十一世紀,在西歐是科學技術很落後的黑暗時代,從全世界來說,文明高度發展的地區,只有阿拉伯世界和中國。沈括,無論從科學知識的廣度和深度來說,都與年代相近的阿維森納等人,可以並駕齊驅,是中世紀科學史上的巨人。專門研究中國古代科技史的英國李約瑟教授稱讚沈括的《夢溪筆談》是“國科學史上的座標”,這是說得極正確的。

十一世紀的大科學家沈括

沈括又是一個多方面的人物,他不僅是科學家,同時又是政治家。他是王安石變法運動的積極參加者;他曾奉使赴遼,拒絕遼國提出的割地要求;後來又任知延州(今陝西延安),防禦西夏。他在參加過的工作中,都有相當貢獻,但從其成就來看,最高的還是在科學方面,所以我想著重講講他在科學上的貢獻。

沈括(1031-1095年)字存中,錢塘(今浙江杭州)人,從1054年出仕以後,到1085年止,三十年間,除因母親去世守孝期間外,一直在做官。他之所以能在科學上有貢獻,主要是靠隨時留心考察,深入思考。他晚年住在潤州(今江蘇鎮江),築室叫做夢溪園。《夢溪筆談》就是在這裡寫成的。他的科學成就,除一部分醫藥知識,見於《蘇沈良方》外,都見於這部著作。

圖｜沈括

現在我就根據《夢溪筆談》來介紹沈括的貢獻。

沈括在科學上的成就可以分為兩類,一類是他本人的成就,一類是他記錄的當時勞動人民的發明創造。後者之所以重要,是因為假使沒有他的記錄,這些發明創造很可能便湮沒了。

現在先介紹幾種他本人的成就。

沈括曾出任河北西路察訪使,他沿著太行山東麓,一路北上,看到山崖之上有螺螄和蚌殼的化石,接連成帶。這種現象,旅行者都會看到,絕大多數人看過就算了,沈括卻要尋究出一個所以然之故的道理來。他認為太行山是遠古海濱所在,廣大的河北平原都是“濁泥所湮”。用近代科學的名詞來說,即“沖積而成”。那麼濁泥又從何而來呢?沈括聯絡一向看到的自然現象,他說黃河等許多河流都是“濁流”(含有大量泥沙的河流),關中的河流,“水行地中,不減百餘尺,其泥歲東流,皆為大陸之土。他在這裡不僅看到了河流的沖積作用,也看到了侵蝕作用。

沈括在雁蕩山也注意到了侵蝕作用。他看到了峭拔險怪的許多山峰,便思考其形成的原因。他認為是地面被流水侵蝕,剩下來的巍然挺立的巨石,便是這些山峰。他又指出成皋陝西黃土壁立,也是這樣形成的,不過此土彼石有所不同而已。

圖｜太行山地質風光

沈括的見解是當時最高的科學成就。阿拉伯世界的阿維森納曾以剝蝕作用解釋山嶽的成因,與沈括所見略同。歐洲文藝復興時代,達·芬奇才認識化石是生物的遺蹟,比沈括遲四百多年。至於上游被侵蝕的泥沙,經水的搬運,到下游沖積成陸,到1788年,才由英國地質學家郝登提出,比沈括遲六百多年。

沈括還在延州看到因河岸崩坍而發現的埋在幾十尺深地下的竹化石。延州素不產竹,為什麼地下會有竹化石?沈括從深埋斷為“曠古以前”的東西,又進一步推論出那時的延州“地卑氣溼而宜竹”的結論。

沈括在數學上的貢獻尤為突出。他創造了“隙積術”和“會圓術”。“隙積術”是高等級數求總和的演算法。宋以前的演算法雖有計算各類物體的積的方法,但是像酒店、陶器店裡堆積的甕、缸、盆之類,中間有虛隙,算起來就困難了。沈括的“隙積術”就是提出瞭解決這個問題的公式。所謂“會圓術”,就是已知圓的直徑和弓形的高(矢),而求弓形底(弦)和弓形弧的方法。

