沈括与地理学

1、沈括与地理学一、中国地理学说的出现地理学说早在萌芽时期的远古就已出现，只不过那时的学说大多是人们对地理环境的推测、假想、玄念，既不一定是地理现象的科学归纳，也用不着在地理变化中接受检验。和近、现代科学的学说比来，浅陋、粗糙，有的甚至荒谬，都很显然，但这些古代地理学思想上的观念，正是今天科学的萌芽。以今天的科学观点来说，地理学说的出现，在人类的历史上并不很久，从世界看来，出现的时间迟早不一，比如地貌上的剥蚀沉积学说，沦海桑田的海陆变化说， 综合自然地理上的垂直地带和水平地带的学说等，在中国大约 11 世纪就已出现，而在西方，一般晚五六百年；有关岩溶地貌的研究，中国也要较西方早数百年。因此，地理学

2、说的出现，在中国是中古时代的事情，而西方一般是近代的事情，其形成的条件和时代背景，也都有差别，不可以一概而论之。早在 1925 年竺可桢在科学第十一卷 6 期上，就发表了“北宋沈括对于地学之贡献与记述” 的专论文章， 对沈括提出的一系列地理学说，给予了很高的评价；高泳源也于 1954 年 7 月在地理知识上发表了“我国古代对一些自然地理现象的认识”一文，也曾经提及沈括的地理学说；侯仁之主编的中国古代地理学简史 1962 年版中，更较为确切地概括了沈括学说的成就与意义；最近，在全国第二次地学史学术讨论会上，陈家麟又专撰了“地理学家沈括及其成就”的文章，又重新提出评价沈括对地理学的贡献与成就。沈括

3、（10311095 年）是北宋科学家、政治家。他在科学上创树很多，宋史沈括传说他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通， 皆有所论著。 ”一生著述很多， 宋史 艺文志所录就有 22 种 155 卷。现有传刻本为梦溪笔谈 26 卷，补笔谈 3 卷，续笔谈 1 卷，长兴集 19 卷，苏沈良方 15 卷；其它则先后散佚。他制作的十二气历较格列高利（Gregorius ）历先进，800余年后英国气象局使用的肖伯纳历几乎与十二气历完全相同；他比西欧早 400 年记录磁偏角；至于天文、数学、医学、药学、物理学也都有很高的造诣，取得了卓越的成就。沈括是科学地理学说的最早创立者。 他从政多年

4、，游踪非常广泛，对各地地理风光，不是简单地描述摄取，而是进行规律性的探索，与发生学原理的归纳。如他在太行山奉使河北的旅途中，发现“边太行而北，山崖之间往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带”，这是自然界并不少见的地理现象，与他同时的人，或他的前辈，一般来说很难解释，为什么水生的螺蚌壳会镶嵌在高山石壁之上； 只有水力长途搬运才能摩圆的卵石， 为什么会衔于山崖之中？沈括却写道： “此乃昔之海滨，今东距海已近千里。”古代虽然夏方庆在谢真人仙驾沈括与地理学还旧山诗里有“沧桑今已变， 萝蔓尚堪攀” ，即人们通常所说的 “沧海桑田”，虽然意思一样，但沈括却用化石和遗迹的方法科学地揭示了海陆变化的规律。

5、这在古生物学和地层学上， 都是至今还在使用的科学方法。南宋著名学者朱熹（ 11301200 年）继承了沈括的这一理论，并阐述得更为清楚，他在朱子语录中写道： “尝见高山有螺蚌，或生石中，此石即旧日之土， 螺蚌即水中之物， 下者变而为高，柔者变而为刚。”在欧洲， 1695 年约翰伍德沃德（ John Woodward， 16651728 年）认为，上帝在盛怒之下所发送的洪水溶解了地球的岩石，这些溶解的东西沉积下来，形成层理，有些地层含有动植物的残骸，这种残骸就是化石。 可见，沈括的理论较欧洲要早整整600 年。沈括在地理学上的第二大成就是创立地形剥蚀、侵蚀沉积学说。他在浙江观察雁荡山附近地形，从

6、外表观察着手，他写道： “皆峭拔险怪，上耸千尺，穹崖巨谷，不类他山，皆包在诸谷中，自岭外望之，都无所见，至谷中，则森然干霄。”这种现象怎样产生的呢？他认为“当是为谷中大水冲激，沙土尽去，惟有巨石岿然挺立耳”，接着他写道： “如大、小龙湫， 水帘，初月谷之类，皆是水凿之穴” 。非常精辟科学地阐明了雁荡山地形的成因剥蚀。 他并没有到此为止，接着他运用了类比的科学方法，推广开去，解释黄土高原岭壑相间的地形形成，他写道： “今成皋陕西大涧中，立土动及百尺，迥然耸立，亦雁荡具体而微者，但此土彼石耳。”沈括认为雁荡山和黄土高原的地形都是流水剥蚀或侵蚀而成，他们的区别是地质基础的不同。这样科学的理论，数百年

