生活在900多年前的杭州人沈括，至今还被生活在这片土地上的人们铭记。每年清明，杭州市余杭区良渚沈括小学的师生们都会赶往位于杭州城西良渚街道安溪村的沈括墓前献上鲜花。在浙江工业大学朝晖校区，还有一幢以沈括的字“存中”命名的存中楼。
沈括的特别之处，不仅仅在于他的诸多发现、论述超越前人，甚至领先于当世，更在于他始终不渝对世间万象格物致知、洞悉源流的探索精神，以及他重视调查、求真务实的治学态度。沈括一生博览广识、勤奋好学，注重“专心致意毕力于其事”，很多思考和研究也与其生活轨迹、仕途生涯紧密相关。要了解这位中国古代科技先驱，就需要走近他的一生——
宦海沉浮，文武兼修
沈括的生卒年在史学界有4种说法，本文取学者张荫麟考证、胡道静订正的生于1031年、卒于1095年之说。沈括降生在一个官宦之家。他的出生，对当时已经50多岁的父亲沈周来说，可谓“老来得子，喜出望外”。沈括的母亲许氏精通文理，是苏州官宦家庭的大家闺秀。早期沈括也由母亲亲自教育。开明的母亲没有急于催促沈括考取科举、光耀门楣，而是给予他更多的自由空间。
公元1054年，20岁出头的沈括为父亲服丧期满后，承袭父荫来到了今天的江苏省沭阳县，担任主簿一职。这也是《宋史》对沈括生平介绍的开始。主簿算是低级官吏，相当于县令的秘书。这是份苦差事，沈括自己曾感叹，“仕之最贱且劳，无若为主簿”。话虽如此，沈括还是兢兢业业做了不少事。当地的沭水，由于泥沙淤积，常给周围居民带来水灾之祸。前任知县在治理沭水上处置不当引发民乱，被赶下台。沈括临危受命，担任代理知县。他仔细了解了民众不满的原因，然后该换人的换人，该抓紧的抓紧，用最少的工期完成了疏浚沭水的任务，让当地“得上田七千顷”。此后，沈括辗转今天的江苏省东海县、安徽省宁国市、河南省周口市淮阳区，担任知县。
或许是沈括感知到，没有进士出身的加持，身处基层哪怕做出再多的政绩，也看不到晋升的希望，自叹“十年试吏，邻于三黜而偶全”。据说他“裸辞”投奔亲友，安心备考去了。对沈括来说，命运的齿轮在公元1062年开始转动起来。这一年，他在苏州当地的科举考试中考取第一名。第二年春天，沈括又在礼部考试中进士及第。之后，在淮南路转运使张刍的引荐下，沈括被任命为编校昭文馆书籍，获得了升迁的优质“跳板”。
公元1070年，沈括因母亲许氏去世回乡守丧。待3年守丧期满，再回京城时，变法运动已经轰轰烈烈地开展起来了。沈括的才干被变法派看中，获任检正中书刑房公事一职，成为宰相属官。此后，沈括凭借自己的学识主持疏浚了汴河，改革了南郊祭祀的礼仪制度，兼任提举司天监时主持修订了新历，改制了新观象仪。沈括的功绩终于得到肯定，连升3级，成了宋神宗身边的近臣，步入高级官员之列。
随着北宋外患问题的加剧，沈括接手的边防、军事事务越来越多。在河北，他将那里的山川道路绘制成地图，并制作成立体的地理模型图进献于宋神宗。在军器监，他在武器制造与改良、战术阵形、堡垒修建等方面都颇有成绩。沈括还奉命出使辽国，在边境问题上取得外交胜利。
由于沈括的不少做法和变法派有出入，他和王安石等人的裂痕越来越明显，最终被贬为宣州知州。后虽奉命参与到与西夏的战事，并展现出不凡的军事才能，但最终无法改变宋军战败的命运，自己也被追责处分，继续遭贬。沈括在遗憾中告别了政治舞台，并发出了“满目伤心悔上楼”的感慨。在沈括生命的最后10余年里，他以研究学问为慰藉，闭门整理写作，直至65岁逝世。
博学善文，无所不通
沈括的好奇心和勤奋劲在他儿时就已显现出来。在他随父亲居住福建泉州期间，听说当地有一种叫“钩吻”的剧毒植物，便对这种植物作了细致的观察，发现了前人记载的谬误，并予以澄清。因为从小体弱多病，沈括在读书习字的同时，也学习医药，搜集医方。沈括的学习兴趣广泛，难得的是他没有停留在“三分钟热度”上，也没落入把学问作为名利敲门砖的俗套，写就了“斜杠”到底的一生。
