简论沈括及其《梦溪笔谈
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  在太阳系众多的行星之中,有几颗是以我国古代科学家的名字命名的,其中有一颗星就被命名为沈括。

  沈括(1031—1095),字存中,晚号梦溪丈人,杭州钱塘(今浙江杭州市)人。

  存中出生在一个较为贫寒的地主阶级知识分子家庭。父沈周,历任平泉县令,润州、泉州知州,开封判官,江东按察使,太常少卿等职。母许氏,苏州吴县人。兄披,曾任国子博士,雄州安抚副使。幼年的沈括即随父亲四处漂泊,转徙南北,忽而润州,忽而泉州,忽而京城,忽而金陵。父亲曲折的仕宦生涯使得沈括有更多的机会接触社会现实,了解下层人民的生活。直到晚年,他还孜孜不倦地在《笔谈》、《良方》、《忘怀录》等书中娓娓讲述自己幼年随父仕宦的见闻,这为他后来人生观的形成及巨大成就的取得奠定了深厚的基础。

  沈括在二十四岁时,“以父任为沭阳主簿”,沭阳县在海州,主簿是县令的助手。当时,由于沭阳县令在兴修水利的过程中待民极其苛暴,终于引起了人民的反抗,沈括代理了县令一职,平息民乱,主持治沭工程,开百渠九堰,得良田七千顷。二十五岁时,括奉命摄海州东海县令,越明年,为准备科举考试,存中客居宣州宁国县,在此期间,他曾亲历芜湖万春圩的治理过程。

  嘉佑八年(1063),沈括擢进士第,授扬州司理参军。治平二年(1065)经淮南路转运使张蒭推荐,朝廷任命沈括编校昭文馆书籍并参与详定浑天仪诸事。熙宁元年(1068),沈括迁馆阁校勘。八月,母卒于京城,括辞官,护送母亲灵柩归葬钱塘。

  熙宁二年,王安石除参知政事,积极推行新法。而括与安石颇有私人交谊(皇佑四年(1052),括葬父沈周于钱塘龙居里,经族人绍介,曾请时任舒州通判的王安石为父撰写墓志铭,王沈订交,当始于此时。),更兼其政治见解也大略相同,因此,到了熙宁四年(1071),沈括服丧期满,返京复职后,神宗和安石对他的到来非常高兴,授予他检正中书刑房公事的要职。宋制,中书门下共设五房:孔目房、吏房、户房、兵礼房、刑房,分别相应处理某一方面的事物。而当时能够被选中出任检正者大多是才智出群,且积极参与王安石变法的人杰俊彦,平庸的泛泛之辈绝难与其列。故沈括能在归京后不久就出任检正中书刑房公事,一方面表明了他拥护变法的主张;另一方面也说明他的学识、能力得到了变法派尤其是王安石本人的认可和赞赏。

  在熙宁四年之后的数年中,沈括凭借自己在自然科学等众多领域内的渊博学识,为国家、人民做了一系列好事,取得了突出成就。是以这一时期存中在仕途上一路腾踔而上,极其顺利。他除了担任检正刑房公事以外,还曾以原官兼提举司天监,加史馆检讨,后又迁集贤校理、太常丞同修起居注,右正言、司天秋官正,知制诰以及河北西路察访使、权三司使等多种重要职务。

  在此期间,沈括曾主持汴渠的疏浚工作,他采用分层筑堰法,亲自测量出自开封到泗州的地势高差,为大规模疏浚汴渠工作的展开提供了极其有价值的数据材料;他还曾参照《周礼》与唐代礼制,在考究本朝郊礼制度沿革的基础上,撰成《南郊式》一书,为朝廷节省了大量财富,得到皇帝的首肯,“所省万计,神宗称善”。在提举司天监的任职内,括力荐布衣卫朴修撰《奉元历》,并亲自观测极星,绘成星图二百余幅,同时,他还揭发了旧历官败坏历政,弄虚作假的行为。察访两浙地区时,沈括不辞劳苦地到各地进行巡视,足迹遍布两浙的山山水水,将当地的民风民俗、农田水利建设等情况了然于胸。他整肃吏治,严厉查处官员中违法乱纪行为,得到浙地老百姓赞扬。至于改革盐法与钞法、考察河北边陲军备、落实河北保甲法以及奉使入辽谈判,解决辽宋边界争端等事件亦在在显示出沈括机敏干练的才能和善思务实的品质。

