神臂弓復(fù)原圖 圖源：《中國古代兵器大百科》

神臂弓復(fù)原圖 圖源：《中國古代兵器大百科》

北宋“神臂弓”圖示

神臂弓的射程能達(dá)到三百米左右，需要架起來使用，想要搭弓射箭需要用腳蹬住才能做到，精準(zhǔn)度十分高，而且可以射穿盔甲。后來的金朝名將，完顏?zhàn)阱觯ㄒ布唇鹭Ｐg(shù)，金太祖完顏阿骨打的第四個(gè)兒子）就評(píng)價(jià)道：“我昔日向南方征戰(zhàn)，看見宋人用的軍事武器，最妙的就是神臂弓，其次就是重斧，別的就沒什么害怕的了?！睋?jù)說，宋人抗擊金朝的時(shí)候，就是依仗神臂弓，如果丟失一個(gè)就要依軍法處置，寧可破壞掉也不能留下讓敵人仿制?？梢娖鋵?duì)游牧民族作戰(zhàn)的效果拔群。

沈括并不是“神臂弓”的首創(chuàng)，前文提到的李定是一黨項(xiàng)的酋長，李定獻(xiàn)此強(qiáng)弩后由宋神宗賜名“神臂弓”，宋神宗命人對(duì)此仿制。但為何不直接按照“神臂弓”的做法制造“神臂弓”，而是要“仿制”？原因在于，西夏的此類弓弩是使用西夏的材料，弓身、弓弦和箭矢的材料等諸多方面會(huì)極大制約弓弩的威力，西夏有的材料，北宋不一定有。相傳西夏的此類強(qiáng)弓要用西夏所產(chǎn)的堅(jiān)韌木材和牦牛的角來制作，制作步驟也是保密的，故而哪怕是敵方酋長帶著“神臂弓”和制作技術(shù)來投，北宋想要大量仿制此類弓弩也是需要不斷試錯(cuò)的。

由于弓弩的制造是一個(gè)國家的機(jī)密，現(xiàn)存的史書里并沒有詳細(xì)的介紹。沈括戍守邊關(guān)的實(shí)地經(jīng)驗(yàn)讓他深深認(rèn)識(shí)到了“神臂弓”作為武器的巨大潛力，于是上書力薦大量制造“神臂弓”。熙寧八年九月，沈括開始掌管兵器鑄造，十一月就有所斬獲，“八年十一月十六日，軍器監(jiān)進(jìn)再造神臂弓。”次年五月，軍器監(jiān)的武器產(chǎn)量更是一下子增加了十幾倍。沈括對(duì)“神臂弓”的改進(jìn)，應(yīng)是通過不斷試錯(cuò)，在北宋的物產(chǎn)中找到可以替換的材料，如此“神臂弓”的產(chǎn)量才能大幅提升。

在沈括領(lǐng)導(dǎo)下，軍器監(jiān)也負(fù)責(zé)改進(jìn)和監(jiān)督火藥武器的生產(chǎn)，軍器監(jiān)同樣有專門的火藥制造機(jī)構(gòu)“火藥作”。火藥武器作為我國古代最早應(yīng)用于軍事的火器，被稱為“軍中之利器”。

火藥用于軍事的開始是唐昭宗天祐元年（904）在江西南昌的一次戰(zhàn)爭，將領(lǐng)鄭璠使用“發(fā)機(jī)飛火”帶領(lǐng)壯士攻城，所謂“飛火”，就是火炮、火箭之類。弓弩往往可以和火藥搭配使用，火箭就是在弓箭前方綁縛火藥桶，利用火藥的推力發(fā)射弓箭的火器。

隨著宋代火藥技術(shù)發(fā)展，火藥武器的類型變得更加多樣，《武經(jīng)總要》中詳細(xì)地記載了宋軍裝備的火球類火器、火藥箭類火器等重要火藥武器。火球類火器有火球、毒藥火球、蒺藜火球、霹靂火球、煙球、竹火鷂、鐵嘴火鷂等；火藥箭類火器有弓火藥箭、弩火藥箭、火藥鞭箭等。沈括的火藥武器生產(chǎn)，主要生產(chǎn)的就是這些火球類和火藥箭類火器。

