沈括的地理思想

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沈括的地理思想。沈括(公元1031—1095年),字存中,北宋錢塘(今浙江杭州)人,我國古代一位百科全書式的著名科學家,在各個方面都有新的貢獻。他出身于下層官吏家庭,成年后,做過多年地方官,后中進士(公元1063年),進入昭文館擔任書籍編校工作,同時還擔任過太史令等職。史稱他“博學善文,于天文、方志、律書、音樂、醫藥、卜算,無所不通,皆有所論著”(《宋史·沈括傳》)。他還匯集各種舊聞和自己的見解寫成《夢溪筆談》一書,分故事、辯證、樂理、象數、人事、官政、權智、藝文、書畫、技術、器用、神奇等17門,涉及到天文、歷法、數理化、地理、醫藥、技術、文學藝術等20多種學科609項記述。其中涉及到有關理學各個方面的內容就有100多條,反映了他的主要地理思想和貢獻。

沈括的地理思想,主要表現在他對許多自然地理現象的科學觀察和正確解釋。包括流水侵蝕、海陸變遷與華北平原成因、古環境變遷、植物地理分布的制約因素等方面。

關于流水侵蝕思想 沈括曾去浙江溫州一帶觀察過雁蕩山的特殊地貌景觀。他發現雁蕩山的大地地貌特征很特殊:雁蕩山的各山峰皆挺拔峻險,高聳千尺,矗立于山谷之中;從山頂上看,各山峰頂幾乎都處在同一水平面上。這在山外卻一點也看不到,只有進到山谷中,才能看見一個個山峰挺拔林立。這是怎么形成的呢?他分析后認為是流水侵蝕而成的。他說:這種地貌現象“當是為谷中大水沖激,沙土盡去,唯巨石巋然挺立耳”(《夢溪筆談》卷二四)。他還在大、小龍湫[qiū秋]等處看到流水穿鑿的現象,由此又聯系到黃土高原地貌,認為黃土高原的溝壑等地貌現象也是流水切割造成的。

據科學考察,雁蕩山各峰的高度過去確實處在一個水平面上,它們的巖石都是以流紋巖為主,是白堊[è惡]紀火山噴發的堆積物。在白堊紀末第三紀初,地殼發生不均一的上升運動,加上強烈的外力作用,終于使相當平坦的剝蝕平原成為古夷平面的結果。此后經風化和流水侵蝕作用,松軟物質被搬運而去,因流紋巖巖性較硬,又富垂直節理(巖石的裂縫),所以被保存下來,形成峰叢林立的獨特地貌景觀。沈括在這里最早使用了“流水侵蝕”的概念,并正確解釋了雁蕩山峰的成因。他的這一思想要比稱為“近代地質學之父”的郝登1788年提出的侵蝕作用理論早700年。

海陸變遷與華北平原成因 華北大平原為一個沖積平原,這已是眾所周知的常識,而在我國第一位提出這種理論的人,就是距今1000多年的沈括。

北宋熙寧七至八年(公元1074—1075年),沈括察訪河北西路時,由開封出發,依太行山而北行。他看到山崖中常常有鑲嵌的螺蚌殼鵝卵石,而且“橫亙如帶”。于是他便聯想到海陸變遷以及華北平原的成因問題。他認為太行山、華北平原為過去的滄海,其變成陸地的原因就是河流沖積作用,即所謂“濁泥所湮耳”(《夢溪筆談》卷二四)。他并從黃河等北方河流的水文特征上進一步論證了華北平原的成因,指出:“凡大河(黃河)、漳水(漳河)、滹沱(河)、涿水(拒馬河)、桑乾(桑干河)之類悉是濁流(高含沙量)。今關、陜以西,水行地中,不減百余尺,其泥發東流,皆為大陸(華北平原)之土。”所以,他認為他提出的沖積成因理論“此理必然”(《夢溪筆談》卷二四)。事實上也確實如此。

古環境變遷思想 沈括在延州永寧關(今陜西延川縣東南)曾看到大河崩岸,發現在地下幾十尺的地方有幾百莖類似竹筍的植物,根干相連,都已成為化石。陜北氣候干燥并不適宜竹類生長,這些類似竹類的植物化石是怎么回事呢?沈括認為:很古以前,這里氣候比較潮濕,有一個適于竹類生長的濕潤環境,到當時的干燥環境有一個變遷過程。如他所說,陜北“曠古以前,地卑氣濕而宜竹”(《夢溪筆談》卷二一),反映了他當時對環境變遷這一科學事實的正確認識。

控制植物分布要素的認識 對影響植被地理分布的主要因素認識,我國很早就有觀察和認識,如《周禮·考工記》中就有“橘逾淮而北為枳[zhǐ紙]……此地氣然也”的論述。沈括對此也有比較正確的認識。如他在論述全國各地的物候現象時,就正確地指出了地理位置、氣候條件對植物水平分布的影響。他在《夢溪筆談》卷二六中指出:“嶺嶠(嶺南地區)微草,凌冬不凋;并汾(山西)喬木,望秋先隕;諸越(浙江、福建一帶)則桃李冬實;朔漠(長城以北)則桃李夏榮。此地氣之不同也。”而關于影響植物垂直分布差異的根本原因,他明確指出,這是因為“地勢高下之不同”(《夢溪筆談》卷二六)。

除以上所述外,沈括還進行過許多地理實踐活動。在地圖方面,他繪制過當時的全國地圖集——《天下州縣圖》(又稱《守令圖》);制做過木模型圖等,并就制圖六體進行了修正,提出了分率、準望、牙融、傍驗、高下、方邪、迂直七法。還創立了分層筑堰水測法,實測了自京城汴梁(今開封市)上善門至泗州(今江蘇盱眙[xuyi需夷])入淮口長840里130步的汴河河道高差等。因此,沈括在我國地理學史上,是一位十分重要的學者。他的許多地理見解和實踐,不僅在我國,就是在世界科學史上也都是少見的,具有特殊意義。