  随着变法运动的深入,王安石变法中的不稳妥之处也日益暴露出来,而沈括对“免役法”的前后态度不一则直接导致了王沈二人的交恶,并使他的仕途之路遭受了巨大的波折。

  免役法又称募役法,是王安石变法中的一项重要内容。变法之前,宋承唐五代的旧制在地方实行差役法,亦称职役。宋政府规定民户出了向国家交纳一定数量的赋税外,还要轮流担任差役。为了便于操作,宋朝又将民户按照资产多寡分成九等,其中上四等要按户等的高低轮流到地方上的路、府(州军监)和县级政府官衙中服差役,而下五等户则一律免役。

  按照规定,第一等户轮流充任衙前、里正等重役;第二等户轮流充任耆长、户长、乡书手等职;第三、四等户差充弓手、壮丁等职务。

  差役法的初衷是好的,它力求在贫民与富豪之间寻求一种平衡,使家境优越的富户豪门依次承担重役严差,从而免除贫苦百姓的服役负担。应该说,这种方法符合最广大人民群众利益,有着稳定统治的重要作用。

  但是,由于差役法在执行的过程中存在诸多弊端,造成了重役负担下移的问题,差役负担向中下等民户身上倾斜带来了很多负面效应,引发了一系列社会问题,因此,朝廷上下要求改革旧法的呼声此起彼伏,越来越高。

  正是由于上述原因,王安石的免役法应运而生了。免役法实行募人充役的政策,民户按户等向政府交纳一定数量的“免役钱”,另外在实际交纳钱数之外,加收百分之二十的“免役宽剩钱”,以备旱涝灾害荒年之急需,同时还向原本不承担差役的女户、僧道户等征收减半“助役钱”。

  王安石倡导免役法本意是去除人民疾苦、裁抑兼并、以及提高政府工作效率。但是在具体的实施过程中,仍然不可避免地出现了一些问题,最突出的是上等官户通过提高下户户等的方法将重担转嫁到下等户身上,弄得民不聊生、流离失所者所在多有。

  通过以上的概述,我们不难发现,与差役法相比,免役法看似优越,但实际并非如此。差役法征人不征钱,而且,征发的人数有限,所以,即使存在户等下移的弊端,但不会危害到全部贫苦农民的身家性命。而免役法向全民征收“免役钱”,在官吏向百姓转嫁负担的情况下,实际上等于对全体贫民进行逼迫、压榨。从前是有丁才抽丁,现在是没钱也要交税。这当然会造成百姓流亡奔徙、痛苦不堪。

  沈括起初是赞成免役法的,但是,在察访两浙期间,通过自身实地考察,他发现了免役法的许多弊端,于是上书要求减免下户役钱,根据实际情况采取灵活策略,减轻中下等民户的负担。

  应该说,此意见是很合理的,它对于具体问题的解决裨益良多。但是,由于他的上书是在王安石罢相之后,在王执政期间,沈括或是由于对问题认识不足,抑或顾及与王的交情,并未对免役法进行本质的攻击。而今,王氏遭罢免,沈氏匆匆上书反对免役法(王安石第二次罢相是在宋神宗熙宁九年十月二十三日,沈括于是年十一月二十六日上书乞求减免下户役钱。),这就难免遭人非议。当时的侍御史蔡确弹劾沈括“首鼠乖刺,阴害司农法”,并力请神宗“去邪屏奸”、“正括之罪”。

  在后来的几年中,神宗惜存中之才,曾几次想把他调回身边,提拔任用,但都遭到大臣的反对。在内调无望的情况下,神宗任命沈括为知延州兼鄜延路经略安抚使,经略鄜延是沈括政治生涯中的另一高峰期。沈括到任之后,讲求强兵安边,训练兵丁,修葺城堡,扩充军备,为防御西夏的侵略作了积极的准备。根据《宋史·沈括传》:

