关于《梦溪笔谈》
沈括对自然科学的研究非常专心。由于他的辛勤努力，刻苦钻研，终于在这一方面获得了辉煌的成就。
沈括是一个知识广博的学者。他在自然科学、历史、文学、艺术、政治、军事各方面的著作，见于记载的共有数 十种之多。可惜这些著作后来绝大部分都失传了。幸而在他晚年的几年隐居生活中，写成一部《梦溪笔谈》（以下简称《笔谈》）。他的这部有名的著作，一直完整地流传到现在。它不仅为我们介绍了我国古代劳动人民在科学技术方面的成就，保存了丰富的极有价值的资料；同时也使我们了解到这位杰出的学者在科学上的贡献和认真不苟的研究态度。《笔谈》共二十六卷，另有《补笔谈》三卷，《续笔谈》一卷，共六百零九条。涉及的方面非常广泛，内容极其丰富。下面分别就自然科学、科学史、历史和考古学以及文学、艺术这几个主要部分略加介绍。
1沈括在自然科学方面的贡献
天文、历法和算学沈括在自然科学方面成就最大的首推天文、历法和算学。
在天文方面，据《笔谈》记载，他曾连续用了三个月的时间，每天夜间用“窥管”（是“浑仪”的一个重要组成部分）观测北极星的位置。他把初夜、中夜、后夜所看到的北极星的方位分别画在图上，一共画了二百多幅图。经过精心研究，最后他得出了当时北极星同北极的距离为三度多的科学结论。
早在东汉末年，我国伟大的天文学家张衡就曾对月亮的发光和盈亏原理作出了科学的说明。沈括在《笔谈》中更进一步发展了前人的学说。他认为：月亮好像一个银制的弹丸，本身是不会发光的，只是由于太阳的照射，它才反射出光来。月初（阴历）的时候人见太阳在月亮的旁边，月光生于月亮的一侧，所以看起来好像钩形。到了月中，太阳距月亮的角度渐大，日光斜照着月亮，月光就渐渐显得圆满。如果我们把一粒弹丸涂上一半白粉，再从侧面看去，有粉的地方看起来就像钩形；从正面看去，便是正圆形。他的这种解释在当时可以说是最接近科学原理的一种解释，而且用弹丸来做比喻，也使人非常容易理解。
沈括对于虹和大气的折射现象也有正确的解释。他认为虹的位置同太阳的位置是相对的，所以傍晚时的虹便出现在东方。他引用了当时另一位科学家孙彦先关于“虹是日光照着雨点而发生的”的论点，来解释虹是大气的折射现象。这种解释基本上是符合科学原理的。
沈括还发现，当太阳的光线通过大气到达地面时，在大气中发生折射作用，从而得出结论说：人们在地面上所观察到的太阳方向同太阳本身的实际位置是不一致的，人们所观察到的太阳高度要比太阳本身的实际高度大。沈括这一发现，在当时实在是一件了不起的创见。
在历法方面，沈括主张实行阳历，就是不以月亮的朔望定月，而是根据节气定月，取消闰月，也就是把一年分为十二个月，大月三十一天，小月三十天。实行这种历法，就可以避免计算和安排闰月的麻烦，同时节气也会更准确。这是一种很科学、很进步的历法，当时如能采用，对农业生产是有很大便利的。但是由于保守派的反对，他的新历法不仅没有被采用，还引起了一阵恶毒的攻击。沈括并没有因此而动摇自己的科学见解。他坚决相信：他的这种历法，以后是一定要被采用的。
沈括的新历法当时虽然没有实行，但是在他的援引和帮助之下，当时一位平民出身的历算家卫朴得以进入司天监，担任改革旧历法的工作。经过五年的努力，卫朴完成了一部比前代历法更为精密准确的《奉元历》。这部《奉元历》曾在宋朝颁行了十九年。
在数学方面，沈括发展了《九章算术》（我国古代一部数学著作，汇集了汉朝以前的数学知识）以来的等差级数，创造了新的高级等差级数求总和的算法——“隙级术”。“隙级术”的推算方法，是把许多同样的物体（如棋子、弹丸、缸、瓦盆等）摆成长方形，层层堆积起来，并且从上而下，每层在长、阔方面各增一个。这样，只要知道顶层和底层的长和阔，以及堆积的层数，就可以求出物体的总和数。
另外，沈括还发明了“会圆术”，就是从已知的圆的直径和弓形的高度来求弓形底和弓形弧的方法。
沈括的这两种算法都是在我国数学史上的重要贡献。