宋 綠釉瓷蒺藜火球

北宋蒺藜火球、引火球圖示

北宋竹火鷂、鐵嘴火鷂圖示

03

“猛火油”與石油及石油墨的命名

沈括最早提出并使用了“石油”一詞，為石油命名。沈括領(lǐng)導(dǎo)的軍器監(jiān)中，專門設(shè)立了“猛火油作”，就是軍用石油加工場(chǎng)。北宋人很早就意識(shí)到了石油對(duì)武器制造的作用。不過在沈括領(lǐng)導(dǎo)軍器監(jiān)時(shí)，他還沒有把制作“猛火油”的原料稱作石油。沈括對(duì)石油的命名是元豐三年（1080），改知延州，兼任鄜（fū）延路經(jīng)略安撫使，抵御西夏后發(fā)生的。

《武經(jīng)總要》中介紹了一種名叫“火罐”的火藥武器，與用“猛火油”做成的“猛火油柜”“筒柜”相配合，可以用來防衛(wèi)城池。如果遇到敵人攻城，就可以使用這些武器燒灼他人，水都無法撲滅這種燒灼，是十分強(qiáng)大的武器。軍器監(jiān)制造的“猛火油”，應(yīng)該也是主要作守城之用。

北宋猛火油柜圖示

沈括在被貶延州抵御西夏時(shí)，看到了當(dāng)年煉制“猛火油”的原料，遂取名為石油。沈括的《夢(mèng)溪筆談》中記載：“鄜、延（鄜州、延州，今陜西延安一帶）境內(nèi)有石油”，并且說：“（石油）生于水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出”。沈括記載，當(dāng)?shù)氐娜擞秒u毛把石油一點(diǎn)一點(diǎn)收集起來，石油的顏色漆黑，可以燃燒冒煙，熏黑周圍的事物。

石油是從石頭中出來的，又像油脂，命名為石油十分貼切，沈括還為石油寫了一首七絕：

《延州詩》

沈括

二郎山下雪紛紛，

旋卓穹廬學(xué)塞人。

化盡素衣冬未老，

石煙多似洛陽塵。

這首詩說石油的煙比洛陽的馬車還容易熏黑人的衣裳，冬天還沒過去，衣服就都變黑了。沈括注意到石油可以染色的作用，石油“燃之如麻，但煙甚濃”，而“墨光如漆，松墨不及也”，因此沈括想到了用石油制墨，還認(rèn)為石油墨會(huì)“大行于世”。

但石油墨并沒有被當(dāng)時(shí)的人多加注意。一方面因?yàn)槭吐懵兜乇淼谋容^少，當(dāng)時(shí)開采技術(shù)沒到。另一方面是石油墨品質(zhì)也沒有那么高，古人對(duì)墨要求比較高。后來到工業(yè)時(shí)代，石油大規(guī)模被開采和使用，傳統(tǒng)的墨才被石油墨所取代。

沈括自身廣博的興趣、研發(fā)軍事武器的熱情，加之北宋統(tǒng)治者對(duì)武器研發(fā)的重視，共同成就了沈括的軍事武器發(fā)明。國際知名的漢學(xué)家李約瑟曾評(píng)價(jià)沈括道：“（沈括是）中國整部科學(xué)史中最卓越的人物?！薄埃ā秹?mèng)溪筆談》是）中國科學(xué)史上的坐標(biāo)?！鄙蚶ㄓ兄硤?chǎng)的真實(shí)經(jīng)驗(yàn)，使得他對(duì)軍事武器有比較高的重視，盡管其兵敗永樂，仕途也因此次兵敗毀于一旦，但其軍事武器的制造能力是不可否認(rèn)的?！秹?mèng)溪筆談》中記述了不少軍事相關(guān)的事象，從軍事武器的角度去認(rèn)識(shí)沈括科學(xué)史的地位也許是不無裨益的。

【相關(guān)典故與科學(xué)成就】

沈括對(duì)天文、地理、方志、律歷、音樂、醫(yī)藥、卜算、考古等都頗有研究?！秹?mèng)溪筆談》中還記錄了一些有趣的故事。

1. 沈括讀《大林寺桃花》

白居易《大林寺桃花》有：“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開”，年少的沈括對(duì)此非常不解，為什么在四月，山下的桃花都開敗了，山上的桃花卻剛剛開呢？于是，沈括便邀請(qǐng)幾個(gè)小伙伴上山游玩看桃花，發(fā)現(xiàn)確實(shí)山上的桃花開得極好。沈括非常困惑，百思不得其解，當(dāng)一陣?yán)滹L(fēng)吹過，沈括忽然一下子想到：“我明白了！地勢(shì)高的地方氣溫就會(huì)比較寒冷，花開得就晚啦！”

