沈括

早年經(jīng)歷

宋仁宗天圣九年（1031年），沈括出生于浙江錢塘（今杭州市）沈氏家族，祖父沈曾慶曾任大理寺丞，父親沈周、伯父沈同均為進(jìn)士。

沈括自幼勤奮好學(xué)，十四歲就讀完了家里的藏書，并隨父親宦游州縣，到過泉州、潤州、簡州和汴京等地，接觸社會(huì)，增長見識(shí)，表現(xiàn)出對大自然的強(qiáng)烈興趣和敏銳觀察力。

沈括自幼體弱，加上讀書十分用功，經(jīng)常需要服食中藥調(diào)理。錢塘沈氏在醫(yī)藥學(xué)頗有建樹，有家傳藥學(xué)書籍《博濟(jì)方》，受家庭影響，沈括也從搜集醫(yī)方開始鉆研醫(yī)學(xué)。

皇祐二年（1050年），沈周知明州（今寧波市），沈括借居蘇州母舅家，從舅舅許洞的著作與藏書中得益甚多，開始對軍事產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣。

步入仕途

皇祐三年（1051年），父親沈周去世；至和元年（1054年），沈括以父蔭入仕，任海州沭陽縣主簿，遂治理沭水，開發(fā)農(nóng)田，頗有政績。工程結(jié)束后，沈括辭去職務(wù)，來到哥哥沈披在任的寧國縣，準(zhǔn)備科舉考試。

嘉祐六年（1061年），沈披主持蕪湖萬春圩工程，沈括有治水經(jīng)驗(yàn)，遂獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策并作了詳細(xì)記錄。

嘉祐八年（1063年），沈括進(jìn)士及第，因排名在前六名之外，按制守選。次年，沈括守選期滿，授揚(yáng)州司理參軍，負(fù)責(zé)一州刑獄。

治平二年（1065年），經(jīng)淮南路轉(zhuǎn)運(yùn)使張蒭推薦，沈括被調(diào)入京師，編校昭文館書籍，參與詳訂渾天儀，并在閑暇研究天文歷法之學(xué)。

熙寧元年（1068年），沈括升任館閣?？?，有機(jī)會(huì)接觸皇家藏書，進(jìn)一步充實(shí)自己的學(xué)識(shí)。八月，母親病逝，沈括辭官護(hù)送靈柩回錢塘。

參與變法

熙寧四年（1071年），沈括守喪期滿，進(jìn)京述職，得到神宗和王安石的器重，被任為檢正中書刑房公事。

熙寧五年（1072年），沈括奉命主持汴河疏浚工程，七月，加官史館檢討。按照慣例，皇帝每三年要到圜丘祭祀天地，吏員常借此修建園林、謀取私利。沈括便考察南郊大禮的歷史沿革，撰成《南郊式》，被任命掌管郊祀事務(wù)。沈括按照新禮儀辦事，所省費(fèi)用數(shù)以萬計(jì)，神宗十分滿意。

八月，淮南饑荒，沈括受命巡察，發(fā)放常平倉錢糧，疏通河渠，修治荒田，取得明顯成效，升任集賢校理，巡察兩浙農(nóng)田水利。兩浙水利工程規(guī)模浩大，沈括建議出錢雇用饑民興建水利，得到神宗的贊同。九月，沈括升任太子中允、提舉司天監(jiān)。當(dāng)時(shí)的日官都是些庸碌之人，對天文幾乎全然不知。沈括遂改革機(jī)構(gòu)，改進(jìn)儀器，召請衛(wèi)樸修造新歷法，并向全國征集觀測天象的書籍。

十一月，朝廷登記民間車輛，市易司打算填封私井以阻止四川私販井鹽，民議紛紛。沈括進(jìn)言：民間都是太平車，不利于機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)[27]；小鹽井很多，填封私井勢必要加強(qiáng)警戒，得不償失。[28]神宗贊同，次日詔停此二事，擢升沈括為知制誥、兼管通進(jìn)、銀臺(tái)司。

熙寧七年（1074年）八月，沈括調(diào)任河北西路察訪使，提舉河北西路義勇、保甲公事。河北西路地處北疆，沈括上任后，將工作重點(diǎn)放在改革軍政和鞏固國防上。

熙寧八年（1075年）二月，沈括返京后，上疏提出三十一條整改意見，多數(shù)都被神宗肯定與采納。九月，沈括兼任判軍器監(jiān)，負(fù)責(zé)兵器的鑄造與儲(chǔ)備。沈括對弓有很深的研究，提出“弓有六善”的觀點(diǎn)，并建議大批制造“神臂弓”。到次年五月，軍器監(jiān)上報(bào)朝廷時(shí)，兵器產(chǎn)量提高了十幾倍。

熙寧八年（1075年）二月，沈括奉命修訂“九軍戰(zhàn)法”，分九軍為九營，各自為陣，背背相承，面面相向，靈活多變，名之為“邊州陣法”。九月，編撰城壘、軍營等建筑的營造法式。

