沈括在皖东南的足迹
第742期
沈括在皖东南的足迹
张法先
沈括（1031—1096），字存中，杭州钱塘人，一生经历宋代仁宗、英宗、神宗、哲宗四朝。在近三十年的官宦生涯中，以过人的精力和绝顶的聪慧，执着于自然科学和人文科学的研究。“于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著”。
沈括青年时曾客居宁国，中年时贬知宣州。
为什么客居宁国？说来也事出有因。一是为了准备科举考试，二是其兄沈披时任宁国知县。沈括深知：父亲去世后，为了担负养家的重担，靠门荫谋得主簿的小官，但不是进士出身，很难得到提携与重用。于是他辞去官职，在嘉祐六年（1061）来到宁国，一面准备科举考试，一面也游览各地的名胜古迹。
在宁国两三年内，沈括做了一件重要工作，那就是参与了由沈披自主持的修复秦家圩的浩大工程。众所周知，圩田可以扩大耕地面积，但汛期破圩又给人民生命财产造成巨大损失，本为好事有可能变成坏事。因此围绕建圩与反建圩，早在唐末就开始了争论。位于皖南青弋江下游的秦家圩（今在芜湖县境内），宋初水毁之后80多年还未修复。直到嘉祐六年（1601），在江南东路转运使张颙、转运判官谢景温（系沈氏兄弟俩的姨表侄）以及沈披的倡议下，受江南东路的委托，由沈披及其弟沈括前往考察修圩事宜。沈氏兄弟精水利，会测算，并依据在海州修建圩田工作的实践，针对不赞成修复秦家圩者的意见，逐条给予辩驳。这就是北宋时期传承下来的著名的“圩田五说”。
万春圩图
二说所谓圩田之后，地貌形态发生改变，汛期极易导致流水不畅。沈括认为，可以开挖新的河道排水。这就是说，事物不是绝对不能改变的，必要时应当采用工程的办法来处理。
三说所谓“圩水之所处，皆有蛟龙伏其下”。沈括断然否定这类迷信说教。他解释道：是圩外大河之水穿堤，天长地久，“其下不得不为渊，渊深而岸废”。这就是说，我们没有认识到事物内在的关系，根本不是什么蛟龙在作怪。
四说所谓秦家圩荒废后，来此采茭业渔者已有百余家，一旦圩复，势必造成他们停业或改行，他们起来反抗怎么办？沈括认为这是不能成立的理由，政府应当制定政策，承诺他们能过上安居的田园生活。这就是说，只要维护群众的正当利益，他们是会赞成的。
五说所谓圩之东南濒临大泽，“风水之所排，堤不能久坚也。”沈括分析说，这里有百步缓坡，利用埂外植柳、沿滩种芦的办法，可以缓解风浪对圩堤的冲击。这就是说，营造好的生态环境，就可增强圩堤的防护能力。
因为论说有理，朝廷批准了修建计划，当时雇募14000多民工，用了80多天时间，秦家圩如期按制定的方案实施修复。四年后长江中下游发大水，江东一带多处遭到水患，只有修复后的秦家圩安然无恙，稻谷丰收。宋仁宗获悉赐名“万春圩”，这个吉利的名字一直沿用至今。沈括随之将自己亲历的上述水利工程事迹，写成《万春圩图记》（收录于《长兴集》中），记下圩长84里，圩宽6丈，圩高1丈2尺，设水口（即斗门）五处，有良田1270顷。圩内有沟行船，有路栽柳。尤其是在“圩田五说”中记载的，如何化解矛盾，统筹兼顾的建圩方略，即使在今天仍然有着理论指导意义。
沈括在完成万春圩工程之后，除了准备考试，还开始研究乐律，认为“礼乐在天下用处最大”。他大约花了三年时间，收集有关古代乐律之书，潜心研读，“其声音之所出，法度之所施，与夫先圣人所乐之意，粗皆领略”，并将心得体会写成《乐论》， 主动献给朝中欧阳修及几位大臣，目的是期盼达官显贵对自己学识的赞赏，争取有一个好的印象和前程。在宋朝如果有“进士出身”的学历，再加上名臣的举荐，那么升迁速度是很快的。可惜这篇《乐论》早已失传，只留下写给欧阳修等四人的四封书信文字，后来成为研究沈括乐律成果的主要依据。
