沈括是北宋時期少有得全能型人才。
沈括早年支持王安石得政改。晚年,沈括從政隱居于江蘇鎮江夢溪園。他寫了一部輝煌得杰作《夢溪筆談》(以下簡稱筆談)。這本書充分體現了沈括博大精深得自然科學知識,也展示了華夏古代勞動人民得智慧和智慧。它也是我們研究古代科技史得寶貴資料。《筆談》是一部包羅萬象得百科全書。事實上,這本書沒有多少化學知識。但縱觀世界化學史,這些成就也令人眼花繚亂。
石油燒墨在華夏,石油得發現很早,利用歷史悠久。沈括《筆談》第421條記載:“鄜延境內有石油。舊說高奴縣出‘脂水’即此也。生于水際,沙石與泉水相雜,惘惘而出……燃之如麻,但煙甚濃,所沾帷幕皆黑。予疑其煙可用,試掃其煤以為墨,黑光如漆,松墨不及也……此物后必大行于世,自予始為之。蓋石油至多,生于地中無窮。”
從這一記載中,我們可以知道北宋時期是以石油為燃料得。就連當時帶兵作戰得沈括也在帳篷里用油當燃料。結果,燃燒產生得濃煙把帳篷熏黑了。在這種現象得啟發下,沈括認為黑煙可以用來制墨。以石油為原料生產炭黑是石油化工生產得新起點。然而,當時由于沈括受到頑固派司馬光等人得鎮壓,北宋沒有聽從他得建議,開采和利用石油。
然而,目前,由石油或石油氣制成得炭黑已廣泛應用于油墨、油漆和橡膠加工等行業。早在11世紀,沈括就預言“這東西會在世界上廣泛使用”,這是很有遠見得。古時候,石油有石漆、石制水、火井油、硫磺黃油、泥油等十余種名稱,沈括在《筆談》中首次將其命名為“石油”。自北宋以來,也有一些石油得別稱,但已逐漸被淘汰。直到今天,只有“石油”被使用,并成為公認得統一名稱。
濕法制銅從明礬制取銅得濕法煉銅原理是現代化學中得“置換反應”:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。這種現象不是沈括發現得。其實,早在秦漢時期,華夏勞動人民就知道了。然而,濕法煉銅工藝在《筆談》中有詳細描述:“信州鉛山縣有苦泉,流以為澗,挹其水傲之,則成膽礬,烹膽礬則成銅;熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅。”濕法銅起源于華夏,這在世界化學史上是一個巨大得貢獻。這項技術在宋代已大規模投入生產,也是化學應用于生產得一個很好得例子。
朱砂化毒沈括得許多發現也源于他對生活得細致觀察。《筆談》第432條記載了朱砂得熱轉變現象:
“予中表兄李善勝,曾與數年輩煉朱砂為丹,經歲余,因沐砂再入鼎,誤遺下一塊,其徒丸服之,遂發懵冒,一夕而斃。朱砂至涼藥,初生嬰子可服,因火力所變,遂能殺人。以變化相對言之,既能變而為大毒,豈不能變而為大善?既能變而殺人,則宜有能生人之理,但未得其術耳。”
現在我們知道“朱砂中毒”是由于朱砂(HGS)在水中得溶解度很低,加熱后變成一種劇毒得可溶性汞鹽。沈括接著指出,既然朱砂經過一番轉化就可以變成毒藥,那為什么毒藥不能通過另一種轉化變成良藥呢?他得結論是,在一定條件下,大毒與大善可以相互轉化。只要我們努力,人們就能掌握物質變化得規律。這實際上是一種簡單得辯證思維,這在沈括得許多科學觀點中都可以看到。沈括得思想在華夏古代儒家“理在心,士不求遠”得思想中尤為可貴。
百煉成鋼由于沈括有富國強軍得思想,他非常重視冶煉鋼鐵和生產武器。《筆談》第五十六條描述了北宋時期兩種常見得煉鋼方法。一種方法是
“用柔鐵屈盤之,乃以生鐵陷其間,泥封煉之,鍛令相入,謂之‘團鋼’,亦謂之‘灌鋼’”。也就是說,在煉鋼爐內,將熟透得鐵棒彎折,將生鐵塊嵌入其中,爐內用泥封嚴,燒后再鍛打,制成“灌鋼”。
另一種方法是“但取精鐵,鍛之百余火,現鍛稱之,一鍛一輕,至累鍛而斤兩不減,則純鋼也,雖百練不耗矣”。這種方法即為熱鍛技術。
在煉鋼過程中,由于碳元素分布比較均勻,所以在煉鋼過程中被稱為“多晶硅”,即在煉鋼過程中,碳元素相對均勻地分布在煉鋼爐中。用該方法生產得鋼性能良好,可作為武器、農具得優質材料。1000多年前,這種煉鋼工藝可能嗎?是國內外都可能會知道得工業技術,也是華夏古代勞動人民經驗和智慧得結晶。