从秀州到梦溪园

沈括到随州后，借住在法云禅院里，过着孤独寂寞的生活。

三年后，1085年（元丰八年）3月，神宗驾崩，在位十九年，享年三十八岁。

神宗第六子赵煦即位，史称哲宗。

新皇帝嗣位，照例要大赦天下。沈括因此被改授为秀州（今浙江嘉兴）团练副使，仍旧拿着一份干禄，可以到本州去居住了。沈括的本州就是钱塘所属的杭州。

这年冬天，沈括怀着喜悦的心情，移居杭州，又可以和亲友团聚了。

1088年（元祐三年），沈括将他绘制的《天下州县图》献给朝廷。哲宗览图大喜，特赐给沈括一百匹绢，并准许他随便择地居住。

绘制《天下州县图》是沈括主管三司时主动提出的。

那时，他对神宗说：

“天下地图，至关重要。但目前尚没有一套完整而详尽的地图，很多地方在地图上找不到，不利于行政管理。请陛下准许臣到职方司借阅地图资料，以便绘制一套完整而详尽的天下地图。”

唐宋至明清都在兵部设置职方司，负责收藏和管理天下地图等事。

神宗听说沈括要绘制地图，觉得这对用兵很有用处，当下便一口答应了。

从那时起，沈括开始了艰苦的绘制工作。经过了十二年的辛苦劳动，沈括终于将《天下州县图》绘制成功了。

《天下州县图》又称《守今图》，全套地图包括大图一幅，小图一幅，诸路图十八幅。大图是总图，小图是东京、西京、南京、北京等四京图，诸路图包括京东路图、京西路图、河北路图、陕西路图、河东路图、淮南路图、两浙路图、江南东路图、江南西路图、荆湖南路图、荆湖北路图、成都路图、梓州路图、利州路图、夔州路图、福建路图、广南东路图、广南西路图。

沈括在绘制《天下州县图》时，既注意了我国的优秀绘图传统，又有所创造和发展。

晋代地图学家裴秀（224—271）曾提出绘制地图的六项原则：分率（比例缩尺）、准望（地理方位）、道里（实际距离）、高下（地势高低）、方斜（地形状况）。迂直（道路曲直）。沈括在此基础上，又新增加了“傍验”一法，即从侧面考察验证。

此外，在绘制地图时，为了使地理方位更加准确，沈括将过去的四至（东、南、西、北）、八至（东、南、西、北、东南、西南、东北、西北）又细分为二十四个方位，称为“二十四”至。图画成后，沈括又将天下州县的二十四至编写成书，并说：

“将来，即使把地图丢失了，也可以根据这本书把地图复制出来。”

沈括在绘制《天下州县图》时，为了确定州县的方位，对指南针进行了详细的研究。他家里收藏了好几种指南针：插在灯草上使之漂浮在水面上的指南针，平放在指甲上的指南针，平放在碗边上的指南针，用蜡把针腰粘在一股没有扭转应力的单股蚕丝上的指南针。沈括对这四种指南针进行观察和实验，认为第四种最好，第一种容易在水中摇荡，第二种和第三种容易坠落。

沈括还发现指南针有的指南，有的指北，而指南的磁针并非总是指南，经常微微偏东。沈括因而成了世界上第一个发现磁偏角的人。

由于献图有功，朝廷取消了对沈括的限制，于是他立即移居润州，住进了梦溪园。

梦溪园是沈括贬官宣州时花了三十万钱买的。

在梦溪园中，有一座小山，山上长满了花草，好像锦绣一样。沈括给这小山起名叫“百花堆”。

百花堆下，泉水淙淙，水上乔木蔽天，这就是梦溪。

沈括三十多岁时，在梦中曾到过一处，有山有水，景色与润州这座园子完全相同。

沈括刚走进这座园子，不禁惊叫道：

“这不就是我当年梦中所游之地吗！”

于是，他就将这座园子称作“梦溪园”了。

沈括在梦溪园中度过了他的晚年。

沈括在园中，过的完全是隐居生活。他专心致志地读书写作，累了时或在溪上垂钓，或在水中划船，或在竹林中抚琴。他把琴、棋、禅、墨、丹、茶、吟、谈、酒称为“九客”，当成了自己的好友。

