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第58章 沈括察访赴真定 科学业绩千古颂

鹿泉市黄岩村,是一个石头山村。在雅石爱好者眼中,这里是太行山中虎纹石的产地,属于古老的喀斯特石灰岩地貌区,在石灰岩中夹着一条条河卵石泥沙的条带。这些造型奇特的雅石都是天然形成的,它们与一千年前的一位科学家有关,他就是大名鼎鼎的沈括。

沈括,字存中,生于1031年,是我国历史上杰出的科学家、政治家。他出生在杭州一个小官吏家庭,自称出自寒门。沈括自幼勤奋好读,十四岁读完家中藏书,后随父亲到福建泉州、江苏镇江和京城开封等地,增长了见闻。

沈括二十岁时父亲病逝,他服丧三年,二十四岁踏上仕途,担任江苏沭阳县主簿,就是户籍官。当时的县令横征暴敛,激起民反。百姓把县令赶跑了,沈括代为县令。他体察民情,开仓放赈,治理水患,赢得了人民爱戴。

沈括三十三岁中进士,做扬州司理参军,掌管刑讼审讯,相当于部队的纪检专员。三年后,到京师昭文馆编校书籍。

在沈括进昭文馆前一年,苏轼已经进入史馆。在这里,沈括与小他五岁的苏轼成为同事。后来王安石变法,苏轼与沈括政见不一,两人成为政敌。前面我们提到过,苏轼一生最大的倒霉事就是“乌台诗案”,而沈括是当时陷害苏轼、落井下石者之一。人无完人,这是沈括一生干过的最不厚道的一件事,当然这是后话。

王安石变法,三十八岁的沈括受到重用,担任管理全国财政的最高长官三司使等重要官职。三年后,兼任司天监,相当于天文台的长官,观测天象,推算历书。这是他作为天文学家、科学家辉煌的历史。

熙宁七年(1074年)八月至次年四月,四十三岁的沈括出任河北西路察访使八个多月,这个查访使,相当于监察特派员。他在这里干了不少大事,留下了不凡的业绩。

沈括到任河北那年,河北蝗灾严重,人民困苦,真定府、邢州、赵州饥民众多。朝廷多次下诏赈济,但仍有大量流民饥馑难耐。

饥民遍野,沈括怎样帮助灾民巧度荒年?

风口浪尖,他又如何借助赈灾淘汰冗员?

旧貌新颜,定州为何清波弥漫宛若江南?

沈括到任后面临的第一个问题,就是如何救灾。

沈括体恤民情,救灾的方式很高明。他先请求朝廷,把那些因为负债被囚入牢的百姓放出来,采用类似我们现在的社区监督服刑的方法,省下给犯人的粮食赈济饥民。而放出去的服刑人员又能回家参与秋收秋种。这种非常人性化的执法举措,是他的创举。

灾民食不果腹,耕畜不能喂养怎么办?

沈括上奏官府出钱购买饥民耕牛用作军队的役畜,等百姓有了粮草再赎回去,相当于让饥民拿喂不起的耕牛从官府抵押借贷无息贷款。

当时,赵州的洨河沿岸受灾严重,饥民困苦。他招募饥民以工代赈,修缮赵州城。既解决饥民吃饭问题,又集中抢筑重点城垣,深得民心,也得到朝廷肯定。

这些举措,在赈济灾民方面发挥了一些作用。他到任一个月,就申请动用真定府路省仓粮十五万石,减价粜给饥民,允许百姓用金银耕牛等物来买,每户限制两石。同时,沈括又请皇帝下旨,用内库资金十万缗和河北粮二十万石,交给河北西路转运司赈济饥民。他干的这几件事,基本解决了恒、赵、定、深饥民吃饭的难题,扛过了冬春的饥荒。

河北作为北部边防要地,历来驻军、冗官过多,朝廷每年都要拨巨款解决河北冗官的俸禄问题。在沈括之前,欧阳修曾多次锥指时弊,力主裁汰冗官,但却因此招致忌恨。

沈括这个人很聪明,他吸取了欧阳修锋芒毕露在朝中树敌的教训,选择可行的政治策略实现自己的主张。他把握赈灾的机会,带头用自己的俸禄赈济灾民,让这些冗员不敢说不。他借机要求朝廷把不担任实职的虚官全部异地安置。那些冗员在河北西路拿不到工资,人人都要求离开。这正是沈括要的结果。腾出地方,他举荐廉洁干练的官吏,给予提拔。