出使遼國

熙寧八年（1075年）三月，宋遼邊界沖突，遼要求以黃嵬山為分界線，宋廷不同意。遼使蕭禧到汴京，指責(zé)宋廷談判不誠，拖而不決，留在館舍不肯離去。沈括就到樞密院查閱以前的檔案文件，發(fā)現(xiàn)宋遼過去商定的協(xié)議是以古長城為界，而黃嵬山在古長城以南，相距有三十里之遙，遂上表呈報(bào)朝廷。神宗賞賜沈括白金一千兩，讓他以回謝使的身份出使遼國。

四月中旬，沈括從汴京出發(fā)時(shí)，預(yù)先找出相關(guān)書信檔案數(shù)十件，讓幕僚和吏員背熟。契丹宰相楊益戒每有問題提出，沈括就讓手下吏員列舉檔案條文作答。談判先后進(jìn)行六次，楊益戒無言可對，就威脅說，以數(shù)里之地、絕兩國之好，不利于和平。沈括以國之道義、民之根本為理由，申明寸土不讓。在沈括一行力爭下，遼廷最終有所退讓，緊張的宋遼關(guān)系得以暫時(shí)緩解。

七月，沈括起程回國，據(jù)沿途地理形勢、風(fēng)俗民情畫撰為《使契丹圖抄》，獻(xiàn)給朝廷。因出使有功，沈括被提拔為淮南、兩浙災(zāi)傷州軍體量安撫使；十月，權(quán)發(fā)遣三司使。次年十月，拜為翰林學(xué)士、權(quán)三司使。

彈劾被貶

熙寧九年（1076年）十月，王安石罷相，吳充繼任同中書門下平章事。沈括到丞相府匯報(bào)政務(wù)，吳充問及免役法，沈括建議減免窮人的役錢，吳充贊同并上疏匯報(bào)給神宗。十一月，沈括再次上書要求減免下戶役錢，并建議朝廷將舊有的差役法和現(xiàn)行的免役法有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)行“差雇并行”。沈括的這個(gè)觀點(diǎn)是在王安石罷相后才提出的，對免役法的態(tài)度前后出現(xiàn)了微妙的變化，這就給反對他的人提供了口實(shí)。

熙寧十年（1077年），侍御史蔡確以依附大臣（吳充）、越權(quán)言事（免役法歸司農(nóng)寺負(fù)責(zé)）、前后態(tài)度不一等理由彈劾沈括。七月，沈括被罷去三司使、翰林學(xué)士，貶為起居舍人、集賢院學(xué)士、知宣州。

元豐元年（1078年），神宗打算起用沈括為知制誥、知潭州，蔡確再次上書，指責(zé)沈括“反復(fù)無常、附會(huì)大臣，被貶不足一年，不宜擢升”，詔命被撤回。

元豐二年（1079年）七月，沈括復(fù)職龍圖閣待制、知審官院。

戍守西夏

元豐三年（1080年），沈括改知延州，兼任鄜延路經(jīng)略安撫使，抵御西夏。到了延州，沈括以朝廷所賜之錢買酒，召集邊民子弟開展騎馬射箭活動(dòng)，并親自給優(yōu)勝者敬酒祝賀，邊境百姓群情踴躍。活動(dòng)持續(xù)了一年，沈括從中選拔出精銳之士，充實(shí)到邊防部隊(duì)，延州軍隊(duì)的聲威遠(yuǎn)超其他州府。

元豐四年（1081年）十月，蕃部數(shù)萬人進(jìn)攻邊關(guān)要塞順寧寨，沈括派少將景思誼、屈理帶三千兵馬進(jìn)攻蕃軍；接著命前鋒李達(dá)領(lǐng)千人出擊，攜帶十萬人的軍糧，宣稱鄜延路總帥沈括將親自率軍督戰(zhàn)。蕃兵不知虛實(shí)，軍心渙散。宋軍乘勢進(jìn)攻，攻下磨崖寨，得男女萬人，牛羊三萬。

十一月，奉命西討的河?xùn)|兵十二將率軍東還，經(jīng)過鄜延，沈括抓住時(shí)機(jī)，命部將在綏德城炫耀武力，聲稱宋廷已任命沈括兼領(lǐng)河?xùn)|十二將的兵力，不日即興兵西討。駐守的西夏軍聞?dòng)嵡皝泶蛱剑姶箨?duì)人馬聚集，聲勢浩大，信以為真，連夜棄城而逃。沈括兵不血刃的拿下了浮圖、吳堡、義合。

元豐五年（1082年）二月，沈括以“守安疆界、就副邊事有勞”，升為龍圖閣學(xué)士。四月，西夏打算以金湯城為據(jù)點(diǎn)，招兵買馬，攻打鄜延。沈括采取聲東擊西的戰(zhàn)術(shù)，派副總管曲珍率軍兩萬進(jìn)軍東川，揚(yáng)言要去攻打葭蘆，吸引西夏兵力布防，趁機(jī)攻下金湯。接著，沈括又用同樣的策略攻下了葭蘆。

