第18課沈括與《夢溪筆談》課件

1、沈括與夢溪筆談沈括同學(xué)們，對沈括你們了解什么嗎?中文名 沈括別名： 字存中，號夢溪丈人國籍： 中國民族： 漢出生地： 杭州錢塘出生日期：1031逝世日期：1095職業(yè)： 科學(xué)家，改革家，政治家，外交家畢業(yè) 為了測得北極星準(zhǔn)確位置，他連續(xù)三個月，每天用渾天儀觀測北極星位置，把初夜、中夜、后夜所見到的北極星方位，分別畫于圖上，經(jīng)過精心研究，最后得出北極星與北極距三度。這一科學(xué)根據(jù)在夢溪筆談中有詳細(xì)的記載。夢溪筆談中還記載了沈括在數(shù)學(xué)方面的貢獻(xiàn)，他發(fā)展了九章算術(shù)以來的等差級數(shù)，創(chuàng)造了新的高等級數(shù)求和法隙積數(shù)。幾何學(xué)中，他發(fā)明了會圓術(shù)，即從已知圓的直徑和弓形高度來求弓形底和弓形弧的方法。為此日本數(shù)學(xué)家

2、三上義夫曾給予沈括以極高的評價(jià)。 宋史沈括傳稱他“博學(xué)善文，于天文、方志、律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算無所不通，皆有所論著”。英國科學(xué)史家李約瑟評價(jià)沈括“中國科學(xué)史上的坐標(biāo)”。 1979年7月1日為了紀(jì)念他，中國科學(xué)院紫金山天文臺將該臺在1964年發(fā)現(xiàn)的一顆小行星2027命名為沈括。 沈括自幼對天文、地理等有著濃厚的興趣，勤學(xué)好問，刻苦鉆研。少年時(shí)代他隨做泉州州官的父親在福建泉州居住多年，當(dāng)時(shí)的一些見聞，均收入夢溪筆談。在天文學(xué)方面，沈括也取得了很大成就，他曾經(jīng)制造過我國古代觀測天文的主要儀器渾天儀；表示太陽影子的景表等。在我國北宋時(shí)代，有一位非常博學(xué)多才、成就顯著的科學(xué)家，他就是沈括我國歷史上最卓

3、越的科學(xué)家之一。他博學(xué)善文 ，對方志律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算等無所不精。他晚年所著的夢溪筆談詳細(xì)記載了勞動人民在科學(xué)技術(shù)方面的卓越貢獻(xiàn)和他自己的研究成果，反映了我國古代特別是北宋時(shí)期自然科學(xué)達(dá)到的輝煌成就。夢溪筆談不僅是我國古代的學(xué)術(shù)寶庫，而且在世界文化史上也有重要的地位。被英國學(xué)者李約瑟譽(yù)為“中國科學(xué)史上的坐標(biāo)”。 沈括治水沈括十分重視發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和興修水利。早在他青年時(shí)期任沭陽縣主簿的時(shí)候，就主持了治理沭水的工 鎮(zhèn)江市的沈括塑像程，組織幾萬民工，修筑渠堰不僅解除了當(dāng)?shù)厝嗣竦乃疄?zāi)威脅，而且還開墾出良田七千頃，改變了沭陽的面貌，那時(shí)他只有24歲。在任寧國縣令的時(shí)候，他積極倡導(dǎo)并且主持在今安徽蕪湖

4、地區(qū)修筑規(guī)模宏大的堅(jiān)固的萬春圩，開辟出能排能灌、旱澇保收的良田一千二百七十頃，同時(shí)還寫了圩田五說、萬春圩圖書等關(guān)于圩田方面的著作。 熙寧五年（公元1072年），沈括主持了汴河的水利建設(shè)。為了治理汴河，沈括親自測量了汴河下游從開封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地勢。他采用“分層筑堰法”，測得開封和泗州之間地勢高度相差十九丈四尺八寸六分。這種地形測量法，是把汴渠分成許多段，分層筑成臺階形的堤堰，引水灌注入內(nèi)，然后逐級測量各段水面，累計(jì)各段方面的差，總和就是開封和泗州間“地勢高下之實(shí)”。這在世界水利史上是一個創(chuàng)舉。僅僅四五年時(shí)間里，就取得引水淤田一萬七千多頃的顯著成績。在對地勢高度計(jì)算時(shí)，其單位竟

