《<夢(mèng)溪筆談>二則》教學(xué)設(shè)計(jì)
2.沈括的成就
(1)天文歷法方面:沈括注重觀測(cè)的思想貫穿于他的天文研究中。1074年沈括分別對(duì)測(cè)量天體位置的渾儀、測(cè)量時(shí)間的浮漏和測(cè)量日影長(zhǎng)短的景表這三種天文儀器,提出了改進(jìn)意見和設(shè)計(jì)方案。沈括大膽主張使用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切的十二氣歷,即以“十二氣為一年”,以立春為一年之始,“大盡三十一日,小盡三十日”,“一大一小相同,縱有兩小相并,一歲不過(guò)一次”,這樣,可以做到“歲歲齊盡,永無(wú)閏余”。他的建議十分簡(jiǎn)便科學(xué),比現(xiàn)行的公歷——格列高利歷還要合理。
(2) 在數(shù)學(xué)方面:沈括主要研究了“隙積術(shù)”和“會(huì)圓術(shù)”等。隙積術(shù)屬于求解垛積問(wèn)題和高價(jià)等差級(jí)數(shù)求和問(wèn)題,對(duì)此,沈括創(chuàng)立了一個(gè)正確的求解公式。會(huì)圓術(shù)是一個(gè)已知弓形的圓徑和矢高求弧長(zhǎng)的問(wèn)題。沈括推得求弓形弧長(zhǎng)的近似公式。之后,元代的王恂、郭守敬在修改歷法、制定授時(shí)歷中就利用了沈括的這個(gè)公式。
(3)在物理學(xué)方面,沈括通過(guò)紙人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“共振現(xiàn)象”,他還親自做凹面鏡成像實(shí)驗(yàn)。用實(shí)驗(yàn)探討“陽(yáng)燧引火”的原因。對(duì)古代的透光鏡作過(guò)細(xì)心的觀測(cè)和研究。他提出了“礙”的概念,指出“陽(yáng)燧(凹面鏡)照物皆倒,中間有礙故也。……窗隙中樓塔之間,中間為窗所束,亦皆倒懸,與陽(yáng)燧一也”。這里的“礙”是指某種特殊的幾何點(diǎn),例如小孔成像的孔、凹面鏡的焦點(diǎn)或曲率中心。他所記載的“紅光驗(yàn)尸”法指出,當(dāng)尸體的傷痕不易發(fā)現(xiàn)時(shí),可在中午用新的紅油傘罩在用水澆了的尸體上,則傷痕可見,這是由于紅油傘實(shí)際起了濾光器的作用,尸體傷痕的青紫處,在紅光下比在白光下看得清晰。另外,他對(duì)古代透光鏡也作過(guò)比較合理的解釋!
特別在磁學(xué)方面研究成果尤為卓著。他最早記載了人工磁化的一種簡(jiǎn)便方法,即“以磁石磨針鋒”,造指南針。他是世界歷史上第一個(gè)指出地磁場(chǎng)存在磁偏角的人,即磁針?biāo)浮俺N⑵珫|,不全南也”。西方的這一發(fā)現(xiàn)要比沈括的發(fā)現(xiàn)晚4XX年。對(duì)于磁針的裝置法進(jìn)行了詳細(xì)的討論,即水浮法、指甲旋定法、碗沿旋定法和單根蠶絲懸掛的縷懸法,最后指出用絲線懸掛的方法最好。
(4)在地學(xué)方面,沈括對(duì)地形地貌進(jìn)行了大量的觀測(cè)研究,指出泥沙的淤積作用是形成華北平原的真正原因。他首創(chuàng)的立體地圖很快得到推廣。
(5)在醫(yī)藥學(xué)方面,沈括根據(jù)實(shí)物,對(duì)藥物名稱做了大量的證同辨異工作,并注意收集驗(yàn)方,編有《蘇沈良方》15卷。
(6)在聲學(xué)方面,用紙人顯示聲音的共振,是沈括的一個(gè)發(fā)明。古代的琴(或瑟)上,都有宮、商、角、徵、羽、少宮等弦,其少宮、少商分別比官、商高八度音。他剪了一個(gè)紙人放在少宮或少商弦上,彈動(dòng)宮弦或商弦時(shí),在相應(yīng)的少宮或少商弦上的紙人就會(huì)跳動(dòng)起來(lái),而彈其他弦時(shí),紙人則不動(dòng)。用兩只琴(或瑟),將紙人放在一只琴的弦上,彈動(dòng)另一只琴時(shí),相應(yīng)的弦上的紙人就會(huì)跳動(dòng)。沈括將這種情形統(tǒng)稱為“應(yīng)聲”,并指出這是正常的規(guī)律。沈括在聲學(xué)上還提出了“虛能納聲”的見解,即將牛革箭袋放在地上當(dāng)枕頭,“附地枕之,數(shù)里內(nèi)人馬聲,則皆聞之”。從現(xiàn)代物理學(xué)觀點(diǎn)看來(lái),這是由于地面下傳來(lái)的聲波能量衰減小,而箭袋的空腔起了集聲作用的緣故。此外,他還研究了古樂(lè)鐘的發(fā)聲、古琴的制作和傳聲等!