纸人2汤药获得指南

方家用磁石磨成针(的形状针头锋利),于是可以指向南方,然而常常略微偏东,不全在正南方,(放在)水上常震动摇摆.(在)手中或碗边都有可能这样,运转的速度很快,但在坚硬光滑(的表面)容易滑落掉下,不过(在这几种方法中)以悬挂为最好的.这个方法是取新产的丝绵中独好的茧丝一缕,用芥菜的种子蘸蜡(抹在上面),系在针的中间(位置),在没有风的地方悬挂,则针常常指向南方. 其中有的针则指向北方. 余家(的方法)指南,指北的都有.

哥白尼的“日心说”发表之前，“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张，只是当时缺乏依据，因此没有得到人们的认可。 在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张“地心说”，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说，把“地心说”和上帝创造世界融为一体，用来愚弄人们，维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典，长期居于统治地位。 随着事物的不断发展，天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右，这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下，哥白尼的地动学说应运而生了。 约在1515年前，哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文，他认为天体运动必须满足以下七点： 不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的；在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动；人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。 此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中，哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象，推翻了长期以来居于统治地位的地心说，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，从而实现了天文学中的根本变革。 他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆，这当然是错误的。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注，驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察，其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷，开普勒就是根据泰寿积累的观察资料，最终推导出了星体运行的正确规律。 这是一个前所未闻的开创新纪元的学说，对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒。 虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年，但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想，并没有加以详细的讨论，因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后，就把它变成了有用的科学学说——一种可以用来做预测的学说，通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较，你就会发现它的重大意义。 显然哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命，它使人们的整个世界观都发生了重大变化。但是在估价哥白尼的影响时，我们还应该注意到，天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲，人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通，也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。 仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。 哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物，它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性，同时表现在哥白尼的某些观点上，他的体系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的，具体来说，他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系，即以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有它的中心，就必须有它的边界，哥白尼虽然否定了托勒玫的“九重天”，但他却保留了一层恒星天，尽管他回避了宇宙是否有限这个问题，但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”，他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动，所以哥白尼的宇宙体系，仍然包含着不动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人，哥白尼的历史功绩是伟大的。确认地球不是宇宙的中心，而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命，是人类探求客观真理道路上的里程碑。 哥白尼的伟大成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。
沈括十分重视发展农业生产和兴修水利。早在他青年时期任沭阳县主簿的时候，就主持了治理沭水的工程，组织几万民工，修筑渠堰不仅解除了当地人民的水灾威胁，而且还开垦出良田七千顷，改变了沭阳的面貌，那时他只有24岁。在任宁国县令的时候，他积极倡导并且主持在今安徽芜湖地区修筑规模宏大的坚固的万春圩，开辟出能排能灌、旱涝保收的良田一千二百七十顷，同时还写了《圩田五说》、《万春圩图书》等关于圩田方面的著作。

熙宁五年（公元1072年），沈括主持了汴河的水利建设。为了治理汴河，沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地势。他采用“分层筑堰法”，测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分。这种地形测量法，是把汴渠分成许多段，分层筑成台阶形的堤堰，引水灌注入内，然后逐级测量各段水面，累计各段方面的差，总和就是开封和泗州间“地势高下之实”。这在世界水利史上是一个创举。仅仅四五年时间里，就取得引水淤田一万七千多顷的显著成绩。在对地势高度计算时，其单位竟细到了寸分，可见，沈括的治学态度是极其严肃认真的。

杰出的天文学家

沈括还是一个杰出的天文学家。熙宁五年（公元1072年），也就在沈括负责汴河水建设时，沈括还负责领导司天监，在任职期间，他先后罢免了六名不学无术的旧历官，不计出身，破格推荐精通天文历算、出身平民的准南人卫朴进入司天监，主持修订新历的重要工作。沈括和卫朴治学态度认真，对旧历官凭借演算凑数的修历方法非常不满，主张从观测天象入手，以实测结果作为修订历法的根据。为此，沈括首先研究并改革了浑仪、浮漏和影表等旧式的天文观测仪器。