5、細(xì)到了寸分，可見，沈括的治學(xué)態(tài)度是極其嚴(yán)肅認(rèn)真的。沈括還是一個杰出的天文學(xué)家。熙寧五年（公元1072年），也就在沈括負(fù)責(zé)汴河水建設(shè)時(shí)，沈括還負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)司天監(jiān)，在任職期間，他先后罷免了六名不學(xué)無術(shù)的舊歷官，不計(jì)出身，破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛(wèi)樸進(jìn)入司天監(jiān)，主持修訂新歷的重要工作。沈括和衛(wèi)樸治學(xué)態(tài)度認(rèn)真，對舊歷官憑借演算湊數(shù)的修歷方法非常不滿，主張從觀測天象入手，以實(shí)測結(jié)果作為修訂歷法的根據(jù)。為此，沈括首先研究并改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀測儀器。 發(fā)現(xiàn)石油最早考察煉銅與采油業(yè)的高官 沈括生于宋明道元年（年）的一個官宦家庭，他的父親沈周當(dāng)過福建泉州、河南開封、江蘇南京、四川成都

6、的知府，使得沈括有機(jī)會隨父親走過全國許多地方，見識比限于一地一市的讀書人要開闊得多。他讀的也是四書五經(jīng)，但他有與眾不同之處，就是每到一地，很關(guān)注當(dāng)?shù)嘏c自然科學(xué)相關(guān)的新鮮事，用今天的話來說就是很注重勞動人民的創(chuàng)造。在沈括紀(jì)念館里，記者就看到這樣一則記載：他隨父親居住在福建泉州時(shí)，就聽說江西鉛山縣有一泓泉水不是甜的，而是苦的，當(dāng)?shù)卮迕駥⒖嗳旁阱佒屑灏?，苦泉熬干后就得到了黃燦燦的銅。他對這一傳說很感興趣，于是就不遠(yuǎn)千里來到鉛山縣，看到了村民“膽水煉銅”的過程，并在夢筆溪談中記錄下來。這是我國有關(guān)“膽水煉銅”的最早記載，歷史的發(fā)展證明他的記載是正確而可靠的。原來在鉛山縣有幾道溪水不是清的，而是呈青綠

7、色，味道是苦的，當(dāng)?shù)卮迕穹Q為“膽水”，“膽水”就是亞硫酸溶液。由于歷史的局限，沈括還不能明確地揭示“膽水化銅”的化學(xué)原理，但已經(jīng)闡述了“膽水煉銅”的全過程，同時(shí)也記錄了在鉛山周圍有一個規(guī)模不小的銅礦。他的記載有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，沿著鉛山縣的膽水往北尋找，在貴溪縣果然找到了巨大的銅礦，這座銅礦就是現(xiàn)在江西銅業(yè)公司的開采地。如今江西銅業(yè)公司的電解銅已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)萬噸，產(chǎn)量在國內(nèi)居第一位，在世界居第三位，江西銅業(yè)的發(fā)展，常會使后人想起沈括有關(guān)“膽水煉銅”的記載。 我國最早記述石油與石油開采的記載也來自于沈括的夢溪筆談。那是北宋元豐三年（年），沈括歲，出任陜西延安府太守，在西北前線對抗強(qiáng)敵西夏的入侵。他在

8、緊張的軍旅生活中，仍不忘考察民間開采石油的過程，在夢溪筆談中他記錄了石油的存在狀態(tài)與開采過程。他是這樣寫的： “在鄜州、延州境內(nèi)有一種石油，就是過去說的高奴縣脂水，脂水就是石油。石油產(chǎn)生在水邊，與砂石和泉水相混雜，時(shí)斷時(shí)續(xù)地流出來。當(dāng)?shù)鼐用裼靡半u尾毛將其沾取上來，采集到瓦罐里。這種油很像清漆，燃起來像火炬，冒著很濃的煙，帳幕沾上了油煙都變成了黑色。我猜測這種煙可以利用，于是試著掃上它的煙煤用來做成墨，墨的光澤像黑漆，即使是松墨也比不上它。于是就大量制造它，給它標(biāo)上文字，叫做延川石液。這種墨以后一定會廣泛流行在世上，只是從我開始做它罷了?！?根據(jù)現(xiàn)有的史料，他是第一個使用石油的人，他將石油燃燒后

