摘 要：目前学界对《梦溪笔谈》科学成果的研究比较多，但对其科学成果背后文化思想的研究却很少。本文从《梦溪笔谈》文本入手，首先研究法家思想作为一种世界观对沈括认识自然界原理和物体运动规律的影响，重点探讨革新精神指导下沈括对天文、石油、地理等方面科学研究的影响；其次研究法家思想作为一种政治指导思想对其科学研究的导向作用，重点探讨富国强兵政治思想指导下沈括对水利、兵器方面科学研究的影响。
关键词：《梦溪笔谈》 法家思想 科学研究
目前学界对《梦溪笔谈》的研究比较多，取得很多学术成果，大多从科学技术或者文化价值其中一个方面研究这本书，研究具体学科的论文更是不胜枚举，很少有学者研究文化是如何影响沈括的科学思想和科学成就的，而研究沈括《梦溪笔谈》与法家思想关系的只有十年特殊时期寥寥几篇论文，更强调法家政治路线，有着鲜明的时代特色。本文旨在研究法家思想作为一种世界观对沈括认识自然界原理和物体运动规律的影响，以及其作为一种政治指导思想对科研方向的导向作用，总结政治思想对科学技术发展的导向作用和科学技术对巩固国家政治的反哺作用。
一、革新思想：科学研究的导向
（一）沈括的革新思想
沈括在《梦溪笔谈》中认为“物理”是有常有变的，意指“变”是自然界中的普遍现象，是永恒的、绝对的，不仅蕴含“常与变”朴素辩证法思想，而且体现沈括认识到只有变革才符合天道物理。此外，沈括曾参与王安石变法，深受王安石“治世不一道，便国不必法古”及“天变不足畏”思想影响，是法家的革新思想促使沈括在科学上锐意革新、大胆探索，发现新思路和新方法。宋代理学兴起，主张心中有理，理在事先，反对劳动实践，主张向内探索。此时，法家朴素唯物主义思想又帮助沈括冲破这种观念的束缚，提出与唯心主义思想路线背道而驰的研究方式——实践。正是法家革新思想的影响，让沈括敢于批判权威，投身实践，才有了《梦溪笔谈》所达到的科学成就，以下将结合具体研究成果论述在革新精神的指导下沈括科学研究的成果。
（二）革新思想指导下的研究成果
1.天文学研究与十二节气历法
沈括在司天监任职期间，大力改革测绘仪器，例如浑仪用来测量天体方位，有三重圆环，极其不便。为此，沈括经过潜心研究，省去月道环，将其他环的位置做了适当的调整，不仅开阔了观测视线，而且增强了观测效果。沈括改进了古代测定时刻的漏壶，使其更加准确耐用。他把曲筒铜漏管改成直颈玉嘴，并且把它的位置移到壶体下部，这样流水更加通畅，壶嘴也坚固耐用多了［1］。沈括不拘于旧，大胆革新，大大提高了天文仪器的精度和实用性。
此外，在小农经济为主的古代，农业生产、农事安排受节气影响很大，而沈括所在的北宋使用的历法是阴阳合历，节气对应的不一定是固定的月份，给农民带来诸多不便。沈括首先对旧历的“置闰法”进行批判讨论，认为“置闰法”虽然是从古代圣王流传至今的，但是古人也有做不到的事，所以历法的改革不应该有顾忌。沈括经过细致研究，另辟蹊径，提出了十二节气历法，这种历法以太阳为基准，参照节气定月，这是一个颠覆旧历的做法，紧密联系了节气与月份之间的关系，不用闰月，便于记忆和掌握，为农民掌握农时和安排农事提供便利，既科学又实用，沈括自信地认为后世一定会采取这种学说。
2.石油与制墨
沈括对地理学进行过深入研究，得出许多有价值的结论。比如雁荡山的地形地貌十分独特，沈括经过实地考察研究，认为这种独特地形的形成原因是流水侵蚀，“原其理，当是为谷中大水冲激，沙土尽去，唯巨石岿然挺立耳”［2］（561）。 他正确论述了华北平原的形成原因：根据河北太行山山崖间有螺蚌壳和卵形砾石的带状分布，推断出这一带是远古时代的海滨，而华北平原是由黄河、漳水、滹沱河、桑干河等河流携带的泥沙沉积形成的［4］。沈括的地理研究理论不仅具有创造性，而且十分准确，领先于世界。