浑仪是测量天体方位的仪器。经过历代的发展的演变，到宋朝，浑仪的结构已经变得十分复杂，三重圆环，相互交错，使用起来很不方便。为此，沈括对浑仪作了比较多的改革。他一方面取消了作用不大的白道环，把仪器简化、分工，再借用数学工具把他们之间的关系联系起来（“省去月道环，其侯月之出入，专以历法步之”）；另一方面又提出改变一些环的位置，使它们不挡住观测视线。沈括的这些改革措施为仪器的发展开辟了新的途径。后来元朝郭守敬于元世祖至元十三年（公元1276年）创制的新式测天仪器——简仪，就是在这个基础上产生的。

漏壶是古代测定时刻的仪器，由几个盛水的容器装置成阶梯的形式，每一容器下侧都有孔，依次往下一容器滴水漏水。最下面的容器没有孔，里面装置有刻着时间标度的“箭”，随着滴漏水面升高，“箭”就慢慢浮起，从显露出来的刻度可以读出时刻。沈括对漏壶也进行了改革。他把曲筒铜漏管改做直颈玉嘴，并且把它的位置移到壶体下部。这样流水更加通畅，壶嘴也坚固耐用多了。

此外，沈括还制造了测日影的圭表，而且改进了测影方法。

沈括在《浑仪议》、《浮漏议》和《景表议》等三篇论文中介绍了他的研究成果，详细说明改革仪器的原理，阐发了自己的天文学见解，在是我国天文学史上的具有重要的作用。

沈括和卫朴的一系列革新活动遭到守旧势力的攻击和陷害。在沈括和卫朴的坚决斗争下，卫朴主持修订的奉元历终于在熙宁八年（公元1075年）修成颁行。但是，由于守旧势力阻挠和破坏，比较先进的奉元历只实行了十八年就被废止了。但是沈括并不因此而灰心，在晚年又进一步提出了用“十二气历”代替原来历法的主张。我国原来的历法都是阴阳合历，而“十二气历”却是纯粹的阳历。它以十二气作为一年，一年分四季，每季分孟、仲、季三个月，并且按节气定月份，立春那天算一月一日，惊蛰算二月一日，依此类推。大月三十一天，小月三十天，大小月相间，即使有“两小相并”的情况，不过一年只有一次。有“两小相并”的，一年共有三百六十五天；没有的，一年共三百六十六天。这样，每年的天数都很整齐，用不着再设闰月，四季节气都是固定的日期。至于月亮的圆缺，和寒来署往的季节无关，只要在历书上注明“朔”、“望”就行了。沈括所设计的这个历法是比较科学的，它既符合天体运行的实际，也有利于农业活动的安排。他预见到他的这一主张必定会遭到顽固守旧派的“怪怒攻骂”，极力阻挠，而暂时不能实行，但是，他坚信“异时必有用予之说者”。果然，近八百年后，伟大的农民革命政权——太平天国所颁行的天历的基本原理和沈括的“十二气历”是完全一致的。现在世界各国采用的公历，也就是阳历，其实在分月上还不如沈括的“十二气历”合理。

物理学家+化学家+数学家

沈括对物理学研究的成果也是极其丰富而珍贵的。《梦溪笔谈》中所记载这方面的见解和成果，涉及力学、光学、磁学、声学等各个领域。特别是他对磁学的研究成就卓著。沈括在《梦溪笔谈》中第一次明确地谈到磁针的偏角问题。在光学方面，沈括通过亲自观察实验，对小孔成像、凹面镜成象、凹凸镜的放大和缩小作用等作了通俗生动的论述。他对我国古代传下来的所谓“透光镜”（一种在背面能看到正面图案花纹的铜镜）的透光原因也做了一些比较科学的解释，推动了后来对“透光镜”的研究。此外，沈括还剪纸人在琴上做过实验，研究声学上的共振现象。