  “(括)至镇,悉以别赐钱为酒,命廛市良家子驰射角胜,有轶群之能者,自起酌酒以劳之,边人欢激,执弓傅矢,唯恐不得进。越岁,得彻札超乘者千余,皆补中军义从,威声雄他府”。

  从这段记述中可见沈括不仅治军有方,而且成绩显着,在短短一年之内就使得延州“威声雄他府”。

  元丰四年(1081),宋军大举进攻西夏,沈括留守延州,除了打击来犯的西夏强敌外,他还设计智取浮图、吴堡、义合三寨。(按:关于这次战役,后附年表中交代甚详,兹不赘。)

  元丰五年(1082),沈括奉命节制修筑永乐城(故址在今宁夏银川市附近)。城刚刚筑好即遭到西夏军队的猛烈进攻。沈括斟酌形势,弃永乐守绥德,保住了延州的门户。但宋军在这次战争中损失惨重,阵亡将士达一万两千余人,丧失军马数万匹,这场战役在历史上称为“永乐城之战”。事后,由于主犯徐禧已经战死永乐,作为鄜延路经略使的沈括自然难免“替罪羊”的命运,朝廷以“措置乖方”的罪名将他贬为均州团练副使,随州安置(详见年表)。

  兵败永乐意味着沈括仕宦生涯的最终结束,之后他开始了一种与从前迥异的谪居生活。

  元丰六年(1083)以后,沈括以戴罪之身流徙于随州、秀州、润州一带。他在润州(今江苏镇江市)看到自己十年前购置的一所庄园,山水风景一似从前梦中所见,他很高兴,于是卜居于此,并将其地取名为“梦溪”(故址在今镇江市南郊)。

  沈括少时即体弱多病,步入老境更是众疾频仍,加之继室暴虐、爱子遭逐,使他的精神濒于崩溃,终于在绍圣二年(1095),“居润八年卒,年六十五岁”。

  通过以上粗线条的勾勒,我们对沈括的生平已有了大致的了解,然而,更为难得的是,沈括不仅是大宋的一代名臣,更是一位博学多识、贯通古今的大学者。据《宋史·艺文志》记载,存中的着述达二十二种之多,胡道静先生拾遗补缺、详稽细考,于《笔谈》之所自志及诸家书录之中又得十八种,于是得其遗着之目凡四十种。尽管沈括的着作大多已经亡佚,但是从现存的书名中,我们也足可确认沈括的确是一位亘古所稀的通才。《京口耆旧传》中称存中:“博学善文,于天文、方地、律历、音乐、医药、卜算,无所不通,皆有论着。”信非虚誉。沈括关于以上学科的专着虽然亡佚,但是在他现存的最负盛名的着作《梦溪笔谈》中,我们依然能够感受到他在这些领域的精深造诣。

  《梦溪笔谈》(以下简称《笔谈》)是沈括晚年谪居之时于润州梦溪园陆续写成的。这是一本内容极其丰富的杂谈式笔记,远自梯航载纪,下自委巷丛谈,其有一技擅长,片言居要,凡耳目所经,俱勤加载录,惟恐或遗。而撮其大要宏旨则似可以自然科学与社会科学限域之。着名科技史家英国剑桥大学李约瑟博士按照现代的科学分科,对《笔谈》所有条目进行了细致分类,列成三大类二十五项,合计584条。李氏所分的三大类包括,人事材料类270则,自然科学类207则,人文科学类107则。胡道静先生对《笔谈》进行重新校订后,定《笔谈》为609条,并且胡氏在李氏的基础上作了更加细致的分析与归类。道静先生将《笔谈》内容分为自然科学与人文科学两类,而这两类中共包含三十个子项,比李约瑟多出五项。据道静先生的分法,两大类中,自然科学占189则,人文科学占420则。(李、胡两家的分类详见后。)