治水是沈括人生浓墨重彩的一笔，《宋史》记录了沈括青年时期主持治理沭水，开垦良田七千顷，为提高国家生产做出的贡献的事迹。熙宁五年，沈括领命疏浚汴河，汴河是朝廷的运输要道，关乎国计民生，而当时的汴河泥沙沉积已经十分严重，水位很高，严重威胁沿岸百姓的安全。如何准确测量和计算汴梁与泗州的高度差是摆在沈括面前的重要问题，实际上这是当时的世界级难题。沈括通过精心钻研，采用“分层筑堰测量法”这一创造性的做法，“验量地势，用水平，望尺，干尺，量之，亦不能无小差，汴渠堤外皆是出土故沟，予因决沟水令相通。时为一堰，节其水，候水平其上，渐浅涸则又为一堰，相齿如阶陛。乃量堰之上下水面，相高下之数，会之乃得地势，高下之实”［2］（584），不使用复杂的测量工具，通过测量堤堰上下水位之差，就准确地测出了这一数据，确保治水工程的顺利进行。中国古代以农业为本，灌溉对于农业的重要性不言而喻，治国先治水，有土才有邦，沈括在水利方面的科学研究真正做到富国惠农。
富国强兵是法家核心思想之一，也是王安石变法的口号。沈括不仅醉心于科学研究，还积极参与政治改革与军事活动，民族危机的加重和边境不安牵动了沈括一颗爱国的心，他参与王安石变法、出使边境、指挥战斗、改进军事装备，“其他的如兴修水利、监制军器、改造观象仪器、主管财政等一系列活动，都体现出了他是一个热心爱国、体察人民疾苦、文武双全的政治活动家”［6］。可以说，富国强兵是沈括科学研究的最重要目的。沈括的科学技术研究在王安石执政时期得到了王安石的大力支持，“沈括科学地考察天文地理，知道旧有历法差讹颇多，宜启用当代勤敏的天文工作者卫朴来做实测工作，加以校正，然而这种科学的正确见解，也只有王安石当政的时代，才获得积极的支持”［7］，这说明沈括的科学研究与政治是难以分割的。
(6)花岗岩类残坡积物：在北西部徐家老屋及胡公山一带分布，地貌类型为低山区，主要出露石英正长斑岩、二长花岗岩、角闪二长岩等。淀积层一般呈酸性，风化后一般成粗骨土，土质疏松，砂砾含量大。
台肇地区受储层非均质性影响，不同注水井注入压力高低有别，即使对于同一注配间，注入压力也相差较大。以ZH212队的8个注配间为例，注水压力相差幅度普遍高于3 MPa（表1）。对于单泵多井注入流程，注入压力最高的井决定了柱塞泵的注入压力，注入压力相对较低的井则需要依靠阀门调节压力，注水井憋压，泵压损失较大，截流造成大量电能浪费。
沈括是世界上最早用文字记载石油的科学家，见《梦溪笔谈·杂志一》：“鄜、延境内有石油……颇似淳漆，燃之如麻，但烟甚浓，所沾幄幕甚黑……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。”［2］（549）记载沈括发现并命名石油、研究石油性质与应用的过程，此外，沈括通过研究准确推断，石油必定会随着社会的发展“大行于世”。
2.强兵：弓弩工艺
二、富国强兵：科学研究的目的
（一）沈括科学研究的政治推动力
在这句话里，苏比对自己行为直言不讳，于是，他反复地强调“警察”，希望在别人的帮助下，实现他被惩罚的目的。于是，苏比甚至还更加直接地提示对方：拐角那儿就站着一个哩。
3.地理与制图
（二）沈括富国强兵指导下的科研成果
1.富国：兴修水利
制墨是因为宋代文化极其繁荣，书画艺术十分流行，越来越多的文人对笔墨纸砚的要求越来越高，而松树是当时制墨的主要原料，随着文人对良墨的需求增大，松树资源变得越来越紧张，“今齐、鲁间松林尽矣，渐至太行、京西、江南，松山大半皆童矣”［2］（549）。 沈括在发现石油并了解石油的性质后，意识到石油是一种很好的制墨原料，于是大胆摒弃松树这一传统制墨原料，在不断地试制和改良后，采用室内烧结工艺，终于制成良墨。沈括将这种以石油烟为主要原料制得的石油墨命名为“延川石液”，它的性能优于当时流行的松墨，更受到制墨行家苏轼的赞赏［3］。沈括在科学研究中质疑旧理论、老方法，勇于革新，反复试验，从而成功，制墨就是很好的代表实例。
