試析沈括的科學思想

1、6/7試析沈括的科學思想摘 要：沈括是我國古代歷史上最卓越的科學家之一。他廣泛涉獵，成就顯著，其聞名于世的代表作夢溪筆談，概括了他的科學思想和科學成就。沈括的科學思想以樸素唯物主義為基礎，既注重繼承傳統(tǒng),又勇于懷疑,開拓創(chuàng)新,沈括用他先進的科學思想指導著科學技術研究，給后人留下了一份珍貴的歷史遺產(chǎn)。關鍵詞：沈括；夢溪筆談；科學思想一、沈括與夢溪筆談沈括(1021096）,字存中，杭州錢塘縣人，是中國北宋時期著名的科學家。他“博學善文,興趣廣泛，在諸多科學領域都有很深的造詣，是我國乃至世界上少有的科學通才。他的夢溪筆談反映了當時最新的科學技術成就,更是被譽為中國古代百科全書式的優(yōu)秀著作。雖然沈括

2、稱此書為筆談，其實是一本內容豐富的學術著作。夢溪筆談的內容十分廣泛，按現(xiàn)代學科分類來看，它覆蓋了自然科學與人文科學兩大領域。里面包括了他畢生研究的科學成果，還有當時的詩文,以至街頭巷語，異說奇聞，無不羅列。有關自然科學條目的占25條，約為全書的42%,內容涉及自然觀、數(shù)學、物理、化學、天文、地學、生物、醫(yī)藥、工程技術等諸多領域。沈括因其杰出的科學技術成就,成為一位享有世界聲譽的古代科學家。我國率先對沈括的科學貢獻進行研究的科學家竺可楨對沈括的學術成就作過中肯的概括和評價,他說：“我國文學家之以科學著稱者在漢有張衡,在宋則有沈括。四庫全書總目謂括在北宋,學問最為博洽,于當代掌故,及天文算法鐘律,

3、尤其究心;宋史載括博學善文,于天文、方志、律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算，無所不通，確非溢美。自來我國學子之能談科學者,稀如鳳毛麟角，而在當時能以近世之科學精神治科學者,則更少正當歐洲學術墮落時代，而我國乃有沈括其人，潛心研究科學，亦足為中國學術史增光” 竺可楨.竺可楨文集M北京：科學出版社，1979.69.。英國科學史家李約瑟認為夢溪筆談是“中國科學史上的里程碑” 英李約瑟.中國科學技術史.第一卷.導論M.北京：科學出版社 竺可楨.竺可楨文集M北京：科學出版社，1979.69. 英李約瑟.中國科學技術史.第一卷.導論M.北京：科學出版社、上海古籍出版社，1990.140. 馮契.中國古代哲學的邏輯發(fā)

4、展（下冊）M.上海：上海人民出版社，1998.120.沈括一生科學成就的取得離不開他樸素、嚴謹?shù)目茖W思想指導。因而，探討和研究他的科學思想，不僅使我們能更深入地理解他的科學成就，而且對我們今天的科學研究活動更有著積極的啟迪意義。二、沈括科學思想的內容沈括的科學思想在理學盛行的時代，一枝獨秀，綻放出了奇異的光彩。他的思想繼承了傳統(tǒng)的樸素唯物論與辯證法傾向，富于考察與試驗相結合的實踐性，既注重繼承傳統(tǒng)，又勇于懷疑,開拓創(chuàng)新,并始終貫穿著“技巧器械”當有益于國計民生的務實思想.沈括先進的科學思想是一份珍貴的歷史遺產(chǎn) 祖慧. 祖慧.沈括評傳M.南京：南京大學出版社，2004.278.（一)樸素的的唯物

5、辯證法思想1“道不可相”和“止則非道”以元氣論為特點的樸素唯物辯證思維是沈括取得科學成就的思想基礎。沈括的思想核心是“道”，他把事物運動變化規(guī)律總結為不可名狀的“道”。他認為“道不可相” 沈括.長興集.卷二三.東京永安禪院敕賜崇圣智元殿記.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z.，道是萬物發(fā)展變化的根本原因,他批判邵雍舊說對易象的錯誤解釋，認為所謂的“數(shù)”、“理，并非由人的主觀意志所拼湊而成，進一步表明了他的唯物主義立場.同時他認為“道”是發(fā)展變化的,“物之所有而非所止者，道也” 沈括.長興集.卷二三.東京永安禪院敕賜崇圣智元殿記.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z.,靜止、凝固不變就不是道，所以

