生平
沈括，字存中，生于浙江錢(qián)塘（今浙江杭州市）一官僚家庭。他的父親沈周（字望之）曾在泉州、開(kāi)封、江寧做過(guò)地方官，祖父曾任大理寺丞，外公許仲容曾任太子洗馬，舅舅許洞是咸平三年（1000年）進(jìn)士。母親許氏，是一個(gè)有文化教養的婦女。沈括生于宋仁宗天圣九年（公元1031年），他自幼勤奮好讀，在母親的指導下，十四歲就讀完了家中的藏書(shū)。后來(lái)他跟隨父親到過(guò)福建泉州、江蘇潤州（今鎮江）、四川簡(jiǎn)州（今簡(jiǎn)陽(yáng)）和京城開(kāi)封等地，有機會(huì )接觸社會(huì )，對當時(shí)人民的生活和生產(chǎn)情況有所了解，增長(cháng)了不少見(jiàn)聞，也顯示出了超人的才智，十八歲至南京，對醫藥產(chǎn)生興趣。
皇祐三年（1051年）沈周去世，至和元年（1054年），沈括以父蔭入仕，任海州沭陽(yáng)縣（今屬江蘇）主簿，修筑渠堰，開(kāi)發(fā)農田，頗有政績(jì)。
嘉祐六年（1061年），任安徽寧國縣令，倡導并發(fā)起了修筑蕪湖地區萬(wàn)春圩的工程，并撰寫(xiě)了《圩田五說(shuō)》、《萬(wàn)春圩圖記》。
嘉祐八年（1063年），三十三歲考中進(jìn)士，被任命做揚州司理參軍，掌管刑訟審訊。治平三年（1066年），被推薦到京師昭文館編校書(shū)籍。在這里他開(kāi)始研究天文歷算。
熙寧二年（公元1069年），王安石被任命為宰相，開(kāi)始進(jìn)行大規模的變法運動(dòng)。沈括積極參預變法運動(dòng)，受到王安石的信任和器重，擔任過(guò)管理全國財政的最高長(cháng)官三司使等許多重要官職。
熙寧五年（公元1072年），兼任提舉司天監，職掌觀(guān)測天象，推算歷書(shū)。接著(zhù)，沈括又擔任了史館檢討。
熙寧六年（公元1073年）做集賢院校理。因職務(wù)上的便利條件，他有機會(huì )讀到了更多的皇家藏書(shū)，充實(shí)了自己的學(xué)識。在此期間，撰寫(xiě)了《渾儀議》、《浮漏議》、《景表議》、《修城法式條約》、《營(yíng)陣法》。還多次出使，視察了很多地方。
熙寧八年（1075年）以翰林侍讀學(xué)士的身分，出使契丹交涉劃界事宜，獲成而還。他在出使途中繪記了遼國山川險阻及風(fēng)俗人情，成《使虜圖抄》，上于朝廷。
熙寧九年（1076年）任翰林學(xué)士，權三司使。王安石變法失敗，沈括因為受到牽連以及詩(shī)案敗露等原因，照例出知宣州（今安徽省宣城一帶）。
熙寧十年（1077年），沈括出任宣州知州（今安徽宣城）。
元豐二年（1079年），爆發(fā)烏臺詩(shī)案，因政治立場(chǎng)不同，曾出面指責蘇軾。
元豐三年（1080年），為抵御西夏，改知延州（今陜西省延安一帶），兼任鄜延路經(jīng)略安撫使。
元豐五年（公元1082年），升龍圖閣直學(xué)士。但是不久又因為與給事中徐禧、鄜延道總管種諤、鄜延道副總管曲珍等人貪功冒進(jìn)，不聽(tīng)隨行內侍李舜舉勸告，在死地筑城，釀成永樂(lè )城慘敗，損失軍人2萬(wàn)，民夫無(wú)算，高永亨、李舜舉等都壯烈犧牲。此戰是北宋歷史上較大的慘敗之一，并使得平夏城大捷以后良好的統一形勢被葬送。此事沈括雖非首罪，但他畢竟負有領(lǐng)導責任，加之在戰役中救援不力，因此被貶為均州（今湖北省均縣）團練副使，隨州安置，從此形同流放，政治生命宣告完結。
元祐二年(1087年)，他完成了在熙寧九年即已奉命編繪的“天下郡縣圖”，定名為《守令圖》，被特許親自到汴京進(jìn)呈。
元祐三年，沈括移居到潤州（今江蘇鎮江市東面），將他以前購置的園地，加以經(jīng)營(yíng)，名為“夢(mèng)溪園”，在此隱居，八年后即宋哲宗紹圣二年（公元1095年）去世。他一生著(zhù)作多達幾十種，但保存的，除《夢(mèng)溪筆談》外，僅有綜合性文集《長(cháng)興集》和醫藥著(zhù)作《良方》等少數幾部了?！秹?mèng)溪筆談》是中國科學(xué)史上的坐標，是沈括一生社會(huì )和科學(xué)活動(dòng)的總結，內容極為豐富，包括天文、歷法、數學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理、地質(zhì)、醫學(xué)、文學(xué)、史學(xué)、考古、音樂(lè )、藝術(shù)等共600余條。其中200來(lái)條屬于科學(xué)技術(shù)方面，記載了他的許多發(fā)明、發(fā)現。
排擠蘇軾
在以立德、立言、立功為“三不朽”的傳統中國，產(chǎn)生科學(xué)家很難。不過(guò)宋代卻出現了一位百科全書(shū)式的科學(xué)家，他是地理學(xué)家、物理學(xué)家、數學(xué)家、化學(xué)家、醫學(xué)家、天文學(xué)家，還是水利專(zhuān)家、兵器專(zhuān)家、軍事家，寫(xiě)下了科學(xué)經(jīng)典《夢(mèng)溪筆談》。他就是沈括。