圖｜隙積術

日本學者三上義夫談沈括的數學,聯絡到他的多才多藝,盛稱為中國算學者之模範人物或理想人物,給予很高的評價。

天文曆法與數學的關係最為密切。沈括在這方面也有很高的成就。他管過司天監的工作。他知道淮南人衛樸精通曆法,就要求把他召來,參加工作。沈括在司天監工作極認真,他和衛樸進行了大量的實測和推算的工作,畫的北極星圖就有兩百多幅之多。熙寧八年(1075年),他們修成了《奉元歷》。然而沈括對這個成果並不滿意,他主張對曆法作根本的改革。

中國的舊曆以月亮的盈虧為一個月,但是一年實有三百六十五日強,十二個月下來,還多出好幾天,於是朔日(照月亮的虧而定的每月第一天)和節氣經常發生矛盾,其結果一是必須設定閏月來安排那些多餘的日子,二是節氣的日期不得固定。沈括主張以節氣定月,把立春做每年的第一天,大月三十一天,小月三十天。這實在是徹底的陽曆(現行陽曆），即公曆是羅馬時代留下來的,元旦與節氣並沒有關係)。本世紀三十年代初,英國氣象局局長蕭訥伯有同樣的設想。沈括的理想在當時不可能被人接受,但他敢於寫出來,堅持真理的精神就很驚人了。

沈括的發現還有不少,他對於月亮本身沒有光,因日光照著才有亮光,對隕石就是隕鐵,都有很精到的見解。

圖｜紀清遠繪《沈括》

沈括非常重視勞動人民在生產中的發明創造。他記錄的材料以畢昇發明活字印刷術最為重要。現在我們對於雕板印刷的起源究竟在什麼時候,苦於找不到確證,各家推斷,很有出入。活字印刷術出現於北宋仁宗慶曆年間(1041-1048年),發明人是畢昇，卻因沈括在《夢溪筆談》中寫得清清楚楚,省了後人摸索猜想的許多工夫。

沈括這條記載寫得很具體。他說畢昇用膠泥刻字,厚薄如同錢的邊緣,用火燒得堅硬;印刷時先用一塊鐵板,上鋪松脂臘、紙灰之類的東西,再把一塊鐵板加在板上,然後排字:排滿以後,把板放在火上加溫,等板上的藥稍熔,用一平板按其面,那麼板上的字便不會高高低低,可以印刷了。畢昇死後,他的活字留在沈括族中,到他寫書的時候,還儲存得好好的。

圖｜活字印刷術

沈括記錄的能工巧匠還有木工喻皓和水工高超。他們的姓名都因沈括的記錄而流傳下來。喻皓是北宋初年的著名匠師,著有《木經》。沈括不僅僅稱讚喻皓的技術,而且說“近歲土木之工,益為嚴善,舊《木經》多不用”希望有人重新寫一部。這幾句話反映出喻皓以後一百年左右,建築術有重大進步。沈括的希望不久就兌現了,那就是李誡的《營造法式》。這部書刊行於宋徽宗崇寧二年(1103年),上距沈括去世不過幾年而已。

堵塞河流決口,最困難的是“合龍門”。慶曆年間,堵塞商胡(今河南濮陽東北)黃河決口,最後一段寬六十步,屢次堵塞不能奏效。水工高超主張分成三節施工,遭到其他水工和主管的官員反對。但是後來還是採用他的建議,才得成功。

圖｜《木經》

沈括的名字是和石油分不開的。他在延州看到當地人用野雞毛撈取石油,滴入瓦器,點著了火象燃燒的麻,只是煙極濃,篷帳沾著了便黑。沈括給它提了個名字,叫做石油。他收集煙煤,用來做墨。他認為傳統用松煙制墨,松木資源有限,所以用石油煙製造的墨,將來必定大行於世。他在《筆談》這一條裡,還記錄了一件極要緊的事情,“今齊魯間松林盡矣,漸至太行、京西、江南,松山太半皆童矣”。這是關於中原地區森林消失的重要史料。