兵敗永樂

元豐五年（1082年）五月，沈括與副使種諤奉詔條陳制夏方略，提出進(jìn)取橫山以筑城、以地理優(yōu)勢直接威脅西夏的戰(zhàn)略主張，宋廷派給事中徐禧前往鄜延路節(jié)制軍事，共同申議。七月，沈括建議筑城石堡、種諤提議銀州、徐禧主張永樂埭，終定為永樂城。八月，神宗降詔徐禧總領(lǐng)筑城事宜，命沈括將帥府移到邊界，以接濟(jì)軍用物資和救援。十四日后筑成，徐禧令景思誼領(lǐng)四千人鎮(zhèn)守，率余部返回米脂。

九月九日，西夏出兵三十萬攻永樂城，曲珍忙報(bào)知徐禧，徐禧統(tǒng)兵兩萬五千往援，令沈括留守米脂。由于兵力相差懸殊，宋軍失利，夏軍乘勝圍城，截?cái)嗨矗罉烦俏Ｔ诘┫?。沈括率兵一萬前去支援，被夏軍阻在永定河岸；又羌兵八萬襲擊綏德，沈括權(quán)衡利弊，決定舍永樂而保綏德。種諤因反對筑永樂城遭徐禧排擠，心懷舊恨，遂以守延州為名拒絕出兵解圍。九月二十日，永樂城失陷，徐禧、李稷、高永能、李舜舉等殉國，折官兩百三十人，損兵一萬兩千有余（永樂城之戰(zhàn)），謀取橫山的計(jì)劃宣告失敗。

沈括作為一路帥臣，在明知永樂城“路險(xiǎn)而遠(yuǎn)、不利協(xié)防與救助；且地理位置險(xiǎn)要，敵軍必爭”的情況下，不堅(jiān)持己見，而選擇迎合徐禧，對永樂城之?dāng)∮胁豢赏菩兜呢?zé)任。

歸隱夢溪

元豐五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“議筑永樂城，敵至卻應(yīng)對失當(dāng)”為由，貶為筠州團(tuán)練副使，隨州安置。[62]沈括到隨州后，寓居于法云禪寺，無親無故，且行動(dòng)受到很大限制。隨州的三年是沈括一生中最憂傷、灰暗的時(shí)期，他開始重新審視自己的政治生涯，甚至對從政萌生出一絲“悔意”。

元豐八年（1085年）三月，神宗駕崩，太子趙煦繼位，是為宋哲宗，大赦天下。沈括也得以內(nèi)遷，改任秀州團(tuán)練副使，本州安置、不得簽書本州公事。秀州地處江南，毗鄰故鄉(xiāng)杭州，沈括的心情得以從頹廢中好轉(zhuǎn)起來，遂專心于學(xué)問，開始整理熙寧九年奉旨編繪的《天下郡縣圖》。

元祐三年（1088年）八月，沈括編訂完成《天下郡縣圖》，被特許到汴京進(jìn)呈。哲宗賜絹百匹，準(zhǔn)許沈括在秀州境內(nèi)自由行動(dòng)。

元祐四年（1089年）九月，沈括改任朝散郎、守光祿少卿、分司南京，準(zhǔn)于外州居住。接到詔命后，沈括就舉家搬遷至早年在潤州購置的夢溪園，在此隱居，創(chuàng)作《夢溪筆談》。

紹圣二年（1095年），沈括因病辭世，享年六十五歲。

數(shù)學(xué)

隙積術(shù)

隙積術(shù)指如何計(jì)算垛積，沈括運(yùn)用類比、歸納的方法，以體積公式為基礎(chǔ)，把求解不連續(xù)個(gè)體的累積數(shù)，化為連續(xù)整體數(shù)值來求解，已具有了用連續(xù)模型解決離散問題的思想。在中國國數(shù)學(xué)史上，發(fā)展了自南北朝時(shí)期就停滯不前的等差級(jí)數(shù)求和問題，并推進(jìn)到高階等差級(jí)數(shù)求和的新階段，開創(chuàng)了中國垛積術(shù)研究的先河。

南宋數(shù)學(xué)家楊輝、元朝數(shù)學(xué)家朱世杰，在沈括的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，取得了令世人矚目的成就。

會(huì)圓術(shù)

會(huì)圓術(shù)，實(shí)際上是指由弦求弧的方法，其主要思路是局部以直代曲，對圓的弧矢關(guān)系給出一個(gè)比較實(shí)用的近似公式。在中國數(shù)學(xué)史上，沈括第一個(gè)利用弦、矢求出了孤長的近似值。這一方法的創(chuàng)立，不僅促進(jìn)了平面幾何的發(fā)展，而且在天文計(jì)算中也起了重要的作用，為中國球面三角學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

