9.畢昇發明活字印刷術
畢昇是北宋中期時候的人,他常到家附近的書坊去學習印刷術,有一天,畢昇正在刻一部書稿,發現有很多字在文章中經常出現,就想:“如果刻出來的字可以拆開,再自由組合,不就方便多了嗎?”
於是,畢昇立即動手,找出了3000個常見字,試著刻在小木板上。並按音把字歸成十幾類,每一類都按部首畫排出順序。但經過實驗後,發現木活字質地軟,容易吸水變形。印刷時墨水多了字就變得模糊不清了。
怎樣才能找到一種既不吸水,又能雕刻成字的材料做字呢?畢昇為尋找新的材料絞盡腦汁。一天,畢昇見人用瓦罐燒水,猛然想到:如果用泥坯刻字,再進窖燒,不就可以製成不吸水的泥活字嗎?
於是,他搭起了一座小窖,又用膠泥製成許多半寸見方的“小土坯”,刻成5000多個字塊,然後用窖燒製,兩天後,一套不吸水、筆畫清晰、堅如牛角的泥活字終於製成了。畢昇把活字版拚好,試印了300多張,每一張都清清楚楚,大家看了不禁拍手叫絕。活字印刷終於試驗成功了!
10.葛洪木炭作筆石為紙
葛洪是我國東晉時的醫學家、化學家。一千七百多年前,出生在江蘇句容。
葛洪的祖輩世代做吳國的大臣,到西晉消滅吳國後,葛洪的家境日漸衰落。
他十三歲時失去父親,後來僅剩下的一點兒家產又在戰亂兵火中燒毀。
年少的葛洪早早地就懂得了生活的艱辛,他與母親相依為命,清貧度日。
葛洪小的時候,曾經隨父親讀過一些書,也識得一些字。但自從父親去世,家道中落,就再也沒有錢供他買筆墨紙硯了。
家境好的孩子有筆有墨,可以坐在明亮的屋子中習字,可他卻不能。
每當葛洪擔著柴擔從那些孩子家門前路過,他是多麼渴望能有自己的筆墨,能寫上幾個字啊!然而;那隻是心中的一個祈盼。
有一天,葛洪砍柴回家後,在灶間幫母親燒柴做飯。飯熟火熄之後,他把灶膛裏烏黑的木炭撿出來。他看看自己的手,也成了黑漆漆的了,按到幹淨的牆上,牆上便有了一個小墨手印。
“噢!太好了,有辦法了。”
他高興地拍著兩隻小黑手,跑到母親跟前。母親納悶在看著他問:
“孩子,你這是高興什麼呀,什麼有辦法了?”葛洪走到灶膛邊,拿起一塊木炭,在母親腳前的地上寫道:
“我要寫字。”
他站起身來,對母親說:“這就是好辦法,我可以不花錢,不買筆墨就能寫字了。”
從此以後,葛洪每次上山打柴都要帶上些木炭,砍柴累了就往腳下的山岩上寫,擔柴回家就往路邊的石頭上寫。
就這樣,他的字愈寫愈好,默寫的文章愈來愈多。
隨著時間的推移,父親留下的那些書已經不夠葛洪讀了,於是他就向鄰裏借書。
鄰裏的書讀完了,他又千方百計,向城裏的親朋們借。
人們經常看到一個年輕人,背著沉甸甸的書籍,往返在鄉間城裏的路上。
一個夏日的正午,葛洪剛從城裏一個親戚家借書回來,在路上碰到一個童年時的小夥伴。
那人是個官宦人家的子弟,他看著烈日炎炎下汗流浹背的葛洪,帶著嘲諷的口吻說:
“葛洪老弟,讀那些東西有什麼用,又不能當飯吃,你看我這不讀書的人不是比你過得好嗎?”