圖｜溼法鍊銅示意圖

關於指南針,沈括記錄了他自己找到的支懸方法,使能發揮最好的效用，常指南方。他沒有提到海船用指南針的事情。稍後一點,徽宗宣和元年(119年),朱或在《萍洲可談》中就提到了。是否沈括在世的時候,海船還沒有普遍使用指南針呢?還是沈括不瞭解這方面的情況?兩者都有可能。但沈括晚年住在鎮江,他的老家在杭州,兩地都是海船往來頻繁的地方,所以前一種情形的可能性似乎比較大一點。 講沈括當然不可以完全丟掉他的政治活動,我在這裡想著重講一講他到遼國辦地界交涉的活動。

宋遼邊界本來沒有什麼問題。熙寧七年(1074年),遼方突然要求宋朝毀撤河東路沿邊戍壘,重劃蔚、應、朔三州地界。這是故意別生枝節的挑釁行為,硬說南朝侵奪了北朝地界。熙寧八年(1075年),遼使臣蕭禧到東京爭地界,一面要求以分水嶺為界,一面爭黃嵬山應該歸遼。分水嶺本來是個地理名詞,辦地界交涉必須講清楚是哪個分水嶺,否則等於不知所云。可笑蕭禧只知道以分水嶺為界,講不清楚具體地點。宋朝辦交涉的官員更加弄不清楚情況。雙方瞎爭了許久,蕭禧堅持不同意不走,搞得宋神宗非常緊張。

沈括與別人不同,他接到了任務,先到樞密院調閱檔案,查明以往議定以古長城為界,蕭禧爭的黃嵬山在原界以南三十里,根本不可能發生南朝侵奪北朝地界的問題。神宗看了沈括的報告,心才寬了,召見沈括,說:“大臣殊不究本末,幾誤國事!”蕭禧看了宋朝方面提出的地圖,目瞪口呆,只得停手。接著,神宗任命沈括出使遼國談判。

圖｜黃嵬山

沈括成竹在胸,把檔案上的材料,叫隨員都背熟,到了遼國,對方無論談到什麼具體問題,人人都能對答如流。遼方主持交涉的南宰相楊益戒沒有辦法,想靠國力進行恐嚇,說:“南朝捨不得幾里土地,寧可絕了和好,恐怕太不值得吧!”沈括毫不氣餒,答道:“用兵的事,師直為壯,曲為老,北朝如棄先世的信義,以暴力驅使本國的人民走上戰場,這對於我朝並沒有不利之處。”談判的時候,遼國有上千人旁聽,他們對宋朝使者的勇氣,都很欽佩。經過六輪爭辯,遼人理屈詞窮,放棄了原來的要求。沈括為宋朝爭得一次少見的外交勝利。這件事情的本末,見於沈括的《乙卯入國奏請》,李燾的《續資治通鑑長編》收有這份材料,所以我們現在還能夠看到。

最後,我還想說一說沈括文筆的優美。《夢溪筆談》這部書,每一條都是一篇絕妙的小品文。著名語言學家呂叔湘的《筆記文選讀》裡就收有好幾篇。我們如果要讀點優美的古代小品文,《夢溪筆談》是一部很理想的讀物。

圖｜鎮江夢溪園

阿骨打抗遼建金國

女真族完顏部是遼朝版圖中的部落。女真在唐朝叫靺鞨,有粟末、黑水兩部。粟末部建立過渤海國,經濟文化相當發達。黑水部住在北方,社會發展很落後,他們就是叫做女真的各個部落。

五代後唐同光四年(926年),契丹滅掉渤海,把一部分女真人遷到遼陽以南,叫“熟女真”;其餘留在混同江(黑龍江和松花江)長白山一帶的各部落,叫“生女真”。所謂的“生”,意思是還處於很落後的狀態。