  由上述可见,无论是李氏分法还是胡氏分法,自然科学类的比重都占到30%以上,加之两家分出的各类之间难免有交叉部分,比如有的条目既含自然科学的成分,有蕴人文科学的内容,在无法两属的情况下,只能根据内容多寡来划分类别。于此可见,若令自然科学类“百宝兼收”,其比重当不止此数。在我国历代的笔记体着作之中,关于自然科学的内容如《笔谈》之丰富几裂鼎之一足者,实所罕见。

  《笔谈》记载了沈括在自然科学方面的大量研究成果,这是他一生勤学苦思的智慧结晶,也是本书的一方重镇望族。

  沈括博学多识,对各门学科都有浓厚的兴趣和强烈的钻研欲,因此,他取得的成就也是多元的,几乎在自然科学的所有领域都有创见,显示出他杰出的才智。

  在数学方面,沈括推导出“隙积术”和“会圆术”。“隙积术”是一种高阶等差级数的求和公式。沈括的隙积术是在《九章算术》和《张邱建算法》的基础上推导出来的,它发展了自南北朝以后就停滞不前的等差级数求和问题,并推进到高级等差级数求和的新阶段。他的研究成果为南宋数学家杨辉和元朝数学家朱世英发现“垛积术”导夫先路。故清代大数学家顾观光曾云:“垛积之术详于杨氏、朱氏二书,而创始之功,断推沈氏。”“会圆术”是一种求圆弧长度的近似公式。沈括以《九章算术》的相关记录为基础,对圆的弧、弦、矢三者之间的关系进行细致研究,最终推导出由弦、矢求弧长的公式。沈括的这项成就为元代郭守敬编创《授时历》奠定了坚实基础。

  除此之外,存中还运用组合数学的方法计算出围棋变化的局数,用运筹学来研究军队“运粮之法”及四人分曹围棋的必胜之术。至若考求历代度量衡之换算关系,以堤堰法测量汴京到泗州的高度差,凡斯种种,所在多有,实难遍举。

  在物理光学方面,沈括观察到了凹面镜(阳燧)成像倒立的问题,并亲自做了小孔成像的试验,对小孔成像、凹面镜成像等原理作了准确生动的描述,他用“碍”(小孔、焦点)这个概念将二者联系起来,指出了光的直线传播,凹面镜成像的规律。他对凸面镜的大小、镜面的曲率与成像之间的关系进行研究,最终总结出镜面的大小与曲率成反比例关系。他对透光镜与家藏古镜进行对比研究,尽管未能得出古鉴透光的合理解释,但是为现代的研究提供了极其重要的线索。

  在磁学方面,虽然沈括关于磁学的记录仅有两条,但是吉光片羽,弥足珍贵。其对后世之影响亦极其深远。沈括观察了磁针的构造,指出将磁石磨成针锋,则能指南,同时他还指出“然常微偏东,不全南也”,从而在世界上第一个发现地磁偏角。沈括的发现比西方哥伦布于1492年横渡大西洋时观察到磁针偏移现象早了四百多年。

  在天文历法方面,《笔谈》中关于天文历法的记录共计26条,另外,沈括在提举司天监期间还撰写了《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》等三篇重要的科技论文。他正确解释了月亮发光和月食产生的原因,并对古代天象观测仪器———浑仪、漏壶、日晷,进行了大胆的革新,使其精度大大提高。至于他对陨石成分的考察,对恩州武城县陆龙卷的详述以及首创十二气历、测定极星位置等,零珠散玉,实难备叙。

  在地学与地质学方面,沈括通过实地考察与分析,拈出“海陆变迁”说,科学地解释了华北平原的成因———由河水夹带的泥沙冲击而成。他还对雁荡山的特殊地貌进行考察,并将雁荡山地区的地质与陕北地区的地质进行比较,从而认识到流水对地表的侵蚀作用。沈括的这些论断均早于西方地质学家几百年。更为难得的是,存中善于由外到内、由表及里地对各种事物、现象进行研究。这种研究四路使他能够披沙拣金,通过对表象的分析,进而认识到事物的本质。上述两例固已如此,而他通过对延州古代竹化石的考察,进而推断出古代延州气候一定温暖潮湿,通过对泽州化石的研探,进而得出动物化石的结论,则尤属远见卓识,何止凌越前贤,更且提启后世。

