现代快报+ 2023-01-07
运河知识 | 科学家沈括的运河情缘
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他,上知天文下通地理,曾钻研医术收集良方,也曾亲赴沙场带兵打仗,深入研究过书画音乐,懂数学和物理的相关知识,还精通水利建设 ……

这位天才科学家,名叫沈括。

他,和大运河有着说不尽的故事,他是汴渠的实测者,传世之作《梦溪笔谈》诞生在运河边。

沈括塑像

运河边写就《梦溪笔谈》

沈括(1031 年-1095 年),字存中,号梦溪丈人,杭州钱塘县(今浙江杭州)人。

沈括出身于官宦之家,从小就跟着父亲过泉州、润州、简州和汴京等地,增长见识。

父亲去世后,他走上仕途,一度受到王安石器重,历任太子中允、检正中书刑房、提举司天监、三司使等重要职务。

不过,如今人们谈起沈括,印象最深的并不是他当过怎样的大官,而是他的流芳千古的巨著《梦溪笔谈》。值得一提的是,这本书就写在大运河畔。

北宋元祐四年(1089 年),年近花甲的沈括举家搬到了润州(今江苏镇江)。

在这座大运河边的城市,沈括隐居在梦溪园中潜心写作,总结了他生平所见所学,完成了在中国乃至世界科学史上都有着极其重要的地位的巨著——《梦溪笔谈》。

《梦溪笔谈》共有 26 卷,分为故事、辨证、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,共 17 类。书中涉及到 30 多个文理学科,其中以自然科学类最为突出。

英国著名科技史学者李约瑟说:"《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标。" 而沈括则被他认为是 " 中国整部科学史中最卓越的人物 "。

独创 " 分层筑堰 ",测出运河地势差

中国古代科学家们很讲究实用主义,沈括也一样。

在他的《梦溪笔谈》里,就涉及到了许多与水利,尤其是与大运河相关的知识。

沈括塑像

1072 年,沈括奉命对汴河进行勘测。

汴河,在隋唐时被称为通济渠,一直是隋唐大运河的主干渠。北宋定都东京(今河南开封)后,汴河就成了都城的生命线。

当时的汴河,面临着一个重大的问题:为了漕运而引入的黄河水,引起了严重的泥沙淤积。

汴河有多长,淤泥导致的落差达到了怎样的程度?

在当时,并没有人知道。为了准确得出数据,沈括开始了勘测。

验最地势,用水平、望尺、干尺量之,不能无小差。汴渠堤外,皆是出土故沟,于因决沟水令相通,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。

——《梦溪笔谈》

沈括背着水平仪、望尺、干尺等测绘仪器,实地丈量了汴河从东京上善门到泗州淮河的距离,共八百四十里一百三十步。

此外,他还创造了 " 分层筑堰 " 法。按照汴河下游的地势高低,依次筑起多层的堰坝,并分段测量上下堤堰里的水位高低,然后把各个堤堰里水位的高差加在一起,以求得汴河上下游之间的地势差。

用这种方法,他测量出从开封上善门到泗州汴河入淮口之间,地势高度相差 " 十九丈四尺八寸六分 "。

沈括将测量的结果用面糊木屑制成立体模型,把东京城危在旦夕的情形,直观展现在了皇帝和大臣们面前,于是针对汴河的整治工程很快获准实施。

在沈括测量出的数据支持下,元丰二年 ( 1079 年)工程竣工,汴河水道重新沟通了东京、洛阳和东南的河运。按照《续资治通鉴长编》的说法:" 江准扁舟四时上下,昼夜不绝,至今公私便之。"

参考书籍:《大运河汴渠实测者——沈括》

文字整理 | 现代快报 + 记者 张文颖

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