圖｜女真族

完顏部的第一代酋長叫函普,第二代叫烏魯,第三代叫跋海,第四代叫綏可。綏可領導部眾,在安出虎水(松花江支流阿勒楚喀河)旁定居下來。第五代酋長石魯才立“條教”約束部下。完顏部在“生女真”各部落中見得突出了。十一世紀中葉,遼朝封給他們的第六代酋長烏古乃“生女真節度使”的官職。烏古乃出重價買鐵,製造兵器,征服了一些部落。完顏部比過去發達了。

宋神宗熙寧七年,也就是遼道宗鹹雍十年(1074年)烏古乃去世。以後,他的兒子劾裡缽、頗刺淑、盈哥,相繼做第七、第八、第九代酋長。到宋徽宗崇寧二年、遼天祚帝乾統三年(1103年),盈哥去世,劾裡缽的長子烏雅束即位。烏雅束在位只有十一年便死了。宋徽宗政和四年、遼天祚帝天慶四年(1114年),他的兄弟阿骨打繼位。這幾世都是兄終弟及。阿骨打盡力建立金國,成為太祖皇帝,死後仍舊依照舊制度,由兄弟吳乞買嗣位。

圖｜完顏阿骨打

阿骨打繼位的時候,完顏部佔有北自松花江以北、南到朝鮮咸鏡北道的土地,是一個保留著部落組織的國家。完顏部是一個部落聯盟,部落叫猛安,氏族叫謀克。阿骨打規定三百戶為一個謀克,十個謀克為一個猛安。猛安和謀克又作為軍職。猛安是千夫長,漢譯千戶;謀克是百夫長,後來漢譯叫百戶。這種組織兼有軍事、行政、生產三方面的作用。從烏古乃時起,完顏部開始設定官員,官名都叫“勃極烈”,即管理眾人的意思。後來清朝的“貝勒”,就是“勃極烈”的異譯。滿族原來就叫女真,語言相同,不過清朝把貝勒做爵位的名稱,與金朝建國前後的勃極烈,意義有了出入。勃極烈多了,就需要根據職務和等級,作出區別,於是逐漸產生了都勃極烈、諳版(尊貴的)勃極烈等名稱。

這樣的一個國家,開頭的時候,兵數雖少,但是上下之間,差別不大,彼此都很瞭解。用兵的時候,從元帥到百戶,吃的酒飯,沒有什麼不同。國家有大事,大小首領在野地裡坐下,圍成一圈,共同商量。地位低的先講,高的後講。凡是行軍路線、陣圖之類,只在灰上指劃,商量完了,把痕跡消滅。這不但是因為便於保密,也是因為女 真人還沒有文字,只能這麼幹。作戰之前,會集喝酒,人 人可以獻計,讓主將決定。打完了仗,又開大會,問各人功勞大小,發給獎賞。如果眾人認為某人功大賞薄,可以 提出意見,主將認可了,就酌量加獎。金朝建國幾年後,宋朝使者初到上京會寧府(今黑龍江阿城縣南白城),看見女真貴族雖有君臣名義,平時常常攜手握臂,咬頭扭耳,以至同歌共舞。金朝的宮殿不過象中原的州縣衙門,居民可以在前朝門隨便出入。從這些情況來看,女真族興起之初,貴族之間,貴族和平民之間,上下之情容易溝通,彼此不大會有隔閡,他們組成的軍隊自然容易打勝仗。

圖｜金朝興起

女真族軍隊還有一個突出的優點,即每個兵員的戰鬥力極強。女真人過著半漁獵半農耕的生活,每個成年男子都是優秀的騎士和獵人。他們只要發現了野獸的足跡,便能跟蹤搜尋,找到它潛伏的地點。他們的箭射得極準。他們騎馬,不論上山下山,都跑得飛快,碰到江河,並不下馬,就此涉水過去。這些本領,拿到戰場上去,樣樣都用得上。尤其重要的是:女真人在白山黑水間的寒冷艱苦的環境中,鍛鍊得堅韌耐勞,不怕飢渴。所以金兵作戰,最能進行長時間的苦戰。這樣的人民,是天生的精兵,中原的農民的體力和靈敏度都比他們差得多。

