沈括主要成就如下:
天文历法 在任司天监工作期间,力主在实测日、月、五星行度的基础上改进历法,推荐和支持卫朴改历,于1074年修成《熙宁奉元历》(简称《奉元历》)。针对传统的阴阳合历在历日安排上的欠缺,编制并主张使用与农业关系密切的《十二气历》,即“十二气为一年”,以立春为一年之始,类似今太阳历。改进和重新设计浑仪、浮漏和景(影)表等天文仪器,写出《浑仪议》、《漏浮议》、《景表议》,使观测测量天体位置、时间与日影的精度得到提高。设计“窥管”,用其观察极星,正确提出北极不在天极,而是离天极“三度有余”。认为“月本无光”,“日耀之乃光耳”,并通过实验方法演示月亮的盈亏现象。发现太阳视运动有快有慢,指出冬至日、夏至日等时差现象。
数学 开创隙积术和会圆术数学研究新方向。隙积术是求解垛积,属于高阶等差级数问题,他创立一个正确的求解公式;会圆术是几何学中弓形面积计算法,他推导得出一个近似公式,都为后人进一步研究奠定基础。
物理学 磁学上,发现磁针“常微偏东,不全南也”的磁偏角现象,较西欧哥伦布在发现新大陆的大西洋航行中(1492)才发现这一磁现象要早400余年。光学上,作凹面镜成像实验,指出物在凹面镜的焦点之内得正像,在焦点上不成像,焦点之外则得倒像,得出较《墨经》更正确的结果。声学上,指出箭筒的集声效果;曾用纸人进行共振实验,证明弦线的基音和泛音的共振关系,这个实验比欧洲人早几个世纪。
地学 在浙东地区,看到“峭拔险怪、上耸千尺、穹崖巨谷”的雁荡山,明确地指出这是流水侵蚀作用造成的。在太行山麓,见到“山崖之间,往往衔螺蚌壳及石子如鸡卵者,横亘石壁如带”,正确地推断“此乃昔之海浜”,且是“浊泥所湮”而成。最先创用“石油”这个名称,并说“此物后必大行于世”。根据亲身观察,认为潮汐是随月亮的运行而变化的。除用12年时间编绘《守令图》外,还在制图方面,曾用木屑、面糊(后改用熔蜡)堆捏辽北地形,“写其山川道路”,制成立体地图;后又复制成木刻辽北立体地形地图。对天气变化很有研究,能结合当地具体情况,成功地预报一些天气的变化。
农业、生物学 提倡兴修水利,在沭阳主持“疏筑百渠九堰”,著《圩田五说》;在疏通汴河河道中,采用先进的分段筑堰法等,实测沿河各段高低和地形,保证了工程的质量。
广泛地记载各地动植物,如南海的车渠、潮州的鳄、西北的枸杞、北方沙漠的跳鼠等,对各类海蛤作了仔细的区分,指明蒲芦为香蒲和芦苇、枳实和枳壳的区别;记有庆州(今甘肃庆阳、合水等地)用步行虫消除农业害虫的生物防治事例;以中国南北不同地区物候为例,说明植物生长与温度关系。
医药 批判地继承前人的成果,指出《神农本草》中存在的舛误、不正确的记载几十处;主张中药采制要因时因地制宜;用药要因人制宜,对症下药。著有《灵死方》(已佚)和《良方》。《良方》又称《苏沈良方》,与苏轼合著得名,10卷;原书已佚,现本为后人汇集;书中所载“秋石方”(卷六),记载世界上最早的荷尔蒙制剂制备方法。
工程技术 书中记录大量民间科学技术人物及其成就,如布衣毕昇发明的活字印刷术、民间匠师喻皓的《木经》、河工高超创造的三埽堵决、平民历算家卫朴等。这些在正史上是见不到的,留下了珍贵的科学技术史资料。
文学 著有诗文集《长兴集》,原书41卷,现存19卷。全书很有特色,其中一些记游写景作品都很新颖别致。《梦溪笔谈》文笔明快精当,语言形象简练,有较浓的文学意味;其中艺文门、书画门、乐律门等对文学艺术的论述、文字音韵的研究,都富有文学价值。
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