然而，在諸多偉大稱(chēng)譽(yù)之外，沈括還是一個(gè)檢舉揭發(fā)的“高手”，干過(guò)文字獄的勾當。沈括的理性求實(shí)精神，到了政治生活中卻消失了。他政治嗅覺(jué)異常靈敏，善于在別人的詩(shī)文中嗅出異味，捕風(fēng)捉影，“上綱上線(xiàn)”。沈括檢舉揭發(fā)的對象中有中國文學(xué)的巔峰人物——蘇軾。南宋初王铚《元祐補錄》記載了沈括的這一事跡。
沈括生于1031年，大蘇軾五歲，卻晚他六年中進(jìn)士。中國科學(xué)與人文的兩位大師很有緣分，在“皇家圖書(shū)館”做過(guò)同事。1065年，蘇軾進(jìn)入史館，而沈括在前一年調入昭文館工作。北宋沿唐制，以史館、昭文館、集賢院為三館，通名崇文院。
短暫的同事經(jīng)歷后，蘇軾于1066年父喪后回鄉兩年多，等他再返回東京，就與沈括走上了不同的政治道路。1069年（宋神宗熙寧二年），王安石被任命做宰相，進(jìn)行了激進(jìn)的改革。沈括受到王安石的信任和器重，擔任過(guò)管理全國財政的最高長(cháng)官三司使等許多重要官職。蘇軾卻與改革總設計師王安石意見(jiàn)相左，他與“保守黨”領(lǐng)袖司馬光一起，組成著(zhù)名的反對派。
由于獲得了皇上的信任，王安石的改革自是無(wú)人能擋。1071年，作為反對派代表，蘇軾下放到了杭州擔任“二把手”的通判一職。當時(shí)，他已成了最著(zhù)名的青年作家，連皇上的奶奶都是他的“粉絲”。其間，沈括作為“中央督察”，到杭州檢查浙江農田水利建設。臨行前，宋神宗告訴沈括：“蘇軾通判杭州，卿其善遇之?！?/p>
到了杭州，雖然政見(jiàn)不同，詩(shī)人蘇軾還是把沈括當老同事、好朋友。年長(cháng)的沈括表面上也該相當和善吧，“與軾論舊”，把蘇軾的新作抄錄了一通。但回到首都，他立即用附箋的方式，把認為是誹謗的詩(shī)句一一加以詳細的“注釋”，“發(fā)現”、“發(fā)明”這些詩(shī)句如何居心叵測，反對“改革”，諷刺皇上等等，然后交給了最高領(lǐng)袖。
不久，蘇軾因為在詩(shī)文中“愚弄朝廷”、“無(wú)君臣之義”而入獄，險些喪命。例如蘇軾歌詠檜樹(shù)的兩句：“根到九泉無(wú)曲處，世間唯有蜇龍知”———“皇帝如飛龍在天，蘇軾卻要向九泉之下尋蜇龍，不臣莫過(guò)于此！”這就是文字獄歷史上著(zhù)名的“烏臺詩(shī)案”，牽連蘇軾三十多位親友，涉及他一百多首詩(shī)詞。
當然，沈括不是蘇軾入獄的主謀，主謀是王安石手下的李定、舒亶、何正臣、李宜等四人。但他是始作俑者，“烏臺詩(shī)案”正是以沈括上呈的那些“發(fā)現”為基礎的，“其后李定舒亶論軾詩(shī)置獄，實(shí)本于括?！?/p>
沈括為何要陷害蘇軾呢？按照余秋雨的說(shuō)法，“這大概與皇帝在沈括面前說(shuō)過(guò)蘇東坡的好話(huà)有關(guān)，沈括心中產(chǎn)生了一種默默的對比，不想讓蘇東坡的文化地位高于自己。另一種可能是他深知王安石與蘇東坡政見(jiàn)不同，他投注投到了王安石一邊?！?/p>
嫉妒一般只在差距不大的人中發(fā)生。按照沈括在當時(shí)的文名，與蘇軾22歲中進(jìn)士，令文壇領(lǐng)袖歐陽(yáng)修稱(chēng)“當避其一頭地”，根本沒(méi)有可比基礎，“嫉妒說(shuō)”根據不足?！罢?jiàn)不同說(shuō)”也不盡是，政治觀(guān)點(diǎn)不同，人們還是可以君子式地互相爭論，未必就要置人于死地。
筆者理解，沈括的政治選擇確實(shí)決定了他與蘇軾的對立，但是，他陷害蘇軾卻是由于道德操守不夠，進(jìn)入政治漩渦后，隨波逐流、耳濡目染的結果。很不幸，王安石改革大旗一揮，從者卻多為李定、舒亶、何正臣、李宜等不講“費厄潑賴(lài)”精神的投機政客，也是官場(chǎng)大醬缸中無(wú)所不為的高手。他們對不同政見(jiàn)者不擇手段；但是，風(fēng)向轉的時(shí)候，對于自己的戰友也同樣殘酷。
九百多年前王安石領(lǐng)導的改革，想一舉改天換地，挽救宋朝。只可惜，這劑革命的藥太猛，還把沈括這樣的人裹挾進(jìn)去，制造了文字獄(烏臺詩(shī)案）的惡劣案例。而后，這樣的惡的智慧和傳統到了明清兩朝被發(fā)揚光大。做過(guò)和尚的朱元璋對諸如僧、光、亮、禿之類(lèi)的詞語(yǔ)很是忌諱，常州府學(xué)訓導蔣鎮作《正旦賀表》中有“睿性生智”一句，因“生”與“僧”同，被斬。到了滿(mǎn)清，一句“清風(fēng)不識字，何故亂翻書(shū)”，詩(shī)人丟了性命。
中國皇權專(zhuān)制在北宋畢竟還算寬松，如果在明清，蘇軾早就沒(méi)命了。結果，蘇軾在監獄中被關(guān)押130天，被下放到湖北黃岡任團練副使。在那里，歷經(jīng)囹圄、死里逃生的蘇軾取號為東坡居士，蟬蛹脫繭，寫(xiě)出了中國文學(xué)史上不朽作品赤壁三詠，即《念奴嬌·赤壁懷古》、《赤壁賦》、《后赤壁賦》。沈括很幸運，他也算這些偉大作品的間接的“助產(chǎn)士”。
