在我國歷史上卷帙浩繁的筆記小說中，知名度最高、影響最巨者，無過于北宋科學家、政治家沈括（字存中，號夢溪丈人，1031—1095年）撰寫的《夢溪筆談》一書。此書共十七目，凡609條，自然科學技術部分約255條，不僅記錄了中國11世紀中葉前珍貴的科學史料，同時還記錄了作者對于諸多科技問題的敏銳觀察、精確實驗和理性思考，反映了當時中國的最新科技成就，被英國科學史家李約瑟譽為“中國科學史上的里程碑”，作者沈括也因此被認為是“中國整部科學史中最卓越的人物”。

那么，《夢溪筆談》中究竟有哪些偉大的古代科技成就呢？我們且探究一番。

記錄并傳承活字印刷術

印刷術為中華四大發(fā)明之一，始于隋朝或唐初，論說較多，目前普遍認為中國在唐貞觀年間（627—649年）發(fā)明了雕版印刷術，比歐洲略早700年。

雕版印刷術經歷了一個逐漸發(fā)展的過程。在唐初，雖有經史子集和宗教類圖書印行，但還不很普遍。北宋慶歷年間（1041—1048年），杭州平民畢昇（？—約1051年）發(fā)明活字印刷術，這是印刷史上的重大技術革命。

《夢溪筆談》卷十八第307條最早并準確地記錄了畢昇發(fā)明活字印刷術的全過程，是關于發(fā)明者畢昇的唯一原始資料，說明了我國印刷術由雕版印刷發(fā)展到膠泥活字印刷的歷史過程。

在沈括的記載中，畢昇用火燒硬的膠泥活字排列在鐵框子里印書，雖然原始簡單，但與現(xiàn)代通行的鉛字排印的原理基本相同。這在當時是印刷術的一大飛躍，沈括及其家族堂侄們是這一發(fā)明的傳播者和保存者。號稱“世界文明之母”的活字印刷術，自南宋之初即被譽為“沈存中法”，在元代還被稱為“沈氏活版”。

畢昇發(fā)明活字印刷術后，北宋時期用其印刷過什么書籍缺乏記載。南宋周必大在紹熙四年（1193年）印刷過自著的《玉堂雜記》，這是世界上第一部現(xiàn)存的活字本。南宋以后，活字印刷術快速改進，由泥活字發(fā)展到木活字、錫活字、瓷活字、銅活字、鉛活字等。

《夢溪筆談》所載畢昇發(fā)明的膠泥活字印刷術，比德國人谷登堡在15世紀中期用金屬活字印刷《圣經》早400多年。西方學者重視《夢溪筆談》這部科學巨著，最早就是從這條記錄開始的。

指南針的制作和磁偏角的發(fā)現(xiàn)

早在戰(zhàn)國時代，中國已有用天然磁鐵礦琢磨成的指南針，稱為“司南”，約公元前3世紀的著作《韓非子》中就有相關記載。漢以后，歷代都有指南針及其應用的記錄?！秹粝P談》卷二十四第437條和《補筆談》卷三第588條，對指南針有詳細記述，內容豐富。

古人如何制作指南針？答案是人工磁化，“以磁石磨針鋒，則銳處常指南”，這是珍貴的科技記錄，不僅在中國，在世界上也是最早的。沈括還發(fā)現(xiàn)，“其中有磨而指北者”，為什么磁針有的指南而有的指北呢？沈括的解釋是“恐石性亦不同”。

《夢溪筆談》中還記載了指南針的四種裝置方法（即水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、縷懸法）。沈括親自觀察、實驗，認為縷懸法“最善”。他對這四種裝置方法的實驗和分析，仍為近代制作羅盤和地磁測量儀器時所采用。

同時，沈括還發(fā)現(xiàn)并記載了磁針“常微偏東，不全南”，是世界上發(fā)現(xiàn)并明確記錄磁偏角現(xiàn)象的第一人。沈括之所以能斷言磁針偏差，是因為當時中國已經能夠精確測量出地球子午線的方位，并使用了靈敏度很高的指南針來測量的結果。這一發(fā)現(xiàn)，比哥倫布于1492年橫渡大西洋時才觀測到的磁偏角現(xiàn)象，早了400多年。

首創(chuàng)“隙積”術和“會圓”術

沈括不僅記錄了當時最新的科技成就，其本人也有相當深厚的科學造詣，尤其在數(shù)學方面?！秹粝P談》記述了許多關于數(shù)學的創(chuàng)見，其中以卷十八第301條記載的“隙積”術和“會圓”術最為重要。這是沈括在我國古代數(shù)學史上的獨特創(chuàng)造，是戰(zhàn)國、秦漢時期的《九章算術》向高等數(shù)學發(fā)展的重要里程碑。

通俗地說，“隙積”術用于計算有空隙的立體體積，“會圓”術是計算圓弓形的弧長。據(jù)揚州文史學者王驤先生考證，“隙積”術首次運用高階等差級數(shù)求和的方法，這主要是沈括在治理汴梁渠筑壩、研究城防壁障，計算所需用土石方、磚塊時，總結出來的一種算法，是《九章算術》中“芻童”術的發(fā)展。“會圓”術是他在丈量土地、繪制地圖、測算天象等工作中，為計劃弧長而提出來的一種既精確又簡易的方法。在我國數(shù)學史上，沈括第一個利用弦（弓形直徑）、矢（弓形的高）求出了弧長的近似值。