在化学方面，沈括也取得了一定的成就。他在出任延州时候曾经考察研究漉延境内的石油矿藏和用途。他利用石油不容易完全燃烧而生成炭黑的特点，首先创造了用石油炭黑代替松木炭黑制造烟墨的工艺。他已经注意到石油资源丰富，“生于地中无穷”，还预料到“此物后必不行于世”，这一远见已为今天所验证。另外，“石油”这个名称也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石脑油、石烛等名称都贴切得多。在《梦溪笔谈》中有关“太阴玄精”（石膏晶体”的记载里，沈括形状、潮解、解理和加热失水等性能的不同区分出几种晶体，指出它们虽然同名，却并不是一种东西。他还讲到了金属转化的实例，如用硫酸铜溶液把铁变成铜的物理现象。他记述的这些鉴定物质的手段，说明当时人们对物质的研究已经突破单纯表面现象的观察，而开始向物质的内部结构探索进军了。

沈括在数学方面也有精湛的研究。他从实际计算需要出发，创立了“隙积术”和“会圆术”。沈括通过对酒店里堆起来的酒坛和垒起来的棋子等有空隙的堆体积的研究，提出了求它们的总数的正确方法，这就是“隙积术”，也就是二阶等差级数的求和方法。沈括的研究，发展了自《九章算术》以来的等差级数问题，在我国古代数学史上开辟了高阶等差级数研究的方向。此外，沈括还从计算田亩出发，考察了圆弓形中弧、弦和矢之间的关系，提出了我国数学史上第一个由弦和矢的长度求弧长的比较简单实用的近似公式，这就是“会圆术”。这一方法的创立，不仅促进了平面几何学的发展，而且在天文计算中也起了重要的作用，并为我国球面三角学的发展作出了重要贡献。

地理学家+医学家

沈括在地学方面也有许多卓越的论断，反映了我国当时地学已经达到了先进水平。他正确论述了华北平原的形成原因：根据河北太行山山崖间有螺蚌壳和卵形砾石的带状分布，推断出这一带是远古时代的海滨，而华北平原是由黄河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所携带的泥沙沉积而形成的。当他察访浙东的时候，观察了雁荡山诸峰的地貌特点，分析了它们的成因，明确地指出这是由于水流侵蚀作用的结果。他还联系西北黄土地区的地貌特点，做了类似的解释。他还观察研究了从地下发掘出来的类似竹笋以及桃核、芦根、松树、鱼蟹等各种各样化石，明确指出它们是古代动物和植物的遗迹，并且根据化石推论了古代的自然环境。这些都表现了沈括可贵的唯物主义思想。在欧洲，直到文艺复兴时期，意大利人达．芬奇对化石的性质开始有所论述，比沈括晚了四百多年。沈括视察河北边防的时候，曾经把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立体地理模型。这个做法很快便被推广到边疆各州。熙宁九年（公元1076年），沈括奉旨编绘《天下州县图》。他查阅了大量档案文件和图书，经过近二十年坚持不懈的努力，终于完成了我国制图史上巨作《守令图》。这是一套大型地图集，共计二十幅，其中有大图一幅，高一丈二尺，宽一丈；小图一幅；各路图十八幅（按当时行政区划，全国分做十八路）。图幅之大，内容之详，都是以前少见的。在制图方法上，沈括提出分率、准望、互融、傍验、高下、方斜、迂直等九法，这和西晋．裴秀著名的制图六体是大体一致的。他还把四面八方细分成二十四个方位，使图的精度有了进一步提高，为我国古代地图学做出了重要贡献。

沈括对医药学和生物学也很精通。他在青年时期就对医学有浓厚兴趣，并且致力于医药研究，搜集了很多验方，治愈过不少危重病人。同时他的药用植物学知识也十分广博，并且能够实际出发，辨别真伪，纠正古书上的错误。他曾经提出“五难”新理论；沈括的医学著作有《良方》等三种。现存的《苏沈良方》是后人把苏轼的医药杂说附入《良方》之内合编而成的。