明确记载于《梦溪笔谈》又与宁国有关的事例，就是该书中的《枳首蛇》（俗称两头蛇），全文为下：
“宣州宁国县多枳首蛇，其长盈尺，黑鳞白章，两首文彩同，但一首逆鳞耳。人家庭槛间，动有数十同穴，略如蚯蚓。”
年轻的沈括对此特异的小长虫，颇感兴趣而记录之。现代学者认为：真正意义上的两头蛇是不可能生存的。只是因为首尾粗细近似相同，尾部长相略似头部，但无“七窍”。只是枳首蛇腹的鳞既能顺划（前进），又能倒划（后退），这样的行走方式，给人们产生了错觉。
这里需要说明的，就是沈括客居宁国时，还常到苏州看望母亲谢氏，也去杭州拜访沈氏家族。因为三地即使在古代，路程也不算远。嘉祐七年（1062），沈括再次来到苏州舅母家，参加当地的科举考试，不负众望，取得了第一名（解元）的优异成绩。第二年初春，他又赶赴京师开封参加礼部举行的省试，虽取得进士及第，但不在第六名以前，故须守候两年，到治平元年（1064），注官扬州司理参军，负责一州的刑狱诉讼之事，从此以后他一步步地登上高官之列。
沈括中年时贬知宣州。熙宁十年（1077）七月，他接到外贬诏书以后，即刻动身南下。由位高权重的主管全国财政的三司使，失落到地方上。同十六七年前来到宁国的心态截然不同。那次是鼓气上进，这次是败退泄气。宋神宗“批他三误国”，即在制定历法、与北方边界谈判及实施新法中有过错。而他自己认为没有错，是朝中某些同僚在宋神宗面前说坏话而诬陷于他，因此委屈怒气缠身。在他知宣州三年期间，常常给人留下体弱多病的印象，除了应付日常公务之外，就是养病治病，游览名胜古迹以及做一些自己愿做的事情。
沈括到宣州之后，就游览了城南水东镇三天洞，洞壁刻有自唐代以来的磨崖石刻和碑刻，随而作诗一首，名曰“稽亭山三天洞”：
褰裳举趾踏飞梯，直到深闺路不迷。
石罅窥天犹坐井，神龛漏日似炊梨。
泉源注玉通沧海，沙囤堆金绝淤泥。
萍迹每耽形胜地，岂惭吟苦费留题。
记载了个人对周围风景的感受和佛门佛事的想象。接着他故地重游宁国，写下《十松亭》一首：
空堂无人日长哦，松风助我涧云和。
苍颜古木喜相似，爱子亦有凌云柯。
欢然相对默终日，意得那须言强多。
我身未得从子老，嗟尔系此成蹉跎。
当时他只有四十七八岁，但“心老”了，企想追寻仙境，以求终老之地。于是他在此时自述着：想起自己三十来岁时，在宁国常常“梦至一处，登小山花木如覆锦，山之下有水澄澈极目，而乔木翳其上。梦中乐之，将谋居焉。……后十余年，翁（即沈括）谪守宣州，有道人无外，谓京口山川之胜，邑之人有圃求售者，及翁以钱三十万得之，然未知圃之何在”。他以梦寄托未来，打算先治好病，然后为宣州百姓谋些福利，任期三年之后就回归田园，过着与人无争的清闲生活，借此解脱心中的消极情绪。于是公务之余为自己治病，是他颇为关心的事。
有些地方史志，提及沈括炼“秋石”治病之事，事情的缘由是这样的：他记得“广南有一道人，惟与人炼秋石为业，谓之还元丹。先大夫曾得瘦疾，且嗽，凡九年，万方不效，服此而愈。……又，予族子常病颠眩腹鼓，久之渐加喘满。凡三年垂困，亦服此而愈。……旋子急以书劝服此丹，云实再生人也。”因为这种药物治病有效，于是沈括在宣州决定亲自炼制秋石。
这一实验详细记述于《苏沈良方》中，大致程序如下，所用原料为：一次试制得用小便十几担（一担为两桶），另配适量的浓皂角液。试制方法为：每桶小便加入一盏浓皂角液，用竹条快速搅动千百次，遇有杂质可用纱布滤之，等候桶内小便澄清，白浊者淀底，慢慢撇去清者不用，直取浓汁，这样十几担小便原料不过取得浓汁一二斗。将浓汁入锅煎干，刮下捣碎，再入锅加清水煮化，等候沉淀，慢慢撇去清汁不用，留下浓汁再次煎干，以此重复操作三四次，直至熬干后色如霜雪为止。再将半成品的秋石放入砂罐内，用温火烘烤，养七昼夜，冷却后成小块状，即为研制好的药用“秋石”。上述实验称为“阳炼法”（因为需要加热），还有一种称为“阴炼法”（不需要加热）比较简单，他亦试之，即以小便反复加水急搅，直候无臭为止，澄清留浊脚，便可得粲然的秋石。“两法兼用（服），效果甚佳”。