沈括另外一个创举是编绘了大型地图集。在编绘地图集之前，沈括就做了许多准备工作，通过考察，将河北边防的道路、河流、山丘、峡谷等地形地貌制成木质地理模型。这是中国地图史上木质地形图的第一次明确记载，比瑞士十八世纪出现的地理模型图早七百年［5］。沈括在编绘《守令图》时，为了提高精度，应用了两个前无古人的创造性做法，一是在地图绘制中使用“飞鸟图”绘制方法，降低复杂地貌导致的距离误差；二是在地图表示中将东西南北细分为24个方位，使地图方位表示更加精确。
火器在古代战争中没有普及，弓弩是远程作战和消耗战的必需品，是那个时候的战略武器，弓弩的强弱对军队战斗力影响极大。安史之乱时，李光弼率领唐军东出井陉关，在常山郡抗击史思明部队的战斗就用到了弩，“光弼命五百弩于城上齐发射之，贼稍却；乃出弩手千人分为四队，使其矢发发相继，贼不能当，敛军道北……贼数以骑兵搏战，光弼之兵射之，人马中矢者太半，乃退”［8］，最终大获全胜，可见弓弩的战争意义是很大的。
轨道安装时要严格按照测量放样所弹出墨线位置安装，且要及时进行校核，以便准确控制轨道高程符合切缝设计要求，每节临时轨道安装的高程要严格控制，确保轨道高质量完成。
沈括对弓弩的研究记录在《梦溪笔谈》中：“弓有六善：一者性体少而劲，二者和而有力，三者久射力不屈，四者寒暑力一，五者弦声清实，六者一张便正……凡弓初射与天寒，则劲强而难挽；射久、天暑，则弱而不胜矢。此胶之为病也。 ”［2］（442）沈括不仅指出了好的弓需要具备的条件，而且阐述了涂胶厚薄等制弓的相关工艺。沈括在《器用》卷中对弩做了实践研究：“……此正是勾股度高深之术也；三经、三纬，则设之于堋，以志其高下左右耳。余尝设三经、三纬，以镞注之发矢，亦十得七八。设度于机，定加矣。”［2］（474）他将勾股定理运用到弩机中，提高了弩的精度，这是沈括把数学方法运用到兵器设计中的典型代表。宋代积贫积弱，在抵御外敌入侵时屡战屡败，沈括研究弓弩工艺并非闲情逸致，而是希望他的研究应用到军事中，提高军队的战斗力。
三、结语
革新精神和富国强兵理念是沈括在法家思想影响下指导其科学研究的重要代表，在此指导下沈括敢于批判、大胆创新，亲身实践，反复论证，打破了一些旧的方法理论，开展了大量创造性科学研究，在天文历法、地理制图、水利工程、化学工艺等方面取得了卓越成就。把科学研究与政治军事相融合，以革新思想为研究导向，以富国强兵为研究目标，致力于发展经济、提高军队战斗力，不仅在当时影响很大，而且为后世留下宝贵的精神财富。
本文研究开发的变电站温湿度实时监控系统组成结构如图1所示。该系统具有多点采集数据的特点，实现集中监控的方式，兼有一对多传输数据和一对一传输数据的特征。即多个现场检测单元对应一个综合控制单元和一个系统集成单元。综合考虑变电站现场实际环境和用户需求，多点位布置温湿度传感器。数据通信方式多样化，用户可以根据现场实际情况采用无线数据通信或RS-485通信或综合采用两种通信模式。在无线数据通信模式下，变电站布置相近的温湿度传感器通过网络组成局域网，利用RS485总线技术进行数据通信，再由同一个系统集成模块与综合控制单元进行通信。
参考文献：
［1］张贵琴.北宋时期的科学家沈括［J］.兰台世界，2010（23）：25-26.
［2］胡道静，著.虞信棠，金良年，编.胡道静文集·梦溪笔谈校正［M］.上海：上海人民出版社，2011.
［3］裴波，邢淑红，季春阳.沈括与化学［J］.化学教育，2014，35（08）：62-64.
［4］张贵琴.北宋时期的科学家沈括［J］.兰台世界，2010（23）：25-26.
［5］杭州大学宋史研究室，编.沈括研究［M］.杭州：浙江人民出版社，1985：97.
［6］蔡彬彬，张彩珠，鲍健强.沈括：《梦溪笔谈》及其科学思想［J］.浙江工业大学学报（社会科学版），2004（02）：127-131.
［7］胡道静.沈括的科学成就的历史环境及其政治倾向［J］.文史哲，1956（02）：52-57.
［8］司马光.资治通鉴［M］.北京：中华书局，1956：6954.
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