”石油之父”，发现地磁偏角第一人

Posted 2022-12-29 科学

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”石油之父”，发现地磁偏角第一人

身处吟风弄月的时代，却能矢志不渝地叩响科学之门，北宋沈括，是一个另类的官员，更是一个横跨数学、物理、化学、地理、天文学、水利学等诸多学科的科学通才。梳理沈括的为官履历，我们看到的是一条波澜不惊的轨迹。仁宗嘉祐八年（公元1063年）高中进士，神宗时期成为「 ”王安石变法”的骨干，熙宁五年（公元1072年）提举司天监，熙宁九年（公元1076年）任翰林学士，权三司使，整顿陕西盐政，元丰五年（1082年）因宋军永乐城之战驰援不力为西夏所败，致仕归田。可以说，在二十年的宦海生涯中，沈括既没有让我们看到太高的波峰，也没有让我们看到太低的波谷。然而，如果我们再看一看沈括人生的另一条轨迹，便会发现一条闪烁着智慧之光的科学之路。这位一生在政治上并未引人关注的大宋官员，其彪炳史册之处恰恰是在当时被认为奇技淫巧的理科，在以「 ”立德、立言、立功”为圭臬的封建中国，能够产生一位科学家的土壤本身就很贫脊，而能够出现一位影响后世的卓越的科学家就更加难得。然而，就是在这样一种生存状态下，沈括却为中国的科学发展史写下了浓墨重彩辉煌壮丽的一笔：他被誉为「 ”石油之父”，当他看到陕西延州一带居民取流于沙石间的「 ”脂水”燃火为炊，十分兴奋，认为「 ”此物后必大行于世”，并将其命名为「 ”石油”，这个称呼取代了以往的「 ”石漆”、「 ”石脂水”「 ”猛火油”等叫法，一直延用至今；沈括还是世界上第一个发现地磁偏角的人，早在航海家哥伦布远渡大西洋观测到地磁偏角位置的400多年前，沈括就已经发现「 ”方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”而他在数学方面的贡献更是可圈可点，他创立的「 ”隙积数”，发展了自《九章算术》以来的等差级数问题，而他创立的「 ”会圆术”，不仅促进了平面几何学的发展，更为中国球面三角学的发展做出了重要贡献。「 ”在其位谋其政”，和许多官员不同，沈括的「 ”在其位谋其政”渗透进了自己更多的创造性的劳动。司天监是宋代专门负责观察天象、制定历法的机构，在担任司天监之职时，沈括治学严谨不徇私情，先后罢免了六名不学无术的旧历官，同时不计出身，破格举荐精通天文历算、布衣出身的卫朴进入司天监，主持修订新历。沈括力主从观测天象入手，以实测结果作为修订历法的根据。据说为了准确观测天象，这位一丝不苟的科学家曾连续3个月每天夜里亲自用「 ”窥管”观测北极星的方位，并将初夜、中夜、后夜所看到的北极星的位置准确地画在地图上，最终测算出了北极星同北极之间的距离。在他的主持下，重新修订的奉元历终于在熙宁八年（公元1075年）颁布施行，此后，他又进一步提出了「 ”十二气历”的主张，他以十二气作为一年，一年分四季，每季分孟、仲、季三个月，并且按节气定月份，立春那天算一月一日，惊蛰算二月一日，依此类推，这种历法已经与我们今天使用的阳历已经十分相似。用自己的聪明才智造福一方百姓，最典型的事例还是他独出机杼的「 ”分层筑堰法”。熙宁五年（公元1072年），沈括开始主持汴河的水利建设，汴河是从京都开封经淮河入运河，到达江南的唯一水上通道，但由于多年治理不力，淤塞严重，极大影响了流域内的农业灌溉和航运。