諸峰頂部在同一平面上的現(xiàn)象，推斷雁蕩山是由流水侵蝕作用而形成：流水將疏松破碎的巖石、土壤等沖走，留下堅(jiān)硬、固結(jié)而聳峭的山峰。這種“流水侵蝕作用”的看法是十分正確的，直到18世紀(jì)末，英國(guó)的赫頓在《地球理論》一書(shū)中才提出類似觀點(diǎn)，比沈括晚了約700年。

沈括還詳細(xì)記錄了各地發(fā)現(xiàn)的化石、并根據(jù)化石來(lái)推究古代氣候的變遷，解釋虹的大氣折射現(xiàn)象，科學(xué)地描述了龍卷風(fēng)生成的原因、形態(tài)和破壞威力，用月亮的盈虧來(lái)論證日、月的形狀及海潮與月球的關(guān)系等等。沈括對(duì)自然地理的研究，在許多方面都走在了當(dāng)時(shí)世界的前列。

地圖學(xué)

元祐二年（1087年），歷經(jīng)十二年不懈的努力，沈括完成了奉旨編繪的《天下州縣圖》，圖幅之大，內(nèi)容之詳，前所罕見(jiàn)。全套地圖共有二十幅，包括全國(guó)總圖和各地區(qū)分圖，比例為九十萬(wàn)分之一。在制圖方法上，沈括提出分率、準(zhǔn)望、互融、傍驗(yàn)、高下、方斜、迂直等九個(gè)方法，并按方域劃分出“二十四至”，從而大大提高了地圖的科學(xué)性?？上纤螒?zhàn)亂頻發(fā)，此圖竟毀于戰(zhàn)火之中，成為千古遺憾。

沈括還首創(chuàng)了用“飛鳥(niǎo)圖”來(lái)繪制地圖，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的循路步法制圖。“飛鳥(niǎo)圖”也就是“取鳥(niǎo)飛之?dāng)?shù)”，用的是飛鳥(niǎo)直達(dá)的距離，類似航空拍攝，這使地圖的精確度大為提高。

沈括視察河北邊防的時(shí)候，還曾經(jīng)把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立體地理模型，呈現(xiàn)給神宗。這是中國(guó)地圖史上木質(zhì)地形圖的第一次明確記載，比瑞士十八世紀(jì)出現(xiàn)的地理模型圖早七百年。

水利

至和元年（1054年），沈括任海州沭陽(yáng)縣主簿，主持治理沭水的工程，修筑渠堰，不僅解除了當(dāng)?shù)厝嗣竦乃疄?zāi)威脅，而且還開(kāi)墾出良田七千頃，改變了沭陽(yáng)的面貌。

嘉祐六年（1061年），沈披任安徽寧國(guó)縣令時(shí)，沈括還參與修筑蕪湖萬(wàn)春圩的工程，寫出《圩田五說(shuō)》、《萬(wàn)春圩圖書(shū)》等關(guān)于圩田方面的著作。

熙寧五年（1072年），沈括主持汴河的疏浚工程。為了治理汴河，他親自測(cè)量了汴河下游從開(kāi)封到泗州淮河岸八百四十多里河段的地勢(shì)。用“分層筑堰測(cè)量法”測(cè)出了河南開(kāi)封上善門至泗州淮口直線距離420公里之內(nèi)，水平高差為63.3米。存世古文獻(xiàn)中最早記錄水平高程測(cè)量的方法、過(guò)程和結(jié)果的科學(xué)家。

醫(yī)藥

錢塘沈氏有收集藥方的傳統(tǒng)，受家學(xué)傳統(tǒng)影響，沈括也注意搜集醫(yī)方，并匯集成兩本醫(yī)藥學(xué)著作《良方》和《靈苑方》（早佚），本著為病人負(fù)責(zé)的精神，沈括收方必“目睹其驗(yàn)”，并將實(shí)物與文獻(xiàn)對(duì)證，對(duì)藥物名稱和功效進(jìn)行考證，糾正其中的錯(cuò)誤。

沈括在醫(yī)藥學(xué)上的貢獻(xiàn)還表現(xiàn)在：《良方》中詳細(xì)記述了秋石陰陽(yáng)二煉法的程序要訣，有論者認(rèn)為應(yīng)屬世界上最早的“提取留體性激素”的制備法；《夢(mèng)溪忘懷錄》中關(guān)于“藥石井”的記述，被認(rèn)為是最早的磁化、礦化水制備法；《夢(mèng)溪筆談》中還對(duì)一些礦物的藥用價(jià)值進(jìn)行了記錄，如莽草、天竹黃等。

