宋朝领先世界的科技究竟有多少 不看不知道，一看吓一跳

一提起宋代的科技，人们能想起的大多是指南针、印刷术等举世闻名的发明。其实，大宋朝领先世界的科技，除此而外还有很多。

比如机械科技。

宋朝的机械科技比较著名的有“记里鼓车”和“指南车”。鼓车上站有木人，手中握有鼓槌，马车每驶至一定里数，木人就会挥动鼓槌，敲响前方的小鼓。其实，它的工作原理很简单：木人手上有线连着一个齿轮，齿轮又连着另一个齿轮，形成一套减速齿轮组，最后连着车轮。车辆启动，车轮就带动齿轮组，齿轮组带动木人，木人则敲起小鼓。在当时，这是相当有科技含量的发明，就连现在的计程车也是根据记里鼓车的原理记数。

《宋史》之中记载：其中平轮转一周，车行一里，下一层木人击鼓；上平轮转一周，车行十里，上一层木人击镯。凡用大小轮八，合二百八十五齿，递相钩锁，犬牙相制，周而复始。

“指南车”由三国时期机械制造家马钧发明，同样是采取了齿轮的原理制作，将复杂的差速齿轮组合在一起，这也是如今所有现代汽车在转向时对旋转的车轮力矩相同，速度不同的原理。这些差速齿轮使机械控制的手指指向固定的方向——南。指南车采用了先进的机械装置，与指南针采用磁极原理不同。

宋代博物学者燕肃重新研制出指南车，他的制作方法在《宋史》也有记载：大观元年，内侍省吴德仁又献指南车、记里鼓车之制，二车成，其年宗祀大礼始用之。

宋朝的土木工程也得到了飞速的发展。公元984年，淮南转运使乔维岳负责治理淮河，创建的二斗门，是复闸形式的运河船闸，从而提高了河运能力。

根据《宋史》记载：“维岳规度开故沙河，自末口至淮阴磨盘口，凡四十里。又建安北至淮澨，总五堰，运舟所至，十经上下，其重载者皆卸粮而过，舟时坏失粮，纲卒缘此为奸，潜有侵盗。维岳始命创二斗门于西河第三堰，二门相距逾五十步，覆以厦屋，设县门积水，俟潮平乃泄之。建横桥岸上，筑土累石，以牢其址。自是弊尽革，而运舟往来无滞矣。”

此外，宋代也是中国传统天文学重要的发展时期。宋哲宗时，苏颂和韩公廉设计制造了台水运仪象台，它是一座三层的木结构建筑，上层为屋顶可以开合的平台，装有观测天体的浑仪，中层为演示天象的浑象，下层为钟鼓钲、木人等自动报告时、刻、日出、日落时间的系统。全部仪器以漏壶流水为动力，驱动一整套齿轮、杠杆、水车等机械装置，集观测、演示天象和计时报时等多种功能于一身。为了克服机轮运动产生的加速度，在水车上安装了类似如今机械钟表上的擒纵器部件，使整台仪器保持恒速运转，与天体运行完全合一。可见，宋朝时在天文仪器的制造方面已经达到了很高的水平。

沈括所撰写的《梦溪笔谈》绝对称得上是宋朝科技的集大成著作，它是宋朝科学技术的全面总结。这本古代中国科技的百科全书，让后代能够比较全面地研究宋朝科学技术所取得的成就。

沈括在《梦溪笔谈》一书中论述了浑仪和浑象两种天文仪器的不同，对传统的周天365度的划分，黄道、赤道和月有9道的道理都有所解释和辩论。这些都为古代天文学的发展作出了重要贡献。书中有关宋代治平元年（公元1064年）常州地区陨石的记载，是我国天文学史上一次杰出的科学记录。沈括将这次流星下坠的过程作了完整的科学描述。从这段记载中，可以看到流星飞速从空间进入大气层并与空气剧烈摩擦而燃烧发光的情况。

沈括的新历法是保存在他晚年所著的《梦溪补笔谈》里的一篇短论文，是我国天文学史上的宝贵文献。在这篇短文中，他首先讨论了置闰和气朔不正的问题，从而肯定了事物运动变化的规律。他反对盲从古人，认为学术在不断发展，不应停留在前人的水平上。其次，他叙述了历法中出现“气朔相争”的现象，并对形成这种现象的原因进行了科学探讨。他认为，四时季节的产生，主要是节气的变化使然，和月的盈亏无关。当时的历法专门以朔定月，节气反而降到不重要的地位，这是不合理的。他基于此而提出一种崭新的历法，该历法是一个纯粹的阳历，比公认的现行公历——欧洲《格里历》还要合乎理想。现今英国气象局统计农业气候和生产所用的《萧伯纳历》，也就是采取和沈括相同主张的一种历法。沈括当时能够不顾众议，大胆创立、提倡新说，并且相信日后一定可以实行，其坚持真理的精神值得后人敬仰。

