沈括

　　沈括（約1031～1095）中國古代科學(xué)技術(shù)鼎盛時期（北宋）最博學(xué)的科學(xué)家，字存中，錢塘（今浙江杭州）人。小時勤奮好學(xué)，14歲就讀完家中藏書，他隨父母到過許多地方，廣聞博見，知識豐富。歷任沭陽縣主簿（縣令助理）、太史令，參與過整理鹽政，考察水利及任司天監(jiān)、翰林學(xué)士等技術(shù)性官職，幾乎包辦了當(dāng)時朝廷中的科學(xué)事務(wù)，如修歷法，改良觀象儀器，興水利，制地圖，監(jiān)造軍器等。他十分虛心求教，勤于思考，能向一切內(nèi)行學(xué)習(xí)，“歷訪鏡工”，“問教坊老樂工”，“問老醫(yī)”，“凡所到之處，山林隱者，無不求訪，及一藥一術(shù)，皆至誠懇切而得之”，“發(fā)明考證，洞悉源流”。例如他三十多歲開始研習(xí)數(shù)學(xué)天文時，就常請教當(dāng)時的女?dāng)?shù)學(xué)家胡淑修。沈括比她及其丈夫年長十余歲，仍能如此虛心下問，并屢嘆曰：“得為男子，吾益友也�！彼�在天文、歷法、數(shù)學(xué)、物理、地學(xué)、生物、化學(xué)、醫(yī)藥、水利、兵工、治金、建筑、文史、樂律等多學(xué)科領(lǐng)域，都有很高造詣。有《夢溪筆談》、《長興集》、《蘇沈良方》等著名（據(jù)《宋史·藝文志》記載他的著述有22種155卷，但不少已散失）。研究中國科學(xué)史的專家李約瑟譽(yù)他為“中國通”。

　　沈括十分重視調(diào)查、觀察、實測、實驗，并且要“原其理”，“以理推之”。他倡導(dǎo)“見簡即用，見繁即變，不膠一法”，這也是他取得天文、物理等方面獨(dú)創(chuàng)性成就的原因之一，他的科學(xué)思想受儒、道、元?dú)庹f等的影響，同時注意核查他人在實測中的數(shù)據(jù)。例如在天文學(xué)方面，他詳細(xì)觀察五星運(yùn)行軌跡（“如柳葉邊緣”）和隕石墜落時的情景；為測量北極星與北天極的真實距離設(shè)計了窺管，每夜3次，連續(xù)三月，得200余圖，得出當(dāng)時極星“離天極三度有余”的粗測結(jié)論；作晷漏實驗十余年，首次推出冬至日晝夜“百刻有余”，夏至日“不及百刻”的結(jié)果。他還設(shè)計了“一彈丸，以粉涂其半，側(cè)視之則粉處如鉤，對視之則正圓”（《夢溪筆談》卷七）的演示實驗，證明了“月本無光，日耀之乃光耳”，以及月相變的道理。對歷代歷法的積弊改進(jìn)，推行了比較合理的“奉元?dú)v”，在此基礎(chǔ)上又提出了更科學(xué)的“十二氣歷”設(shè)想：即以節(jié)氣定月份，大小月相間的純陽歷。 

　　沈括對指南針進(jìn)行了深入研究，他把“方家以磁石磨針鋒”而得的人工磁化針用來作試驗，提出四種裝置方法（水浮法，碗沿法，指甲法和單絲懸掛法）并分別評論，指出懸絲法“最善”及具體辦法（“獨(dú)絲、”“粘蠟”），還記載與驗證了磁針“常微偏東、不全南也”的磁偏角現(xiàn)象，比西歐記錄早400年。

　　在光學(xué)方面，沈括對小孔成像、凹鏡成像等成倒影（像）的諸種現(xiàn)象進(jìn)行比較，得出“礙”（焦點(diǎn)）的概念（參見“中國古代對光的認(rèn)識”），并具體描述了焦點(diǎn)處“大如麻菽著物則火發(fā)”的現(xiàn)象，他稱光通過“孔”“礙”成象為“本末相格”之術(shù)。他親自查看了虹的成因而得出“虹兩頭都垂洞中”的記錄，并說當(dāng)時“自西望東則見”。通過“紅光驗尸”記錄了民間利用新赤油傘濾光驗出尸身上的青紫傷痕的方法。對透光鏡將背面花紋字跡透現(xiàn)在鏡面上的原因也從鑄造工藝作了考察：“鑄時薄處先冷，唯背文（紋）上差厚（厚度有差別），后冷而銅縮多，文雖在背，而鑒面隱然有跡”。

　　在聲學(xué)上沈括用紙人來放大琴弦上的共振，以便形象地觀察（英國人諾布爾和皮戈特在500年后才有類似的琴弦上紙游碼試驗），還記錄了兵土用皮革箭袋作枕時“虛能納聲”的空穴效應(yīng)，并深入分析了各種樂器制作、制鐘等音樂聲學(xué)問題。

　　在《夢溪筆談》中，他還記錄了許多寶貴科技資料如《木經(jīng)》（喻皓）、活字印刷（畢異），水利施工（合龍方法）等等。

　　沈括在政治、軍事、外交上亦展示了才能。他積極參與王安石變法運(yùn)動，1075年曾出使契丹，駁斥其爭地要求，1080年抗擊西夏侵略時受連累遭貶，1087年退居潤州（鎮(zhèn)江）夢溪園寫出《筆談》巨著。

選自：《物理教師手冊》

次數(shù)

木塊放置方式

木塊運(yùn)動快慢

彈簧測力計示數(shù)

1

平放

很慢

1.1N

2

平放

慢

1.1N

3

平放

較慢

1.1N