地理学和地质学沈括在地理学和地质学方面也有很大的成就。前面曾经提到，他在出使契丹回来以后，曾绘制一部《使契丹图抄》。他还用面糊调木屑和熔蜡制成地平模型。后来更进一步用木料制成立体模型地图。这种模型地图相当于现代的地形模型。宋神宗和一些大臣们看到以后，认为很有用处，就下令各边境地区，都按照这种方法把各地山川险要制成模型，送到朝廷集中保管，以备有事时应用。
沈括绘制地图，应用比例尺的办法来表明地图上的实际距离。他在地图上把一百里缩成二寸，绘成一部“天下郡县图”，同时又把全国郡县的位置用文字详细准确地记录下来。这样，即使地图遗失了，还可以根据记录重新绘制。沈括所用的这种绘图方法是很科学的。我们现在用的一般地图，除了测量地形用的仪器比以前更精确和利用经纬线以外，基本原理和沈括所用的并没有什么不同。
沈括在地质学上也有同样正确的认识和精辟的见解。例如他在《笔谈》上说到，浙江的雁荡山山峰峭拔险怪，上耸千尺，但都包在山谷之间，从岭外远望，一无所见，必须深入谷内，才能看到。他经过细心的观察和研究，得出结论说，雁荡山的这种特殊形状是由水的浸蚀作用造成的。他又由此联想到耸立在陕西黄土高原上的那种高达百尺以上的土峰，也认为是由于同一原因形成的，所不同的不过是一是黄土一是岩石罢了。
有一次，他因公事到河北路经过太行山，发现山崖的许多石壁上有很多螺蚌壳和鹅卵石。因此他就推想到这一带在太古时代一定是海岸。他的这种推想，是符合科学原理的。证实了河流的冲积作用和海陆变迁之间的因果关系。
沈括在延州的时候，曾在数十尺深的地下发现了一种很像竹子的化石。他同时又注意到在当时的气候条件下，延州是不会产竹子的。因此他根据这一情况推想到古代延州地方的气候可能比当时温暖而湿润。虽然他所见到的化石实际上并不是竹子而是一种古代的蕨类植物——芦木，但他能从一块化石上面发现古今植物生长条件的差异，从而进一步推想到古今气候的不同。由此可见，他对自然现象的观察和研究是多么细致认真。
关于地形和地面的高度对植物生长的影响，沈括也有正确的认识。例如他曾经观察到，同样一种植物，生长在平地上三月开花，而生长在深山里就要到四月才开花。他还引用了白居易写的“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”这句诗来说明这个问题。同时他还了解到江南和北方桃李开花的时间也先后不同。根据这种观察，他认为不同的地区、不同的地形和不同的气候对植物生长是有很大影响的。这种解释也是合乎科学原理的。
沈括还发现延州一带有石油矿。石油点燃后发烟很浓，用石油烟制成的墨，墨色和光泽要较一般用松烟制成的墨好得多。因此他曾大量地用石油烟来制墨。他并且预料到，后世一定会大规模地采用石油作为燃料，因为石油的蕴藏量是非常丰富的。在沈括以前，人们管石油叫“石液”或“石漆”，最早使用石油这个名称的，乃是沈括。
磁学和光学《梦溪笔谈》还记载了一些有关磁学和光学的知识。我国古代劳动人民在很早的时候就发现了磁石和它的指极性，并利用来做指示南北的工具。汉朝的“司南”是用天然磁石琢成的一个勺形体，勺底是球面体，放在铜制的地盘上，可以灵活地转动。但这种“司南”只适于在陆地上使用，不适用于航海。沈括除了用磁石磨制钢针，制成了人造磁性指南针之外，还在《笔谈》中介绍了自己所发明的支挂指南针的四种不同的方法：第一种是浮在水面上；第二种是搁在指甲上；第三种搁置在碗边上；第四种用丝悬挂着。四种方法以悬丝法最为完善，最适宜于在动荡不定的海船上使用。他还发现指南针所指的方向不是正南而稍微偏东的现象，这就是现代物理学所称的“磁偏角”。