沈括对北部边防非常重视实地调查,言必有据,向朝廷提出防御策略。

这期间,他最大的科学贡献就是发明了立体地图。一次,他到边境勘察地形,详细描绘了地形地物,但是,军官将帅看不懂地形高低。万一有战事,这地图发挥不了作用。

于是他萌生了把地形地貌立体地反映出来的想法,以便朝廷正确认识边境地理情况,构筑防御体系,而且让士兵们都能看懂。

那么,如何创造这种立体地图呢?

沈括开始了他的探索。首先他用木板做成带有比例尺的平面,再到实地勘察,用面糊和上锯末,在木板上塑造逼真的地形地物。立体地图就制成了,类似我们现在沙盘的制作工艺。

但当时正值冬季,用面糊木屑制作的立体地图,都被冻裂了,无法呈送皇上。于是,沈括又探索使用其他的材料和工艺。

一天夜里,他的蜡烛歪了,留下来的蜡油堆在一边。沈括就趁热把他们堆起来,他兴奋不已,立刻叫来随从,连夜实验,很快成功。于是便有了用蜡制作立体地图。但用蜡制作的立体地图,到了盛夏会不会变形?

送到宫里,如何能长期保持原形呢?这促进沈括继续思考。

回到官署,沈括用很轻的软木照蜡形刻出来,再撒上染颜色的锯末,很棒的立体地图就出来了。第二年二月,他把立体地图送给宋神宗,皇上大开眼界,不仅召朝中重臣反复观览,还诏“边州皆为木图,藏于内府”。

缺乏天险,边防水长城能否遏制辽兵南侵?

拓展水域,白洋淀如何在北宋就已具雏形?

沧海桑田,鹿泉黄岩村是否曾为远古海滨?

沈括驻真定时,深入各府州县寨,勘察地形,兴修水利,主持施工。他亲自主持拓展定州的海子直抵西城中山王冢,开辟为稻田,清波弥漫,宛如江南。

宋辽时期,河北边境在古恒山和白沟一线,也就在阜平县大茂山到白沟一带。尤其是东部,都是大平原,没有天险可守。辽国骑兵如果南下,可以一马平川地进军定州、真定。

因此,沈括利用河湖、沼泽、水田加上茂密的桑树、枣树林子,让辽国骑兵无法快速奔袭。所以,沈括开掘河渠,兴修稻田,发展桑枣树林,形成一道抵御辽兵的水长城。经过他的努力,北宋前期创立的河北北部防线进一步向南扩展。

他上奏指出,可利用这些水泽为阵,与西面的塘泊水田形成掎角之势,遏制辽国骑兵。保定以西到九顷塘这个地方,保州东阳村堤以东三十里,欧阳修当年修筑的塘泊遗迹尚存。

沈括从官府出资,把百姓的一些民田用官田置换,引种水稻,种植桑枣,构筑水利防御体系,加强边防。沈括还利用徐水、沙河、唐河和定州一带泉水为源,引水汇入滹沱、漳、白沟等水域。从保州到沧州八百里,建成为一片水泽,宽处达六十里,成为抗辽的一道水泽藩篱。河北省著名的白洋淀在北宋时期也形成了雏形,正是得益于沈括。

在对辽作战方面,沈括认为:契丹将士善骑战,而中原人善用强弩。我们必须大力推广弓弩战术。他亲自制作坚厚的甲胄靶子,总结了任雄州安抚副使的他大哥沈披造弓的绝技,训练将士们拉弓射箭的技能,要求能射中远方飞驰的辽兵并能射透其甲胄。这种在和平时期强兵固边的战术,后来他写入《梦溪笔谈》。

沈括十分重视科技资料的积累。他踏遍了河北山山水水,在《梦溪笔谈》中与河北相关的二十余条科学记载,凝聚了他的心血和智慧。有一次,他遵太行而北,发现“山崖之间往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者,横亘石壁如带”。他就琢磨:这里东距大海近千里,这些贝壳卵石怎么形成的呢?这应该是海边才有的啊?

