英国人李约瑟在《中国科学技术史》中提出了一个观点，他说：“宋代虽然军事上常常出师不利，且屡为少数民族邦国所困，但帝国的文化和科学却达到了前所未有的高峰”。在这个时代，说理的散文代替了抒情的诗歌，哲学的讨论与科学的描述取代了对佛老宗教的信仰。宋朝的士大夫虽然心系天下，但也没有忽视生活中的趣味，他们除了当官从政之外，还在其他领域中有所奉献，常用“笔记”或“笔谈”的形式来记载下这些发现，沈括就是其中最有代表性的一位。

李约瑟曾给予沈括高度的评价，说道：“他可能是中国整部科学史中最卓越的人物了”。沈括生活在北宋时期，当时的西方还处于中世纪，西学东渐也是在明朝时才出现，所以宋朝科学可以称得上是近乎完全的本土化了。在众多的宋朝科学家中，沈括无疑是最杰出的代表，他所写的《梦溪笔谈》有一半以上的篇幅涉及到了科学知识。但许多人却读不懂这些知识的意义，常常把它们当作经验性的记录或笔记小说来看，没有领悟到其中的科学精神，从而低估了沈括及《梦溪笔谈》的价值。

沈括（1031年—1095年），北宋百科全书式的人物

作为科学家的沈括

跟大多数名人一样，沈括以官员的身份写入正史之中。在多年的仕途生涯中，他在外交、军事、经济、水利、工程等方面都有所建树。当然，对后世影响最大的还是他在天文学领域的工作。《宋史·天文志》里就收录了沈括所写的《浑仪》、《浮漏》及《景表》三篇文章，他与苏颂一同改进了唐朝人李淳风的历法理论及观天仪器。此外，在《梦溪笔谈》中沈括还论及了各个领域的科学知识，就连《宋史》也说：

“括博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算，无所不通，皆有所论著。”

说他是一个百科全书式的人物也丝毫不过分。李约瑟在读到《梦溪笔谈》后，惊异于这本科学奇书竟然还没有一种西方文字的译本。为此，他通过列表的形式，将《笔谈》里有重要价值的584条内容挑选出来，再进行分类，呈现在世人的面前。李约瑟认为《笔谈》可大致分为三大类，即“人文资料”、“自然科学”和“人文科学”。其中自然科学共有207条，涉及到阴阳五行、数学、天文和历法、物理学、化学、建筑工程及农艺医药等；人文科学则有107条，涉及人类学、考古学、语言学和音律学。总的来说，科学部分几乎占了全书的五分之三。

从《梦溪笔谈》中我们可以看出沈括不是一个简单的博物学家，而是真正的科学家。他不像张华等人那样，局限于对事物的罗列以及现象层面的了解，而是试图深入到对象的本质中去，探究根据的道理及规律，用他的话来说就是要“原其理”。《梦溪笔谈》绝非博物材料的堆砌，书中无不体现着沈括的科学精神，这需要一定的读书技巧才能理解。

研究科学要保持对世界的“惊奇”

爱因斯坦在《自述》中说我们每个人来到这个世界上，首先要满足胃的需要，但这种满足不应陷入无穷的追逐之中，人还需要追求一点精神上的发展。而能够把我们从原始的情感所支配的生活中解救出来的第一个尝试就是对外在世界的惊奇。正是这种惊奇心理，才使我们逐渐意识到有一个巨大的未知世界离开我们人类而独立存在着，它在我们面前就像一个永恒的谜，我们有必要从思想上掌握这个外部世界。

惊奇心使许多人走向了科学之路，爱因斯坦就说：“当我还是一个四五岁的小孩，在父亲给我看一个罗盘的时候，就经历过这种惊奇。”日常生活中，我们会觉得只有通过接触，事物才会发生改变，但罗盘的转动超出了这种经验之外，让我们觉得有什么东西深深地隐藏在后面，需要去探个究竟，这种好奇心理使我们对自然科发生了兴趣。

在《梦溪笔谈》里，无处不有着惊奇之论。《指南针》写道：“磁石之指南犹柏之指西，莫可原其理”，这说明沈括通过观察自然界发现了磁石磨成针锋后，具有指向南方的规律，于是他对这种现象感到惊奇并记载了下来——虽然他还不能“原其理”，但已经有了要探究现象背后原理的好奇心，这正是科学研究所不可或缺的前提。

又如《虹》里记载沈括在出使契丹的途中，遇到了一场大雨，天晴后河流上方出现了一道彩虹。人只要站在背光面，就可以欣赏彩虹的奇貌，而站在向光面则什么都看不到，这让沈括感到非常奇怪。于是他便引孙彦先的话来推测，说“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”，成功探究出了彩虹的本质及成因。《笔谈》认为彩虹是“雨中日影”，也就是雨中的太阳光，当太阳光照射雨水时，便生出了彩虹。这个科学发现最初要来自沈括的好奇心，他记得“世传虹能入溪涧饮水”，因此在出差的时候也不忘保持对自然的好奇，抓住每一次观察的机会，进而做出合理的解释来。