會(huì)圓術(shù)問世后，得到了廣泛應(yīng)用，郭守敬、王恂等都用到過會(huì)圓術(shù)。

物理

磁學(xué)

沈括記錄了人工磁化的方法，并用人工磁化針來作試驗(yàn)，對指南針進(jìn)行深入研究。沈括比較了指南針的四種裝置方法：水浮法，碗沿法，指甲法和懸絲法，指出懸絲法最優(yōu)，并做了相應(yīng)的分析。

磁偏角指地球表面任一點(diǎn)的地磁子午線與地理子午線的夾角，即磁針靜止時(shí)，所指的北方與真正北方的夾角。沈括在世界上最早經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明了磁針“能指南，然常微偏東”，即地磁的南北極與地理的南北極并不完全重合，存在磁偏角。這比哥倫布橫渡大西洋時(shí)發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象早了400多年。

光學(xué)

沈括通過觀察實(shí)驗(yàn)，對小孔成像、凹面鏡成像等原理作了準(zhǔn)確而生動(dòng)的描述，他用“礙”（焦點(diǎn)）的概念，指出了光的直線傳播、凹面鏡成像的規(guī)律，并把光通過“礙”成像稱之為格術(shù)，即現(xiàn)代光學(xué)中的等角空間變換關(guān)系。

沈括還對平面、凹凸面等鏡面成像的不同進(jìn)行研究，注意到表面曲率不同與成像之間的關(guān)系，并以此對“古人鑄鑒”時(shí)正確處理鏡面凹凸與成像大小的關(guān)系進(jìn)行了研究與分析，提出若將小平面鏡磨凸，就可“全納人面”。

沈括還對透光銅鏡的原理作出了正確推論，推動(dòng)了后世對“透光鏡”的研究。此外，沈括還第一次記錄了“紅光驗(yàn)尸”的內(nèi)容，是中國關(guān)于濾光應(yīng)用的最早記載，至今還有現(xiàn)實(shí)意義。

聲學(xué)

沈括通過對聲學(xué)現(xiàn)象的觀察，注意到音調(diào)的高低由振動(dòng)頻率決定，并記錄下了聲音的共鳴現(xiàn)象。他還用紙人來放大琴弦上的共振，形象的說明了應(yīng)弦共振現(xiàn)象，這比諾布爾和皮戈特的琴弦上紙游碼試驗(yàn)早了500年。

沈括還提出了“虛能納聲”的空穴效應(yīng)，以此來解釋兵土用皮革箭袋作枕頭，可以聽到數(shù)里外人馬聲的原因。此外，沈括還記錄并深入分析了制鐘的聲學(xué)問題。

化學(xué)

膽水煉銅

據(jù)沈括《夢溪筆談》記載，信州鉛山縣有苦泉（硫酸銅溶液）、流而成澗。舀取泉水煎熬，就能得到膽礬（硫酸銅），熬制膽礬就能生成銅，熬膽礬的鐵鍋，日子久了也會(huì)變成銅。沈括的這段記錄，即濕法煉銅，利用化學(xué)置換反應(yīng)的方式提煉金屬。

膽礬化鐵成銅的記載古已有之，西漢淮南王劉安《淮南萬畢術(shù)》、東晉葛洪《抱樸子》均有類似記載。據(jù)郭正誼考證，沈括的記載錄自中唐時(shí)期成書的《丹房鏡源》。但直到宋哲宗紹圣五年（1098年），張潛主動(dòng)將《浸銅要略》獻(xiàn)給朝廷，在北宋政府的大力提倡下，膽銅法生產(chǎn)才被迅速推廣開來。

石油制墨

世界上最早記載有關(guān)石油的文字，見于東漢史學(xué)家班固所著的《漢書》。歷史上，石油曾被稱為石漆、膏油、肥、石脂、脂水、可燃水等，直到北宋，沈括才在世界上第一次提出了“石油”這一科學(xué)的命名。

據(jù)沈括記載，鄜州、延州境內(nèi)產(chǎn)石油，當(dāng)?shù)厝顺２杉酵吖蘩铮糜谡彰?。這種油形似純漆，燃起來像燒麻桿，并冒著很濃的煙，能把帳篷都熏黑。沈括將其命名為石油，并以石油碳黑制墨，光澤、亮度方面都很理想，于是就大量制造，并命名為“延川石液”，蘇軾用后評價(jià)“在松煙之上”。

天文

改進(jìn)儀器

渾儀是測量天體方位的儀器，經(jīng)過歷代的發(fā)展演變，到北宋時(shí)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使用起來很不方便。沈括對此作了很大改進(jìn)：取消了渾儀上不能正確顯示月球公轉(zhuǎn)軌跡的月道環(huán)，放大了窺管口徑，使其更便于觀測極星，既方便了使用，又提高了觀測精度。元世祖至元十三年（1276年），郭守敬創(chuàng)制的新式測天儀器——簡儀，就是在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