主要成就
興修水利 沈括十分重視發(fā)展農業(yè)生產(chǎn)和興修水利。早在他青年時(shí)期任沭陽(yáng)縣主簿的時(shí)候，就主持了治理沭水的工程，組織幾萬(wàn)民工，修筑渠堰不僅解除了當地人民的水災威脅，而且還開(kāi)墾出良田七千頃，改變了沭陽(yáng)的面貌，那時(shí)他只有24歲。在任寧國縣令的時(shí)候，他倡導并且主持在今安徽蕪湖地區修筑萬(wàn)春圩，開(kāi)辟出能排能灌、旱澇保收的良田一千二百七十頃，同時(shí)還寫(xiě)了《圩田五說(shuō)》、《萬(wàn)春圩圖書(shū)》等關(guān)于圩田方面的著(zhù)作?！ ∥鯇幬迥辏ü?072年），沈括主持了汴河的水利建設。為了治理汴河，沈括親自測量了汴河下游從開(kāi)封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地勢。他采用“分層筑堰法”，測得開(kāi)封和泗州之間地勢高度相差十九丈四尺八寸六分。這種地形測量法，是把汴渠分成許多段，分層筑成臺階形的堤堰，引水灌注入內，然后逐級測量各段水面，累計各段方面的差，總和就是開(kāi)封和泗州間“地勢高下之實(shí)”。僅僅四五年時(shí)間里，就取得引水淤田一萬(wàn)七千多頃的成績(jì)。在對地勢高度計算時(shí)，其單位竟細到了寸分，沈括的治水態(tài)度是極其嚴肅認真的。
發(fā)現石油 有一次，沈括在書(shū)中讀到“高奴縣有洧水，可燃”這句話(huà)，覺(jué)得很奇怪，他決定進(jìn)行實(shí)地考察?？疾熘?，沈括發(fā)現了一種褐色液體，當地人叫它“石漆”、“石脂”，用它燒火做飯，點(diǎn)燈和取暖。沈括弄清楚這種液體的性質(zhì)和用途，給它取了一個(gè)新名字，叫石油。并動(dòng)員老百姓推廣使用，從而減少砍伐樹(shù)木。沈括在其著(zhù)作《夢(mèng)溪筆記》中寫(xiě)道：“鄜、延境內有石油……頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世，自余始為之。蓋石油至多，生于地中無(wú)窮，不若松木有時(shí)而竭?！鄙蚶òl(fā)現了石油，并且預言“此物后必大行于世”，是非常難得的。沈括發(fā)明的“石油”這個(gè)名詞便一直沿用到今天。
膽水煉銅 沈括生于宋明道元年（1031年）的一個(gè)官宦家庭，他的父親沈周當過(guò)福建泉州、河南開(kāi)封、江蘇南京、四川成都的知府，使得沈括有機會(huì )隨父親走過(guò)全國許多地方，見(jiàn)識比限于一地一市的讀書(shū)人要開(kāi)闊得多。他讀的也是四書(shū)五經(jīng)，但他有與眾不同之處，就是每到一地，很關(guān)注當地與自然科學(xué)相關(guān)的新鮮事，用現代的話(huà)來(lái)說(shuō)就是很注重勞動(dòng)人民的創(chuàng )造。在沈括紀念館里，可以看到這樣一則記載：他隨父親居住在福建泉州時(shí)，就聽(tīng)說(shuō)江西鉛山縣有一泓泉水不是甜的，而是苦的，當地村民將苦泉放在鍋中煎熬，苦泉熬干后就得到了黃燦燦的銅。他對這一傳說(shuō)很感興趣，于是就不遠千里來(lái)到鉛山縣，看到了村民“膽水煉銅”的過(guò)程，并在《夢(mèng)溪筆談》中記錄下來(lái)。這是我國有關(guān)“膽水煉銅”的最早記載，歷史的發(fā)展證明他的記載是正確而可靠的。在鉛山縣有幾道溪水不是清的，而是呈青綠色，味道是苦的，當地村民稱(chēng)為“膽水”，“膽水”就是硫酸銅溶液。村民將“膽水”放在鐵鍋中煎熬，就生成了“膽礬”?！澳懙\”就是硫酸銅，硫酸銅在鐵鍋中煎熬，與鐵產(chǎn)生了化學(xué)反應，就析出了銅。
繪制地圖 在長(cháng)達三十余年的官宦生涯中，沈括很注重考察祖國的山河特點(diǎn)，形成了他的地理學(xué)說(shuō)。他考察了浙江的雁蕩山并提出雁蕩山的凌空巨石是雨水千百年沖刷的結果，他考察了黃河三角洲并提出三角洲是黃河泥沙堆積而成的。他還有一大創(chuàng )造，就是用“飛鳥(niǎo)圖”繪制了“大宋天下郡守圖”，使得北宋的地圖越來(lái)越精確。在宋代，由于測繪技術(shù)的局限，繪制地圖用的是“循路步之”法，也就是沿路步行丈量，用步行得出的數據繪制地圖，由于道路彎彎曲曲，山川高低錯落，用“循路步之”法繪制的地圖與實(shí)況有很大的誤差，圖上差之一厘，實(shí)地就差之千米。他采用“飛鳥(niǎo)圖” 也就是“取鳥(niǎo)飛之數”，用的是飛鳥(niǎo)直達的距離，有點(diǎn)像航空拍攝，使得地圖的精確度大為提高。