沈括具有注重观察与实验的精神

实验科学的创始人弗朗西斯·培根曾说：“历来研究科学的人要末是经验主义者，要末是独断主义者。”经验主义者常以博物学家的身份出现，他们像蚂蚁一样把一切外部知识材料尽可能多的收集起来，然后汇编成册；独断主义者则多为清谈家，他们像蜘蛛一样只从自己的身体里把网编织出来。而真正的科学家应当像蜜蜂一样，采取中间的道路。他们通过实验从花园采集材料，然后用自己的理智来改变和消化这些材料。对于科学来说，观察与实验是向自然界采集材料的重要手段。

作为科学家，沈括并不迷信权威和传统，他始终力图通过观察与实验来说明原理，在《修历当重实测》中，他批评说：“前世修历，多只增损旧历而已，未曾实考天度。”如果只在书本上做学问，而不去观察现实的星空，那么所得到的历法必然是不准确的。

《观测极星》里说从汉朝以来，人们一直坚信“北辰居天中”，所以才叫做“极星”。南北朝时，祖暅利用玑衡观测天极，发现天空中的不动之处离极星尚有一度之差，这说明北辰并未完全居于天中。沈括受到了这个启发，也想一探究竟，他在夜晚时也用玑衡来观测极星，前后历时三个月，画出了初夜、中夜及后夜等二百余幅星图。他发现极星并非固定不动，在不同时候窥口里所看到的极星在不同的位置上，大体循着圆形旋转，夜夜不差，于是沈括断定“天极不动处远极星犹三度有余”。通过观察，他发现了北极星与北天极并不重合的事实。

在《梦溪笔谈》中，沈括还发表了一个有趣的预言。他在《石油》里说?延境内发现了石油，当地人将这种黑色的液体装入缸里，用作涂料。而沈括则发现石油具有可燃性，燃烧过后会产生灰烟，这些可能有着特别的用途。他说：“疑其烟可用，试扫其煤以为墨，黑光如油”，实验证明石油之墨要远胜于松墨。于是，沈括大胆的预言说：

“此物后必大行于世，自余始为之，盖石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭.....造煤人盖未知石烟之利也。”

这段话表明沈括发现了石油的用处，并预言这种物质将来大有用处，实在是远见卓识。

沈括擅长分析与推理

科学家与单靠技术的匠人存在区别，他们拥有着卓越的思维能力，这在对事物的解释中可以看得出来。

《日月之形》里有人问沈括说：“日、月之形如丸邪？如扇邪？若如丸，则其相遇岂不相碍？”由于我们无法触摸到太阳与月亮，古代也没有航天器或探测仪，无法通过经验来判定日月究竟是像团扇一样呈平面的圆形，还是像丸子一样呈立体的球形。对此，需要通过逻辑推论来给出答案。沈括直接回答说：“日、月之形如丸。何以知之？以月盈亏可验也。”他说月亮本来是没有光的，是反射日光而已。当月光初生时，太阳照到其旁边，所以看上去才像弯钩一样；等到太阳渐远而斜射时，从侧面来看月形仍如钩，而正面却已经是正圆。因此，月亮不可能是一个平面，它必须是立体的结构才能从不同角度来反射日光。在《日月蚀》中又说日月在同一度相遇则为日蚀，在一度相对则月为之亏，说明日月相遇只会造成日食和月食，而非碰撞或阻碍。

在地理学方面，沈括通过观察与推理也多有发现。《海陆变迁》说他曾逢使河北，途径太行山，发现山崖之间有许多螺蚌壳及像鸟卵一样的石子，于是沈括推理说：“此乃昔之海滨，今东距海已近千里，所谓大陆者皆浊泥所湮耳”，认为西北地区的泥沙向东流动堆积，使原本沧海一片的华北平原变成了大陆，可谓见识过人。

沈括实事求是，承认未知的东西

邵雍曾说：“物理之学，或有所不通，则不可以强通。强通则有我，有我则失理而入于术矣。”这种实事求是的思想可视为北宋学术精神之风貌。在《梦溪笔谈》里，沈括本着科学的态度，对能够解释的东西进行论证，而对暂时无法解释的东西则存疑，绝不牵强附会。

《物理有常有变》中指出：“大凡物理有常、有变，运气所主者常也，异夫所主者皆变也，常则如本气，变则无所不至恶各有所占。”自然界中许多事物都遵循着规律而运转，但也有一些反常的例外存在，为科学所暂时无法解释。《磁针指南北之异》就说磁针并非一直都是指南的，有时候它也会指北，不知道是石性不同的缘故还是磁场发生了反转。在这种难以做出解释的情况下，沈括说：“理应有异，未深考耳”。我们要承认，在“常理”之外依然存在着一些未知的“异理”，不能用“常理”的思维去强行解释“异理”，否则将陷入谬误之中。

用系统的观点来读《梦溪笔谈》，我们就会发现这绝不是一本散乱的笔记小说，在其中隐含着沈括的科学思维。他大胆地探索了当时所能认识的那些“常理”，始终保持着对事物的好奇之心，是中国历史上少有的百科全书式人物。