7、以后才在欧洲出现。大家知道直到18世纪以前，欧洲一种观点以圣经中一切为上帝安排创造立论，即上帝创造说；一种理论认为地表形态的形成都是因为灾变所致，这就是在欧洲流行了数百年之久的灾变学说。普雷斯顿詹姆斯在地理学思想史中写道： “当然，不论是阿拉伯学者阿维森纳或者是中国学者沈括，都是欧洲人所不知道的。”第一个反对灾变学说，主张流水能够夷平高山的是列奥纳多达芬奇（ Leo- nardo da Vinci， 14521519 年）；这一观点得到法国学者伯纳德帕利赛（Bernard Palissy ，15101590 年）的支持，他使用测土器，来观察土壤，发现土壤如果不为森林固定，极易为流水冲刷掉：约翰

8、雷（John Ray ，16271705 年）在研究植物分类时，也发现山坡上流下的水，能缓慢地冲涮掉山地。地势高的地方因流水进行剥蚀与侵蚀，水流携带的物质在地势低平或入海口附近沉积下来， 形成冲积平原， 这一理论也是沈括提出来的。他写道：“尧殛鲧于羽山， 旧说在东海中， 今乃在平陆， 凡大河、漳水、滹沱、涿水、桑干之类，悉是浊流，今关陕以西，水行地中不减百余尺，其泥岁东流，皆为大陆之土，其理必然。”因此，他以为沈括与地理学冲积平原“所谓大陆者，皆浊泥所湮耳。”这样的学说，在欧洲直到 1780 年才由苏格兰人郝登（ J.Hutton ）提出，沈括较他早 600 多年。沈括在地理学史上的第三大成就

9、就是最早揭示地域分异规律。梦溪笔谈中的“药议”一节，沈括写道：“缘土气有早晚，天时有愆伏，如平地三月花者，深山中则四月花，白乐天游大林寺诗云：人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开，盖常理也，此地势高下之不同也，如筀竹笋有二月生者，有三、四月生者，有五月方生者，谓之晚筀。稻有七月熟者，有八、九月熟者，有十月熟者，谓之晚稻。一物同一畦之间，自有早晚，此物性之不同也。岭峤微草，凌冬不调，并汾乔木，望秋先陨；诸越则桃李冬实，朔漠则桃李夏荣，此地气之不同也。一亩之稼，则粪溉者先牙；一丘之禾，则后种者晚实，此人力之不同也，岂可一切拘于定月哉。 ”沈括在这一段， 集中地讲差异，徐兆奎在侯仁之主编的中国古代地理学简

10、史一书中写道：“在这一段话中，沈括明白表明了四点意见：第一，他就白乐天的诗句，说明了高度与温度的关系，高度增加，温度降低，植物开花的日期因此延迟；第二，同一种植物有不同的品种，各有不同的发育期，所以在同一种植物之间，物候也参差不一；第三，指出了南北各地物候的先后不一；第四， 他以辩证的观点来说明物候并不是不变的，植物的生长和发育，固然受到气候的深刻影响， 而有一定的周期， 但这种关系，人类可利用栽培技术来加以改变，如引用新品种，提前播种，都可促使作物早熟。”这样评价自然不错，只是不明白在讲第一点时，为什么不可以归纳为垂直地带性呢？第二点是指同种生物在生态特性上具有某些形态或生理上差异的类型，

11、这在生物学上称之为生态型， 是构成地域差异的重要因素；第三点很明显，是讲的水平地带性，也称纬度地带性；第四点则说明人为活动可以改变自然环境， 正确地揭示了人地关系的根本原则。 沈括所表述的颇为完整的地域分异规律， 是人类科学史上的创举， 如地带性学说， 一般都认为是俄国学者道库恰耶夫（ V.V. Dokuchaiev ， 1846 1903 年）首先提出的，实际上中国学者提出这一概念比他早了 800 多年。沈括还科学地创造了一系列的野外地理考察方法，比如用化石鉴定地层，推测地理变化的趋势， 前面曾引了他用螺蚌壳和卵石等化石与遗迹，论证这种陆地，地史上可能曾是海洋；他还用延州永宁关大河岸崩后所得到的化石为依据，推测古气候的变化，他写道：“旷古以前，地卑气湿而宜竹。”他还随时将考察路线绘成专门的图幅，如他在使辽的归途中，曾绘有沿路地图；利用出使机会，绘制了自京师（开封）上善门到泗州淮口间的地形图，精度还颇高。他观察细致，