在数学方面沈括也有巨大成就。《梦溪笔谈》一书中载有他创立的“隙积术”和“会圆术”。前者是高阶等差级数求和法，是他对《九章算术·商功》一章里所载“刍童”（长方台）的术积法的改进。他创立的这种新计算法，由于垛堆之间有虚隙，和实质的刍童不同，因此被称为隙积术。后者是沈括对平面几何学研究的贡献。他认为，“凡圆田，既能拆之，须使会之复圆”。用现代的语言说，就是圆形可以分割成若干部分，如能求出其中每个部分的弧长，合起来就可得到圆周长。

沈括对物理学的研究，成果也很丰硕。《梦溪笔谈》中所载的物理知识，包括力学、光学、声学、热学、磁学等，在我国物理学史上闪烁着耀眼的光彩。其中，他的磁学研究不仅记录下了磁针，而且认识到了它的两极性。他还是已知的世界上第一个发现地磁场存在磁偏角的人。在光学方面，他对光的直线传播和凹面镜成像给予了形象化解释。关于凸面镜成像大小的论述，对我国古代制镜技工创造的镜背花纹文字能够在太阳照射时反射到墙壁上，他也提出了新解释。沈括还研究了声学上的共振现象，通过拨动一架古琴的弦，使另一架古琴上的小纸人跟着跳动的实验，证明一个发声体的振动能引起频率相同的发声体的“应声”（共振）。

在地质和地球科学方面，早在少年时代，沈括就注意观察山下与山上桃树开花迟早不一的现象，思考其中的缘故，其后在多年研究中提出了一些深刻的见解，在正确阐明山谷变迁的原因方面迈进了一大步。他还在气象和物候方面进行了精心的观察与研究，留下了大量有价值的科学记录。

此外，《梦溪笔谈》中还有52条有关生物科学和动植物的记录。该书和沈括的其他著述中，还阐述了他的医疗理论。他在文学、史学、音乐等方面也有研究和贡献。

《梦溪笔谈》的内容，不仅涉及范围很广，而且所记载的科学技术知识反映了当时的先进水平，所以被西方科技史学家李约瑟称做“中国科学史上的坐标与里程碑”。

《梦溪笔谈》除了记载沈括从事的科学活动及其成果外，还记录了许多别的科学家、技术家研究的成果，例如卫朴的历算学、毕昇的活字印刷术、孙彦先的虹成因说、李元规的天气预测等，成为珍贵的科技史料。

在农业技术方面，《梦溪笔谈》总结了不少农民的种植经验。其中有一首当时的种竹口诀：“栽竹无时，下雨便移，多留宿土，记取南枝。”这个宝贵的生产经验受到后人的重视，世代传授推行。

关于冶炼技术，沈括在《笔谈》里先后记载了金属的“热作”和“冷作”加工的操作过程。从中可以知道，当时在炼钢技术方面，中国人已经掌握了“团钢”、“灌钢”的技巧，以及柔铁包生铁锻打器物的技术。在炼铜方面，他记载了劳动人民用铁在胆矾（硫酸铜）中取铜的技术。

在地理学方面，《笔谈》中记录了“三江”的考释，楚国郢都的地理方位，漳水、洛水得名的由来等事项，还记载了今延安境内人民用雉尾沾采石油的方法，成为经济地理和采矿方面的一条珍贵史料。

沈括一生著述多达40余种，而《梦溪笔谈》是他最重要的著作，倾注了他一生对科学文化孜孜以求的心血。《梦溪笔谈》中记载的奇闻逸事甚多，是沈括对大自然的奥秘始终怀有强烈兴趣的最好反映。尽管许多沈括也不能给以解释，但由于他的记载，已成为后世科学研究的依据资料。

《梦溪笔谈》所记录的许多科技成就可以列为世界第一：根据化石推断古代气候的变迁，比西欧早400多年；用流水侵蚀学说阐明华北平原和雁荡山的成因，比西方类似学说早700年；他的新历法比与它相似的欧洲肖伯纳历早800年。沈括计算出围棋棋局总数是3的361次方，并且估计出它的布局方式如果用数字表述出来，得写几十个万字，更是古代世界绝无仅有。难怪李约瑟称赞沈括是“中国整部科学史中最卓越的人物”。

为纪念这位世界闻名的科学家，1979年7月1日，中国科学院紫金山天文台将1964年发现的一颗小行星（编号2027）命名为“沈括星”。

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