他的地理學(xué)說(shuō)與《大宋天下郡守地圖》在與遼國的邊界談判中發(fā)揮了重要作用?！ ”彼闻c遼國之間戰爭不斷，簽訂《澶淵之盟》后雙方罷兵休戰。遼國垂涎中原地區的繁華，仗著(zhù)驍勇的騎兵，不斷提出領(lǐng)土要求。宋熙寧八年（1075年），遼國派大臣蕭禧來(lái)到東京，要求重新劃定邊界，他提出的邊界是山西北部的黃嵬山，黃嵬山以北為遼國所有，以南為大宋朝所有，大宋朝如同意他的要求，等于將遼國的領(lǐng)土向南推進(jìn)了三十多里。黃嵬山是一座默默無(wú)聞、名不見(jiàn)經(jīng)傳的山脈，北宋大臣沒(méi)人知道，朝廷上上下下亂作一團。這時(shí)，朝廷想起了熟識地理的沈括，命他出任談判特使，要他既不能輕開(kāi)戰釁，也不能向敵示弱而接受無(wú)理要求。沈括他所恃的武器就是他的地理學(xué)說(shuō)與《天下郡守圖》。他向蕭禧指出，兩國按《澶淵之盟》劃分邊界，邊界是白溝河，白溝河以北為遼國領(lǐng)土，以南為大宋領(lǐng)土，而黃嵬山在白溝河以南，是大宋的領(lǐng)土，而不是遼國的領(lǐng)土。蕭禧沒(méi)有一張自己的地圖，更不知道黃嵬山的準確方位，在地圖面前，他感到理虧三分，氣焰不知不覺(jué)地矮了一截，爭論了幾天后，雙方無(wú)功而返，但沒(méi)有將爭論推向極端?！ 〔痪?，沈括又受命出使遼國，在遼國首都上京再談兩國邊界，這時(shí)遼國的談判代表升了級，改成了遼國宰相楊益戒。在談判時(shí)，沈括再次提出以《澶淵之盟》為基礎，以《天下郡守圖》為依據，有理有節，寸步不讓?zhuān)|國宰相找不到重劃邊界的理由。這時(shí)，沈括又出示宋朝的木制地形模型，這使得遼國宰相大為驚奇，深感宋朝有奇才能人。沈括終于使得遼國放棄了對宋朝的領(lǐng)土要求，他以一位外交家與地圖學(xué)家，運用智慧捍衛了宋朝的尊嚴，把祖國的領(lǐng)土奪了回來(lái)。
天文方面 沈括還是一個(gè)天文學(xué)家。熙寧五年（公元1072年），也就在沈括負責汴河水建設時(shí)，沈括還負責領(lǐng)導司天監，在任職期間，他先后罷免了六名舊歷官，不計出身，破格推薦精通天文歷算、出身平民的淮南人衛樸進(jìn)入司天監，主持修訂新歷的重要工作。沈括和衛樸治學(xué)態(tài)度認真，對舊歷官憑借演算湊數的修歷方法非常不滿(mǎn)，主張從觀(guān)測天象入手，以實(shí)測結果作為修訂歷法的根據。為此，沈括首先研究并改革了渾儀、浮漏和影表等舊式的天文觀(guān)測儀器?！ 唭x是測量天體方位的儀器。經(jīng)過(guò)歷代的發(fā)展的演變，到宋朝，渾儀的結構已經(jīng)變得十分復雜，三重圓環(huán)，相互交錯，使用起來(lái)很不方便。為此，沈括對渾儀作了比較多的改革。他一方面取消了作用不大的白道環(huán)，把儀器簡(jiǎn)化、分工，再借用數學(xué)工具把他們之間的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)（“省去月道環(huán)，其侯月之出入，專(zhuān)以歷法步之”）；另一方面又提出改變一些環(huán)的位置，使它們不擋住觀(guān)測視線(xiàn)。沈括的這些改革措施為儀器的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。后來(lái)元朝郭守敬于元世祖至元十三年（公元1276年）創(chuàng )制的新式測天儀器——簡(jiǎn)儀，就是在這個(gè)基礎上產(chǎn)生的?！ ÷厥枪糯鷾y定時(shí)刻的儀器，由幾個(gè)盛水的容器裝置成階梯的形式，每一容器下側都有孔，依次往下一容器滴水漏水。最下面的容器沒(méi)有孔，里面裝置有刻著(zhù)時(shí)間標度的“箭”，隨著(zhù)滴漏水面升高，“箭”就慢慢浮起，從顯露出來(lái)的刻度可以讀出時(shí)刻。沈括對漏壺也進(jìn)行了改革。他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，壺嘴也堅固耐用多了?！ 〈送?，沈括還制造了測日影的圭表，而且改進(jìn)了測影方法?！ ∩蚶ㄔ凇稖唭x議》、《浮漏議》和《景表議》等三篇論文中介紹了他的研究成果，詳細說(shuō)明改革儀器的原理，闡發(fā)了自己的天文學(xué)見(jiàn)解，這在我國天文學(xué)史上具有重要的作用?！ ∩蚶ê托l樸的一系列革新活動(dòng)遭到守舊勢力的攻擊和陷害。在沈括和衛樸的斗爭下，衛樸主持修訂的奉元歷終于在熙寧八年（公元1075年）修成頒行。但是，由于守舊勢力阻撓和破壞，奉元歷只實(shí)行了十八年就被廢止了。但是沈括并不因此而灰心，在晚年又進(jìn)一步提出了用“十二氣歷”代替原來(lái)歷法的主張。我國原來(lái)的歷法都是陰陽(yáng)合歷，而“十二氣歷”卻是純粹的陽(yáng)歷。它以十二氣作為一年，一年分四季，每季分孟、仲、季三個(gè)月，并且按節氣定月份，立春那天算一月一日，驚蟄算二月一日，依此類(lèi)推。