漏壺是古代測定時(shí)刻的儀器，沈括對漏壺也進(jìn)行了改革，把曲筒銅漏管改做直頸玉嘴，并且把它的位置移到壺體下部。這樣流水更加通暢，壺嘴也堅(jiān)固耐用多了。

沈括還制造了測日影的圭表，他意識(shí)到了蒙氣差對測量精度的影響，主張采用三個(gè)候影表來觀測影差，以克服蒙氣差對精度的影響，據(jù)此制成的新式圭表，提高了北宋圭表測影的技術(shù)水平。

天象觀測

沈括對天象進(jìn)行細(xì)致的觀測，取得了一些新的發(fā)現(xiàn)與觀測結(jié)果。例如，沈括用晷、漏觀測發(fā)現(xiàn)了真太陽日有長有短。經(jīng)現(xiàn)代科學(xué)測算，一年中真太陽日的極大值與極小值之差僅為51秒。

沈括還詳細(xì)觀察了五星運(yùn)行軌跡和隕石墜落時(shí)的情景；并為測量北極星與北天極的真實(shí)距離設(shè)計(jì)了窺管，每夜3次，連續(xù)三月，得200余圖，得出當(dāng)時(shí)極星“離天極三度有余”的粗測結(jié)論。

改革歷法

熙寧五年（1072年），沈括提舉司天監(jiān)，發(fā)現(xiàn)《大衍歷》沿襲至宋已落后實(shí)際天象五十余刻，遂破格提拔衛(wèi)樸改革舊歷；熙寧八年（1075年），《奉元?dú)v》修成頒行。新歷法改動(dòng)了閏月和朔日的設(shè)置：熙寧十年冬至的臨界時(shí)分原用午時(shí)，新歷改用子時(shí)；閏十二月改為閏正月，以補(bǔ)算歲日朔日。

晚年時(shí)，沈括大膽革新，進(jìn)一步提出了《十二氣歷》，以代替陰陽合歷。按中國古代歷法，陰歷和陽歷每年相差11天多，雖采用置閏的辦法加以調(diào)整，仍有很多缺陷。沈括發(fā)明的新歷，不用閏月；不以月亮的朔望定月，而參照節(jié)氣定月；一年分為12個(gè)月，每年的第一天定為立春，這樣既符合天體運(yùn)行的實(shí)際，也有利于農(nóng)業(yè)活動(dòng)的安排。900年后，英國氣象局用于統(tǒng)計(jì)農(nóng)業(yè)氣候的《蕭伯納歷》，其原理也與《十二氣歷》相同。

地理

地形學(xué)

沈括根據(jù)太行山巖石中的生物化石和沉積物，分析出華北平原過去曾是海濱，今已東距大海已千余里，而華北平原是由黃河、滹沱河、涿水、桑乾河等沖積形成的。這是對華北平原成因（沖積平原）最早的科學(xué)解釋。

沈括根據(jù)峭拔險(xiǎn)峻的雁蕩諸峰頂部在同一平面上的現(xiàn)象，推斷雁蕩山是由流水侵蝕作用而形成：流水將疏松破碎的巖石、土壤等沖走，留下堅(jiān)硬、固結(jié)而聳峭的山峰。這種“流水侵蝕作用”的看法是十分正確的，直到18世紀(jì)末，英國的赫頓在《地球理論》一書中才提出類似觀點(diǎn)，比沈括晚了約700年。

沈括還詳細(xì)記錄了各地發(fā)現(xiàn)的化石、并根據(jù)化石來推究古代氣候的變遷，解釋虹的大氣折射現(xiàn)象，科學(xué)地描述了龍卷風(fēng)生成的原因、形態(tài)和破壞威力，用月亮的盈虧來論證日、月的形狀及海潮與月球的關(guān)系等等。沈括對自然地理的研究，在許多方面都走在了當(dāng)時(shí)世界的前列。

地圖學(xué)

元祐二年（1087年），歷經(jīng)十二年不懈的努力，沈括完成了奉旨編繪的《天下州縣圖》，圖幅之大，內(nèi)容之詳，前所罕見。全套地圖共有二十幅，包括全國總圖和各地區(qū)分圖，比例為九十萬分之一。在制圖方法上，沈括提出分率、準(zhǔn)望、互融、傍驗(yàn)、高下、方斜、迂直等九個(gè)方法，并按方域劃分出“二十四至”，從而大大提高了地圖的科學(xué)性?？上纤螒?zhàn)亂頻發(fā)，此圖竟毀于戰(zhàn)火之中，成為千古遺憾。

沈括還首創(chuàng)了用“飛鳥圖”來繪制地圖，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的循路步法制圖?！帮w鳥圖”也就是“取鳥飛之?dāng)?shù)”，用的是飛鳥直達(dá)的距離，類似航空拍攝，這使地圖的精確度大為提高。