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沈括（约1033～1097），中国北宋科学家。字存中。钱塘（今浙江杭州）人。至和元年（1054），沈括以父荫入仕，任海州沭阳县（今属江苏）主簿。修筑渠堰，开发农田，颇有政绩。治平三年（1066），入京编校昭文馆书籍。熙宁年间，宋神宗赵顼用王安石为相，锐意改革，沈括也参与了当时的许多活动。八年夏，辽人意欲侵占宋朝河东路沿边土地，引起边界纠纷。沈括以翰林侍读学士的身分，奉使交涉。到辽廷后，据理力争，先后6次辩论，辽人不能屈，获成而还。他在出使途中绘记了辽国山川险阻及风俗人情，成《使虏图抄》，上于朝廷。元佑二年(1087)，他完成了在熙宁九年即已奉命编绘的“天下郡县图”，定名为《守令图》。元佑三年，沈括移居到润州（今江苏镇江），将他以前购置的园地，加以经营，名为“梦溪园”，在此隐居8年后去世。其间，写成了他的科学名著《梦溪笔谈》，以及农学著作《梦溪忘怀录》（已佚）、医学著作《良方》等。沈括所著诗文，在南宋时编成《长兴集》41卷，今残存19卷。沈括资质聪颖，勤于思考，并能够向各行各业能者学习，在物理学、数学、天文学、地学、生物医学等方面都有重要的成就和贡献，在化学、工程技术等方面也有相当的成就。此外，沈括在文学、音乐、艺术、史学等方面都有一定的造诣。为了纪念这位世界闻名的中国古代科学家，1979 年7月1日，中国科学院紫金山天文台将该台在 1964年发现的一颗小行星（编号2027）命名为沈括。
沈括的科学成就是多方面的。他精研天文，所提倡的新历法，与今天的阳历相似。在物理学方面，他记录了指南针原理及多种制作法；发现地磁偏角的存在，比欧洲早了四百多年；又曾阐述凹面镜成像的原理；还对共振等规律加以研究。在数学方面，他创立「隙积术」(二阶等差级数的求和法)、「会圆术」(已知圆的直径和弓形的高，求弓形的弦和弧长的方法)。在地质学方面，他对冲积平原形成、水的侵蚀作用等，都有研究，并首先提出石油的命名。医学方面，对于有效的方药，多有记录，并有多部医学著作。此外，他对当时科学发展和生产技术的情况，如毕升发明活字版印刷术、金属冶炼的方法等，皆详为记录。
他晚年居住在润州(今镇江市)的梦溪园，专门从事著述，为后人留下了一部三十卷的科学巨著《梦溪笔谈》。
指南针是我国古代的四大发明之一。沈括对指南针的使用做了多种实验，并且把实验的方法记在他的著作《梦溪笔谈》中，成为研究我国古代指南针的珍贵资料。除此之外，在实验中，他还发现了指南针所指的方向不是正南而是略微偏东，这种现象在物理学中叫做磁偏角。这是世界上最早发现磁偏角的记录，比欧洲哥伦布的发现早了400多年。
沈括在《梦溪笔谈》中还记载了很多劳动人民发明创造的事迹，其中最有名的，是关于毕升发明活字印刷的记录。毕升是一位杰出的发明家，他发明的活字印刷术，制版迅速，又节省人力物力，是印刷史上一项重大的革命，也是我国四大发明之一。毕升对人类作出了很大贡献，可是，像这样一位有重大贡献的发明家，要不是沈括把他的光辉业绩在《梦溪笔谈》中记载下来，我们就会连他的名字都不知道。
有一年，沈括到河北去，经过太行山，看到山崖中夹有一层卵石和海生螺蚌化石。他十分诧异，经过认真研究，他认为太行山东面的陆地，就是海水夹带泥沙沉积形成的。沈括关于水侵蚀冲积作用的论述，在世界上也是最早的，比西方学者早700年。
在古代西方人还不知道石油是什么东西时，中国老百姓已经用这种黑色的液体烧饭点灯了，这也要归功于沈括。他曾在陕北一带，发现地下蕴藏着丰富的石油。他经过反复研究，弄清了这种东西的性质和用途，又动员老百姓使用。他给这种黑色的液体起了个名字叫“石油”，这个名字一直延用到今天。他预言“此物后必大行于世”。他还认为我国“石油至多，生于地中无穷”。这些论述，如今都已被证实。
沈括是我国古代历史上一位伟大的科学家。他留下的《梦溪笔谈》一书，成为我国古代科学技术成果的资料库，长期以来，一直受到人们的重视，经常为各门学科的专家所引用。这部书是我国科学技术史上的一份珍贵遗产，也是世界科学技术史上一部杰出的著作。
沈括的四种方法
钢片指南鱼发明不久，人们拿一根钢针，放在磁铁上磨，使钢针变成磁针。这种经过人工传磁的钢针，可以说是正式的指南针了。
第一种是水浮法——把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。针怎么能浮在水面上呢？沈括没有说明。北宋晚期，有个寇宗爽，编了一部《本草衍义》，书中讲到在指南针上穿几根灯草，就可以浮在水面上了。沈括的水浮法，可能也是这样的。
第二种是指甲旋定法一把磁针放在手指甲面上，使它轻轻转动。手指甲很光滑，磁针就和司南一样，也能旋转自如。
第三种是碗唇旋定法——把磁针放在光滑的碗口的边上。
第四种是缕悬法——在磁针中部涂一些蜡，粘上一根细丝线，把细丝线挂在没有风的地方。
根据试验，沈括认为这四种方法，要算缕悬法最好。因为用指甲旋定法和碗唇旋定法，磁针很容易滑落，用水浮法，水也动荡不定，缕悬法却没有这些缺点。
沈括在《梦溪笔谈》中记载的这四种方法，可以说是世界上指南针使用方法的最早记录。
这四种方法，有的仍然为近代罗盘和地磁测量仪所采用。现在磁变仪、磁力仪的基本结构原理，就是用缕悬法。航空和航海使用的罗盘，就多以水浮磁针作为基本装置。沈括在九百多年前就提出这四种方法，真不愧是一位注重实际的科学家。
沈括还有一个重要的发现。他在《梦溪笔谈》中讲到，磁针虽然朝着南方，但是指的不是正南，而略微有些偏东。这一现象，在科学上叫做“磁偏角“。“磁偏角”又是怎么一回事呢？那是因为地球上的磁极，和南极、北极稍许有一些偏差的缘故。所以磁针的南北线和地球的子午线是不一致的。这在科学上叫做“磁偏角”，又称为“磁差”或“偏差”。磁偏角的数值，在全球各地是不相同的。在西方，直到公元一四九二年哥仑布横渡大西洋时候，方才发现磁偏角，比我国迟了四百多年。

