沈括

宋仁宗天聖九年（1031年）^[1]  ，沈括出生於浙江錢塘（今杭州市）沈氏家族，祖父沈曾慶曾任大理寺丞，父親沈周、伯父沈同均為進士。

四歲就讀完了家裡的藏書，並隨父親宦游州縣，到過泉州、潤州、簡州和汴京等地，接觸社會，增長見識，表現出對大自然的強烈興趣和敏銳觀察力。^[4] 

沈括自幼體弱，加上讀書十分用功，經常需要服食中藥調理。錢塘沈氏在醫藥學頗有建樹，有家傳藥學書籍《博濟方》，受家庭影響，沈括也從搜集醫方開始鑽研醫學。^[5] 

天文

·   改進儀器

渾儀是測量天體方位的儀器，經過歷代的發展演變，到北宋時，

結構十分複雜，使用起來很不方便。沈括對此作了很大改進：取消了渾儀上不能正確顯示月球公轉軌跡的月道環，放大了窺管口徑，使其更便於觀測極星，既方便了使用，又提高了觀測精度。元世祖至元十三年（1276年），郭守敬創制的新式測天儀器——簡儀，就是在這個基礎上產生的。

漏壺是古代測定時刻的儀器，沈括對漏壺也進行了改革，把曲筒銅漏管改做直頸玉嘴，並且把它的位置移到壺體下部。這樣流水更加通暢，壺嘴也堅固耐用多了。

沈括還製造了測日影的圭表，他意識到了蒙氣差對測量精度的影響，主張採用三個候影表來觀測影差，以克服蒙氣差對精度的影響，據此製成的新式圭表，提高了北宋圭表測影的技術水準。^[

·   天象觀測

沈括對天象進行細緻的觀測，取得了一些新的發現與觀測結果。例如，沈括用晷、漏觀測發現了真太陽日有長有短。經現代科學測算，一年中真太陽日的極大值與極小值之差僅為51秒。^[90] 

沈括還詳細觀察了五星運行軌跡和隕石墜落時的情景^]  ；並為測量北極星與北天極的真實距離設計了窺管，每夜3次，連續三月，得200餘圖，得出當時極星“離天極三度有餘”的粗測結論。

·   改革曆法

熙寧五年（1072年），沈括提舉司天監，發現《大衍曆》沿襲至

宋已落後實際天象五十餘刻，遂破格提拔衛樸改革舊曆；熙寧八年（1075年），《奉元曆》修成頒行。^[92]  新曆法改動了閏月和朔日的設置：熙寧十年冬至的臨界時分原用午時，新曆改用子時；閏十二月改為閏正月，以補算歲日朔日。^[93] 

晚年時，沈括大膽革新，進一步提出了《十二氣曆》，以代替陰陽合曆。按中國古代曆法，陰曆和陽曆每年相差11天多，雖採用置閏的辦法加以調整，仍有很多缺陷。沈括發明的新曆，不用閏月；不以月亮的朔望定月，而參照節氣定月；一年分為12個月，每年的第一天定為立春，這樣既符合天體運行的實際，也有利於農業活動的安排。900 年後，英國氣象局用於統計農業氣候的 《蕭伯納曆》，其原理也與《十二氣曆》相同。

醫藥

錢塘沈氏有收集藥方的傳統，受家學傳統影響，沈括也注意搜集醫方，

並彙集成兩本醫藥學著作《良方》和《靈苑方》（早佚），本著為病人負責的精神，沈括收方必“目睹其驗”，並將實物與文獻對證，對藥物名稱和功效進行考證，糾正其中的錯誤。

沈括在醫藥學上的貢獻還表現在：《良方》中詳細記述了秋石陰陽二煉法的程式要訣，有論者認為應屬世界上最早的“提取留體性激素”的製備法^[100]  ；《夢溪忘懷錄》中關於“藥石井”的記述，被認為是最早的磁化、礦化水製備法；《夢溪筆談》中還對一些礦物的藥用價值進行了記錄，如莽草、天竹黃等

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