沈括在宣州制取秋石这一科学实践的历史，曾引起国内外学者高度评价。李约瑟说：“在11世纪的古代中国，就有人采用经过反复过滤、沉淀、加热熔融等物理化学过程，得到莹白如玉的秋石，这是一个相当科学的方法，并且在那个年代半经验的治疗中，得到有效的可能性，这肯定是在现代科学世纪之前任何类型的科学医学中的非凡成就。”
随着时间的推移，在宣州生活的沈括，渐渐感到自己的体质有所康复，时不时地到下辖各县走走，思谋为当地老百姓改善些生活。联想到他在朝廷任三司使时，就知道到赣北、皖南一带盛产茶叶，于是就利用在宣州工作的机会，指导当地开发茶叶生产，年产量达到三万多斤，还亲自组织茶商将饶（上饶）、祁、歙、旌、宣等州县茶叶，销往真州（今江苏仪征），同时带回食盐销往山区，以此来带动江南商贸的发展。
沈括为了宣传当地所产的茶叶，专门写了一部《茶论》，可惜此书已佚，仅在《梦溪笔谈》中留下一篇《茶芽》：
“予山居，有《茶论》，《尝茶诗》云：谁把嫩香名雀舌，定知北客未曾尝。不知灵草天然异，一夜风吹一寸长。茶芽，古人谓之‘雀舌’‘麦颗’，言其至嫩也。今茶之美者，其质素良，而所植之土又美，则新年一发，便长寸许，其细为针。维牙长为上品，以其质干、土力皆有余故也。”
沈括徒步山林茶园之际，精于数学思维的他，有一个问题是必须考究的，那就是农民种植茶园面积的统计数据，因为没有准确的面积，就没有准确的单位面积产量，也就无法谈及经济效益了。同时他还意识到准确的田亩，对认真实施《方田均税法》比较公平（即按田亩数量纳税。在当时大部分小户实在亩数不足，而大户实在亩数有盈，贫富差距明显）。
基于上述背景和沈括在宣州的经历，国内学者研究认为：《梦溪笔谈》中关于会圆术的记述，有可能是他在宣州实践总结出来的计算方法。他写到：“履田之法，方圆曲直尽矣，未有‘会圆’之术。……”用现代语言表述即为：会圆术所解决的是“由己知弓形的圆径和矢高求弧长”的问题。这对计算方圆曲直田亩中的弧长，比前代简便准确了许多。他的主要思路是在局部上以直代曲，有学者认为此时的沈括已经初步接触到了微分（数学名词）思想。
在宣期间，沈括虽然过着平静的生活，但政治上是很失落的，时不时地总想有所抱负，实际上宋神宗还是想起用这个良才的。就在他知宣州一年之后，即元丰元年（1078）八月，宋神宗曾下诏他知潭州（今长沙市）。潭州是荆湖南路第一大城市，知潭州者必兼任荆湖南路安抚使，地位高过宣州，显然是对沈括的重新起用。但是冤家路窄，此时已经升任御史中丞的蔡确又上言反对，说像沈括这样反复附会的人，复官太快，要求宋神宗收回成命。于是宋神宗让沈括继续留在宣州，直到元丰三年（1080）五月改命知延州。最后落归终老之地梦溪园，留下千古不朽的《梦溪笔谈》之著作。
主要参考书：
《梦溪笔谈校正》，［宋］沈括著，胡道静校正，上海古籍出版社，1987年出版。
《梦溪笔谈选注》，上海师范大学等编著，上海古籍出版社，1978年出版。
《梦溪笔谈选读》（自然科学部分），李群注释，科学出版社，1975年出版。
《梦溪探秘——沈括生平钩沉》，安作相 、安力著，石油工业出版社，2012年出版。
《沈括评传》，胡慧著，南京大学出版社，2004年出版。
《安徽科学技术史稿》，张秉伦 吴考铣等编著，安徽科学技术出版社，1990年出版。