沈括視察河北邊防的時(shí)候，還曾經(jīng)把所考察的山川、道路和地形，在木板上制成立體地理模型，呈現(xiàn)給神宗。這是中國地圖史上木質(zhì)地形圖的第一次明確記載，比瑞士十八世紀(jì)出現(xiàn)的地理模型圖早七百年。

水利

至和元年（1054年），沈括任海州沭陽縣主簿，主持治理沭水的工程，修筑渠堰，不僅解除了當(dāng)?shù)厝嗣竦乃疄?zāi)威脅，而且還開墾出良田七千頃，改變了沭陽的面貌。

嘉祐六年（1061年），沈披任安徽寧國縣令時(shí)，沈括還參與修筑蕪湖萬春圩的工程，寫出《圩田五說》、《萬春圩圖書》等關(guān)于圩田方面的著作。

熙寧五年（1072年），沈括主持汴河的疏浚工程。為了治理汴河，他親自測量了汴河下游從開封到泗州淮河岸八百四十多里河段的地勢。用“分層筑堰測量法”測出了河南開封上善門至泗州淮口直線距離420公里之內(nèi)，水平高差為63.3米。存世古文獻(xiàn)中最早記錄水平高程測量的方法、過程和結(jié)果的科學(xué)家。

醫(yī)藥

錢塘沈氏有收集藥方的傳統(tǒng)，受家學(xué)傳統(tǒng)影響，沈括也注意搜集醫(yī)方，并匯集成兩本醫(yī)藥學(xué)著作《良方》和《靈苑方》（早佚），本著為病人負(fù)責(zé)的精神，沈括收方必“目睹其驗(yàn)”，并將實(shí)物與文獻(xiàn)對證，對藥物名稱和功效進(jìn)行考證，糾正其中的錯(cuò)誤。

沈括在醫(yī)藥學(xué)上的貢獻(xiàn)還表現(xiàn)在：《良方》中詳細(xì)記述了秋石陰陽二煉法的程序要訣，有論者認(rèn)為應(yīng)屬世界上最早的“提取留體性激素”的制備法；《夢溪忘懷錄》中關(guān)于“藥石井”的記述，被認(rèn)為是最早的磁化、礦化水制備法；《夢溪筆談》中還對一些礦物的藥用價(jià)值進(jìn)行了記錄，如莽草、天竹黃等。

經(jīng)濟(jì)

沈括在三司共一年八個(gè)月，主要成就有兩點(diǎn)：①改革鹽鈔法。熙寧年間，宋廷采取榷鹽政策，對解鹽實(shí)行官賣，為增加鹽稅收入，政府不斷抬高鹽價(jià)，各地民怨不斷。熙寧九年十一月，沈括奉詔改革鹽法，提出四點(diǎn)整改意見：限定印鈔數(shù)量、統(tǒng)一池鹽東西路價(jià)格、制鈔權(quán)收歸三司，各地方統(tǒng)一鹽價(jià)。②改革鑄銅法。神宗時(shí)，錢幣鑄造達(dá)到高峰，錢幣的數(shù)量也大幅提高，但并不能解決北宋日益嚴(yán)重的錢荒問題。對此沈括提議：穩(wěn)定鹽鈔價(jià)格，達(dá)到以鈔代幣的目的；增加貨幣種類，將金銀納入貨幣流通，可惜神宗并沒接受。沈括還提出了“錢利于流”的貨幣理論。他認(rèn)為，錢如果藏之不用就是死錢，要使錢增值就必須投放到流通領(lǐng)域。因此沈括主張加速貨幣流通，通過貨幣在流通過程中的增值來達(dá)到穩(wěn)定幣值的目的，這一發(fā)現(xiàn)比西方早很多年。沈括還注意到貿(mào)易來往中的順差和逆差問題，主張根據(jù)邊境地區(qū)的實(shí)際情況，通過調(diào)節(jié)貿(mào)易額來達(dá)到穩(wěn)定貨幣的目的。

軍事

熙寧七年（1074年），沈括在擔(dān)任河北西路察訪使和軍器監(jiān)長官期間，攻讀兵書，精心研究城防、陣法、兵車、兵器、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)等軍事問題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著作，并把一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成功地應(yīng)用在軍事科學(xué)上，為提高兵器和裝備的質(zhì)量做出了一定貢獻(xiàn)。

《夢溪筆談》中有近20個(gè)條目與軍事有關(guān)，記述了沈括親歷的一些戰(zhàn)事、古代名將的戰(zhàn)例、古代的一些戰(zhàn)爭攻防手段與策略，如“赫連城”特點(diǎn)介紹、戰(zhàn)棚的作用分析等，為后人提供了珍貴的軍事研究資料。

藝術(shù)