這個(gè)故事是否真實(shí)，已經(jīng)無從考據(jù)了，也許是民眾間的口口相傳，讓這一故事在今天仍舊有生命力。但《夢(mèng)溪筆談》確實(shí)記載了沈括對(duì)白居易《大林寺桃花》的評(píng)價(jià)：“蓋常理也。此地勢(shì)高下之不同也?！笨梢源_定的是，沈括確實(shí)有科學(xué)探索精神，能寫出《夢(mèng)溪筆談》絕非偶然。

2．沈括觀測(cè)黑龍

熙寧八年（1075），沈括曾出使遼國。正是此次出使的經(jīng)歷，給沈括留下了深刻的印象。在晚年寫作的《夢(mèng)溪筆談》中，他記述道：“在黑水西側(cè)有一峻山，山上供有一座射龍廟，其內(nèi)有一巨大骸骨?！?/p>

相傳，遼太祖耶律阿保機(jī)曾見過真龍。920年，遼太祖耶律阿保機(jī)全副武裝外出騎馬打獵，到一地廣人稀的荒野處，忽然天空狂風(fēng)大作、電閃雷鳴，大風(fēng)吹得耶律阿保機(jī)身形搖擺，胯下的駿馬也瑟瑟發(fā)抖，想要逃跑。耶律阿保機(jī)臉色陰晴不定，也在思考要不要打道回府，但天氣又實(shí)在惡劣，不知如何是好。恰在此時(shí)，天空又忽然變暗，耶律阿保機(jī)疑惑抬頭，便見一黑龍?jiān)谔炜诊w舞盤旋，向其撲來。

遼太祖勇猛過人，此時(shí)并未害怕，而是直接搭弓射箭，一發(fā)箭矢如脫韁野馬奔向黑龍軀體將其射殺。巨大的黑龍哀嚎著從天空重重摔下，從此沒了聲息。之后耶律阿保機(jī)便將黑龍骸骨作為自己英勇的象征。沈括觀察到的黑龍骸骨疑似即為當(dāng)年耶律阿保機(jī)故事。

3. 揚(yáng)州明珠：詳細(xì)描述了宋代一次有名的UFO事件

在北宋嘉佑年間在揚(yáng)州出現(xiàn)了一只巨大的“珠”，常常在夜晚時(shí)可見。開始時(shí)它出入于天長縣陂澤中，后來轉(zhuǎn)入甑社湖，隨后又在新開湖中現(xiàn)身，當(dāng)?shù)氐木用窈湍蟻肀蓖男腥顺３Ｄ芤姷剿Ｉ蚶ǖ囊晃挥讶说臅S正建在湖上，一天夜里，忽然看見這顆巨“珠”，離他還非常近。開始時(shí)，“珠”房微微的打開，有光自吻沿處透出，像橫著的一條金線。突然，“珠”房大開，有半席那么大，里面白光如銀，中有一顆如拳大的寶珠，耀眼奪目，不可正視。方圓十幾里地的樹木都能看見影子，它放出來的光芒像初升的太陽，只見天空火紅一片，猶如燃燒的野火。倏然之際，“珠”飛一樣地遠(yuǎn)去，像耀眼的太陽，浮于湖面上。這顆珠放出的光不像古時(shí)的明月之珠，似月光，而是光芒萬丈，如同日光一般。

鎮(zhèn)江舉行紀(jì)念沈括逝世890周年學(xué)術(shù)討論會(huì)，時(shí)任中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所所長席澤宗講到：“人們注意到《夢(mèng)溪筆談》369條，認(rèn)為可能是古代已有UFO飛降地面的證據(jù)。

4. 記述親自觀看佛牙的經(jīng)歷

《夢(mèng)溪筆談》中有一卷《神奇》，專門記錄種種超乎自然的事情，其中這件是沈括親身經(jīng)歷的：

熙寧中，予察訪過咸平，是時(shí)劉定子先知縣事，同過一佛寺。子先謂余曰：“此有一佛牙，甚異?！庇嗄她S潔取視之。其牙忽生舍利，如人身之汗，瘋?cè)挥恳?，莫知其?shù)，或飛空中，或墮地。人以手承之，即透過；著床榻，摘然有聲，復(fù)透下。光明瑩徹，爛然滿目。余到京師，盛傳于公卿間。后有人迎至京師，執(zhí)政官取入東府，以次流布士大夫之家。神異之跡，不可悉數(shù)。有詔留大相國寺，創(chuàng)造木浮圖以藏之。今相國寺西塔是也。