此外，沈括還把數(shù)學知識廣泛運用于圍棋、天文歷法、軍糧運輸?shù)确矫娴挠嬎??！秹粝P談》卷十八第304條，記述了他用數(shù)學方法推算圍棋棋局可變化的總數(shù)。如眾所知，圍棋的棋局千變萬化，但沈括順著唐代高僧一行（天文學家，曾編制《大衍歷》）計算棋局的算法，尋根溯源，推窮究始，竟把棋局可變化的總數(shù)大致推算出來。這雖然不是最終結論，但在900多年前卻是了不起的成就。日本數(shù)學史家三上義夫盛贊沈括“多藝多能”，是“中國算學的模范人物”。

首次記載并命名“石油”

石油被稱為“工業(yè)的血液”，是目前世界上最重要的能源之一?！笆汀边@個中文名稱便來自《夢溪筆談》卷二十四第421條。沈括記述了鄜延境內（今陜西延安一帶）出產“石油”，并預測其應用前景。

沈括以生動的文筆描繪了石油“生于水際”的情景—“惘惘而出”，使人見文如臨其境?！邦H似淳漆”“燃之如麻”“煙甚濃，所沾幄幕皆黑”“黑光如漆”等描寫極為形象，就是沒有見過石油的人，也很容易理解它的濃度、顏色等。

沈括是世界上對石油進行民用開發(fā)的第一人，他利用石油燃燒的煙代替松煙制墨，稱其為“延川石液”，預言“此物后必大行于世”。他還根據(jù)延州一帶人民采集、利用石油的情況以及古代文獻記載，作出了“石油至多，生于地中無窮，不若松木有時而竭”的論斷，很有預見性。他接著指出，“今齊魯間松林盡矣，漸至太行、京西、江南，松山大半皆童矣。造煤人蓋未知石煙之利也”，其意為松木資源有限，有必要使用石油來替代松木作為制墨的原料，這是很高明的科學應用預見。

其他首創(chuàng)性科學記錄

沈括對工程技術很重視，在數(shù)十年宦游中細心觀察，勤于記錄，成就頗多。

《夢溪筆談》卷十八第299條、312條記載，北宋工匠喻皓擅于建筑木塔等高層建筑，技藝高超，被歐陽修譽為“國朝以來木工第一人”。喻皓著《木經》三卷，遺憾的是此書失傳了，僅在《夢溪筆談》中有記述。我國現(xiàn)存最完整的古代建筑技術圖書—《營造法式》就是從《木經》發(fā)展而來的，作者李誡借鑒的就是《夢溪筆談》中所記錄的《木經》一書的精華—“材分制”（中國古代木結構建筑的模數(shù)制度）。

沈括總結了造弓的經驗，并對彈性體材料和結構力學性質都有精辟的論述（卷十八第303條）。沈括早年在海州（今江蘇連云港海州鎮(zhèn)）任東海縣代理縣令時，有人挖地得一弩機，沈括對此進行了研究和實驗，說明了弩機構造和發(fā)射的原理（卷十九第331條）。他肯定望山（瞄準器）上刻度的功能，并加以改進。這是對弩機外形、特征和功能最早的科學說明。

在天文歷法方面，沈括積極改進天文儀器和修訂歷法，首倡“十二氣歷”（與現(xiàn)今陽歷相似的歷法），雖未被采用，但亦是重大創(chuàng)新，比此后英國氣象局所用的蕭伯納歷（原理與十二氣歷相同）要早800多年。

在地理學方面，他根據(jù)河北太行山中發(fā)現(xiàn)的銜蚌殼之化石，推斷此地昔日為海濱，認為華北平原乃泥沙淤積而成。他還發(fā)明“分層筑堰測量法”，首創(chuàng)地形高程測量法、木刻立體地形圖（比西方要早700多年）等。

光學方面，沈括進行了凹面成像中焦點與成像的實驗，及透光鏡的觀察實驗，推進了《墨經》中的相關實驗成果，比西方類似實驗要早數(shù)百年。

聲學方面，沈括對海市蜃樓、虹、雷電等現(xiàn)象，都進行了聲學觀察研究，他還進行聲音共振實驗，其實驗結果比西方早數(shù)百年。

生物化學方面，沈括在《良方》中所記的“秋石方”，是現(xiàn)知最早提取荷爾蒙（性激素）的記載。

《夢溪筆談》一書涉獵諸多科技領域，成就卓著，由于篇幅所限，難以一一列舉，在此略寫幾例，以窺宋代科技輝煌成就之一斑。

然而，為何中國古代科技如此發(fā)達，卻在近代全面落后于歐美呢？無數(shù)人曾嘗試解答這個“李約瑟難題”。李約瑟曾提出，中央集權的官僚體制阻礙科學創(chuàng)新，如清代戴梓發(fā)明了連發(fā)銃（類似機槍雛形），結果被康熙流放（擔心火器大規(guī)模應用會導致游牧民族喪失騎射優(yōu)勢）;經濟學家林毅夫認為是中國古代的科舉制度使才俊之士無意于科學研究;歷史學家黃仁宇認為是私人財產所有權缺乏應有的尊重和保護;經濟學家劉茂松認為中國沒有建立起激勵和保護科技創(chuàng)新的體制……

也許，科技創(chuàng)新是一個涉及思想文化、社會制度和經濟水平的綜合性系統(tǒng)工程，即便沈括這樣創(chuàng)造力驚人的百科全書式人物，也僅僅青史留名而已。今日中國如何進行科技創(chuàng)新，進而推動人類社會的進步和發(fā)展，尚需全社會的共同思考和行動。

楊渭生，原杭州大學（今浙江大學）歷史系教授，《沈括全集》主編。