早期为吏的经历让沈括成了水利专家。在安徽宁国，他提出“圩田五说”，促成万春圩的建成，并写成《万春圩记》，向世人宣传圩田的好处。在兼任提举司天监时，沈括已表露出对天文的深入理解。他对日月之形状、日月蚀之原理，以及日月轨道交点退行等问题的见解已颇为领先，又作成《浑仪议》《浮漏议》《景表议》，对观测天象的仪器和技术进行改进。
用“上知天文，下晓地理”来形容沈括，毫不为过。在河北为官期间，沈括通过20多天的走访勘测，用木屑和蜡做成山川地理模型图。这种地图比例尺更大，也更为准确。出使辽国后，沈括把沿途的各种情况详尽整理，编成《使契丹图抄》。沈括还耗费12年，制成综合地图集《天下州县图》。在沈括对各地风土、人情和物产的记录中，留下了最早关于石油的描述。他在陕西看到当地人采集一种黑色的液体，燃烧时冒出很浓的黑烟，便断定这种黑烟可以利用，断言“此物后必大行于世”，认为国内“石油至多，生于地中无穷”。交通变迁、地质演化、物候气象……凡此种种，都留下了沈括的洞察和观点。
沈括还对医术有所研究，他提出看病的“五难理论”，强调要详尽地掌握患者的临床情况。他整理的药方曾让垂死的病儿起死回生，同时他又将药方慷慨传于他人。后人将沈括的《良方》和苏轼所作的《苏学士方》合编成《苏沈良方》，该书成为风靡一时的畅销书。
在艺术领域，好学的沈括也没有缺席。他对燕乐二十八调进行了深入了解，写了《乐器图》《三乐谱》《乐律》等书。相传在领兵对战西夏期间，他还创作了几十首歌曲，让士兵作为凯歌传唱。沈括喜好收藏名家书画，在艺术鉴赏和批评领域有自己的看法。
据《宋史·艺文志》记载，沈括的著述有22种155卷。据宋元诸家书目著录及沈括本人之所自志，有40种以上，遍及经、史、子、集各部，可惜大多数已失传，仅从现存的文献来看，“杂家”沈括的涉猎广度已经足以令人为之惊叹。
百科全书，包罗万象
在今天的江苏镇江，不仅有梦溪路、梦溪广场，还有梦溪园巷。在梦溪园巷21号，坐落着留存至今的梦溪园，在这里，沈括度过了他人生中最后的8年。也是在这里，沈括将他毕生所学、所知、所思编撰成书，命名“梦溪笔谈”。
《梦溪笔谈》堪称我国古代科学技术成果的资料库，书中包含内容之多、涵盖面之广，有目共睹。全书凡30卷，分故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议等17个门类共609条，有关自然科学的内容多达255条。
沈括是中国文化史上少有的通才、奇才，在天文、地质、化学、数学、光学、医学、建筑学、工艺制作、军事、哲学、艺术等领域，都有自己独特的探索和贡献。他在各个领域的重要研究成果俯拾皆是：数学上的会圆术、隙积术，物理上的人工磁化、透光镜、应弦共振，化学上的石油制墨、湿法炼铜，天文上的浑天仪、真太阳日、改历法，医学上的磁疗、药用矿物，经济上的贸易顺逆差，音乐上的唐乐研究、乐器考证……《宋史》如是评价：“学术浩博，文艺深长，经史之外，天文方志、律历音乐、医卜诸家，无不通练，皆有论述。”
著名史学家陈寅恪说：“华夏民族之文化，历数千载之演进，造极于赵宋之世。”北宋时期，中国的许多发明创造达到高峰，并居于世界领先水平。《梦溪笔谈》集中体现了天文学、数学、物理学、地学、医药学等多个学科当时的前沿成果，折射出那个时代的科技辉煌。
沈括终其一生，对自然和社会充满好奇，并不断探究其中奥秘。在《梦溪笔谈》的每一个条目里，几乎都有沈括不同寻常的思考和发现，许多体会非用心体察的亲历者绝写不出。中国的四大发明中有两项——指南针、印刷术，是借由这本书中的记录而得以流传下来。
