沈括
一、傑出的一生
我們中華民族有著五千年的文明曆史，在這浩瀚的曆史長河中，曾經湧現出了無數傑出人物。在他們當中，有思想家、政治家、文學家、科學家、軍事家，等等。北宋時期的大科學家沈括，就是繼東漢張衡、南朝祖衝之以來，我國最偉大的科學家。
沈括博學多才、成就卓著，他在天文、地學、物理、化學、生物以及工程技術、文學、音樂、美術等許多方麵都有精湛的研究和開創性的發現，其中有許多研究成果在當時的世界上，處於領先地位。如此博學，成就又如此恢宏，這在中國科學史上是少見的。因此，英國當代著名科學家李約瑟博士在他的巨著《中國科技史》中，稱沈括為“中國科學史上最奇特的人物”，他的著作《夢溪筆談》為“中國科學史上的裏程碑”。
沈括，字存中，宋仁宗天聖九年（公元1031年）出生在錢塘（今浙江杭州）西七十裏風景秀麗的南新鄉。他的青少年時代是隨為官的父親在各地渡過的。二十四歲時，他當上了沭陽（今江蘇沭陽縣）主簿（縣長助手），開始踏上仕途，以後曆任東海（今江蘇東海）、寧國（今安徽寧國）、宛丘（今河南淮陽）等縣縣令。其間，他克盡職責，關心勞動人民疾苦，領導各地民眾興修水利工程，開始了他最初的科學實踐。三十三歲時，他考中進士，來到京城汴梁（今河南開封），在昭文館編校書籍，研究天文曆法，後被提拔為提舉司天監（政府天文觀測長官），他主持重修了曆法。不久，沈括被派往今浙江、河北等地視察農田水利，他對這些地方進行了較為細致的水利、地質等方麵的研究。
王安石主持變法運動後，沈括積極參加並成為骨幹。他的才能被宋神宗所賞識，先後擔任過幾種重要職務，如“權三司使”（主管國家經濟財政）、“兼判軍器監”（兼管軍器製造）並被派出使契丹（遼國，今吉林、遼寧等地）、率兵抗擊西夏（今我國西北地區）軍隊的進犯。在這段時期內，沈括在處理政務的同時，考察了各地的地理形勢、山川道路和風俗人情等自然、人文情況，收集了許多寶貴的科學資料。
1082年，北宋邊塞重鎮永樂（今陝西米脂縣西北）失陷，沈括受到牽連被貶官，不久就結束了他的仕途生涯。六年後，他遷居到潤州（今江蘇鎮江市）的夢溪園。在那裏，沈括把自己一生的所見所聞和科學研究成果加以整理總結，完成了流芳千古的科學巨著《夢溪筆談》。1095年，這位博學多才的科學家與世長辭。
二、初入仕途展露鬥角
沈括有一個幸福的家庭，父嚴母慈，哥哥沈披和他一起長大。沈括的父親沈周出身進士，先後曾在簡州（今四川簡陽）、潤州（今江蘇鎮江市）、泉州（今福建泉州市）、江寧（今江蘇南京市）等地任地方官，而沈括的青少年時代就是隨父親遷任各地中度過的，其間在繁華的泉州居住了八年。沈括的父親是位為官清正、同情下層的開明官吏，這為沈括思想的形成帶來了許多積極的影響。沈括的母親很有文學修養，是位知識婦女，在她的教導培養下，兩個兒子都得到了良好的啟蒙教育。良好的家庭環境和廣泛的社會接觸，使小沈括對許多方麵知識都有濃厚的興趣。這個有著強烈求知欲的少年無論走到哪裏，對所見所聞都很留意、注意觀察各種事物。他之所以成人後成為一位博學多識的科學家，與少年時代打下的基礎有著密切的關係。
沈括十二歲時開始正式拜師讀書。他和哥哥看到當時國家邊疆常有戰爭，給老百姓帶來許多災難，就立誌長大後立功報國，於是常在一起練武。他們的舅父許洞能文善武，著有兵書《虎鈐（qián）經》，雖然這時已經去世，但他們的母親在自己理解的情況下，把書中的軍事理論深入淺出地傳授給兩個兒子。所以，沈括和他的哥哥以後均是文武全才，與這時的軍事知識教育有很大關係。
沈括從小就在學習上有一種鍥而不舍的精神。十五歲時，他因練習寫小字不分晝夜，結果得了眼病。一位有良好醫術與醫德的醫生王琪給他進行了精心的治療，於是他對醫學產生了興趣，他認真研究醫術、到處搜尋藥方，與醫學結下了不解之緣。
就這樣，沈括在如饑似渴地吸收各方麵知識的過程中，渡過了他的青少年時代。時光冉冉，他二十一歲了。就在這時，噩耗傳來，他的父親去世，懷著沉痛的心情，沈括在故鄉錢塘為父親守喪三年。服喪期滿後，宋朝政府按當時官員死後蔭其子的製度，任命沈括為沭陽縣主簿。至和元年正月，這位二十四歲的青年人離開家鄉前往沭陽縣就職，從此開始了他近四十年的為官生涯。
在宋代，主簿這個職務低微而勞苦。在給朋友的一封信中，沈括談到：官職中最低微而辛苦的，就是主簿了。沭陽縣方圓幾百裏，即使沒有人而隻有鳥獸的地方，主簿也要履行自己的職責。……整天忙忙碌碌，就連天氣冷暖、刮風下雨都顧不得了。即使工作這樣繁忙，沈括依然盡心盡職地完成自己的工作。