沈括到获鹿县黄岩仔细考察,终于想明白了。他对随从说:这里远古就是海滨,后来抬升成为陆地,因为千万年变化,就成了岩石。还说像黄河、漳水、滹沱之类的浊流,大量泥沙岁岁东流淤积大海,就成了大陆。

他对平原成陆的科学阐释完全符合现代地理学原理。他对山中河卵石来源的科学认识是世界上最早的,早到什么程度呢?比意大利科学家、艺术家达·芬奇在1488年解释亚平宁山中螺壳为海中古生物遗迹要早四百多年。比18世纪末英国人郝登关于流水搬运成陆的理论早七百年。沈括奉使河北的这段经历,使他成为最全面了解宋辽边防的要臣。所以在第二年朝廷物色赴辽使臣时,群臣一致举荐他。他奉旨出使辽国,就边地问题进行谈判,据理力争,挫败了辽国争夺边境之地的企图。

沈括在河北这几个月和出使辽国的经历,也为他后来编著《梦溪笔谈》这部科学文献积累了大量资料。在《梦溪笔谈》中,他对河北的物候、白雁等候鸟、真定城的潭园都做了记载。

名称更迭,大茂山是否就是古北岳恒山?

位高权重,沈括怎样变法失败遭受牵连?

隐居八年,他又如何写成《梦溪笔谈》?

因《梦溪笔谈》写成于宋真宗赵恒之后,为避皇帝名讳,所以他把恒山写为常山。他说:“北岳常山,今谓之大茂山者是也。半属契丹,以大茂山分脊为界。北岳庙祠原来在山下。石晋之后南迁,山上的岳祠称为神棚。现在的北岳庙祠在曲阳,北有望岳亭。”

这对证明古代恒山在河北的准确地址,提供了确切证据。

此外,他在真定时还记录了河北锻炼精钢、桑蚕养殖及丝织技术的情况,也记述了河北边防害虫危害人畜的资料。

沈括在真定的这段经历,为他再度入朝受到重用奠定了坚实的基础。第二年,他任翰林学士,权三司使,再管财政。

沈括四十五岁时,王安石变法失败。沈括被贬至安徽省宣州,就是出宣纸的地方。

四年后,他再受重用,奉命率兵进攻西夏,赢得了几次胜利,因功升龙图阁直学士。

后来,由于西夏反击,宋军惨败,沈括因受牵连在湖北随州致仕,结束了他的政治生涯。

1076年,沈括奉旨编绘《天下州县图》。他查阅了大量档案和图书,经过近十二年努力,在他晚年完成了我国制图史上的巨作《守令图》,为我国古代地图学作出了重要贡献。而在真定制作立体地图的经历,为他成就《守令图》奠定了坚实的基础。

晚年,沈括移居江苏镇江,把家中的旧园子,命名为“梦溪园”。在此隐居的八年间,他写成了科学名著《梦溪笔谈》、农学著作《梦溪忘怀录》、医学著作《良方》等。六十四岁时,他的《梦溪笔谈》进入定稿阶段。妻子去世,他也病魔缠身,于1095年病逝。

沈括精通天文、数学、物理、化学、生物学、地理学、农学和医学,还是卓越的工程师、外交家和政治家。《宋史·沈括传》中称他“博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通,皆有所论著”,可谓“科学通才”。沈括所著诗文,南宋时编成《长兴集》四十一卷,今残存十九卷。

《梦溪笔谈》这部科学专著,记载了我国在科学技术方面的成就和沈括自己的研究成果,是沈括一生社会和科学活动的总结。

英国著名科学史家李约瑟盛赞沈括是“中国整部科学史中最卓越的人物”,称《梦溪笔谈》是“中国科学史的里程碑”。

1979年,为了纪念沈括,中国科学院紫金山天文台把1964年发现的一颗小行星2027号以沈括的名字命名。

这正是:

科学巨匠赴河朔,爱民强边筑塘泊。

科学考察凝心血,奉诏出使镇辽国。

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