中国最早的指南针大约出现于战国时期，古人称之为“司南”。司南因其磁性较弱、指南效果不好等缺陷，长时间未能得到广泛使用。到了宋代，随着人工磁化方法的发明，指南针的使用有了重大突破。沈括在《梦溪笔谈》中详细记载了磁针装置的4种方法，即水浮法、碗唇旋定法、指甲旋定法和缕悬法，并对这4种方法进行了比较。
在观察和研究指南针使用方法的过程中，沈括还发现了指南针所指的方向不是正南而是略微偏东，这种现象在物理学中叫作磁偏角。这是世界上最早发现磁偏角的记录，比欧洲哥伦布的发现早了400多年。
宋仁宗庆历年间，杭州工匠毕昇发明了活字印刷术，用胶泥做成活字，把铸字、排版、印刷3道工序结合起来，这是印刷技术的一大革新。《梦溪笔谈》中写道：“若止印三、二本未为简易，若印数十百千本则极为神速。”
除了这些记录，沈括在《梦溪笔谈》中还记载了很多劳动人民发明创造的事迹，比如木工喻皓的《木经》、水工高超的治理黄河经验，以及民间炼钢炼铜方法等，都是源自他亲身收集的原始素材。
正是因为有了沈括的这本《梦溪笔谈》，从根本上改变了西方人对中国文明的看法，让他们知道中国古代在多个科学领域曾遥遥领先于世界。
科学奇才，孜孜以求
自古钱塘多名士。沈括是钱塘人，他的祖父曾任大理寺丞，父亲沈周曾在现今的镇江、泉州、简阳、开封等地为官。沈括聪颖好学，幼年时期便读完家中藏书，又跟随外出做官的父亲，接触到了各地不同的风土人情。所谓“读万卷书，行万里路”，这些为他后来成长为古代科学史上的巨星奠定了坚实基础。
良渚文化专家康烈华说：“《梦溪笔谈》里的溪，就是安溪。”晚年，沈括虽移居润州（今镇江），但他一刻也未停止对故土的思念，把所住的地方取名为“梦溪园”，并嘱咐后人让他落叶归根。为了纪念这位历史上伟大的科学家，2020年，杭州市余杭区新增了一所以“沈括”命名的小学。
纵观沈括的一生，在为官上，他勤政务实，坚持认为“民怀其惠，不怀其人”。从一个县级主簿，到后来的知州、馆阁、司天监，乃至三司使，他每到一处，都是脚踏实地、“善政善行”，留下突出政绩。在沭阳，面对境内沭水淤积导致的水患，沈括组织人力，“新其二坊，疏水为百渠九堰”。这一举措不但解决了水患，还因此开辟出7000顷的好田地。在提举司天监任上，他改进了浑天仪等天文观察仪器，对日月蚀的成因和月的盈亏作了进一步说明。
在治学上，作为古代少有的科学家，沈括善于在总结众人经验的基础上坚持科学研究。他认为，“人有前知者，数千百年事皆能言之，梦寐亦或有之，以此知万事无不前定。余以谓不然”。既然“事非前定”，人要获得知识，必然依赖于过往的经验，而经验又源自人的观察与实验。沈括始终保持着对身边未知事物的好奇心和求知欲，他注重寻访名工巧匠，“所至之处，莫不询究，或医师，或里巷，或小人，以至士大夫之家，山林隐者，无不求访”。
最为难能可贵的是，沈括虽相信经验，但又不迷信和盲从经验，而是惯于从实践中获得真知。他涉猎广泛，见解独特，能发前人之所未发。在《梦溪笔谈》中，对于不确定的科学问题，沈括明确承认自己知识的局限性和阶段性，表示“未深讨耳”。在当时，人们普遍相信海潮是由太阳的出没造成的，但沈括发现，潮水起落主要同月相有相关性，并据此提出了潮汐受月亮运动影响的假说，而后世发现的万有引力定律证明了该假说的科学性。在古代，历法的最大特点就是阴阳历结合，并用置闰的方法加以调整。沈括首先大胆提出了阴阳历的缺陷，并亲自测验昼夜星月的位置变化达5年之久，以此来求得可靠的实验数据，这才有了后来的《十二气历》。
1979年，中国科学院紫金山天文台决定，将1964年发现的一颗小行星2027命名为“沈括星”。这既是对沈括在科学领域作出的卓越贡献的一种崇高致敬，也寄托着人们对他的深切缅怀。