大月三十一天，小月三十天，大小月相間，即使有“兩小相并”的情況，不過(guò)一年只有一次。有“兩小相并”的，一年共有三百六十五天；沒(méi)有的，一年共三百六十六天。這樣，每年的天數都很整齊，用不著(zhù)再設閏月，四季節氣都是固定的日期。至于月亮的圓缺，和寒來(lái)署往的季節無(wú)關(guān)，只要在歷書(shū)上注明“朔”、“望”就行了。沈括所設計的這個(gè)歷法是比較科學(xué)的，它既符合天體運行的實(shí)際，也有利于農業(yè)活動(dòng)的安排。他預見(jiàn)到他的這一主張必定會(huì )遭到守舊派的“怪怒攻罵”，極力阻撓，而暫時(shí)不能實(shí)行，但是，他堅信“異時(shí)必有用予之說(shuō)者”。果然，八百年后，農民革命政權——太平天國所頒行的天歷的基本原理和沈括的“十二氣歷”是完全一致的。世界各國采用的公歷，也就是陽(yáng)歷，其實(shí)在分月上還不如沈括的“十二氣歷”合理。
數理化 《夢(mèng)溪筆談》中所記載這方面的見(jiàn)解和成果，涉及力學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。他對磁學(xué)的研究在《夢(mèng)溪筆談》中第一次明確地談到磁針的偏角問(wèn)題。在光學(xué)方面，沈括通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗，對小孔成像、凹面鏡成象、凹凸鏡的放大和縮小作用等作了通俗生動(dòng)的論述。他對我國古代傳下來(lái)的所謂“透光鏡”（一種在背面能看到正面圖案花紋的銅鏡）的透光原因也做了一些比較科學(xué)的解釋?zhuān)苿?dòng)了后來(lái)對“透光鏡”的研究。此外，沈括還剪紙人在琴上做過(guò)實(shí)驗，研究聲學(xué)上的共振現象。沈括還是最早發(fā)現地理南北極與地磁場(chǎng)的N，S極并不重合，所以水平放置的小磁針指向跟地理的正南北方向之間有一個(gè)很小的偏角。被稱(chēng)為磁偏角?！ 』瘜W(xué)成就：在化學(xué)方面，沈括在出任延州時(shí)候曾經(jīng)考察研究漉延境內的石油礦藏和用途。他利用石油不容易完全燃燒而生成炭黑的特點(diǎn)，首先創(chuàng )造了用石油炭黑代替松木炭黑制造煙墨的工藝。他注意到石油資源豐富，“生于地中無(wú)窮”，預料到“此物后必大行于世”，這一遠見(jiàn)已被驗證。另外，“石油”這個(gè)名稱(chēng)也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石腦油、石燭等名稱(chēng)都貼切得多。在《夢(mèng)溪筆談》中有關(guān)“太陰玄精”（石膏晶體”的記載里，沈括形狀、潮解、解理和加熱失水等性能的不同區分出幾種晶體，指出它們雖然同名，卻并不是一種東西。他還講到了金屬轉化的實(shí)例，如用硫酸銅溶液把鐵變成銅的化學(xué)現象。他記述的這些鑒定物質(zhì)的手段，說(shuō)明當時(shí)人們對物質(zhì)的研究已經(jīng)突破單純表面現象的觀(guān)察，而開(kāi)始向物質(zhì)的內部結構探索進(jìn)軍了?！ 祵W(xué)成就：沈括在從實(shí)際計算需要出發(fā)，創(chuàng )立了“隙積術(shù)”和“會(huì )圓術(shù)”。沈括通過(guò)對酒店里堆起來(lái)的酒壇和壘起來(lái)的棋子等有空隙的堆體積的研究，提出了求它們的總數的正確方法，這就是“隙積術(shù)”，也就是二階等差級數的求和方法。沈括的研究，發(fā)展了自《九章算術(shù)》以來(lái)的等差級數問(wèn)題，在我國古代數學(xué)史上開(kāi)辟了高階等差級數研究的方向。此外，沈括還從計算田畝出發(fā)，考察了圓弓形中弧、弦和矢之間的關(guān)系，提出了我國數學(xué)史上第一個(gè)由弦和矢的長(cháng)度求弧長(cháng)的比較簡(jiǎn)單實(shí)用的近似公式，這就是“會(huì )圓術(shù)”。這一方法的創(chuàng )立，不僅促進(jìn)了平面幾何學(xué)的發(fā)展，而且在天文計算中也起了重要的作用，并為我國球面三角學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻。