沈括以很虔誠的態(tài)度（先齋戒），觀看佛牙，佛牙突然化生出許多舍利，多到不可數(shù)，空中飛舞，用手接即透過，掉到床榻上有聲音，也能穿過。舍利光明燦爛，后藏于相國寺西塔。

5.沈括在天文歷法方面的成就

沈括在天文歷法方面取得了很多成就。治平二年（1065）時(shí)，沈括編校昭文館書籍，參與詳訂渾天儀，并在閑暇研究天文歷法之學(xué)。在之后，沈括在天文歷法方面展現(xiàn)了更多的才能。熙寧五年（1072），沈括提舉司天監(jiān)，進(jìn)行了大量改革。

北宋時(shí)期，司天監(jiān)天文院和翰林天文院是兩個(gè)負(fù)責(zé)觀測(cè)天象的機(jī)構(gòu)，二者職能相同，都負(fù)責(zé)觀測(cè)天象，預(yù)示吉兇禍福。兩個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)立的初衷本來是為了相互監(jiān)督，防止一家獨(dú)大，但兩個(gè)機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人卻互相串通，敷衍了事。待沈括去任職時(shí)，發(fā)現(xiàn)司天監(jiān)的人工作十分不認(rèn)真，觀測(cè)也不仔細(xì)，有些簡直就是對(duì)天文歷法一竅不通，純混日子。

沈括主持司天監(jiān)后，就大量裁汰了那些不負(fù)責(zé)任、不合格的官員，招募了很多精通天文歷法的人才，來編纂新的歷法，有效改善了以往冗雜的機(jī)構(gòu)設(shè)置。他還舉薦了一個(gè)叫衛(wèi)樸的民間學(xué)者，衛(wèi)樸此人在民間算卦，卻極精通天文歷法，沈括對(duì)此大加贊美，不管他身份低微與否，唯才是舉。在熙寧八年（1075年），新的歷法《奉元?dú)v》出現(xiàn)，確定365.24358500日為一個(gè)回歸年，和現(xiàn)在的365.2422日相當(dāng)接近。

對(duì)于天文儀器，沈括也予以改良，新的渾天儀也被制造出來。沈括還就天文歷法寫作了很多文章，反映了他極高的理論修養(yǎng)，可謂當(dāng)時(shí)天文學(xué)的最高水平。

6．沈括繪制地圖

熙寧七年（1074），沈括擔(dān)任河北西路察訪使期間，為了全面顯示當(dāng)?shù)氐牡乩盹L(fēng)貌，曾制作一種立體的地圖“木圖”。

《夢(mèng)溪筆談》記載：“予奉使按邊，始為木圖，寫其山川道路。其初遍履山川，旋以面糊、木屑寫其形勢(shì)于木案上。未幾寒凍，木屑不可為，又熔蠟為之。皆欲其輕，易赍故也。至官所，則以木刻上之。上召輔臣同觀，乃詔邊州皆為木圖，藏于內(nèi)府?！鄙蚶ㄔ敿?xì)考察了當(dāng)?shù)氐匦危H自步履山川，用面糊和木屑模擬山川地貌，堆積木案上，但因?yàn)樘鞖夂洌拘疾环奖闾幚?，就又用蠟塑形，再用木刻。熙寧八年?075），沈括向神宗上呈“木圖”，也得到了神宗的青睞。

熙寧九年（1076），沈括被任命編繪天下州縣圖，之后沈括的仕途十分不順利，歷經(jīng)貶官、兵敗、流放，對(duì)政治已心灰意冷，但他始終惦念著編繪地圖的工作。歷時(shí)十一年，沈括熙寧九年（1076）以來的材料，終于在元祐二年（1087）編成地圖，正式定名為《守令圖》，次年（1088）上報(bào)朝廷。之后沈括得到了自由活動(dòng)的權(quán)利，元祐四年（1089）搬家到了早年購買的夢(mèng)溪園，隱居創(chuàng)作《夢(mèng)溪筆談》，紹圣二年（1095）病逝。

圖片 | 尹博

排版 | 小謝

設(shè)計(jì) | 尹莉莎