音樂

沈括是樂律行家，據(jù)《宋史‘藝文志》載，沈括還撰寫過《樂論》、《樂器圖》、《三樂譜》、《樂律》等著作，可惜巳佚?！秹粝P談》中與音樂相關(guān)的記述有40多條，研究并闡述了古代音樂的音階理論；記述了沈括對唐宋燕樂的研究心得，如燕樂起源、燕樂二十八調(diào)、唐宋大曲的結(jié)構(gòu)和演奏形式、唐宋字譜等；并考證了部分樂器的形制、用材、流布與演變。

書畫

沈括在書畫收藏與鑒賞方面也是行家。他撰寫過《圖畫歌》，用歌詩的方式，對兩晉至宋代50多位名畫家的作品及風(fēng)格進(jìn)行品評，語言精練、視角獨(dú)到，得到了著名書畫家米芾等人的高度評價(jià)。

其他

一記錄活字印刷術(shù)的發(fā)明。沈括詳細(xì)記述了慶歷年間布衣畢昇發(fā)明活泥字印刷術(shù)的全過程及字印的下落，這種活泥字印刷術(shù)被譽(yù)為“沈存中法”。比德國人古騰堡發(fā)明金屬活字印刷早四百多年。

二記錄了能工巧匠喻皓的高超建筑技術(shù)，尤其是摘抄了其著作《木經(jīng)》的部分內(nèi)容，為中國建筑科技史留下了極為寶貴的史料。

三記述了治理黃河水患時(shí)，河工高超巧合龍門的三節(jié)壓埽法等。

據(jù)《宋史?藝文志》記載，沈括的著述有22種155卷。除《夢溪筆談》外，還有綜合性文集《長興集》《志懷錄》《清夜錄》，醫(yī)藥著作《良方》《蘇沈良方》，科學(xué)著作《渾儀議》《浮漏議》《景表議》《熙寧奉元?dú)v》《圩田五說》《萬春圩圖記》《天下郡縣圖》《南郊式》《諸敕格式》《營陣法》，音樂類著作《樂論》《樂律》《樂器圖》等，但存世較少。

明于治軍

元豐三年（1080年），沈括總領(lǐng)鄜延路軍務(wù)，駐守延州。宋廷為確保西線安全，加派禁軍駐防，并多次賞賜，但沒有賞賜地方軍隊(duì)。沈括認(rèn)為賞賜不均，會(huì)引起邊防變亂。于是假傳朝廷旨意，犒賞地方軍隊(duì)，并上報(bào)朝廷。神宗對此極為滿意，降詔允許沈括酌情處理類似緊急事件。

元豐四年（1081年）十一月，鐘諤率軍行至鹽州，天降大雪，軍糧不繼，殿直劉歸仁率部三萬人南逃，涌入延州邊塞，邊民大為恐懼。有人建議沈括緊閉城門、派兵征討，沈括認(rèn)為這些都是久經(jīng)沙場的精銳之師，只是因?yàn)轲嚭抛隽颂颖?，派兵征討是自相殘殺，只?huì)導(dǎo)致軍心不穩(wěn)。就派人在延州東郊搭設(shè)營寨，餞勞逃奔而來的士卒。十天后，三萬叛軍全部收回，劉歸仁也被斬于軍前，完美的處理了軍隊(duì)叛亂問題。

獨(dú)具慧眼

據(jù)《夢溪筆談》記載，沈括在開封相國寺見到高益的一幅壁畫，內(nèi)容為樂工同奏，很有意境。但人們都詬病彈琵琶的樂工撥錯(cuò)了弦，管樂吹奏的都是“四”字音，在琵琶的上弦，但畫上撥的卻是下弦。沈括經(jīng)過仔細(xì)觀察后，認(rèn)為高益畫的沒錯(cuò)。他指出，弦樂跟管樂不同，演奏管樂時(shí)，手指按在什么音，就發(fā)什么音，是同時(shí)的；琵琶則不同，只有當(dāng)手指撥弦之后，才會(huì)發(fā)音，動(dòng)作是早于聲音的。正因?yàn)檫@樣，彈琵琶的樂工的手指不在“四”字音的上弦，而在下弦。足見畫家布置巧妙，匠心獨(dú)運(yùn)。

揭發(fā)蘇軾

沈括大蘇軾五歲。治平二年（1065年），蘇軾進(jìn)入史館，與在昭文館的沈括同在崇文院任職。熙寧二年（1069年），沈括支持變法，受到王安石重用；蘇軾與司馬光等一起，則持反對意見，變法派和保守派形成對立。

據(jù)南宋王铚《元祐補(bǔ)錄》記載，熙寧六年（1073年），沈括受命巡察兩浙農(nóng)田水利，時(shí)蘇軾任杭州通判。沈括到了杭州，與蘇軾談?wù)撆f情，把其新作抄錄了一份。回到京師后，沈括就用附箋的方式，把認(rèn)為是誹謗的詩句詳細(xì)的“注釋”，交給了皇帝，揭發(fā)蘇軾在詩文中“愚弄朝廷”、“無君臣之義”。