9、產(chǎn)生的煙塵制成了墨，他還寫過一首延州詩，描述了延州開采石油形成煙塵滾滾的盛景：“二郎山下雪紛紛，旋卓穹廬學(xué)塞人?；M素衣冬未老，石煙多似洛陽塵?！?最早提出“石油”一詞的是沈括，最早描繪石油形態(tài)與開采過程的是沈括，最早用石油煙塵代替松煙制墨的也是沈括。他筆下的延州石油如今已形成我國著名的長慶油田，年產(chǎn)量達(dá)到了二千萬噸，約占全國的十分之一，是我國重要的能源 基地。天文成就 沈括還是一個杰出的天文學(xué)家。熙寧五年（公元1072年），也就在沈括負(fù)責(zé)汴河水建設(shè)時(shí)，沈括還負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)司天監(jiān)，在任職期間，他先后罷免了六名不學(xué)無術(shù)的舊歷官，不計(jì)出身，破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛(wèi)樸進(jìn)入司天監(jiān)，主持修訂新

10、歷的重要工作。沈括和衛(wèi)樸治學(xué)態(tài)度認(rèn)真，對舊歷官憑借演算湊數(shù)的修歷方法非常不滿，主張從觀測天象入手，以實(shí)測結(jié)果作為修訂歷法的根據(jù)。為此，沈括首先研究并改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀測儀器。物理成就沈括對物理學(xué)研究的成果也是極其豐富而珍貴的。夢溪筆談中所記載這方面的見解和成果，涉及力學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)等各個領(lǐng)域。特別是他對磁學(xué)的研究成就卓著。沈括在夢溪筆談中第一次明確地談到磁針的偏角問題。在光學(xué)方面，沈括通過親自觀察實(shí)驗(yàn)，對小孔成像、凹面鏡成象、凹凸鏡的放大和縮小作用等作了通俗生動的論述。他對我國古代傳下來的所謂“透光鏡”（一種在背面能看到正面圖案花紋的銅鏡）的透光原因也做了一些比較科學(xué)的

11、解釋，推動了后來對“透光鏡”的研究。此外，沈括還剪紙人在琴上做過實(shí)驗(yàn)，研究聲學(xué)上的共振現(xiàn)象。沈括還是最早發(fā)現(xiàn)地理南北極與地磁場的N，S極并不重合，所以水平放置的小磁針指向跟地理的正南北方向之間有一個很小的偏角。被稱為磁偏角?；瘜W(xué)成就 在化學(xué)方面，沈括也取得了一定的成就。他在出任延州時(shí)候曾經(jīng)考察研究漉延境內(nèi)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(diǎn)，首先創(chuàng)造了用石油炭黑代替松木炭黑制造煙墨的工藝。他已經(jīng)注意到石油資源豐富，“生于地中無窮”，還預(yù)料到“此物后必大行于世”，這一遠(yuǎn)見已為今天所驗(yàn)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

12、燭等名稱都貼切得多。在夢溪筆談中有關(guān)“太陰玄精”（石膏晶體”的記載里，沈括形狀、潮解、解理和加熱失水等性能的不同區(qū)分出幾種晶體，指出它們雖然同名，卻并不是一種東西。他還講到了金屬轉(zhuǎn)化的實(shí)例，如用硫酸銅溶液把鐵變成銅的物理現(xiàn)象。他記述的這些鑒定物質(zhì)的手段，說明當(dāng)時(shí)人們對物質(zhì)的研究已經(jīng)突破單純表面現(xiàn)象的觀察，而開始向物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)探索進(jìn)軍了。數(shù)學(xué)成就沈括在數(shù)學(xué)方面也有精湛的研究。他從實(shí)際計(jì)算需要出發(fā)，創(chuàng)立了“隙積術(shù)”和“會圓術(shù)”。沈括通過對酒店里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(shù)的正確方法，這就是“隙積術(shù)”，也就是二階等差級數(shù)的求和方法。沈括的研究，發(fā)展了自九章算術(shù)以來的等差級數(shù)問題，在我國古代數(shù)學(xué)史上開辟了高階等差級數(shù)研究的方向。此外，沈括還從計(jì)算田畝出發(fā)，考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關(guān)系，提出了我國數(shù)學(xué)史上第一個由弦和矢的長度求弧長的比較簡單實(shí)用的近似公式，這就是“會圓術(shù)”。這一方法的創(chuàng)立，不僅促進(jìn)了平面幾何學(xué)的發(fā)展，而且在天文計(jì)算中也起了重要的作用，并為我國球面三角學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。軍事成就沈括文武雙全，不僅在科學(xué)上取得了輝煌的成績，而且為保衛(wèi)北宋的疆土也做出過重要貢獻(xiàn)。北宋時(shí)期，階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