沈括在物理学方面,是研究而不是发明:力学、声学、光学和磁学等现象。
1、在磁学方面,沈括在《笔谈》中指出,指南针是方家以磁石磨铁针,使铁针磁化而成。他记述了当时指南针的四种装置方式,即水浮法、置指甲上、置碗唇上、悬丝法,并比较了这四种方式的优劣,指出水浮多荡摇,置指甲或碗唇上易坠落,以悬丝最善,表明他对这四种方式进行过观察和实验。通过观察和实验,他发现磁针有指南的,也有指北的,指南的磁针并不总是指南,而是常微偏东。这是关于指北针和地球磁偏角的最早明确记载,早于欧洲一个世纪。
2、在光学方面,沈括进行了凹面镜成象的实验。通过实验,他指出凹面镜照物,中间有一称为“碍”的地方,在此之内,照物得正象;在此点之上,照物无所见;在此点之外,照物得倒象,表明他已发现了凹面镜的焦点。对凸面镜和平面镜,他也作过细致和观察和研究,他指出,镜面凸,所照人面缩小,故镜面虽小而能全纳人面。
3、在声学方面,沈括进行了声音共振实验。他用纸剪一小人,放在琴瑟的基音弦线上,拔动相应的泛音弦,则小人就会跳动;而拨动其他弦,则纸人不动。西方类似的实验,直至17世纪方出现。
此外,沈括对海市蜃楼、虹、雷电、乐律等,也都进行研究,并提出了自己的见解。
沈括(公元1031-1095年),字存中,杭州钱塘(今浙江杭州)人,北宋科学家、政治家。仁宗嘉佑八年(1063年)进士。神宗时参与王安石变法运动。熙宁五年(1072年)提举司天监,次年赴两浙考察水利、差役。熙宁八年出使辽国,驳斥辽的争地要求。次年任翰林学士,权三司使,整顿陕西盐政。后知延州(今陕西延安),加强对西夏的防御。元丰五年(1082年)以宋军于永乐城之战中为西夏所败,连累被贬。晚年以平生见闻,撰《梦溪笔谈》。
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