這時，流經沭陽縣的沭水由於年久失修、河道淤塞，以至泛濫成災，許多田地顆粒無收，百姓生活困苦。而沭陽縣令不但不興修水利，對百姓進行救濟，反而侵吞上級的救濟款，並以修複水利為名，橫征暴斂、搜刮百姓。自然災害和貪官一起，使得民不聊生，最終爆發了百姓反抗官府的事件。事件發生後，上司唯恐事態進一步擴大，就把縣令調走，讓沈括處理這件事。沈括明白這一事件是因為治河不力，加上官府征斂過重而引起的，所以他便平息民憤，撤銷了那些令百姓難以生存的賦稅。這樣處理後，風波平息了下去。
治理好沭水是事情的關鍵，於是沈括便組織民眾整治沭水，數萬民夫參加了這次修浚沭水的工程。他們在沈括的指導下，迅速疏通了阻塞的河道，拓寬了河床；同時做為輔助工程，修了一百餘條灌溉水渠、九條堤堰。通過這次大的整修，沭水附近地區做到了澇時能排洪，旱時能灌溉，使得七千頃土地變成旱澇保收的上等良田。以後多年糧食豐收，使廣大勞動人民的生活得到了改觀。
沭水修浚工程，使沈括的才能得到了上司的賞識。1055年，他被調任到東海做代理縣令。在任職期間，當地曾出土了一件古代的弩機。沈括對此進行了研究，他針對弩機的設計，提出了三點一線的射擊理論，即弩機的望山（瞄準器）、箭端、目標三點連成一條直線，認為這樣瞄準，可以提高射擊的精度。通過沈括對弩機的研究，我們可以知道沈括早在青年時代，就對兵器製造理論有了一定的理解並且產生了興趣。
嘉祐六年（1061年），沈括的哥哥沈披在宣州寧國（今安徽寧國）任縣令，沈括此時正好客居此地。當時，江南轉運使張顒（yóng）準備修複廢棄已久的秦家圩（今安徽蕪湖地區），任命沈披主持修複。因沈括整治沭水成功，也派沈括參與此事。他們廣泛考察了周圍的地勢，調查了過去築圩的情況，把當地的地形地貌繪製成圖，提出了施工方案。
秦家圩原是一片麵積很大的圩田。這種圩田，是此地人民依據農業經驗而從大自然手中奪取的耕田。由於當地地勢低窪而水位較高，勞動人民就在低窪地區的四周環築堤岸，把耕田保護在堤岸之中，這就是圩田。圩堤上設置閘門，圩區內修築溝渠直通閘門，做到了澇能排、旱能灌。北宋初年，一場特大洪水衝毀了秦家圩的全部圩堤，圩田一片汪洋。洪水退後，雖多次有人提議修複，但都因遭到反對而作罷。反對的理由是，在水邊築堤護田會使江河水道不夠通暢，天長日久就將再度成災。
沈披、沈括提出修複秦家圩的消息一傳開，人們有的讚成、有的反對。反對者提出：圩田麵積廣大，會嚴重影響洪水排泄，每至汛期，必然引起水災；還有，圩的東南堤岸連接大湖，長年被風浪衝擊，難以堅固等等理由。沈括以科學的理論和調查得來的第一手資料為依據，對反對說法進行了駁斥，並針對具體問題製定出了切實可行的辦法，如在堤上種樹、堤下植蘆葦，即可鞏固堤岸。由於他的主張有理有序，反對者無言可對。沈括、沈披的建議最終得以付諸實施。
秦家圩修複工程浩大，調動了附近八個縣一萬四千民夫，用了八十多年正式竣工。新修複的秦家圩規模壯觀：圩堤寬20米，高4米，長40公裏，圩田麵積近八千公頃；在圩堤上，栽植了數萬棵桑樹。修複後的秦家圩被宋仁宗賜名為“萬春圩”。由於有高大圍堤的保護，能防洪又可蓄水灌溉，使得八千公頃的荒廢土地變成上等良田，每年收糧達二十四萬斛。萬春圩的修複成功，證明了沈括弟兄科學倡議的正確性，使沈括的科學才能再一次展現出來。
萬春圩工程完成後，沈括被調到陳州宛丘擔任過一段時間的縣令。這段時間內，沈括練習了氣功，把自己肺髒、脾髒多年的慢性病治愈了。到這時，沈括入仕快十年了，官職始終不過縣令一級，而且在宋朝憑父蔭循常例遞升官階，也不是正經出身。到嘉祐七年（1062年）秋，三十二歲的沈括參加了科舉考試，考中進士。從這以後，他的政治生活進入了重要時期。
第二年，沈括被朝廷派至揚州做司理參軍，由於他才學出眾，頗得上司張芻的賞識。經張芻的舉薦，在治平三年（1066年），他來到京城，入昭文館編校書籍。由於他平時公務不多，昭文館又有大量藏書，所以沈括利用時間和職務之便，閱讀了大量館藏書籍，尤其深入鑽研了天文學。年輕的英宗皇帝也曾向他詢問過一些天文方麵的問題，他作了很好的回答，得到了皇帝的嘉獎。這時，昭文館的一位官長對他的才學還有些懷疑，便又提出一些問題要他回答。
他問沈括：“天上有二十八宿星座，但間距不等，多的相距三十餘度，少的隻有一度，這是什麼道理？”
沈括回答道：“天空中星辰分布本無所謂‘度’，隻不過是研究天文曆
二十八宿星在天空中的分布原本不均勻，自然就談不上相距間度的均勻了。”
官長一聽，覺得很有道理，又問“日和月的形狀是像彈丸（球體）呢，還是像圓扇（平麵圓形）？”