醫學(xué)地理 沈括在地學(xué)方面反映了中國當時(shí)地學(xué)已經(jīng)達到了先進(jìn)水平。他正確論述了華北平原的形成原因：根據河北太行山山崖間有螺蚌殼和卵形礫石的帶狀分布，推斷出這一帶是遠古時(shí)代的海濱，而華北平原是由黃河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所攜帶的泥沙沉積而形成的。當他察訪(fǎng)浙東的時(shí)候，觀(guān)察了雁蕩山諸峰的地貌特點(diǎn)，分析了它們的成因，明確地指出這是由于水流侵蝕作用的結果。他還聯(lián)系西北黃土地區的地貌特點(diǎn)，做了類(lèi)似的解釋。他還觀(guān)察研究了從地下發(fā)掘出來(lái)的類(lèi)似竹筍以及桃核、蘆根、松樹(shù)、魚(yú)蟹等各種各樣化石，明確指出它們是古代動(dòng)物和植物的遺跡，并且根據化石推論了古代的自然環(huán)境。這些都表現了沈括可貴的唯物主義思想。在歐洲，直到文藝復興時(shí)期，意大利人達·芬奇對化石的性質(zhì)開(kāi)始有所論述，卻仍比沈括晚了四百多年。沈括視察河北邊防的時(shí)候，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。這個(gè)做法很快便被推廣到邊疆各州。熙寧九年（公元1076年），沈括奉旨編繪《天下州縣圖》。他查閱了大量檔案文件和圖書(shū)，經(jīng)過(guò)近二十年的堅持不懈的努力，終于完成了我國制圖史上的一部巨作——《守令圖》。這是一套大型地圖集，共計二十幅，其中有大圖一幅，高一丈二尺，寬一丈；小圖一幅；各路圖十八幅（按當時(shí)行政區劃，全國分做十八路）。圖幅之大，內容之詳，都是以前少見(jiàn)的。在制圖方法上，沈括提出分率、準望、互融、傍驗、高下、方斜、迂直等九法，這和西晉．裴秀著(zhù)名的制圖六體是大體一致的。他還把四面八方細分成二十四個(gè)方位，使圖的精度有了進(jìn)一步提高，為中國古代地圖學(xué)做出了重要貢獻?！ ∩蚶▽︶t藥學(xué)和生物學(xué)在青年時(shí)期就對醫學(xué)有濃厚興趣，并且致力于醫藥研究，搜集了很多驗方，治愈過(guò)不少危重病人。同時(shí)他的藥用植物學(xué)知識也十分廣博，并且能夠實(shí)際出發(fā)，辨別真偽，糾正古書(shū)上的錯誤。他曾經(jīng)提出“五難”新理論；沈括的醫學(xué)著(zhù)作有《沈存中良方》（得稱(chēng)《良方》）等三種?，F存的《蘇沈良方》是后人把蘇軾的醫藥雜說(shuō)附入《良方》之內合編而成的，現有多種版本行世?！ 秹?mèng)溪筆談》及《補筆談》中，都有涉獵醫學(xué)，如提及秋石之制備，論及四十四種藥物之形態(tài)、配伍、藥理、制劑、采集、生長(cháng)環(huán)境等。
軍事方面 沈括，不僅在科學(xué)上取得了成績(jì)，而且為保衛北宋的疆土也做出過(guò)貢獻。北宋時(shí)期，階級矛盾和民族矛盾都十分尖銳。遼和西夏貴族統治者經(jīng)常侵擾中原地區，擄掠人口牲畜，給社會(huì )經(jīng)濟帶來(lái)很大破壞。沈括堅定地站在主戰派一邊，在熙寧七年（公元1074年）擔任河北西路察訪(fǎng)使和軍器監長(cháng)官期間，他攻讀兵書(shū)，精心研究城防、陣法、兵車(chē)、兵器、戰略戰術(shù)等軍事問(wèn)題，編成《修城法式條約》和《邊州陣法》等軍事著(zhù)作，把一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成功地應用在軍事科學(xué)上。沈括對弓弩甲胄和刀槍等武器的制造也都作過(guò)研究，為提高兵器和裝備的質(zhì)量做出了一定貢獻。
軼事典故
“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開(kāi)”，（白居易《大林寺桃花》）當讀到這句詩(shī)時(shí)，沈括的眉頭凝成了一個(gè)結，“為什么我們這里花都開(kāi)敗了，山上的桃花才開(kāi)始盛開(kāi)呢？”，為了解開(kāi)這個(gè)謎團，沈括約了幾個(gè)小伙伴上山實(shí)地考察一番，四月的山上，乍暖還寒，涼風(fēng)襲來(lái)，凍得人瑟瑟發(fā)抖，沈括茅塞頓開(kāi)，原來(lái)山上的溫度比山下要低很多，因此花季才來(lái)得比山下來(lái)得晚呀。憑借著(zhù)這種求索精神和實(shí)證方法，長(cháng)大以后的沈括寫(xiě)出了《夢(mèng)溪筆談》。
沈括看問(wèn)題很精細，常有自己獨特精辟的見(jiàn)解。比如，在開(kāi)封的相國寺里有一幅壁畫(huà)，畫(huà)著(zhù)一個(gè)管弦樂(lè )隊在演奏。有人看了以后，說(shuō)畫(huà)家畫(huà)錯了：當管樂(lè )演奏者在吹“四”字音的時(shí)候，那個(gè)彈琵琶的居然與大家不合調，手指不是在撥“四”字音所在的上弦，卻是在掩著(zhù)下弦。沈括看了后卻認為畫(huà)家很高明，深知音樂(lè )。他說(shuō)：弦樂(lè )跟管樂(lè )不同。演奏管樂(lè )時(shí)，手指頭按在什么音，就發(fā)出什么音，是同時(shí)的。演奏琵琶則不同，只有當手指撥弦之后，才會(huì )發(fā)音，動(dòng)作是早于聲音。正因為這樣，當管樂(lè )演奏者在吹“四”字音的時(shí)候，彈琵琶的人的手指看上去不在彈“四”字音。