經(jīng)濟(jì)

沈括在三司共一年八個(gè)月，主要成就有兩點(diǎn)：①改革鹽鈔法。熙寧年間，宋廷采取榷鹽政策，對(duì)解鹽實(shí)行官賣，為增加鹽稅收入，政府不斷抬高鹽價(jià)，各地民怨不斷。熙寧九年十一月，沈括奉詔改革鹽法，提出四點(diǎn)整改意見(jiàn)：限定印鈔數(shù)量、統(tǒng)一池鹽東西路價(jià)格、制鈔權(quán)收歸三司，各地方統(tǒng)一鹽價(jià)。②改革鑄銅法。神宗時(shí)，錢幣鑄造達(dá)到高峰，錢幣的數(shù)量也大幅提高，但并不能解決北宋日益嚴(yán)重的錢荒問(wèn)題。對(duì)此沈括提議：穩(wěn)定鹽鈔價(jià)格，達(dá)到以鈔代幣的目的；增加貨幣種類，將金銀納入貨幣流通，可惜神宗并沒(méi)接受。沈括還提出了“錢利于流”的貨幣理論。他認(rèn)為，錢如果藏之不用就是死錢，要使錢增值就必須投放到流通領(lǐng)域。因此沈括主張加速貨幣流通，通過(guò)貨幣在流通過(guò)程中的增值來(lái)達(dá)到穩(wěn)定幣值的目的，這一發(fā)現(xiàn)比西方早很多年。沈括還注意到貿(mào)易來(lái)往中的順差和逆差問(wèn)題，主張根據(jù)邊境地區(qū)的實(shí)際情況，通過(guò)調(diào)節(jié)貿(mào)易額來(lái)達(dá)到穩(wěn)定貨幣的目的。

軍事

熙寧七年（1074年），沈括在擔(dān)任河北西路察訪使和軍器監(jiān)長(zhǎng)官期間，攻讀兵書(shū)，精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)等軍事問(wèn)題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作，并把一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成功地應(yīng)用在軍事科學(xué)上，為提高兵器和裝備的質(zhì)量做出了一定貢獻(xiàn)。

《夢(mèng)溪筆談》中有近20個(gè)條目與軍事有關(guān)，記述了沈括親歷的一些戰(zhàn)事、古代名將的戰(zhàn)例、古代的一些戰(zhàn)爭(zhēng)攻防手段與策略，如“赫連城”特點(diǎn)介紹、戰(zhàn)棚的作用分析等，為后人提供了珍貴的軍事研究資料。

藝術(shù)

音樂(lè)

沈括是樂(lè)律行家，據(jù)《宋史‘藝文志》載，沈括還撰寫過(guò)《樂(lè)論》、《樂(lè)器圖》、《三樂(lè)譜》、《樂(lè)律》等著作，可惜巳佚?！秹?mèng)溪筆談》中與音樂(lè)相關(guān)的記述有40多條，研究并闡述了古代音樂(lè)的音階理論；記述了沈括對(duì)唐宋燕樂(lè)的研究心得，如燕樂(lè)起源、燕樂(lè)二十八調(diào)、唐宋大曲的結(jié)構(gòu)和演奏形式、唐宋字譜等；并考證了部分樂(lè)器的形制、用材、流布與演變。

書(shū)畫(huà)

沈括在書(shū)畫(huà)收藏與鑒賞方面也是行家。他撰寫過(guò)《圖畫(huà)歌》，用歌詩(shī)的方式，對(duì)兩晉至宋代50多位名畫(huà)家的作品及風(fēng)格進(jìn)行品評(píng)，語(yǔ)言精練、視角獨(dú)到，得到了著名書(shū)畫(huà)家米芾等人的高度評(píng)價(jià)。

其他

一記錄活字印刷術(shù)的發(fā)明。沈括詳細(xì)記述了慶歷年間布衣畢昇發(fā)明活泥字印刷術(shù)的全過(guò)程及字印的下落，這種活泥字印刷術(shù)被譽(yù)為“沈存中法”。比德國(guó)人古騰堡發(fā)明金屬活字印刷早四百多年。

二記錄了能工巧匠喻皓的高超建筑技術(shù)，尤其是摘抄了其著作《木經(jīng)》的部分內(nèi)容，為中國(guó)建筑科技史留下了極為寶貴的史料。

三記述了治理黃河水患時(shí)，河工高超巧合龍門的三節(jié)壓埽法等。

據(jù)《宋史?藝文志》記載，沈括的著述有22種155卷。除《夢(mèng)溪筆談》外，還有綜合性文集《長(zhǎng)興集》《志懷錄》《清夜錄》，醫(yī)藥著作《良方》《蘇沈良方》，科學(xué)著作《渾儀議》《浮漏議》《景表議》《熙寧奉元?dú)v》《圩田五說(shuō)》《萬(wàn)春圩圖記》《天下郡縣圖》《南郊式》《諸敕格式》《營(yíng)陣法》，音樂(lè)類著作《樂(lè)論》《樂(lè)律》《樂(lè)器圖》等，但存世較少。