  《笔谈》除了记录沈括自己的观察研究成果之外,还用大量的篇幅对与他同时代的科学家、技术家的发明进行了广泛的绍述,反映了那一时代最新的科学成就,因此,称《笔谈》为“北宋科学技术史”汇编似亦不为过。

  沈括虽然身为封建士大夫,但他在记述宋代科学成就的时候,能够摆脱传统世俗偏见的束缚,对底层人民的劳动、智慧结晶进行准确、真实、生动的记录。毕昇之发明印刷术,不唯史书阙载,他家着作亦无言及者,存中不以昇之地位卑下,对布衣毕昇研制出胶泥活字,并创造了一套排版程序的成就如实记录,为促进活字印刷的传播做出了重大贡献。在浩如烟海的宋代史料中,沈括《笔谈》是唯一一部对毕昇印刷术进行载录的着作。微存中,或许此项技术早就失传了。平民卫朴在天文历算方面具有卓绝的才干,木工喻皓是一位技艺精湛的木工匠人,水工高超是优秀的水利工匠,他们都以自己的成就为国家、人民做出了丰功伟绩,然而,就因为身份卑微,难占正史之席,亦不为他着所记,唯沈括摒除偏见,唯才是记,唯才是录,如此才使这些“卑鄙”之士得以凭真才实学留名千古。

  沈括《笔谈》中对北宋时代的各种科技成就均有载录,如,存中考察磁州作坊的炼钢工艺,详细记载了团钢、百炼钢的冶炼方法;对冷锻制甲的方法进行绍述;对信州“苦泉水”以铁置换铜的记录;对真州复闸修筑的记录;对陵州“雨盘”的记录;对解州盐池的记录;对汴河斗门的记录。凡斯种种,条目众多,不一而足。存中之笔“兼容并蓄”,对一切有利于生产,造福于社会的成就“囊裹匣藏”,唯恐或遗。

  除了自然科学方面的成就以外,《笔谈》在人文科学方面同样也取得而来相当可观的成就。这部分内容在书中亦占有举足轻重之地位。

  沈括在担任权三司使期间,对宋代社会的经济进行了广泛研究,其成果大多记录于《笔谈》之书中。他考察了刘晏的和籴之法,极为称赏并在东南地区推行。至于北宋时候推行的一些财政政策,如盐法、钞法、垫钱法、茶法、铸钱额、岁运上贡半,吏禄支出等等,《笔谈》中均有较为详细的记载,且有具体数字可稽。这为我们研究宋代社会经济提供了十分有价值的参考资料。

  除了在经济学领域取得一定成就外,沈括在考古学、音乐、书画鉴赏、文学、史学诸方面都留下了弥足珍贵的硕果。下面即就沈括在人文社会科学领域的相关成果,分别予以简述。

  在考古学方面,沈括考古往往是为了弄清楚某一事物发展演变的轨迹,努力探究其原委,寻根溯源地去研究古代文物。另外,沈括一生具有极其强烈的求知欲、好奇心,故凡他所到之处,只要是发现出土文物,他都会怀着极大的兴趣和热情去关注、探寻、研究。沈括在考古学上成绩卓着,堪称宋代金石学的领军。王国维先生在总结宋代金石学的巨大成就时,将沈括与苏轼、黄庭坚、黄伯思并称,点明了他在金石学方面的崇高地位。

  据考古学家夏鼐先生统计,《笔谈》中有关考古学的条目共有28条之多。其中以卷十九所录最为集中,其他的零珠碎玉亦散见于各卷之中。夏先生的统计,不包括《笔谈》中有关唐、五代的传世文物和宋代器物,因为它们距离沈括的生活时代很接近。

