近古時期——科技巨擘1
從五代十國至元代是我國曆史上的近古時期。
五代十國時期戰亂不堪，社會經濟遭到破壞。但此間50年蓄積的能量，竟在北宋政權剛一建立就爆發，並迅速使科技發展達到高峰。
沈括以巨著《夢溪筆談》記載和總結了當時的科技成就。元代製訂了有利於經濟建設的措施，在這一政治環境中，郭守敬完成了《授時曆》的編製，王禎也完成了他的農書。
在我國近古時期，有了沈括、郭守敬和王禎這樣的科技翹楚，我國科技史之光更加光彩奪目。
我國科學史上之翹楚沈括
沈括（1031年～1095年），字存中，號夢溪丈人。生於北宋時錢塘，即今浙江省杭州。是北宋時一位博學多才、成就卓著的學者，也是11世紀世界一流的科學家。
晚年以平生見聞撰寫的筆記體巨著《夢溪筆談》，不僅是我國古代的學術寶庫，而且在世界文化史上也有重要的地位。沈括也因而被稱為“中國科學史上最卓越的人物”。
沈括生於一個官僚家庭。他的祖父、父親、外公、舅舅都做過官，母親許氏，又是一個有文化教養的婦女。在良好的家庭環境中，沈括14歲就讀完了家中的藏書。
後來他跟隨父親到過福建、江蘇、四川和京城開封等地，有機會接觸社會，對當時人民的生活和生產情況有所了解，增長了不少見聞，也顯示出了超人的才智。
1063年，沈括考得進士，此後，他參與王安石變法運動，赴兩浙考察水利，出使遼國，任翰林學士，整頓陝西鹽政等。他文武雙全，不僅在科學上取得了輝煌的成績，而且為保衛北宋的疆土也作出過重要貢獻。
北宋時期，階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼和西夏貴族統治者經常侵擾中原地區，擄掠人口牲畜，給社會經濟帶來很大破壞。
沈括堅定地站在主戰派一邊，在1074年擔任河北西路察訪使和軍器監長官期間，他攻讀兵書，精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰略戰術等軍事問題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作，把一些先進的科學技術成功地應用在軍事科學上。
沈括還對弓弩甲胄和刀槍等武器的製造進行過深入研究，為提高兵器和裝備的質量作出了一定貢獻。
沈括辛勤努力，刻苦鑽研，終於獲得了輝煌的科學成就。這些成就集中體現在他晚年於鎮江夢溪園寫成的《夢溪筆談》一書中。
《夢溪筆談》不僅為我們介紹了我國古代勞動人民在科學技術方麵的成就，保存了豐富的極有價值的資料；同時也使我們了解到這位傑出的學者在科學上的貢獻和認真不苟的研究態度。
《夢溪筆談》共26卷，另有《補筆談》3卷，《續筆談》1卷，共609條。涉及的方麵非常廣泛，內容極其豐富。下麵分別就天文、曆法、數學、物理、化學、地學、醫藥和生物、曆史與考古、藝術等主要內容略加介紹。
在天文方麵，據《夢溪筆談》記載，沈括曾連續用了3個月的時間，每天夜間用天文測量用的“窺管”觀測北極星的位置。他把初夜、中夜和後夜所看到的北極星的方位分別畫在圖上，一共畫了200多幅圖。
經過精心研究，最後他得出了當時北極星同北極的距離為三度多的科學結論。
在曆法方麵，沈括主張實行陽曆，就是不以月亮的朔望定月，而是根據節氣定月，取消閏月，也就是把一年分為12個月，大月31天，小月30天。實行這種曆法，就可以避免計算和安排閏月的麻煩，同時節氣也會更準確。
這是一種科學、進步的曆法，當時如能采用，對農業生產是有很大便利的。但是由於保守派的反對，他的新曆法不僅沒有被采用。
沈括的新曆法當時雖然沒有實行，但是在他的援引和幫助之下，當時一位平民出身的曆算家衛樸得以進入司天監，擔任改革舊曆法的工作。經過5年的努力，衛樸完成了一部比前代曆法更為精密準確的《奉元曆》。這部《奉元曆》曾在宋朝頒行了19年。
沈括在數學方麵也有精湛的研究。他從實際計算需要出發，創立了“隙積術”和“會圓術”。沈括通過對酒店裏堆起來的酒壇和壘起來的棋子等有空隙的堆體積的研究，提出了求它們的總數的正確方法，這就是“隙積術”，也就是二階等差級數的求和方法。
沈括的研究，發展了自《九章算術》以來的等差級數問題，在我國古代數學史上開辟了高階等差級數研究的方向。
此外，沈括還從計算田畝出發，考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關係，提出了我國數學史上第一個由弦和矢的長度求弧長的比較簡單實用的近似公式，這就是“會圓術”。
“會圓術”的創立，不僅促進了平麵幾何學的發展，而且在天文計算中也起了重要的作用，並為我國球麵三角學的發展作出了重要貢獻。
在物理方麵，沈括發現了地磁偏角。《夢溪筆談》記載了一些有關磁學的知識。
沈括除了用磁石磨製鋼針，製成了人造磁性指南針之外，還在《夢溪筆談》中介紹了自己所發明的支掛指南針的4種不同的方法：第一種是浮在水麵上；第二種是擱在指甲上；第三種擱置在碗邊上；第四種用絲懸掛著。
4種方法以懸絲法最為完善，最適宜於在動蕩不定的海船上使用。沈括發現指南針所指的方向不是正南而稍微偏東的現象，這就是現代物理學所稱的“磁偏角”。