明于治軍

元豐三年（1080年），沈括總領(lǐng)鄜延路軍務(wù)，駐守延州。宋廷為確保西線安全，加派禁軍駐防，并多次賞賜，但沒(méi)有賞賜地方軍隊(duì)。沈括認(rèn)為賞賜不均，會(huì)引起邊防變亂。于是假傳朝廷旨意，犒賞地方軍隊(duì)，并上報(bào)朝廷。神宗對(duì)此極為滿意，降詔允許沈括酌情處理類似緊急事件。

元豐四年（1081年）十一月，鐘諤率軍行至鹽州，天降大雪，軍糧不繼，殿直劉歸仁率部三萬(wàn)人南逃，涌入延州邊塞，邊民大為恐懼。有人建議沈括緊閉城門、派兵征討，沈括認(rèn)為這些都是久經(jīng)沙場(chǎng)的精銳之師，只是因?yàn)轲嚭抛隽颂颖?，派兵征討是自相殘殺，只?huì)導(dǎo)致軍心不穩(wěn)。就派人在延州東郊搭設(shè)營(yíng)寨，餞勞逃奔而來(lái)的士卒。十天后，三萬(wàn)叛軍全部收回，劉歸仁也被斬于軍前，完美的處理了軍隊(duì)叛亂問(wèn)題。

獨(dú)具慧眼

據(jù)《夢(mèng)溪筆談》記載，沈括在開(kāi)封相國(guó)寺見(jiàn)到高益的一幅壁畫(huà)，內(nèi)容為樂(lè)工同奏，很有意境。但人們都詬病彈琵琶的樂(lè)工撥錯(cuò)了弦，管樂(lè)吹奏的都是“四”字音，在琵琶的上弦，但畫(huà)上撥的卻是下弦。沈括經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察后，認(rèn)為高益畫(huà)的沒(méi)錯(cuò)。他指出，弦樂(lè)跟管樂(lè)不同，演奏管樂(lè)時(shí)，手指按在什么音，就發(fā)什么音，是同時(shí)的；琵琶則不同，只有當(dāng)手指撥弦之后，才會(huì)發(fā)音，動(dòng)作是早于聲音的。正因?yàn)檫@樣，彈琵琶的樂(lè)工的手指不在“四”字音的上弦，而在下弦。足見(jiàn)畫(huà)家布置巧妙，匠心獨(dú)運(yùn)。

揭發(fā)蘇軾

沈括大蘇軾五歲。治平二年（1065年），蘇軾進(jìn)入史館，與在昭文館的沈括同在崇文院任職。熙寧二年（1069年），沈括支持變法，受到王安石重用；蘇軾與司馬光等一起，則持反對(duì)意見(jiàn)，變法派和保守派形成對(duì)立。

據(jù)南宋王铚《元祐補(bǔ)錄》記載，熙寧六年（1073年），沈括受命巡察兩浙農(nóng)田水利，時(shí)蘇軾任杭州通判。沈括到了杭州，與蘇軾談?wù)撆f情，把其新作抄錄了一份?；氐骄熀?，沈括就用附箋的方式，把認(rèn)為是誹謗的詩(shī)句詳細(xì)的“注釋”，交給了皇帝，揭發(fā)蘇軾在詩(shī)文中“愚弄朝廷”、“無(wú)君臣之義”。

元豐二年（1079年），御史何正臣、李定上表彈劾蘇軾，烏臺(tái)詩(shī)案爆發(fā)。次年，蘇軾被貶黃州，牽連親友三十多名，涉及詩(shī)詞一百多首。當(dāng)然，沈括不是事件的主謀，但據(jù)說(shuō)沈括正是始作俑者。此事李燾亦引入《續(xù)資治通鑒長(zhǎng)編》，但對(duì)其真實(shí)性持懷疑態(tài)度。

錯(cuò)評(píng)唐詩(shī)

元和十二年（817年）春末，白居易與朋友結(jié)伴游廬山，寫了不少詩(shī)，其中有一首是《大林寺桃花》。沈括讀到這首詩(shī)，非常驚訝，帶著譏諷的口吻評(píng)道：“既然‘四月芳菲盡’，怎么會(huì)‘桃花始盛開(kāi)’呢？大詩(shī)人也寫出這樣自相矛盾的句子，可謂‘智者千慮，必有一失’呀！”說(shuō)完，他也就把這事給忘掉了。

