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,北宋钱塘(今浙江杭州)人,我国古代一位百科全书式的著名科学家,在各个方面都有新的贡献。他出身于下层官吏家庭,成年后,做过多年地方官,后中进士(公元1063年),进入昭文馆担任书籍编校工作,同时还担任过太史令等职。史称他“博学善文,于天文、方志、律书、音乐、医药、卜算,无所不通,皆有所论著”(《宋史·沈括传》)。他还汇集各种旧闻和自己的见解写成《梦溪笔谈》一书,分故事、辩证、乐理、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技术、器用、神奇等17门,涉及到天文、历法、数理化、地理、医药、技术、文学艺术等20多种学科609项记述。其中涉及到有关理学各个方面的内容就有100多条,反映了他的主要地理思想和贡献。

沈括的地理思想,主要表现在他对许多自然地理现象的科学观察和正确解释。包括流水侵蚀、海陆变迁与华北平原成因、古环境变迁、植物地理分布的制约因素等方面。

关于流水侵蚀思想 沈括曾去浙江温州一带观察过雁荡山的特殊地貌景观。他发现雁荡山的大地地貌特征很特殊:雁荡山的各山峰皆挺拔峻险,高耸千尺,矗立于山谷之中;从山顶上看,各山峰顶几乎都处在同一水平面上。这在山外却一点也看不到,只有进到山谷中,才能看见一个个山峰挺拔林立。这是怎么形成的呢?他分析后认为是流水侵蚀而成的。他说:这种地貌现象“当是为谷中大水冲激,沙土尽去,唯巨石岿然挺立耳”(《梦溪笔谈》卷二四)。他还在大、小龙湫[qiū秋]等处看到流水穿凿的现象,由此又联系到黄土高原地貌,认为黄土高原的沟壑等地貌现象也是流水切割造成的。

据科学考察,雁荡山各峰的高度过去确实处在一个水平面上,它们的岩石都是以流纹岩为主,是白垩[è恶]纪火山喷发的堆积物。在白垩纪末第三纪初,地壳发生不均一的上升运动,加上强烈的外力作用,终于使相当平坦的剥蚀平原成为古夷平面的结果。此后经风化和流水侵蚀作用,松软物质被搬运而去,因流纹岩岩性较硬,又富垂直节理(岩石的裂缝),所以被保存下来,形成峰丛林立的独特地貌景观。沈括在这里最早使用了“流水侵蚀”的概念,并正确解释了雁荡山峰的成因。他的这一思想要比称为“近代地质学之父”的郝登1788年提出的侵蚀作用理论早700年。

海陆变迁与华北平原成因 华北大平原为一个冲积平原,这已是众所周知的常识,而在我国第一位提出这种理论的人,就是距今1000多年的沈括。

北宋熙宁七至八年(公元1074—1075年),沈括察访河北西路时,由开封出发,依太行山而北行。他看到山崖中常常有镶嵌的螺蚌壳鹅卵石,而且“横亘如带”。于是他便联想到海陆变迁以及华北平原的成因问题。他认为太行山、华北平原为过去的沧海,其变成陆地的原因就是河流冲积作用,即所谓“浊泥所湮耳”(《梦溪笔谈》卷二四)。他并从黄河等北方河流的水文特征上进一步论证了华北平原的成因,指出:“凡大河(黄河)、漳水(漳河)、滹沱(河)、涿水(拒马河)、桑乾(桑干河)之类悉是浊流(高含沙量)。今关、陕以西,水行地中,不减百余尺,其泥发东流,皆为大陆(华北平原)之土。”所以,他认为他提出的冲积成因理论“此理必然”(《梦溪笔谈》卷二四)。事实上也确实如此。

古环境变迁思想 沈括在延州永宁关(今陕西延川县东南)曾看到大河崩岸,发现在地下几十尺的地方有几百茎类似竹笋的植物,根干相连,都已成为化石。陕北气候干燥并不适宜竹类生长,这些类似竹类的植物化石是怎么回事呢?沈括认为:很古以前,这里气候比较潮湿,有一个适于竹类生长的湿润环境,到当时的干燥环境有一个变迁过程。如他所说,陕北“旷古以前,地卑气湿而宜竹”(《梦溪笔谈》卷二一),反映了他当时对环境变迁这一科学事实的正确认识。

控制植物分布要素的认识 对影响植被地理分布的主要因素认识,我国很早就有观察和认识,如《周礼·考工记》中就有“橘逾淮而北为枳[zhǐ纸]……此地气然也”的论述。沈括对此也有比较正确的认识。如他在论述全国各地的物候现象时,就正确地指出了地理位置、气候条件对植物水平分布的影响。他在《梦溪笔谈》卷二六中指出:“岭峤(岭南地区)微草,凌冬不凋;并汾(山西)乔木,望秋先陨;诸越(浙江、福建一带)则桃李冬实;朔漠(长城以北)则桃李夏荣。此地气之不同也。”而关于影响植物垂直分布差异的根本原因,他明确指出,这是因为“地势高下之不同”(《梦溪笔谈》卷二六)。

除以上所述外,沈括还进行过许多地理实践活动。在地图方面,他绘制过当时的全国地图集——《天下州县图》(又称《守令图》);制做过木模型图等,并就制图六体进行了修正,提出了分率、准望、牙融、傍验、高下、方邪、迂直七法。还创立了分层筑堰水测法,实测了自京城汴梁(今开封市)上善门至泗州(今江苏盱眙[xuyi需夷])入淮口长840里130步的汴河河道高差等。因此,沈括在我国地理学史上,是一位十分重要的学者。他的许多地理见解和实践,不仅在我国,就是在世界科学史上也都是少见的,具有特殊意义。