北宋名臣沈括曾被软禁在随州

荆戈

沈括其人

沈括，字存中，浙江钱塘（今杭州市）西35公里南新乡人，出生于宋仁宗天圣九年（1031年）。父沈周，字望之，曾在福建泉州、江苏润州（今镇江）、四川简州（今简阳）和京城开封当过官阶不高的地方官，他为官清正，家境并不富裕，唯多藏书，故沈括常自谓“出身寒门”。母亲许氏，苏州吴县人，知书达礼，谙通文墨。在良好的家庭教育熏陶下，沈括从小就喜爱读书，遇到问题肯动脑筋，养成了实事求是、尊重科学的良好品格。特别是他跟随做官的父亲先后游历了四川、福建、河南、江苏的许多地方，开了眼界，获得了许多知识，为他一生事业的成就奠定了良好的基础。

宋仁宗皇佑三年（1051年）冬，沈周病故，沈括为父守丧3年。服丧期满后，按宋代官员死后可荫其子的规定，沈括被任命为沭阳县主簿（县令的助手，类似今日县长助理一类的官职）开始踏上仕途。

沭阳即今江苏省沭阳县，因位于沭水之阳而得名。沭水年久失修，河道淤塞后泛滥成灾，百姓生活非常困苦。而沭阳县令不但不兴修水利、赈灾济贫，反而侵吞赈灾款，借修复水利之名，横征暴敛，搜括民脂民膏，最终酿成民变，聚众围攻县衙。为了平息民怨，不致事态扩大，上级调走了县令，命沈括负责处理善后工作。沈括首先取消了原县令强加在人民头上的苛捐杂税，继而组织民众整治沭水，效果显着，受到人民的称赞。

因修建沭水的成功，沈括得到了上司的赏识，宋至和三年（1056年），他被调任东海县代理县令，以后又历任安徽宁国、河南宛丘（今淮阳）县令。嘉佑七年（1062年），沈括32岁，入仕已近10年，但承萌终非做官正途，他决定参加科举，从头做起，结果考中了进士，分派到江苏扬州担任司理参军。由于他才干过人、办事得力，深得上司的信赖、推重和举荐。沈括于治平三年（1066年）来到京城汴梁（开封）初任昭文馆编校，后提举司天监（天文观测机构的最高长官）。不久沈括又被派往浙江、河北视察农田水利工作，任河北西路察访使。宋熙宁元年（1068年），宋神宗赵顼诏王安石入对，主持变法。沈括积极参加，是支持王安石变法的骨干分子。宋神宗对沈括也十分赏识，先后让他担任许多重要职位，“权三司使”（主管国家财政）兼“判军器监”（监管军器制造），并曾出使契丹和率兵抗击西夏，每一项工作他都干得很出色，取得辉煌胜利。不幸的是由于永乐城的失败，沈括作为边防帅司级人物，负连坐责任，被贬往均州（今湖北省十堰市东）任团练副使。

团练副使是一个虚衔，除了得到少许俸禄可以维持生活外，实际上沈括是被软禁在随州（今湖北随县）了。3年后的元丰八年（1085年），宋神宗驾崩，哲宗登基，大赦天下，沈括才得以离开随州，来到秀州（今浙江嘉兴）。他在秀州用两年精心编制了一套《天下州县图》（又称《守令图》），这套图共有一幅大图、一幅京城（开封）图、18幅诸路图，它包括了当时北宋所管辖的全部地区。沈括的这套地图采取了24个方向定位（沈括之前的地图仅从8个方向定位），精确度较前人大大提高。元佑三年（1088年），沈括亲自将地图带到开封献给朝廷，这是他担任“三司使”时承诺要完成的任务，由于当时政务繁忙没有完成，这次他利用在秀州的充裕时间完成了，哲宗非常高兴，给予嘉奖，并解除了对他的一切人身限制，给他充分自由，包括选择住地的自由。沈括乃从秀州迁居润州（今江苏镇江）东郊梦溪园，这时沈括已经58岁了。

沈括在润州梦溪园闭门谢客，潜心着书，完成了《长兴集》41卷（今残存19卷）、《良方》、《忘怀录》、《梦溪笔谈》等几十部着作。

绍圣元年（1094年），宋哲宗下诏恢复了沈括的官爵，给了他一个左朝散郎，守光禄少卿，分司南京的虚衔。次年（1095年）沈括辞世，终年65岁。

沈括治理汴河

前面已经说到，早在沈括初入仕途担任沭阳县主簿的时候，就主持了治理沭水的工程，他率民开“百渠九堰，得上田七千顷”，不仅缓解了当时的社会矛盾，还促进了农业的发展。嘉佑六年（1061年），沈括兄沈扶受命往江南芜湖视察废秦家圩，沈括力挺沈扶，修复旧圩，易名万春圩，辟田1270顷，着有《圩田五说》、《万春圩图书》等关于农田水利方面的着作。