在光學方麵，沈括也有重要發現。當他看見凹麵鏡映入的物體呈現倒影的現象後，便進行反複試驗：用手指對準鏡麵，鏡麵上映出的是正像；但是當他把手指向後移到焦點上的時候，鏡麵上的影像就看不見了。然後他再把手指離開焦點逐漸向外移開，鏡麵上便出現了倒像。他還用凹麵鏡做過向日取火的實驗。
沈括通過這些實驗最後得出了光線通過小孔同焦點形成“光束”的光學原理。
在化學方麵，沈括也取得了一定的成就。他在出任延州時候曾經考察研究延州境內的石油礦藏和用途。他利用石油不容易完全燃燒而生成炭黑的特點，首先創造了用石油炭黑代替鬆木炭黑製造煙墨的工藝。
他已經注意到石油資源豐富，還預測到“此物後必大行於世”，這一遠見已為今天所驗證。另外，“石油”這個名稱也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石腦油、石燭等名稱都貼切得多。
在《夢溪筆談》中有關“太陰玄精”的記載裏，沈括根據物質形狀、潮解、解理和加熱失水等性能的不同區分出幾種晶體，指出它們雖然同名，卻並不是一種東西。他還講到了金屬轉化的實例，如用硫酸銅溶液把鐵變成銅的物理現象。
他記述的這些鑒定物質的手段，說明當時人們對物質的研究已經突破單純表麵現象的觀察，而開始向物質的內部結構探索進軍了。
沈括在地學方麵也有許多卓越的論斷，反映了我國當時地學已經達到了先進水平。
他正確論述了華北平原的形成原因：根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布，推斷出這一帶是遠古時代的海濱；而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所攜帶的泥沙沉積而形成的。
當他察訪浙東的時候，觀察了雁蕩山諸峰的地貌特點，分析了它們的成因，明確地指出這是由於水流侵蝕作用的結果。他還聯係西北黃土地區的地貌特點，作了類似的解釋。
他還觀察研究了從地下發掘出來的類似竹筍以及桃核、蘆根、鬆樹、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，並且根據化石推論了古代的自然環境。這些都表現了沈括可貴的唯物主義思想。
沈括視察河北邊防的時候，曾經把所考察的山川、道路和地形，在木板上製成立體地理模型。這個做法很快便被推廣到邊疆各州。
1076年，沈括奉旨編繪《天下州縣圖》。他查閱了大量檔案文件和圖書，經過近20年的堅持不懈的努力，終於完成了我國製圖史上《守令圖》這部巨作。
這是一套大型地圖集，共計20幅，其中有大圖1幅，高1.2丈，寬1丈；小圖1幅；按當時行政區劃，全國分作18路，據此製作各路圖18幅。圖幅之大，內容之詳，都是以前少見的。
在製圖方法上，沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等9個方法。他還把四麵八方細分成24個方位，使圖的精度有了進一步提高，為我國古代地圖學作出了重要貢獻。
沈括還應用比例尺的辦法來表明地圖上的實際距離。他在地圖上把50千米縮成2寸，繪成一部“天下郡縣圖”，同時又把全國郡縣的位置用文字詳細準確地記錄下來。這樣，即使地圖遺失了，還可以根據記錄重新繪製。
沈括所用的這種繪圖方法是很科學的。我們現在用的一般地圖，除了測量地形用的儀器比以前更精確和利用經緯線以外，基本原理和沈括所用的並沒有什麼不同。
沈括對醫藥學和生物學也很精通。他在青年時期就對醫學有濃厚興趣，並且致力於醫藥研究，收集了很多驗方，治愈過不少危重病人。同時他的藥用植物學知識也十分廣博，並且能夠實際出發，辨別真偽，糾正古書上的錯誤。曾經提出“五難”新理論。
沈括的醫學著作有《沈存中良方》等。現存的《蘇沈良方》是後人把蘇軾的醫藥雜說附入《良方》之內合編而成的，現有多種版本行世。《夢溪筆談》及《補筆談》中，都有涉獵醫學，如提及秋石之製備，論及44種藥物之形態、配伍、藥理、製劑、采集、生長環境等。
在曆史與考古方麵，《夢溪筆談》中保存了許多有價值的科學史資料。最主要的是關於活字板印刷術、水利和建築方麵的記述。
《夢溪筆談》中關於活字板印刷術的記載，是我們今天對於畢昇的活字板印刷術的設備和使用情況所能得到的唯一詳盡的資料。我們今天還能夠這樣清楚地了解到1000多年前這一偉大發明的情形和具體操作方法，這不能不歸功於沈括。
《夢溪筆談》中記錄了一些重要曆史事件的真實情況，特別是對於993年四川王小波、李順所領導的農民起義有一段比較詳細的記述。
他在這一段記載中以生動、凝練的文字記下了起義軍的進步政策和嚴明的紀律。從中我們可以看出，沈括本身雖然是封建統治階級中的人物，但是他對於農民起義的記載還是比較真實的，敢於揭露曆史的真相。
此外，沈括在《夢溪筆談》中對於許多出土文物的時代、形狀、文字、花紋及古代的服裝、度量衡製度等，都加以詳細的考證。他在這方麵所作出的勞績，對於宋朝新興起來的考古學的發展，起了很大的推動作用。
在藝術方麵，《夢溪筆談》這部書不但敘事明確，邏輯性很強，而且文字生動、簡練、優美，富有文學色彩，讓我們可以從中看出他在文學方麵造詣之深。