6、,“運動和變化的思想構成沈括科學思想的核心” 祖慧. 沈括.長興集.卷二三.東京永安禪院敕賜崇圣智元殿記.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z. 沈括.長興集.卷二三.東京永安禪院敕賜崇圣智元殿記.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z. 祖慧.沈括評傳M.南京：南京大學出版社，2004.284.2?！笆路乔岸ā钡奈ㄎ镎撍枷肷蚶ǔ姓J物質的客觀性,在理學逐漸興起的宋代，他敢于堅持唯物主義，針鋒相對地與理學思想進行論爭,二程認為“萬事無不前定”和“人有前知”, 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.177. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.177. 胡道靜.新校證夢溪筆

7、談Z.北京:中華書局，1957.177.(二）實踐出真知的思想對自然現(xiàn)象進行實際的觀察與調查，并在此基礎上通過比類、求故，以歸納與演繹相結合,一般與個別相結合的方法，概括出一般原理。這是沈括堅持實踐出真知的科學思想在科學方法上的主要體現(xiàn)，同時也正是他做出眾多科學貢獻的重要因素。1?？茖W觀察科學觀察是人們?yōu)榱苏J識事物的本質和規(guī)律,有目的、有計劃地考察和描述各種自然現(xiàn)象的一種方法.沈括處處精細觀察自然事物,得出了眾多深刻獨到的見解。唐代詩人白居易曾寫游廬山大林寺,其中“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開”兩句非常著名。許多人根據(jù)一般經(jīng)驗，嘲笑白居易寫錯了,理由是這首詩寫于唐元和十二年四月九日，那時桃花

8、應該早就謝了?？墒巧蚶ú⒉惠p易下定論，他經(jīng)過仔細觀察發(fā)現(xiàn)，深山里氣候比較寒冷,所以桃花比平原上開得遲，從而論證了白居易的描寫尊重事實，沒有寫錯，終于使一段公論塵埃落定,對山間的氣候變化有了更準確的認識,也為白居易恢復了名譽。嚴謹?shù)挠^察方法是沈括在科學活動中能夠做出許多發(fā)現(xiàn)的先導.譬如，在備受后人推崇的光學現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程中，沈括靠的就是嚴謹而細致的觀察方法。根據(jù)夢溪筆談記載，他通過觀察鳶兒移動與影子移動方向是否一致,得出小孔成像的結論。普通情況下，影子是和鳶飛的方向一致的.然后把窗紙穿上一個小孔，讓光線照到鳶身上，再穿過窗孔照在室內的壁上，看到影子和鳶飛的方向,便恰好相反了，鳶兒原來向東,影子便

9、向西;鳶兒向西，影子便向東.同樣，窗外的樓塔等物,光線穿過窗上小孔時,所成的影子也是顛倒的.他還通過觀察凹面鏡現(xiàn)象，得出凹面鏡向日取火的結論.在試驗中，他把凹面鏡對著太陽,看見反射的光都向內聚集在離鏡面一、二寸地方,形成一個像芝麻或豆子那么大小的小點，把東西放到那里，就會燃燒起來 顏桂珍；呂剛；韓曉華.論沈括的科學方法論思想J.學海，2002（1）：66. 顏桂珍；呂剛；韓曉華.論沈括的科學方法論思想J.學海，2002（1）：66.重視調查研究沈括平時處處留心,事事留意，對萬事萬物都要窮原竟委,年幼的沈括即隨父母到過許多地方，“每到一處，他總是以科學家的慧眼與探索欲,或細細地觀察山川地貌，或親

10、嘗野果百草。上自天上飛的鳥，下至地下的石油,無不成為他觀察和研究的對象” 祖慧.沈括評傳M 祖慧.沈括評傳M.南京：南京大學出版社，2004.295.他通過調查，第一個提出石油的概念，沿用至今。沈括在任鄜延路經(jīng)略安撫使期間，通過調研,了解到延州一帶人民采集、利用石油的情況和一些古代文獻的記載,早在900年以前，就作出“石油至多，生于地中無窮，而且作出“此物后必大行于世，自予始為之的判斷，并在試用的基礎上“大為之。他成為我國歷史上第一個提出“石油”這一名稱和利用石油煙灰制墨的人 胡道靜 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.199.他注意對一些地理現(xiàn)象進行調查,提出了地理學方面有關