熙宁五年（1072年），沈括主持治理汴河，他亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共420多公里河段的地势，采用“分层筑堰法”，测得开封和泗州之间地势高度相差19丈4尺8寸6分。他把汴渠分成许多段，分层筑成台阶形的堤堰，引水灌注入内，然后逐段测量各段水面，累计各段面的差，总和就是开封和泗州间“地势高下之实”。他这种测量方法在没有测量仪器的当时，仅用四五年对地势高低的测算精细到寸、分之间，实在是世界水利史上的创举，由此也可略窥沈括治学、办事态度的严肃和认真。同时，由于沈括对汴河的治理，引水淤田17000多顷，造福黎民，对当时京城经济的繁荣、社会的稳定，都起到了不可低估的作用。

沈括——

杰出的天文学家

宋熙宁五年（1072年），沈括在主持治理汴河的同时，提举司天监，这是国家最高的天文、气象机构。沈括主管司天监期间，先后罢免了6名不学无术的旧历官，破格推荐有真才实学、精通天文历算、出身平民的淮南人卫朴进入司天监，主持修订新历法的工作。他们从观测天象入手，为此，沈括首先对旧天文观测仪器浑仪、浮漏和影表进行了改革。

浑仪是测量天体方位的一种仪器，其结构很复杂，三重圆环，相互交错，使用起来很不方便，经过沈括改革后的浑仪，一方面简化了仪器内部构造，另一方面由于改变了一些环的位置，观测起来更为方便。元代郭守敬于元世祖至元十三年（1283年）创制的新测天仪器——简仪，就是在沈括改革的浑仪基础上进一步改革创制出来的。

漏壶就是人们所说的铜壶滴漏，是古代测定时间的仪器。沈括对漏壶进行了改革，把曲筒铜漏管改成直颈玉嘴，并移置于壶体的下部，使流水更加通畅且坚固耐用，延长了壶嘴的寿命。

沈括还创制了测日影的圭表，而且改进了测影的方法，他的这些创改在他的《浑仪议》、《浮漏议》和《景表议》3篇论文中，详细说明了改革的原理，阐发了他个人对天文学的见解，在中国天文学史上具有重要的意义。

沈括和卫朴根据观测天象的实际结果修订的新历法——奉元历，于熙宁八年（1075年）颁布，但仅实行了18年，在守旧势力的阻挠和破坏下被废止了。对此沈括并不灰心，晚年他进一步提出以十二气作为一年的设想，一年分四季，每季分孟、仲、季3个月，并且按节气定月份，以“立春”日为一月一日，“惊蛰”为二月一日，依此类推，大月31天，小月30天，大小月相间，即使有“两小相并”的情况，一年也仅只一次。有“两小相并”的年份，一年365天，没有的一年366天，这样，每年的天数很整齐，用不着再设闰月，且四季节气都是固定日期，容易记忆。不过沈括自己也明白，他的这个设计一定会遭到顽固守旧派的反对，暂时不会实行，但他坚信“异时必有用予所说者”。果不出所料，近800年后，中国太平天国所颁布的“天历”基本原理，就和沈括的“十二气历”一致。现在世界各国采用的公历，也就是我们所谓的“阳历”其基本原理也大致和“十二气历”相同。

为了纪念沈括在天文、气象方面的功绩，1979年7月1日，中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星（编号2027）命名为沈括小行星。

沈括

在数学方面的贡献

沈括资质聪颖、勤于思考，他从实际计算需要出发，在数学领域方面创立了“隙积术”和“会圆术”。所谓隙积，指有空隙的堆积体。沈括通过堆积起来的酒坛和垒起来的棋子等有空隙的堆积体的研究，发展了自《九章算术》以来的等级差数问题，在中国数学史上开辟了高阶等差级数研究的方向。

沈括还从计算田亩出发，考察了圆弓形中弧、弦和矢之间的关系，提出了中国数学史上第一个由弦和矢的长度求弧长的比较简单实用的近似公式，这就是会圆术。他得出的虽是近似公式，但可以证明，当圆心角小于45度时，相对误差小于2%。所以沈括的公式和计算方法，具有较强的使用价值。这是以弦（正多边形的边）代替圆弧思想的一个重要佐证，很有理论意义。这一方法的创立，不仅促进了平面几何学的发展，而且在天文计算中也起了重要作用，并为中国球面三角学的发展做出了重要贡献。

沈括还应用组合数学法计算得出围棋可能的局数为3361种，并提出用数量级概念来表示大数3361的方法。总之，沈括对数的本质的认识十分深刻，他说：“大凡物有定数，形有真数。”显然，他已否定了数的神秘，而肯定了数与物的关系。沈括指出：“……算术不患多学，见简即用、见繁即变，乃为通术也。”日本数学家山上义夫对沈括有很高的评价，他说：“和沈括同时的日本数学家没有一个比得上沈括，在全世界数学史上也找不到，唯中国出了这个人。我把沈括称作中国数学家的模范人物是很恰当的。”英国剑桥大学李约瑟所着的《中国科学技术史》一书里，对沈括也有类似的评价

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