元豐二年（1079年），御史何正臣、李定上表彈劾蘇軾，烏臺(tái)詩案爆發(fā)。次年，蘇軾被貶黃州，牽連親友三十多名，涉及詩詞一百多首。當(dāng)然，沈括不是事件的主謀，但據(jù)說沈括正是始作俑者。此事李燾亦引入《續(xù)資治通鑒長編》，但對其真實(shí)性持懷疑態(tài)度。

錯(cuò)評唐詩

元和十二年（817年）春末，白居易與朋友結(jié)伴游廬山，寫了不少詩，其中有一首是《大林寺桃花》。沈括讀到這首詩，非常驚訝，帶著譏諷的口吻評道：“既然‘四月芳菲盡’，怎么會(huì)‘桃花始盛開’呢？大詩人也寫出這樣自相矛盾的句子，可謂‘智者千慮，必有一失’呀！”說完，他也就把這事給忘掉了。

有一年春夏之交，沈括到一座山上考察，見到了白居易詩中的奇景：四月天氣，山下眾花凋謝，山頂上卻是桃花紅艷，才猛然想去白居易的詩來，才領(lǐng)悟到自己錯(cuò)怪了大詩人，也從中發(fā)現(xiàn)了高度對季節(jié)的影響：由于山上氣溫低，春季到來要晚于山下。

后來，他又找來白居易的詩，發(fā)現(xiàn)前面有一篇序，序中寫道：“（大林寺）山高地深，時(shí)節(jié)絕晚，于時(shí)孟夏月，如正二月天，梨桃始華，澗草猶短。人物風(fēng)候，與平地聚落不同。”沈括讀后，很有感慨地說：“都怪我讀書不仔細(xì)，經(jīng)驗(yàn)太少??！”

家有悍婦

沈括的第二任妻子張氏，淮南官吏張蒭之女，驕蠻兇悍，經(jīng)常責(zé)罵沈括，甚至拳腳相加；在秀州時(shí)，張氏還常去官府控告他。有一次，張氏發(fā)脾氣，竟將沈括的胡須連皮帶肉扯將下來，兒女們抱頭痛哭，跪求母親息怒。在張氏的虐待下，沈括在定居夢溪園的第四年生了一場大病，此后身體越來越虛弱，常自嘆命不久矣。

張氏暴病而亡，友人都向沈括道賀，恭喜他從此擺脫了張氏的折磨。而此時(shí)的沈括卻終日恍惚，精神已頻臨崩潰，一次乘船過揚(yáng)子江，竟欲投水，幸好被旁人阻攔。不久，沈括也因病離開人世。

夢溪園

沈括晚年的故居夢溪園，位于鎮(zhèn)江市夢溪園巷21號(hào)，據(jù)史志記載，夢溪園原面積約十畝左右，內(nèi)有岸老堂、蕭蕭堂、殼軒、深齋、遠(yuǎn)亭、蒼峽亭等建筑，還有一條溪水流經(jīng)園內(nèi)。沈括居此八年，死后歸葬于杭州，夢溪園遂逐漸荒蕪。南宋寧宗年間，辛棄疾任鎮(zhèn)江知府時(shí)，曾修葺維護(hù)。后夢溪園數(shù)易其主，原貌已蕩然無存。

1985年，市政府在原址附近，初步修復(fù)了夢溪園。修復(fù)后占地2畝，由兩幢青磚平房和一方庭園組成。前幢為清代修建的硬山頂平瓦房，坐東朝西，門上端嵌有茅以升題寫的“夢溪園”大理石橫額，內(nèi)置沈括正面畫像、沈括摩崖題銘拓本和“夢溪”古石碑。后幢為清式廳房，坐北朝南，正中是沈括全身坐像，兩側(cè)陳列著比西歐早四百年的地磁偏角的記載，以及反映沈括一生科學(xué)成就的實(shí)物和圖片等。

沈括墓

據(jù)《錢塘縣志》、《杭縣志稿》等文獻(xiàn)記載，沈括墓位于安溪鄉(xiāng)太平山下。1983年，余杭縣文物普查，在太平山南麓發(fā)現(xiàn)了沈括墓。墓穴由磚砌而成，內(nèi)有北宋青瓷花碗及熙寧、元豐、元祐錢幣；墓穴南30米為二尊石翁仲，一倒一立，手執(zhí)笏，但頭部已被毀；另有墓道、墓碑頭。

1986年，沈括墓被列為余杭縣重點(diǎn)文物保護(hù)單位，1989年被列為杭州市重點(diǎn)文物保護(hù)單位。2001年9月，沈括墓完成第一期修繕工程，重建了墳?zāi)梗⒘四贡?，鋪設(shè)墓道，除原翁仲外，增設(shè)了石馬、石羊等設(shè)施。

沈括星

1979年，中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)為了紀(jì)念沈括，將1964年發(fā)現(xiàn)的一顆小行星2027命名為“沈括星”。