朱彧在《萍洲可談》的記載，沈括前后有二任妻子，第二任是淮南轉張芻之女，張氏驕蠻兇悍，平時(shí)常虐待沈括，將胡須連皮帶肉扯將下來(lái)，兒女們抱頭痛哭，跪求張氏息怒；又驅逐元配之子，年年狀告其父子。但是張氏去世后，沈括竟郁郁寡歡，過(guò)揚子江時(shí)，一度跳水尋短，并于隔年去世。
唯物主義者
沈括具有樸素的唯物主義思想和發(fā)展變化的觀(guān)點(diǎn)。他認為“天地之變，寒暑風(fēng)雨，水旱螟蝗，率皆有法”，并指出，“陽(yáng)順陰逆之理，皆有所從來(lái)，得之自然，非意之所配也?！本褪钦f(shuō)，自然界事物的變化都是有規律的，而且這些規律是客觀(guān)存在的，是不依人們的意志為轉移的。他還認為事物的變化規律有正常變化和異常變化，不能拘泥于固定不變的規則。正是這些比較正確的思想觀(guān)點(diǎn)，促使他取得了那個(gè)時(shí)代在科學(xué)技術(shù)方面達到的高度成就。沈括曾提出已知的知識是有限的，人的認識是無(wú)限的觀(guān)點(diǎn)，對科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。
唯物主義的思想傾向，還表現在沈括十分重視勞動(dòng)群眾的實(shí)踐經(jīng)驗和發(fā)明創(chuàng )造上，他不斷地從勞動(dòng)人民那時(shí)汲取智慧和力量。他曾說(shuō)：“至于技巧器械，大小尺寸，黑黃蒼赤，豈能盡出于圣人！百工、群有司、市井田野之人，莫不預焉”。為了探求醫藥知識，他“所至之處，莫不詢(xún)究，或醫師，或是巷，或小人，以至士大夫之家，山林隱者，無(wú)不求訪(fǎng)”。在《夢(mèng)溪筆談》中，他以敬佩的態(tài)度記載了宋朝勞動(dòng)人民在科學(xué)技術(shù)上的許多卓越貢獻。例如布衣畢升發(fā)明活字印刷術(shù)，民間匠師喻皓的建筑成就和編著(zhù)的《木經(jīng)》，河工高超創(chuàng )造的合龍堵口的先進(jìn)方法，平民天文數學(xué)家衛樸修歷的事跡，以及河北工作煉鋼、福建農民種茶等許多無(wú)名英雄在生產(chǎn)斗爭中取得的寶貴經(jīng)驗，等等。正是由于沈括的詳細記述，才使得不少作出貢獻的勞動(dòng)人民的業(yè)績(jì)得以保存流傳下來(lái)。
唯物主義的思想傾向，決定了沈括對于自然現象和科技成就的記述具有一定的科學(xué)性。他觀(guān)察和描述事物非常細致、具體、準確，沒(méi)有封建時(shí)代一般文人虛詞浮夸的壞習慣。因此，通過(guò)他的記述，我們能夠明確地判斷他那個(gè)時(shí)期生產(chǎn)技術(shù)和自然科學(xué)所達到的水平。例如，沈括有關(guān)雷電、海市蜃樓、龍卷風(fēng)、地震以及隕鐵等自然現象的記載，非常細致貼切而生動(dòng)形象，使人們仿佛親臨現場(chǎng)。
沈括能夠用發(fā)展變化的觀(guān)點(diǎn)研究客觀(guān)事物，得出正確的結論。他在論述有關(guān)數學(xué)、氣象、醫藥等許多問(wèn)題的時(shí)候，多次強調要因地因時(shí)制宜。例如古代規定二月和八月是采藥的季節，是沈括指出，草藥生長(cháng)由于受自然條件和栽培情況的影響，同時(shí)采藥又有取根、取葉、取芽、取花、取實(shí)等不同的要求，因此，要根據不同情況選下采藥時(shí)間，不可死板地“拘以定月”。沈括的這一見(jiàn)解是十分合理的。
沈括對一些自然現象并不停留在表面的觀(guān)察上，他還努力探求它的科學(xué)道理，提出對事物發(fā)展變化規律性的解釋。象對雁蕩山諸峰和華北平原的形成原因、二十八宿的位置、化石的形成等許多問(wèn)題的說(shuō)明，是符合近代科學(xué)原理的。為了弄清陽(yáng)燧（凹面鏡）成像的道理，他觀(guān)察空中飛鳥(niǎo)的影子情況，并親自移動(dòng)自己的手，來(lái)比較成像的區別，終于作出了比較正確的解釋。這些都是他在科學(xué)事業(yè)上能夠獲得成功的重要原因。
評價(jià)
在北宋那個(gè)崇文讀經(jīng)、吟詩(shī)填詞的主流時(shí)代，理科被視為末學(xué)，甚至被譏為旁門(mén)左道。在這樣的背景下，沈括（1031—1095）卻是個(gè)文化、科技通人，一生從事的研究領(lǐng)域極為宏闊?！端问贰吩u價(jià)他說(shuō)：“博學(xué)善文，于天文、方志、律歷、音樂(lè )、醫藥、卜算無(wú)所不通，皆有所論著(zhù)?！?/p>