11、海陸變遷、沖積平原成因、特殊地貌形成中的水蝕作用等卓越理論,許多為沈括首創(chuàng),領先于世界。074年秋天，沈括察訪河北西路時沿著太行山向北行，沿路考察，他觀察到太行山山崖之間嵌有螺蚌化石和礫層的沉積帶，經(jīng)過仔細研究,斷定此地原是古代的海濱,這在1世紀是一個非常卓越的見解.今天的地質學家確定古代海岸線也常常是根據(jù)含有海生化石的地層與濱岸礫石的情況作出判斷的 胡道靜 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.204.沈括觀察到黃河、漳水、滹沱、涿水、桑乾等河流都含有大量泥沙的濁流,又考察了古籍有關海陸變遷的記載,經(jīng)比較分析，再從“物有相似者,必自是一類” 胡道靜.新校證夢溪筆談Z 胡道靜.新

12、校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.212. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.205.他對浙東雁蕩山的特殊地貌進行了細致觀察與深入研究,分析了雁蕩諸峰的成因：指出它是由流水侵蝕作用造成的,并以黃土高原的地貌情況作對比，認為都是由“水鑿”而成,據(jù)此就流水侵蝕地形給出了科學解釋，所以究其原因,“當是為谷中大水沖激，沙土盡去，唯巨石巋然挺立耳?！?胡道靜. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.211.同樣,沈括也是通過親身實踐與調查研究，在夢溪筆談中對動植物的地理分布、形態(tài)描述與分類和生理、生態(tài)現(xiàn)象,藥物的藥理作用,生物防治，人體解剖生理學,古生物學等諸方面

13、作出了大量忠實的記錄，共0余條,再加上良方、夢溪忘懷錄中的有關內容,應當說，沈括對我國生物科學的初期發(fā)展也是做出了重要貢獻的.3.科學實驗沈括通過實驗,取得了很多科學成果。在研究指南針時，沈括觀察到磁針指向不是正南方，而是略偏東,這是世界上關于地球磁偏角的最早發(fā)現(xiàn)。他還親自動手做了磁針四種裝置方法的實驗，即:水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法與縷懸法。經(jīng)過數(shù)次試驗，沈括認為這四種方法中，要數(shù)縷懸法最好.因為用指甲旋定法和碗唇旋定法,磁針很容易滑落,用水浮法，水也動蕩不定，縷懸法卻沒有這些缺點。這四種方法,有的仍然為近代羅盤和地磁測量儀所采用。現(xiàn)在磁變儀、磁力儀的基本結構原理,就是用縷懸法.航空和航

14、海使用的羅盤，就多以水浮磁針作為基本裝置.另外，沈括首創(chuàng)了紙人共振演示實驗.他剪一小紙人,放在基音弦線之上，撥動相應的泛音弦線，紙人就跳動，撥別的弦線，紙人則不動。沈括把這稱為“正聲”,即共振實驗，而在西方直至17世紀才出現(xiàn)類似的實驗。(三）注重科學推理的思想科學的推理是科學工作者在科學觀察和科學實驗等科學實踐中，根據(jù)客觀事實所做出來的，是科學事實在人們頭腦中的反映。在我國古代科學技術不發(fā)達的時代,更需要運用這種方法來進行總結，沈括就是一位較早運用這種方法的科學家之一.我國自古以來便有“高山為谷,深谷為陵”的說法，但在沈括以前的時代，一般都說得不夠具體，不能正確闡明山谷變遷的原因。沈括在這方面

15、邁出了一大步，在我國科學史上留下了光輝的記錄.沈括在調查研究的基礎上運用推理方法，在地學領域提出了許多獨到的見解.在夢溪筆談一書中，他最早描述了懸?guī)r峭壁的水蝕地形,并說明它的成因是水力侵蝕所致。這一普遍性的結論，來自他對浙東雁蕩山的考察。107年（熙寧七年)沈括察訪浙東時，曾深入到溫州的雁蕩山，觀察了山區(qū)的特殊地貌，發(fā)現(xiàn)雁蕩諸峰，峭拔險怪，上聳千尺窮崖，不像其他的山,都包在群谷之中。從嶺外望去,什么都看不見,置身山谷里面,但見奇峰異石，森然沖天.他研究這種地形的成因，認為應當是被谷中大水沖激，泥砂盡被涮去，才剩下巨形石塊高峻獨立。他說“如大小龍湫、水簾、初月谷之類，皆是水鑿之穴，自下望之,則高