沈括一生的大部分时间从事政治活动，但他刻苦治学，“博闻强记，一时罕有其匹”，“于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算，无所不通，皆有所论著”。据胡道静的统计，沈括著述近40 种，分为易、礼、乐、春秋、仪注、刑法、地理、儒家、农家、小说家、历算、兵书、杂艺、医书、别集、总集、文史等17 类。今存的仅《梦溪笔谈》、《补笔谈》、《续笔谈》、《苏沈良方》和综合性文集《长兴集》（原有41 卷，仅存19 卷）等五种，其余多已亡佚。其中《梦溪笔谈》是沈括晚年在梦溪园中，将其一生所见所闻和研究心得以笔记文学体裁形式写下的不朽著作。现存《梦溪笔谈》为26 卷，连同《补笔谈》3 卷，《续笔谈》11 篇。笔谈共分故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺文、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议17 门，分类系事，考辨精邃，共有609 条。有关历史（包括考古）方面的记述，至少有120 条以上。有关自然科学条目占255 条，约为全书的42％，内容涉及自然观、数学、物理、化学、天学、地学、生物、医药、工程技术等诸多领域。书中反映有当时科学技术成就的一些忠实记录，如喻皓的《木经》、毕升的活字印刷术等，都是我们今天在这方面所能获得的唯一资料。《梦溪笔谈》不仅是一部史料价值很高的历史典籍，而且是一部科技史资料汇编，在中国科学技术史上具有十分重要的地位，英国科学史家李约瑟（Joseph Needham）博士曾称此书是“中国科学史上的里程碑”。