有一年春夏之交，沈括到一座山上考察，見(jiàn)到了白居易詩(shī)中的奇景：四月天氣，山下眾花凋謝，山頂上卻是桃花紅艷，才猛然想去白居易的詩(shī)來(lái)，才領(lǐng)悟到自己錯(cuò)怪了大詩(shī)人，也從中發(fā)現(xiàn)了高度對(duì)季節(jié)的影響：由于山上氣溫低，春季到來(lái)要晚于山下。

后來(lái)，他又找來(lái)白居易的詩(shī)，發(fā)現(xiàn)前面有一篇序，序中寫道：“（大林寺）山高地深，時(shí)節(jié)絕晚，于時(shí)孟夏月，如正二月天，梨桃始華，澗草猶短。人物風(fēng)候，與平地聚落不同?！鄙蚶ㄗx后，很有感慨地說(shuō)：“都怪我讀書(shū)不仔細(xì)，經(jīng)驗(yàn)太少??！”

家有悍婦

沈括的第二任妻子張氏，淮南官吏張蒭之女，驕蠻兇悍，經(jīng)常責(zé)罵沈括，甚至拳腳相加；在秀州時(shí)，張氏還常去官府控告他。有一次，張氏發(fā)脾氣，竟將沈括的胡須連皮帶肉扯將下來(lái)，兒女們抱頭痛哭，跪求母親息怒。在張氏的虐待下，沈括在定居夢(mèng)溪園的第四年生了一場(chǎng)大病，此后身體越來(lái)越虛弱，常自嘆命不久矣。

張氏暴病而亡，友人都向沈括道賀，恭喜他從此擺脫了張氏的折磨。而此時(shí)的沈括卻終日恍惚，精神已頻臨崩潰，一次乘船過(guò)揚(yáng)子江，竟欲投水，幸好被旁人阻攔。不久，沈括也因病離開(kāi)人世。

夢(mèng)溪園

沈括晚年的故居夢(mèng)溪園，位于鎮(zhèn)江市夢(mèng)溪園巷21號(hào)，據(jù)史志記載，夢(mèng)溪園原面積約十畝左右，內(nèi)有岸老堂、蕭蕭堂、殼軒、深齋、遠(yuǎn)亭、蒼峽亭等建筑，還有一條溪水流經(jīng)園內(nèi)。沈括居此八年，死后歸葬于杭州，夢(mèng)溪園遂逐漸荒蕪。南宋寧宗年間，辛棄疾任鎮(zhèn)江知府時(shí)，曾修葺維護(hù)。后夢(mèng)溪園數(shù)易其主，原貌已蕩然無(wú)存。

1985年，市政府在原址附近，初步修復(fù)了夢(mèng)溪園。修復(fù)后占地2畝，由兩幢青磚平房和一方庭園組成。前幢為清代修建的硬山頂平瓦房，坐東朝西，門上端嵌有茅以升題寫的“夢(mèng)溪園”大理石橫額，內(nèi)置沈括正面畫(huà)像、沈括摩崖題銘拓本和“夢(mèng)溪”古石碑。后幢為清式廳房，坐北朝南，正中是沈括全身坐像，兩側(cè)陳列著比西歐早四百年的地磁偏角的記載，以及反映沈括一生科學(xué)成就的實(shí)物和圖片等。

沈括墓

據(jù)《錢塘縣志》、《杭縣志稿》等文獻(xiàn)記載，沈括墓位于安溪鄉(xiāng)太平山下。1983年，余杭縣文物普查，在太平山南麓發(fā)現(xiàn)了沈括墓。墓穴由磚砌而成，內(nèi)有北宋青瓷花碗及熙寧、元豐、元祐錢幣；墓穴南30米為二尊石翁仲，一倒一立，手執(zhí)笏，但頭部已被毀；另有墓道、墓碑頭。

1986年，沈括墓被列為余杭縣重點(diǎn)文物保護(hù)單位，1989年被列為杭州市重點(diǎn)文物保護(hù)單位。2001年9月，沈括墓完成第一期修繕工程，重建了墳?zāi)?，立了墓碑，鋪設(shè)墓道，除原翁仲外，增設(shè)了石馬、石羊等設(shè)施。

沈括星

1979年，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)為了紀(jì)念沈括，將1964年發(fā)現(xiàn)的一顆小行星2027命名為“沈括星”。