为了治理汴河，沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地势，在实测过程中，他独创了一种全新的「 ”分层筑堰法”，即把汴渠分成许多段，分层筑成台阶形的堤堰，引水灌注入内，然后逐级测量各段水面，累计各段方面的差，从而测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分。这种「 ”分层筑堰法”无疑是世界水利史上的创举，仅仅五年时间，汴河便「 ”过尽千帆，斜晖脉脉”，而流域内的引水淤田也达到一万七千多顷。「 ”楼上正临宫外，人间不见仙家。寒食轻烟薄雾，满城明月梨花。”这位存词不多的科学家，尽管在文人扎堆的宋代显得是那么孤立不群，但是，谁又能忽视这位勤思敏行的科学通才的存在呢？元丰五年（公元1082年），对于沈括而言，是其政治生涯的终点。就在这一年，为抵御西夏军，给事中徐禧决定以逸待劳，在距西夏都城银州25里的永乐川筑城。永乐城建好后，西夏举全国之兵围困这座沙洲小城，他们切断了宋军的补给线，断绝了通向城中的水道，使一座刚刚建成的新城顿时成为一座死城。彼时，守卫米脂的沈括欲率军驰援，但得报正有一支西夏军杀向绥德，危及关中，便「 ”先往救之，不能救永乐”，结果永乐城陷，徐禧战死，而沈括则以「 ”始议城永乐，既又措置应敌俱乖方”的罪名被贬为均州团练副使。贬到这样一个闲差，基本上就宣告了沈括政治生命的终结，1088年，就在贬官六年之后，经皇帝恩准，他在润洲的梦溪园致仕归田。事实证明，梦溪既没有成为桎梏这位科学伟人心灵的囚所，也没有成为他醉卧林泉的别墅，而是成为一部科学巨著的起点，一个萃炼心智的容器。离开了政治的羁绊，沈括更加自由，他开始潜心著述，认真总结自己一生的科学活动，并广泛搜集记述前人及同时代人的研究成果，最终完成了一部旷世奇书——《梦溪笔谈》。「 ”予退处林下，深居绝过从，思平日与客言者，时纪一事于笔下，则若有所晤言，肃然移日，所与谈者，唯笔砚而已，谓之《笔谈》。”在这部几乎包罗万象的巨著中，我们看到的是沈括在浩瀚的自然科学领域的信然独步，是其在多项学科中的纵横捭阖。《梦溪笔谈》共计26卷，再加上《补笔谈》3卷和《续笔谈》1卷，合计30卷，内容涉及天文、历法、气象、数学、地质、地理、制图、物理、化学、生物、医药、建筑、冶金、文学、史学、考古、音乐、艺术等各个方面，尤其值得一提的是，沈括在《梦溪笔谈》中，详细记录了毕升发明活字印刷术的过程，从而使这项惠泽后世的发明有了可以传承的文字载体，而身为科学家，不存门户之见，能将默默无闻的印刷技工毕升抬升到发明家的序列之中，更能看出沈括的虚怀若谷和严谨的治学精神。对于这部《梦溪笔谈》，不仅国内学者将其作为研究中国科学史的重要依据，外国学者对它所蕴含的学术价值，同样评价甚高。日本著名数学家三上义夫赞道：「 ”沈括这样的人物在世界数学史上找不到，唯有中国出了这个人”，「 ”日本的数学家没有一个比得上沈括。”英国著名学者李约瑟则说：沈括「 ”是中国科学史上最奇特的人物”，他的《梦溪笔谈》是「 ”中国科学史的坐标”。《梦溪笔谈》载，当时沈括为了研究光的直线传播，在总结前人的基础上，曾做过一个「 ”小孔成像”的实验。他在纸窗上开了一个小孔，使窗外的飞鸟和楼塔的影子成倒像于室内的纸屏之上，根据实验结果，他形象的指出了物、孔、像三者之间的直线关系。这位伟大的科学家也许不会知道，通过《梦溪笔谈》这个孔洞，他呈现给后人的，同样是一个丰富而特别的影像。本头条号已签约维权骑士，严禁盗用，违者必究；图片源自网络，侵删。