葛洪對他微微一笑,回敬了他兩句話:
“汙水中的泥鰍,不知四海的寬廣;腐草中的螢火蟲,哪能看到日月的光華。”
葛洪回到家,不顧旅途勞累,先砍柴,再幫母親幹完所有的家務,最後再坐下來讀書。
就這樣日複一日,年複一年,他博覽群書,博聞強識,又寫得一手好文章。
葛洪當了幾年中小官吏,後來官場不得意,他便潛心從事煉丹術和醫學的研究。青少年時打下的紮實的文化功底,為他後來著書立說奠定了基礎。
葛洪在化學、冶煉、藥學方麵都建樹。
葛洪從小喜歡讀有關醫學、保健和煉丹製藥的書,還很留心民間流行的一些簡便的治病方法。
他把在廣大的農村搜集到的驗方,結合自己的醫藥知識,寫成了一本書,取名叫《時後備急方》。
這部書裏的治病藥方,都用的是容易得到的草藥,又便宜,又方便,更重要的是靈驗有效,深受老百姓的歡迎。
他還撰寫了許多好文章、好書,其中有介紹冶煉和製藥的《抱樸子》;介紹各種疾病治療冶煉的《金匱醫方》等。
11.祖衝之5歲決心解開圓周之謎
公元429年,祖衝之出生在範陽(今河北淶水)。祖父祖昌是當朝的大匠卿,主管建築工程,並且對天文曆法及數學有一定的研究。
祖父經常給祖衝之講一些科學家的故事,其中張衡發明地動儀的故事深深打動了祖衝之幼小的心靈。
祖衝之常隨祖父去建築工地,晚上,在那裏他常同農村小孩們一起乘涼、玩耍。
天上星星閃爍,在祖衝之看來,這些星星很雜亂地散布著,而農村孩子們卻能叫出星星的名稱,如牛郎、織女以及北鬥星等,此時,祖衝之覺得自己實在知道得很少。
祖衝之不喜歡讀古書。5歲時,父親教他學《論語》,兩個月他也隻能背誦十幾句。氣得父親又打又罵。可是他喜歡數學和天文。
一天晚上,祖衝之躺在床上想白天老師說的“圓周是直徑的3倍”這話似乎不對。
第二天早,他就拿了一段媽媽緔鞋子的繩子,跑到村頭的路旁,等待過往的車輛。
一會兒,來了一輛馬車,祖衝之叫住馬車,對駕車的老人說:“讓我用繩子量量您的車輪,行嗎?”老人點點頭。
祖衝之用繩子把車輪量了一下,又把繩子折成同樣大小的3段,再去量車輪的直徑。量來量去,他總覺得車輪的直徑沒有1/3的圓周長。
祖衝之站在路旁,一連量了好幾輛馬車車輪的直徑和周長,得出的結論是一樣的。
這究竟是為什麼?這個問題一直在他的腦海裏縈繞。他決心要解開這個謎。
經過多年的努力學習,祖衝之研究了劉徽的“割圓術”。所謂“割圓術”就是在圓內畫個正6邊形,其邊長正好等於半徑,再分12邊形,用勾股定理求出每邊的長,然後再分24、48邊形,一直分下去,所得多邊形各邊長之和就是圓的周長。
祖衝之非常佩服劉徽這個科學方法,但劉徽的圓周率隻得到96邊,得出314的結果後就沒有再算下去,祖衝之決心按劉徽開創的路子繼續走下去,一步一步地計算出192邊形、384邊形……以求得更精確的結果。
當時,數字運算還沒利用紙、筆和數碼進行演算,而是通過縱橫相間地羅列小竹棍,然後按類似珠算的方法進行計算。
祖衝之在房間地板上畫了個直徑為1丈的大圓,又在裏邊做了個正6邊形,然後擺開他自己做的許多小木棍開始計算起來。
此時,祖衝之的兒子已13歲了,他也幫著父親一起工作,兩人廢寢忘食地計算了十幾天才算到96邊,結果比劉徽的少0000002丈。
兒子對父親說:“我們計算得很仔細,一定沒錯,可能是劉徽錯了。”
祖衝之卻搖搖頭說:“要推翻他一定要有科學根據。”
於是,父子倆又花了十幾天的時間重新計算了一遍,證明劉徽是對的。
祖衝之為避免再出誤差,以後每一步都至少重複計算兩遍,直到結果完全相同才罷休。