16、巖峭壁；從上觀之，適與地平，以至諸峰之頂亦低于山頂之地面 胡道靜 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.205.特別值得推崇的是，他運用雁蕩山觀察結果，和其他地區(qū)類比,特別聯(lián)系到西北的黃土地帶,由此而得出結論說：“今成皋、陜西的大澗里,?？匆姲俪吒叩耐炼眨娜宦柫?，這是雁蕩山的縮影，不過這里是土那里是石罷了。” 胡道靜.新校證夢溪筆談 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.206.他還根據(jù)動植物化石推論古代地形和氣候。沈括根據(jù)古生物化石來推論海陸的變遷，更是非常正確的。據(jù)夢溪筆談記載,沈括還根據(jù)巖石中古生物遺跡，正確地推斷河北平原的生成，并歸納成為普遍的原則，用以說

17、明河流對海陸變遷所起的作用。1074年秋天，沈括察訪河北西路時,沿著太行山北行,曾觀察到所見山崖,雜有螺蚌殼和鳥孵形礫石,橫亙石壁中有如帶狀。經(jīng)過思考與研究，他斷定這帶原是舊日海濱，觀察時已經(jīng)距海近千里,所以太行山東麓就是古代的海岸線,并進而推斷華北大平原是由黃河、漳水等河流的泥沙沉積而形成的.這是對華北平原成因的最早的科學解釋。自此而東，昔為滄海,今為大陸。這一帶所說的大陸,都是泥沙沉淀所成，也就是黃河、漳水、滹沱、涿水、桑乾等濁河,夾帶來的泥沙構成的平陸，今天我們叫它河北平原。他還研究了從地下發(fā)掘出來的類似竹筍,以及桃核、蘆根、松樹、魚蟹等各種各樣化石,明確指出它們是古代動物和植物的遺跡,

18、并且根據(jù)化石推斷出了古代的自然環(huán)境。唐代的顏真卿，雖也提到撫州南城縣(今江西南城）麻姑山，“高石中猶有螺蚌殼,或以為桑田所變?！?祖慧.沈括評傳M.南京：南京大學出版社，2004.251.,但是遠遠沒有沈括講得確切，描寫得那么具體,沈括對化石沉積的形態(tài)，以及 祖慧.沈括評傳M.南京：南京大學出版社，2004.251.（四）注重批判繼承的思想在繼承傳統(tǒng)科學技術方面，沈括的進步思想可以說是中國古代科學家中的一個典型.他不但重視繼承,而且善于繼承,既服膺真知灼見，又敢于大膽懷疑成說或偏見，為創(chuàng)新開辟道路。重視繼承科學傳統(tǒng)沈括注意詢究并總結民間科學經(jīng)驗，研究發(fā)掘已有歷史成果,在這方面表現(xiàn)得十分突出.他

19、對于來自群眾實踐中的科學成果總是多方搜集、詢究,不遺余力，并力求在原有基礎上加以系統(tǒng)總結，并探溯其“理”。沈括的這些極富價值的科學實踐，應當說，正是與他科學來自群眾,來自實踐的科學史觀密不可分的。嘉佑六年(101年），沈括曾上書參知政事歐陽修,提出應該重視普通百姓的科學創(chuàng)造：“然觀昔古至治之時，法度文章，大備極盛,后世無不取法至于技巧器械,大小尺寸,黑黃蒼赤，豈能盡出于圣人?百工、群有司、市井、田野之人，莫不預焉。其卒使天下之材不遺而至于大備極盛，后世無不取法,在所用之何如耳。 沈括.長興集.卷一九.上歐陽參政書.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z.。正是在這種思想指導下，他為搞清某些科學技術