科学成就

　　天文学

　　沈括奉命兼任提举司天监后，首先采取措施对司天监进行整顿，并保举精于历术的平民卫朴进入司天监编修新历。熙宁八年（1075）《奉元历》编成并颁行。后在沈括的建议下，《奉元历》又根据实测资料重修，在宋代行用了19 年。沈括对天文仪器也有重大的改革。浑仪是中国古代用来观测天体运动的仪器。沈括在深入分析历代浑仪缺点的基础上做了重要改进，如取消了白道环，放大窥管上孔径以扩大视域及缩小下孔径以适宜于人目观测，设法校正极轴位置等。经改进的浑仪，结构简化，使用方便，测量精度也有所提高。沈括改进的计时仪器浮漏，利用漫流中表面张力的补偿作用，来减少液体粘滞性随温度变化而对流量的影响，以便消除由此引起的计时误差，提高了计时的准确性。他利用新制的浮漏，进行了长达十余年的观测和研究，获得不少新的成果，如认识到在一年之中，每日的长度并非常量，并据理推断冬至日长度“百刻而有余”、夏至日长度“不及百刻”。此外，他还对测日影的圭表做了一系列改革。为了说明改制仪器的原理，沈括于熙宁七年（1074）七月上《浑仪》、《浮漏》、《景表》三议，这三篇著作都是中国科技史上有关天文仪器方面的杰作。
中国的传统历法是阴阳合历，节气与月份的关系并不固定，而节气对于农业生产等活动有着很大影响。因此，为使节气与月份之间建立起相对固定的关系，沈括大胆提出了一种纯阳历的历日制度，即十二节气历法。他认为最好是用“十二节气”为一年，不要用十二月。如以立春为孟春（正月）初一，惊蛰为仲春（二月）初一，等等，以此类推；大月31 日，小月30 日，大小月一般相间，一年最多有一次两个小月相连；在历书上加注朔望，以表示月亮的圆缺。这种历法可说是历法史上带有革命性的创意。它完全以太阳视运动为计算依据，按节气定历，既简便易算，又有利于农事活动的安排。但由于这种纯阳历否定了中国几千年传统的阴阳合历，不可避免地招致“怪怨攻骂”，而难以实行。可是，沈括却满有信心地说：“然异时必有用予之说者”。如今，世界通用的阳历（如现行的公历《格里历》），其实质与沈括的“十二节气历”是很相似的。
　　数学:
沈括的数学成就在数学史上占有重要的地位。日本著名的数学史家三上义夫称之为“中国算学之模范的人物或理想的人物”。　累棋、层坛及酒家积罂之类的隙积问题，即垛积问题，实质上是一种高阶等差级数求和问题。设堆垛体的上、下宽分别为a 和c 个物体，上、下长分别为b 和d 个物体，高共有n 层，则依《梦溪笔谈》原文所述，堆垛体的总和S=p 6［（2b+d）a+（2d+b）c+c-a］，这一公式是完全正确的。沈括的隙积术是《九章算术》中“刍童术”的发展，并构成了其后二三百年间关于垛积问题研究的开端。其后南宋的杨辉和元代朱世杰等在此基础上，创立垛积术，解决了许多更一般的高阶等差级数求和问题。
　　沈括的另一项数学成就，是创立了会圆术。会圆术是在丈量田亩中提出来的。沈括说：“凡圆田，既能拆之，须使会之复圆。”②这是关于已知弓形的圆径、矢高，求弓形的弦长和弧长的方法。沈括是中国第一个对弧、弦、矢之间关系加以考虑的科学家，他给出了下列近似公式：l = c +2bc = 2 r22dr b ， ， - - ( )2其中l 为弧长，d 为直径，r 为半径，b 为矢高，c 为弦长。会圆术也是后来天文计算中常用的重要公式。
物理学:
（1）光学
沈括研究过凹面镜成像的原理，他通过反复观察和实验，得出了较《墨经》等更前进一步的结果。他指出，用凹面镜照物，中间有一被称作“碍”的点（即现在所说的焦点），物在此点之内，成正像；在此点上，不成像；在此点之外，成倒像。他还用窗隙、橹臬、腰鼓等常见事物，来形容凹面镜成像现象，试图解释凹面镜成像原理。尽管这些解释并不完全正确，但不失为极有益的尝试。他对凸面镜、平面镜也做了细致的观察和研究，科学地解释了古人制镜，镜大则平、镜小则凸的道理。他指出：“小鉴不能全观人面，故令微凸，收人面令小，则鉴虽小而能全纳人面。”说明他对镜面大小、镜面曲率与成像的关系，已有很清楚的认识。
　为了说明月亮的盈亏现象，沈括做了模拟实验。他用一个弹丸，将其表面一半涂上白粉，这样侧视之则粉处如钩，对视之则正圆，从而直观地和形象地演示了月亮的盈亏现象，具有很强的说服力。
（2）磁学