祖衝之從12288邊形,算到24567邊形,兩者相差僅00000001。祖衝之知道從理論上講,還可以繼續算下去,但實際上無法計算了,隻好就此停止,從而得出圓周率必然大於31415926,而小於31415927。
很多朋友知道了祖衝之計算的成績,紛紛登門向他求教。之後,祖衝之又進一步得出圓周率的密率是355/113,約率是22/7。直到1000多年後,德國數學家鄂圖才得出相同的結果。
12.沈括完成科學巨著《夢溪筆談》
公元1031年,沈括出生在錢塘(今杭州)的一個官宦人家。父親是個地方官,一直在外地任職。母親識文斷字是一位有文化教養的婦女,她擔負著培育幼年兒子的任務。
沈括從小聰穎過人,酷愛讀書而且勤奮刻苦,在母親的指導下,他遍讀家中的藏書,對各門學科都有濃厚的興趣。
沈括少年時代隨父親走過許多地方。壯麗的山河,廣闊的田野,一幅又一幅地在他的眼前展開,引發了他對大自然的熱愛。波濤洶湧的錢塘江潮、敏捷靈活的四川鸕鶿、鋒牙利爪的南海鱷魚,在沈括的腦海裏留下了深刻的印象。
隨父旅行的少年時代不僅使沈括開闊了眼界,也使得他接觸了社會,對勞動人民的生產和生活有所了解。
沈括雖然博學廣遊,但由於童年和少年時興趣廣泛,家中所有藏書皆看均學,且均感興趣,但並不精通。
在靠文章求取功名的時代,自然科學並不被人們看重,象醫學甚至屬於低賤的行業,因此沈括並未能通過士人之途而早露頭角。
但沈括是官宦子弟,24歲時,他因父蔭而得官為沭陽主簿。這為他進一步增加閱曆,擴充見聞,取得科學技術第一手素材提供了好的條件,入仕後的沈括依舊勤學不止。
他在沭陽任職時,充分利用自己所學的地埋知識,親自考察繪製圖畫治理了沭水河,消除了水患,使百姓安居樂業,深受上司賞識。
1062年,沈括中了進士第一名。幾年後入京,在昭文館編校書籍。
沈括在昭文館利用時間和職務之便,閱讀了大量館藏書籍,尤其深入研究了與農業生產密切相關的天文學。
一個編校書籍的青年官員,在天文方麵如此下苦功夫,不由得引起了人們的注意。
一天,昭文館的官長向沈括提出幾個天文學的問題,如有關28宿、黃道經度、日月形狀和日月食發生條件等,沈括根據自己的研究成果一一作了令人信服的回答。
豐富的天文學知識使沈括在進入昭文館的當年,宋神宗就要他負責改造渾天儀。1072年,又指派他兼任提舉司天監。司天監是中央政府掌管天文曆法的機構。觀測天象、推算曆書是他們的主要工作。
可是,當時監內的情況很糟,懂得天文的專門人才奇缺,可供觀測的科學儀器也很匱乏。
不學無術的主要官員整天無所事事,於是,沈括便推薦了平民天文數學家衛樸入監修曆。並起用了一批士人,為他們分5科進行技術培訓,學成後分配在監內工作。
沈括與衛樸互取所長,通力合作,終於修成了《奉天曆》。《奉天曆》雖然比舊曆有許多進步,可在修曆的過程中,遭到了守舊派的百般阻撓,實測工作受到很大影響,使新曆的精密程度大打折扣。然而,沈括在晚年提出了更為先進的“十二氣曆”。
晚年的沈括定居潤州(今江蘇鎮江)夢溪園,於是專心把一生對文學、藝術、曆史、政治、天文、地理、數學、技術等諸方麵的觀察實踐所積累的研究成果,歸納整理造冊出書,並提出創造性的見解,最終完成了科學巨著《夢溪筆談》。
《夢溪筆談》不但在中國科學史上,而且在世界科學史上也有重要的地位,美國科學家李約瑟說沈括是“中國整部科學史中最卓越的人物”,《夢溪筆談》被稱為“中國科學史上的裏程碑”。