  沈括对音乐亦有精深的研究,《笔谈》中五、六两卷集中讨论“乐律”,并且,在《补笔谈·卷一》中也辟有专节论述乐律。沈括的这些记录,至今仍具有极强的生命力,是我国音乐史研究的重要文献。他考察了古乐钟制成扁形的原因,对羯鼓、柘枝舞、胡部乐在宋代的流传情况进行了记述。尤为难得的是,沈括《笔谈》对古曲的唱法及燕乐二十八调都有极其翔实的记录,这为我们考察唐宋词的起源提供了不可替代的珍贵资料。

  存中对书画艺术也同样具有浓厚的兴趣,他是北宋着名的书画收藏家和鉴赏评论家。《笔谈》一书中有多处记载存中对书画的鉴赏和评论。这些内容主要集中在书的第十四、十五、十六、十七诸卷之中,内容之丰,比例之大,亦堪称《笔谈》之一方重镇。

  沈括尽管并不以诗文、史才名家,但他在文史领域所作的工作及取得的成就,同样展现出他作为一位博学通识、横贯古今的杰出学者的风范。

  沈括对由唐至宋的典章制度多有留意,《笔谈》中的一、二卷对唐宋之际的礼仪制度多所记录,对于我们考察唐宋制度有很大的帮助。另外,沈括不仅善为“史”作“记”,其史笔,史才更有不可遮掩者。例如卷二十五中对“党项史事”的记载,对“青堂羌史事”的记载,笔法严谨,叙述详赅,撮千百年史事于数百言中,尺幅之中有万里波涛之势。其笔力之厚,真可扛鼎劈山。

  沈括是杰出的科学家,故其严谨的品格每每可于其文中见之。《笔谈》一书中鲜有汪洋恣肆之篇,多为言简意赅之作,点到为止,绝不纠缠。但言简却不陋,意赅能无遗。兹举《陨星》一篇以见梗概。

  治平元年,常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星,几如月,见于东南。少时而又震一声,移着西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中,远近皆见,火光赫然照天,许氏藩篱皆为所焚。是时火息,视地中有一窍如杯大,极深。下视之,星在其中,荧荧然。良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。州守郑伸得之,送润州金山寺,至今匣藏,游人到则发视。王无咎为之传甚详。

  斯文以陨星为中心,八面辐射;以时间为线索,穿珠系丸。开篇先以二十余字将陨星坠落之时、之地,及其声、其形轻轻点过。随后,以“又震一声”紧呼“大声如雷”,以“移着西南”接应“见于东南”,兼以“少时”勾点提顿之,句式简练,步武严整。复以“又一震”振起,联系上文,于第三句中详细道尽陨星落地的位置及落地时的景象。“是时”,“良久”,“久之”三句,环环相扣,语语相携,对陨星落地之后的景象进行了追踪“报道”,陨星之形、之色、之质,于数言中为存中括尽。以上实以抵得上一篇“陨星小传”,文末复缀陨星存藏之处及传记之人,尤见沈氏心思之细,章法之严。

  要而言之,斯文叙事,真如长蛇之阵,救首救尾,谨严详赡,更兼笔势流畅,肆口而成,不待思虑而自工,不俟雕琢而自丽,充分显示了沈括的文学才华。《宋史》称其“博学善文”实非虚美。

  以上,我们对沈括其人及其书做了一番简略的鸟瞰。实际上,可以说的当然不止这些,这里不能备述,也只好草草杀尾了。

  总而言之,在距离今天九百多年的宋代,我国能够出现沈括这样一位稀世通才,有《笔谈》这样一部博大精深的巨着问世,实在值得我们后人为之骄傲。沈括的丰硕成果是时代风气与个人天赋及不断努力的成果。宋代“右文”的文化政策及当时相对稳定的社会环境为这位奇才的产生提供了肥田沃土,而他自身所具有的杰出天赋和刻苦钻研的精神则是他成功的最主要因素。

  张德恒(1985~),河北唐山人,社会科学文献出版社博士后科研工作站与中国传媒大学博士后科研流动站联合培养博士后。北京第二外国语学院中国文艺评论基地研究人员。主攻中国古代文学,古琴史。

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