在遼皇朝中,女真族處於被壓迫、被榨取的地位。所謂“生女真節度使”不過是個比較好聽的稱號,在遼朝統治階級的心目中,女真族不過是可以任意作踐的野蠻人部落。按照遼朝政府的規定,女真族必須進貢金、珠、馬匹、海東青等物。海東青是一種獵鷹,產於日本海沿岸一帶。天祚帝最愛打獵,每年派人向女真人勒索海東青,往往需要徵發軍隊跟東北面烏蘇里江兩岸的五國部打仗,才能得到。因此海東青變成了完顏等部的負擔。遼朝邊境的將領也常到女真人那邊勒索財物。遼的使者自命來自“天朝上國”,進了女真境內,什麼竹槓都敲,甚至還要婦女伴宿。女真貴族起初在中下戶中派幾個婦女去應付一下,後來遼使來得愈多,架子也愈大,仗著“上國聲威”,要自己挑選女子,貴族家中有丈夫的女子也不能倖免。因此,女真各部對遼怨恨已極,都想起來反抗。

圖｜完顏阿骨打畫像

就在完顏阿骨打繼承烏雅束做了都勃極烈這一年,他發動了抗遼戰爭。這是一場正義戰爭。

阿骨打起兵時,只有二千五百人。但他祭告天地的話卻虎虎有生氣。他說:“我們世世服從遼國,沒有缺過貢獻,有功不賞,反而欺負壓迫。現在起兵問罪,希望天地保佑!”祭告既畢,阿骨打又執了一件兵器立誓,命諸將也輪流握著這件兵器立誓。誓說:“大家必須同心盡力,立功之人,原來是奴婢部曲的,釋放為平民;原來是庶人的,封給官職;已經有官職的,根據功勞大小,升官晉爵。如違此誓,身死兵刃之下,家屬一律不得赦免!”

阿骨打進兵一戰大勝,在十月中攻克寧江州(今吉林扶余東石城子)。遼天祚帝得到寧江州陷落的訊息,才重視女真族的問題,召叢集臣商議。當時有人看到問題的嚴重性,認為女真兵力強勁,遼兵缺乏訓練,難以取勝,只有大舉出兵才可能取勝。但是也有人認為這樣是小題大做,反而會起示弱的消極作用。天祚帝接受後一種意見,派蕭嗣先做東北路都統,進兵屯出河店(今黑龍江肇源),抵禦女真。他從內地帶去增援的兵力不過七千多人。

圖｜天祚帝

阿骨打一勝之後,女真各部響應的就多了,他的兵力增加到了一萬人,他率領全軍星夜擊鼓舉火而進,黎明時趕到鴨子河(松花江的一段)南岸。出河店在北岸,蕭嗣先的前隊已進到南岸。阿骨打進兵擊敗遼軍前隊,乘勢渡河進攻。那天恰有大風,塵埃蔽天,女真軍乘風奮擊,遼兵大潰。 阿骨打連獲勝利,便在次年(1125年)正月元旦即位稱帝。他說金子不變不壞,所以把國號定為大金,又定年號為收國。金朝就此開始。阿骨打就是金太祖。

以後幾年間,遼的北方和東北遼東等地,相繼發生各族人民的反抗運動,遼國能夠用來抵禦金的兵力更加不夠了。到了金太祖天輔七年(1123年),金兵完全滅亡遼國。就在這一年,金太祖去世,兄弟吳乞買即位。吳乞買發動了侵宋戰爭,那是掠奪性的非正義戰爭,與阿骨打抗遼,性質完全不同。

圖｜吳乞買雕像

結語

契丹貴族耶律大石見宗邦滅亡,不勝怨憤,他率部遠走西北,在今新疆和中亞細亞建立了西遼,於1132年(或1131年)稱噶爾汗(天祐皇帝)。西遼立國八十年,到111年才被乃蠻王屈出律所滅。屈出律仍稱西遼,又過了七年,被蒙古所滅。契丹族的歷史有了這一頁,所以西亞、東歐人往往把“契丹”與“中國”作為同義詞,現在俄語裡的“中國”仍讀如“契丹”,原因就在這裡。

【完】