中姆生故理t ·初中版 
                                         溪       笔      谈  ) ) 
                      口江 苏  常永宏 
    沈括(1031-1095)，字存中，是我国北宋时期一位卓越的科学家和有 
作为的政治家.他博物穷思，于各门科学都造诣很深，是我国乃至世界上 
少有的科学通才.为了纪念这位世界闻名的中国古代科学家，1979年7 
月1日，中国科学院紫金山天文台将该台在 1964年发现的一颗小行星 
 (编号2027)命名为 “沈括星”.                                                       导 
    沈括一生论著很多，有22种 155卷.晚年定居润州梦溪园(今江苏 
                                                                           科 
镇江师专)，潜心写作，将平生见闻和科学研究记载于 《梦溪笔谈》之中.现 
将这本书中的一些成就介绍给大家.                                                           学 
                                                   口                       家 
                                                         、 、 
    沈括在多级漏壶的基础上发明的浮漏 (图 
                                                         、 
                                                                           的 
                                                        饥 、 、              故 
1)，具有很高的计时精度，每昼夜的误差小于20s. 
在公元 16世纪以前这是无与伦 比的.                               / 它 厂  遭                 . 
    沈括对 凹面镜成像做 了实验研究.通过研 
究，沈括不但发现了凹面镜的成像规律，而且发 
现了焦点.《梦溪笔谈》中记载:“阳隧面洼，以一 
指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒.”此                              沈括浮漏示意图 
 “无所见”即当手指在焦点处时，成像在无穷远                            1.求壶 2.复壶 3.废壶 
                                                  max.book118.com 6.浮 
处.沈括把焦点这个特殊的点命名为 “碍”，位置  子 7.箭 
在 离·‘镜一二寸，光聚的一点，这一点也是向日取                                图 1 
火点”，并且用 “此则腰鼓最细处也”来形象地描 
述焦点，这种实验方法与见解在当时是相当高明的. 
    沈括对凸面镜成像情况不但了解，而且发现凸面镜虽小却能 “全纳 
人面”的特点:“小鉴不能全视人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而 
能全纳人面，仍覆量鉴之小大，增损高下，常令人面与鉴大小相若.’，要做 
到在适当距离内镜的大小与人面像的大小大体相等，需要用 “增损高下’， 
来改变凸面镜镜面的凸起程度，从而确定凸面镜的放大率.由此可以看 
出，最迟在宋代，凸面镜的反射规律已为匠人所掌握. 
    在诸多的铜镜中，最奇异的是上海博物馆珍藏的西汉时期的透光 
                                                              200-6.-I5F--A&6画 
  中肖生故理t ·初中版 
           镜.透光镜外形与普通铜镜一样，背面有图案花纹，还有 “见 日之光，天下 
           大明”八个字.当镜面反射 日光至墙壁或屏幕上时，像内可清晰地看到镜 
           背面的图案文字，好像是图案文字从镜面透过来一样，世称 “魔镜”.沈括 
           最早说及其透光机理:“人有原其理，以谓铸时薄处先冷，唯背文上差厚， 
           后冷而铜缩多.文虽在背，而鉴面隐然有迹，所以于光中现.予观之，理诚 
           如是.”透光镜的制法于公元 1600年左右传至 日本，仿制者对制法秘而 
           不宣，其制法在我国却失传.直到 1975年，上海复旦大学等单位用现代 
           科技手段进行研究，才揭开了西汉古镜透光之谜.其机理竟确如沈括所 
           言，镜面的微小凹凸不平，人眼虽不易察觉，但当反射光光程较长时便显 
           现出来.当然，这需要有精湛的制作技艺才能保证. 
               沈括在 《梦溪笔谈》中记载了最早的指南针的制作方法.“方家以磁 
           石磨针锋，则能指南，然常微偏东，max.book118.com唇上 
           皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善.其法取新扩中独茧 
几 一        缕 者 ，以芥子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常指南.其中亦有磨而指北 
豁 
             .余家指南、北者皆有之.”这是关于指南针最早的明确记载. 
               在这里沈括不但说明了磁针的人工磁化方法，而且指出了磁针 “常微 
  科 学      偏东”.在实践中他已发现了地磁偏角，比                               压        ， / 迈 下 目  决 甲  . ︺ 、 内 
           欧洲哥伦布发现地磁偏角早 了400多年. 
                                                                       1 
                                                                      . 1 汉 
                                                                       ， ︺ 
  家 的      沈括不但总结 了指南针的4种放置方法                                尸        放  ‘  在 指 户 、 甲 ‘ 
           (如图2)，而且指出以悬挂式为最好，并且 
  故 
  .        要用单根新丝，在无风处悬之，以保证指南                               子        。 ~ . 1 1 1 . 
           针的灵敏度. 
               对音乐和声学颇有造诣 的沈括还研 
                                                        沈括所述指南针的a种放里方法 
           究过钟声中的拍频现象.在 梦《溪笔谈 ·补 
                                                             图2 
           笔谈》中，他指出:“古乐钟皆扁，如盒瓦.盖 
           钟圆则声长，扁则声短，声短则节，声长则曲.节短处声皆相乱，不成音律. 
           后人不知此意.悉为扁钟，急叩之多晃晃尔，清浊不复可辨.”意即由于扁 
           钟发声短促，无延长音，圆钟则有较长的延长音，在快速旋律中，各种频 
           率的音会相互叠加而不成音律.这里沈括深刻地描述了扁钟和圆钟的不 
           同衰减现象和圆钟的明显的拍频现象. 
               沈括在 《梦溪笔谈》里说:“琴瑟弦皆有应声:宫弦则应少宫，商弦则应 
           少商，其余皆隔四相应.今曲中有声者，须依此用之.欲知其应者，先调诸弦 
           令声和，乃剪纸人加弦上，鼓其应弦，则纸人跃，他弦即不动，声律高下苟 
           同，虽在他琴鼓之，应弦亦震，此谓之正声.’，沈括在这里讲了相差一个音阶 
           的弦的共振.有意思的是他以纸人来做实验，这在古代是一项实验技术的 
           发明，也是现代常用的方法.西方至 17世纪才有人做同样的实验. 
                              

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