沈括对指南针的研究是有卓越成就的。他由实验得出磁针指向不是正南方，而是略偏东，这是关于地球磁偏角最早的明确记载；他指出磁针有四种装置方法，即：浮于水面、放在指甲上、置于碗边、以线悬挂，并对这四种方法的优劣做了比较，认为最好的是以线悬挂法（缕悬法）；他还发现磁针有指南、指北之分，进而推断出这种差异可能是由于磁石的不同性质造成的。但受科技水平所限，当时还不可能对这一现象作出科学的解释。
（3）声学
沈括通过对某些声学现象的观察与研究，对声的共振现象有了更进一步的认识。共振现象早在战国时期就为人们所发现，其后人们还发现了一些消除共振现象的方法。( ［日］三上义夫著，林科棠译：《中国算学之特色》，《万有文库》本。胡道静校注本（下文所引《梦溪笔谈》原文，均据此本，不重复注出）沈括的实验是用简单的仪器证明弦线的基音与泛音的共振关系。他剪一小纸人，放在基音弦线之上，拨动相应的泛音弦线，纸人就跳动，拨别的弦线，纸人则不动。沈括把这称为“正声”，即共振实验。西方直至17 世纪才出现类似的实验。
　　沈括还对乐律，古琴的制作和传声，古乐钟的发声、共鸣等声学现象，提出了许多精辟的见解。
　　地学
沈括一生行踪所及，几遍大半个中国，加上他知识面广，善于观察和思考，因此在地学领域亦有许多独到的见解。熙宁七年（1074），沈括到浙东地区考察，看到“雁荡诸峰，皆峭拔险怪，上耸千尺，穹涯巨谷，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”。对于这种地貌，他认为是“谷中大水冲击沙土尽去，唯巨石岿然挺立耳”。指出了流水侵蚀作用的自然成因。他还提出西部黄土高原的地形，也是同一原因形成的。从而对这两个地区的地貌成因作出了科学的解释。他还根据太行山麓的山崖之间，往往含有螺蚌壳及石子，“横亘石壁如带”，从而判断这里曾是海滨，并进而推断华北大平原是由黄河、漳水等河流的泥沙沉积而形成的。这是对华北平原成因的最早的科学解释。沈括在视察河北边防时，非常留意当地的地形、地貌，并用木屑、面糊堆捏成当地的山川道路等地形地物。后来由于天气寒冷而改为用熔蜡制作。这种立体地图，既真切又便于携带，到官所后，再将之复制为木刻的立体地图。这种制图方法，在当时很受重视并得以推广，以致“边州皆为木图，藏于内府”。
　　熙宁九年（1076），沈括奉旨编修《天下州县图》，前后花了12 年时间，终于绘制成《天下州县图》（《守令图》）总图大小各1 轴，分路图18 轴，共20 轴。这是当时全国最好的地图。沈括在制图过程中，继承并发展了西晋裴秀提出的“制图六体”，还采用了一些新的制图方法。例如，他把过去用四至八到定方位和距离的方法进一步扩展为二十四至，即细分为二十四个方位，使制图的精密度有所提高。这也是后来元明时期将航海罗盘划分二十四个方位的先声。
　　沈括在视察汴河工程时，曾亲自实地测量沿渠各地的水平高低。当时测量地势高低的工具有水平、望尺、干尺等，方法是逐段测量，然后再将数据汇总到一起，但这种做法的测量值与实际值误差很大。沈括所用的测量方法是分段筑堰，逐段测量，“汴渠堤外，皆是出土，故沟水令相通，时为一堰节其水，候水平，其上渐浅涸，则又为一堰，相齿如阶陛。乃量堰之上下水面，相高下之数会之，乃得地势高下之实”。竺可桢先生曾称这种方法“虽不尽善，但苟所筑之堰，极为平直，当不致有大差误。其所用之尺，虽未必精密，但计高度至于分寸，可见其行事之不苟且。欧洲古代，希腊虽曾经测海岸之远近，罗马盛时亦有测量街道之举，但地形测量在括以前则未之闻。”
医药学
沈括重视并通晓医术。他在临床医学、基础医学、药物学等方面，有不少重要成果，特别是对药物和药理有许多独到的见解，有关论述可见于《梦溪笔谈》、《良方》、《灵苑方》、《梦溪忘怀录》等著作中。例如，通过研究，他对细辛、杜若、枳实等药物存在的“一物多名”、“一名多物”和“名实错乱”的现象作了考订；对《神农本草经》等古书中关于山豆根等药物药性记载的错误作了纠正；对辨疾、治疾、配方、采药、药物的保管和加工制作、服药的正确方法等，都提出了一些中肯的看法，这些看法既来自实践，又符合辩证法，直到今天，也是很有价值的。
沈括曾编集《良方》15 卷，北宋末有人将苏轼的医药杂说附于《良方》，题名为《苏沈内翰良方》。现传本《苏沈良方》共10 卷，沈括自序说：“予所谓良方者，必目睹其验，始著于篇，闻不预焉。”可见他选择药方是很审慎的。晁公武《郡斋读书志》也说“用者多验”。由此可见，这部验方汇编，至少对某些疾病或病人有良好的疗效。