在光学方面，沈括也有重要发现。当他看见凹面镜映入的物体呈现倒影的现象后，他便进行以下的反复试验；用手指对准镜面，镜面上映出的是正像；但是当他把手指向后移到焦点上的时候，镜面上的影像就看不见了；然后他再把手指离开焦点逐渐向外移开，镜面上便出现了倒像。他又进一步从天空飞鸟的影子移动的方向发现了类似的现象：飞鸟映在地面上的影子，本来是朝着飞鸟飞行的方向移动的，如果把窗子穿一小孔，光线射到鸟身上，再穿过小孔，照在室内壁上的鸟影移动的方向同鸟飞的方向正好相反。他还发现，楼塔的影子经过窗上小孔透入室内也呈现出倒影。他还用凹面镜做过向日取火的实验。沈括通过这些实验最后得出了光线通过小孔同焦点形成“光束”的光学原理。
医学和药学沈括对于医学、药学、生物学，特别是药用植物学也很有研究。
在医学方面，他批判了以前医书上关于人体解剖学方面的错误。古人由于缺乏解剖学知识，误认为人有三喉，即食道、气管、水喉，并且认为食物经过食道便进入腹腔，因而有的药品吃下去便会粘着在肝和肺上。沈括在《笔谈》中指出了这种说法的错误。他说：“人只有咽（食道）和喉（气管），食物经过食道先到胃里，然后再到小肠、大肠。所以药品绝不会粘着在五脏上。”这个道理在今天看来，只不过是一个普通的常识问题，但在当时医学上却不能不算是科学的见解。
沈括还深通医理药性，对于我国生药很有研究。在《笔谈》和《补笔谈》中就有两卷是专门谈药品的。他指出了我国古代药典中的许多错误，并把许多重要药用植物的名称、形态、功能重新加以订正，使患者不致因用药的错误而贻误治疗甚至丧失生命。他在这方面的贡献是很有价值的。
2沈括在科学技术史方面的贡献《笔谈》中还保存了许多有价值的科学史资料。最主要的是关于活字板印刷术、水利和建筑方面的记述。
沈括在《笔谈》中对北宋平民毕昇发明的活字印刷术有详细的介绍，毕昇在庆历年间（1041～1048）创造了活字板印刷术。根据《笔谈》的记载：方法是先用胶泥刻字，每字为一印，放在火里烧得很坚固，然后用一块铁板，上面涂上一层蜡质，再把一个铁范放在铁板上，铁范里排满胶泥制成的活字。活字排满一版，就放在火上烘烤一下，使蜡稍微熔化变软，然后用一平板压在活字印上，等蜡凝固后，字印全部平如磨刀石一般，即可以进行印刷。印时，可用两块铁板轮流排版。采用这种方法，如只印两三份，并不算省事；但如印千百份，便显得非常神速了。《笔谈》这一段记载，是我们今天对于毕昇的活字板印刷术的设备和使用情况所能得到的唯一详尽的资料。我们今天还能够这样清楚地了解到一千多年前这一伟大发明的情形和具体操作方法，这不能不归功于沈括。
在水利和建筑方面，沈括对于前代或当代劳动人民的成就是非常重视的，在《笔谈》里有许多关于这方面的记载，下面举两个例子：
北宋庆历年间，黄河在商胡（今河南濮阳东）决口，由三司度支副使（管理财政的副长官）郭申锡率领河工抢修，河堤虽已大部修复，但不能合龙。当时有一位名叫高超的工人认为所以不能合龙的主要原因是因龙门堤身太长。他建议把堤分成三节，先下第一节到底，然后再压第二、第三节。他的这项极有创造性的建议，当时却遭到一些工人和督导官的反对。后来郭申锡因河堤始终无法合龙受到降官处分。最后还是采用了高超的方法，才使河堤合龙。
北宋初年有一位技术非常高明的建筑师喻皓，曾总结了木构建筑工程的经验，著成《木经》三卷。这部重要的古典技术著作，由于在封建社会中劳动人民的劳动成果得不到应有的重视，久已失传。幸而沈括在《笔谈》中对它作了扼要的介绍，才使这位古代建筑家能够在我国古代建筑史上留下了他的名字。
3历史学和考古学
沈括在《笔谈》中还记录了一些重要历史事件的真实情况，特别是对于公元993年四川王小波、李顺所领导的农民起义有一段比较详细的记述。他在这一段记载中以生动、凝练的文字记下了起义军的进步政策和严明的纪律。他写道：“李顺初起义的时候，召集下乡里中所有的富人、地主，命令他们交出所有的财物和粮食，除一部分留给他们作生活费以外，其余的全部用来救济贫穷的人。对于有才能的人加以录用，对于善良的人加以保护。
