第六百五十八章 沈括一

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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。

沈括還詳細觀察了五星執行軌跡和隕石墜落時的情景；併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。

數學方面，其主要貢獻是首創“隙積術”和“會圓術”，開闢了中國傳統數學研究的新方向，被日本數學史家三上義夫稱為“中國算學的模範人物”。

地質地理方面，沈括還詳細記錄了各地發現的化石、並根據化石來推究古代氣候的變遷，解釋虹的大氣折射現象，科學地描述了龍捲風生成的原因、形態和破壞威力，用月亮的盈虧來論證日、月的形狀及海潮與月球的關係等等。沈括對自然地理的研究，在許多方面都走在了當時世界的前列。

元佑二年（1087年），歷經十二年不懈的努力，沈括完成了奉旨編繪的《天下州縣圖》，圖幅之大，內容之詳，前所罕見。全套地圖共有二十幅，包括全國總圖和各地區分圖，比例為九十萬分之一。在製圖方法上，沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等九個方法，並按方域劃分出“二十四至”，從而大大提高了地圖的科學性。可惜南宋戰亂頻發，此圖竟毀於戰火之中，成為千古遺憾。

沈括還首創了用“飛鳥圖”來繪製地圖，以代替傳統的循路步法制圖。“飛鳥圖”也就是“取鳥飛之數”，用的是飛鳥直達的距離，類似航空拍攝，這使地圖的精確度大為提高。

沈括視察河北邊防的時候，還曾經把所考察的山川、道路和地形，在木板上製成立體地理模型，呈現給神宗。這是中國地圖史上木質地形圖的第一次明確記載，比瑞士十八世紀出現的地理模型圖早七百年。

化學方面，他首次提出了“石油”這一科學命名，又做了以石油碳黑代替松煙制墨的實驗，準確斷言“此物必大行於世”。據沈括《夢溪筆談》記載，信州鉛山縣有苦泉（硫酸銅溶液）、流而成澗。舀取泉水煎熬，就能得到膽礬（硫酸銅），熬製膽礬就能生成銅，熬膽礬的鐵鍋，日子久了也會變成銅。沈括的這段記錄，即溼法鍊銅，利用化學置換反應的方式提煉金屬。

物理方面，沈括記錄了人工磁化的方法，並用人工磁化針來作試驗，對指南針進行深入研究。沈括比較了指南針的四種裝置方法：水浮法，碗沿法，指甲法和懸絲法，指出懸絲法最優，並做了相應的分析。

磁偏角指地球表面任一點的地磁子午線與地理子午線的夾角，即磁針靜止時，所指的北方與真正北方的夾角。沈括在世界上最早經實驗證明了磁針“能指南，然常微偏東”，即地磁的南北極與地理的南北極並不完全重合，存在磁偏角。這比哥倫布橫渡大西洋時發現磁偏角現象早了400多年。

沈括透過觀察實驗，對小孔成像、凹面鏡成像等原理作了準確而生動的描述，他用“礙”（焦點）的概念，指出了光的直線傳播、凹面鏡成像的規律，並把光透過“礙”成像稱之為格術，即現代光學中的等角空間變換關係。

沈括還對平面、凹凸面等鏡面成像的不同進行研究，注意到表面曲率不同與成像之間的關係，並以此對“古人鑄鑑”時正確處理鏡面凹凸與成像大小的關係進行了研究與分析，提出若將小平面鏡磨凸，就可“全納人面”。

沈括還對透光銅鏡的原理作出了正確推論，推動了後世對“透光鏡”的研究。此外，沈括還第一次記錄了“紅光驗屍”的內容，是中國關於濾光應用的最早記載，至今還有現實意義。

沈括透過對聲學現象的觀察，注意到音調的高低由振動頻率決定，並記錄下了聲音的共鳴現象。他還用紙人來放大琴絃上的共振，形象的說明了應弦共振現象，這比諾布林和皮戈特的琴絃