　　贡献：
　　记录活字印刷术的发明。沈括详细记述了庆历年间布衣毕升发明活泥字印刷术的全过程及字印的下落，这种活泥字印刷术被誉为“沈存中法”。比德国人古腾堡发明金属活字印刷早四百多年。
　　沈括是乐律行家，据《宋史‘艺文志》载，沈括还撰写过《乐论》、《乐器图》、《三乐谱》、《乐律》等著作，可惜巳佚。《梦溪笔谈》中与音乐相关的记述有40多条，研究并阐述了古代音乐的音阶理论；记述了沈括对唐宋燕乐的研究心得，如燕乐起源、燕乐二十八调、唐宋大曲的结构和演奏形式、唐宋字谱等；并考证了部分乐器的形制、用材、流布与演变。
　　钱塘沈氏有收集药方的传统，受家学传统影响，沈括也注意搜集医方，并汇集成两本医药学著作《良方》和《灵苑方》（早佚），本着为病人负责的精神，沈括收方必“目睹其验”，并将实物与文献对证，对药物名称和功效进行考证，纠正其中的错误。
　　沈括在医药学上的贡献还表现在：①《良方》中详细记述了秋石阴阳二炼法的程序要诀，有论者认为应属世界上最早的“提取留体性激素”的制备法；②《梦溪忘怀录》中关于“药石井”的记述，被认为是最早的磁化、矿化水制备法；③《梦溪笔谈》中还对一些矿物的药用价值进行了记录，如莽草、天竹黄等。
　　沈括还首创了用“飞鸟图”来绘制地图，以代替传统的循路步法制图。“飞鸟图” 也就是“取鸟飞之数”，用的是飞鸟直达的距离，类似航空拍摄，这使地图的精确度大为提高。
　　沈括视察河北边防的时候，还曾经把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立体地理模型，呈现给神宗。这是中国地图史上木质地形图的第一次明确记载，比瑞士十八世纪出现的地理模型图早七百年。