起义军纪律严明，所到的地方，秋毫无犯。当时四川灾荒很严重，十天之内，参加起义军的就有几万人。凡是起义军经过的地方，老百姓自动开城请起义军进去，以解救他们的痛苦。起义军檄文所到的地方，敌军纷纷瓦解。后来起义军失败了，人民还非常怀念李顺。李顺隐藏在民间三十多年，没有被统治者发现……”从这一段文字中，我们可以看出，沈括本身虽然是封建统治阶级中的人物，但是他对于农民起义的记载还是比较真实的。封建王朝编修的历史书上，都说李顺失败后即被逮捕杀害；在其他一些私人著作中也从未见到关于李顺事迹的正确记载。只有沈括揭露了这一事实的真相。
沈括同时又是一个金石、考古学家。他在《笔谈》第十九卷对于他所收集到或见到的古器文物作了详细的记述。特别值得提到的，是关于我国古代著名文物“透光鉴”的记载和说明。“透光鉴”的制作是我国古代劳动人民利用物理学原理创造的一种特殊的制镜技术，有极高的技术水平和艺术水平。据《笔谈》所记，镜用铜铸成，背面有凸起的花纹和文字，正面是磨光的。用镜面对着日光，镜背上的花纹能够清楚地反射在墙壁上。对于这一个现象，沈括还作了比较科学的解释。他说：“铸镜时，在冷却的过程中，薄的地方（没有花纹的地方）先冷，厚的地方（有凸起花纹的地 方）后冷。先冷的地方和后冷的地方，铜的密度不同，因此反射光的能力也不一样。所以磨光的镜面可以把花纹反射到墙壁上。”
此外，他在《笔谈》中对于许多出土文物的时代、形状、文字、花纹及古代的服装、度量衡制度等，都加以详细的考证。他在这方面所付出的劳绩，对于宋朝新兴起来的考古学的发展，起了很大的推动作用。
4文学、音乐和美术
沈括长于诗词，著有《沈存中诗话》一书，可惜已经失传了。《笔谈》这部书不但叙事明确，逻辑性很强，而且文字生动、简练、优美，富有文学色彩。因此，虽然他的其他文艺作品都已失传，我们也还可以从《笔谈》这部书中看出他在文学方面造诣之深。
沈括对于音乐和美术都有很深的爱好。《笔谈》卷五专论音乐，卷十七专论书画。他对古代音乐理论、乐器的制作和使用方法以及少数民族的音乐都有精心的研究，而且还会作曲。他曾写过《乐论》、《乐器论》、《三乐谱》、《乐律》等四部著作，但是这些著作也都失传了。
他又是一个很好的艺术批评家。他曾指出，当时有一派画家所画的山上亭馆、楼塔、屋檐等等，看起来好像都是以从下向上仰视的角度所画出来的形象，从整个画面来说，这种角度是不对的。因为观画的人并不是置身在画境之中而是站在画面之外，不是仰视而是平视，有如观看盆景中的假山一样。他认为如果从下而上仰视的角度来看，只会看见一重山或一幢房屋。因此，前面说的那种画法显然是不对的。他又记载了五代时画家董源和巨然（一个和尚的名字）的画法。他说他们多画江南山水，这种画的特点是要在远处看而不要在近处看，近看时几乎看不出画的是什么，远看的时候，就会看出画面上的景物美妙逼真，使看画人发生一种身临其境的感觉。
沈括在学术上所以能取得如此高的成就，是和他的研究态度、研究方法分不开的。他在进行科研工作时重视实践，不单纯依靠理论，不迷信前人，对于劳动人民的生产经验很重视，他经常虚心地向劳动人民请教，即使是一点一滴的知识他都非常诚恳地去学习。这样，他才能把人民长期积累下来的劳动成果，总结概括成为科学的理论。
以上所举的一些例子，只不过是《笔谈》一书的简单轮廓。《笔谈》广泛地包罗了各方面的知识，但最主要的是关于自然科学方面的研究成果的记录。有人把《笔谈》这部书称作中国科学史上的“坐标”，它确是能够当之而无愧的。《笔谈》不只是沈括个人一生辛勤研究的结晶，也是我国劳动人民千百年来积累下来的科学经验的总结。它无疑是祖国文化宝库中的一颗明珠，至今还闪烁着灿烂的光辉。我们珍视这颗宝珠，同时也深深怀念着把它留给我们的古代杰出科学家沈括。但是《笔谈》并不是丝毫没有缺点的。由于时代的限制，这部书也同古代其他许多笔记一类的书籍一样，用了相当的篇幅记载了许多迷信荒诞的故事。不过以《笔谈》的巨大成就相比较，它的缺点还是瑕不掩瑜的。