在园中的六年之间，沈括写了大量的著作，有目录可考的，就有三十五种以上。其中最为后世珍视的，要数《梦溪笔谈》了。

《梦溪笔谈》原书共三十卷，现在的传本都作二十六卷，分为故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议等十七目。这部书是内容丰富的学术著作，里面包括了沈括毕生的科研成果，还有当时的诗文掌故，街谈巷语，奇闻异说。书中，沈括对自然科学和人文科学，都分门别类地详为论述。其内容包括天文、气象、历法、数学、地质、地理、物理、生物、化学、医药、文学、史学、音乐、艺术等等，可以说应用尽有了。

沈括本人就是一个大科学家，他在《梦溪笔谈》中记下了自己在各种科研领域中所取得的成就。

例如：

沈括主张编制一部崭新的历法——《十二气历》。这种历法完全抛弃阴历，是一种纯阳历的历法。用十二节气为一年，以立春为正月初一，惊蛰为二月初一，余类推。大月31日，小月30日，一般都是大小月相间，一年之中最多有一次两个小月相连。

这种历法简单而实用，对农业极为有利，比现行的公历还要理想。这种历法在历法史上堪称是一种伟大的革命性创举。十九世纪英国气象局采用的萧伯纳历，其设想与沈括的“十二气历”是相同的。

在数学领域里，沈括首创的隙积术和会圆术，为中国传统数学开辟了新的研究方向。

沈括看到酒店和陶器店里，把缸、瓮、瓦盆之类的容器堆成一个长方垛，底层排成一个长方阵，往上长宽逐层各减一个。

沈括心里琢磨起来：

这些东西排列得这么整齐而有规律，一定会有求得其总数的简捷办法。如果一个个地去计算，那可就麻烦了。

沈括绞尽脑汁，反复思考，终于想出了解决这一问题的公式。

设最高一层纵a个，横b个，排列成一个长方形；第二层纵横都增多一个，依此类推，最低一层为第几层，纵a′个，横b′个，则全垛个数之和为：

[（2a＋a′）b＋（2a′＋a）b′＋a′－a]n/6

这种求得全垛个数之和的方程便是隙积术。

隙积术在欧洲数学中称为“积弹”，其出现要比沈括的隙积术晚五六百年。

会圆术是沈括在平面几何学方面的创造。设圆的直径为d，弓形的高为b，求弓形的底c和弓形的弧长s是多少？

沈括的答案是：

上面两个公式便是会圆术。

沈括用会圆术计算，虽然只求得近似值，但已经相当精确，在实用上已经是够用了。

元代郭守敬在编制《授时历》时，用四次方程式求天球黄道积度的矢，就是用沈括的公式来列式的。郭守敬是元代杰出的科学家，他的天文测定和计算，比他的前辈都更为正确。中外学者一致认为，沈括的研究为他开了先河。

在光学方面，沈括对凹面镜成像的物理现象进行了观察，发现了焦点。对于凸面镜和平面镜，沈括也做过细致的观察和研究，科学地解释了古人铸镜时镜大则平，镜小则凸的道理。他指出镜面凸则所照的人脸放大，因此小镜子必须铸得凸一些，才能将人脸全照进去。

此外，沈括在天文学方面和地理学等方面都有很大的成就，前面已经详细论述过，这里就不赘述了。

总之，《梦溪笔谈》博大精深，为中国古代科学的传播和发展起了巨大的作用，因而被喻为“中国科学史上的里程碑”。沈括也因此被中外公认为11世纪的世界科学巨星。

除《梦溪笔谈》外，沈括所著的《良方》一书，也是非常有名的。这本书有三大特点：

一、搜集的药方特别丰富，如治小儿疾病的睡惊丸、青金丹、小黑膏等，治妇女疾病的四神散、肉桂散、大黄散等。

二、书中著录的单方，都附载着临床经验，都是有疗效的，如金液丹，几个已经气绝的小孩，服后都苏醒过来。再如四生散，沈括在河北察访途中患眼病时，服了四五次便病愈了。

三、药方的来源多种多样，有来自民间的，如四生散；有传自宫廷的，如苏合香丸；有出自家传的，如小还丹；有得自友人的，如保神丸。

《良方》一书救治了无数的病人，因而被公认为我国医学的珍贵遗产。

现在，《良方》一书因宋人附入苏轼的医药杂说，已改名为《苏沈良方》了。

沈括的其他著作，绝大多数已经失传了。

1095年（绍圣二年），沈括积劳成疾，病逝于梦溪园，享年六十五岁。一代科学巨星陨落了。

沈括的好学精神和治学态度，永远是我们的榜样。沈括的名字和生平，已载入世界科学史册，将永远是我们中华民族的骄傲。