20、問題,曾“問老醫(yī)、 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957. 沈括.長興集.卷一九.上歐陽參政書.沈氏三先生文集（四部叢刊三編本）Z. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.187. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.294. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.210.印刷術是我國古代四大發(fā)明之一，是對世界文明一大重要貢獻。而畢昇所創(chuàng)造的活字印刷術，作為印刷術上劃時代的重要革新，正是它的主要標志，它早于歐洲400多年，沈括的這一記載不僅成為我們今天了解活字印刷術發(fā)明人畢昇的唯一原始資料,同時也是我們搞清我國印刷術由雕版印刷向膠泥活字

21、印刷發(fā)展這一歷史進程的主要依據(jù) 胡道靜 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.155.俞皓是五代末至北宋初的著名建筑工匠,擅長木塔等高層建筑的建造，曾負責建造過開封的開寶寺塔。在杭州梵天寺重建時，他不僅用“布板”、“實釘”加強了結構剛度，還科學地解決了木塔的穩(wěn)定問題，所著木經(jīng)是我國古代一部重要的建筑工程專著，由于出自工匠之手，一直為歷代封建統(tǒng)治階級所卑視，早已亡佚。沈括的記載是唯一可供后人參考的有關木經(jīng)的寶貴資料 胡道靜 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.159.我國冶鐵技術早在春秋戰(zhàn)國時期即已躍居世界前列，有不少先進的冶煉技術與加工工藝,一直在世界處于領先地位

22、。夢溪筆談中就記載有由漢族勞動人民發(fā)明的劑鋼（高碳鋼）為刃、柔鐵（熟鐵）為莖干的蟠鋼劍 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.165-166. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.42. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.218. 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.172.2。可貴的懷疑與否定精神沈括的科技發(fā)明和學術創(chuàng)見很多，他的著作為歷代各門學科專家經(jīng)常引用。這固然因為他有敏銳的觀察能力，能夠刻苦鉆研,但也和他對前人的結論有一種科學的懷疑和否定精神相關。沈括對待各種問題，最先

23、總是采取存疑的態(tài)度，不肯隨便盲從。例如，他曾認為古今討論漏壺的幾十家，沒有不是粗疏謬誤的 胡道靜.新校證夢溪筆談Z 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.212.不僅科技發(fā)明，而且許多科學發(fā)現(xiàn)也都源于沈括大膽的懷疑和否定精神。據(jù)夢溪筆談記載,他對許多植物名稱、形態(tài)、功能等等，能夠觀察出它們的區(qū)別，在著作中提出有力的證據(jù)，糾正了古書上的錯誤,成為后來學者的指南。有的直至清代,還被人們所廣泛征引。例如論細辛、杜衡的區(qū)別,指出薰陸、乳香、塌香為一物，辨明石龍芮有兩種等見解,宋人寇宗爽本草衍義都摘錄了他的文字。他論苦耽與酸漿本一物及其產(chǎn)地,赭魁的形狀與功能,莽草、蘆、葦本為一物，枳實、枳

24、殼的區(qū)別等等，都被清人吳其浚植物名實圖考所引或贊許.對于西漢司馬相如在上林賦提出丹水等八川東注太湖觀點，沈括提出了反對意見,他說：“八條河流本身流入黃河，黃河距太湖數(shù)千里，中間隔著泰山及淮水、濟水、長江，有什么理由與太湖相關.” 胡道靜.新校證夢溪筆談 胡道靜.新校證夢溪筆談Z.北京:中華書局，1957.220.三、簡要評價沈括取得的科學成就,達到了中國古代當時最高的科學水平,影響極為深遠。英國科學史家李約瑟認為沈括“可能是中國整部科學史中最卓越的人物” 英 英李約瑟.中國科學技術史.第一卷.導論M.北京：科學出版社、上海古籍出版社，1990.140.我們今天研究和整理沈括留給我們的這一份科技文化遺產(chǎn)時，不可不重視對其科學思想的研究發(fā)掘.盡管他的科學成就的取得極大程度上得益于他的科學思想,但由于時代所限，沈括的思想不免有其缺陷，也難免受到神學觀等唯心主義的影響。用將信將疑來概括沈括的神學觀是比較合適的.沈括雖說相信一些神秘主義的說法,但他否認至上神的存在，他雖說了解一些佛教及道教神學的理論，但并不信奉。因此，沈括不是有神論者。另外,因為沈括是科學家,好奇精神、懷疑精神和實事求是精神，是科學家的基本素質。這就決定了他對神奇異事的興趣.夢溪筆談的大量此類記載