沈括在官場(chǎng)的蹭蹬和學(xué)術(shù)上的成就， 幾乎都可以從他的性格中找到解釋。他這人好學(xué)，喜歡研究各種新奇東西，干活兒好動(dòng)腦子，所以，在做主管治河、天文工作的技術(shù)官員時(shí)，在做依靠地理學(xué)知識的外交談判使節時(shí)，也能不辱使命。但他缺少殺伐決斷的實(shí)際軍政才能，所以在做邊境軍政“一把手”時(shí)難免失敗。在政治活動(dòng)中，他的人格缺陷很明顯，他與王安石本是世交，沈括父親的墓志銘就是王安石寫(xiě)的，在王安石當政時(shí)，沈括曾是他變法的支持者。但在王安石第一次下野后，沈括又曾上書(shū)反對過(guò)王安石的一些法令，導致王安石復出后，罵沈括是“小人”。這樣，沈括成了在新舊兩派都討不到好處的人物。他和蘇軾的關(guān)系也不好，很可能是出自某種“文人相輕”的心態(tài)，也許他認為蘇軾所擅長(cháng)的詩(shī)詞文賦、書(shū)法文墨之類(lèi)的東西算不上什么，總之，不知出于什么動(dòng)機，他參與到了迫害蘇軾的“烏臺詩(shī)案”中，羅織罪名、攻擊蘇軾，這又令后世一大批蘇軾的擁躉，對沈括的政治人品大加撻伐。
但他最大的長(cháng)處是好學(xué)，而且沒(méi)有任何知識視野上的偏狹，他不像當時(shí)主流士大夫那樣，輕視在社會(huì )底層工作的工匠、水手，所以，記錄下了布衣畢升發(fā)明的活字印刷術(shù)和水手們航海用的指南針，中國“四大發(fā)明”中的兩大發(fā)明是靠沈括的記錄而揚名于世的。對于延安老百姓使用的石油，他不僅記錄，而且還親自動(dòng)手做實(shí)驗，用石油制做墨錠。從這方面來(lái)，他至少是位實(shí)驗科學(xué)家。與蘇軾、朱熹這些大文人不同，他對于數學(xué)有著(zhù)出奇的興趣，所以在數學(xué)上做出了杰出的貢獻。平心而論，論治學(xué)的淵博程度以及對人民實(shí)際物質(zhì)生活的貢獻來(lái)講，沈括比蘇軾、朱熹之輩強多了，但他在中國文化史上的名氣卻沒(méi)有這兩位大，只能說(shuō)明古代中國是多么缺少科學(xué)的傳統。
紹圣元年（1094年），65歲的沈括竟真的追隨亡妻而去。臨死前，沈括交代長(cháng)子沈博毅及次子沈清直將他的遺體歸葬在故鄉浙江杭州錢(qián)塘的龍居里。
沈括作為官吏是失敗的，為人也是失敗的，但作為科學(xué)家卻是成功的，也正因這種成功，使我們對這位有著(zhù)瑕疵的古代科學(xué)家仍然懷有一種崇敬之情。
英國科學(xué)史家李約瑟評價(jià)沈括“中國科學(xué)史上的坐標”和“中國科技史上的的里程碑”。
紀念物
故居 鎮江市區夢(mèng)溪園，是北宋時(shí)期科學(xué)家沈括晚年居住的地方。夢(mèng)溪園原有面積約十畝左右，園里有岸老堂、蕭蕭堂、殼軒、深齋、遠亭、蒼峽亭等建筑，還有一條溪水流經(jīng)園內。夢(mèng)溪園是原夢(mèng)溪園的一部分，于1985年恢復，占地2畝，計2幢建筑。前幢為清代修建的硬山頂平瓦房，坐東朝西，當中設正門(mén)入園，門(mén)上方嵌有茅以升題寫(xiě)的“夢(mèng)溪園”大理石橫額。后幢為清式廳房，坐北朝南，內有沈括雕像和文字圖片、模型、實(shí)物，展現了沈括在天文、地理、數學(xué)、化學(xué)、物理、生物、地質(zhì)、醫學(xué)等方面的科研成就。
行星 1979年7月1日為了紀念他，中國科學(xué)院紫金山天文臺將該臺在1964年發(fā)現的一顆小行星2027命名為沈括。
人物生平
早年經(jīng)歷宋仁宗天圣九年（1031年），沈括出生于浙江錢(qián)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(shū)，并隨父親宦游州縣，到過(guò)泉州、潤州、簡(jiǎn)州和汴京等地，接觸社會(huì )，增長(cháng)見(jiàn)識，表現出對大自然的強烈興趣和敏銳觀(guān)察力。
沈括自幼體弱，加上讀書(shū)十分用功，經(jīng)常需要服食中藥調理。錢(qián)塘沈氏在醫藥學(xué)頗有建樹(shù)，有家傳藥學(xué)書(shū)籍《博濟方》，受家庭影響，沈括也從搜集醫方開(kāi)始鉆研醫學(xué)。
皇祐二年（1050年），沈周知明州（寧波），沈括借居蘇州母舅家，從舅舅許洞的著(zhù)作與藏書(shū)中得益甚多，開(kāi)始對軍事產(chǎn)生強烈的興趣。
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(yáng)縣主簿，遂治理沭水，開(kāi)發(fā)農田，頗有政績(jì)。工程結束后，沈括辭去職務(wù)，來(lái)到哥哥沈披在任的寧國縣，準備科舉考試。嘉祐六年（1061年），沈披主持蕪湖萬(wàn)春圩工程，沈括有治水經(jīng)驗，遂獻計獻策并作了詳細記錄。
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(mǎn)，授揚州司理參軍，負責一州刑獄。
治平二年（1065年），經(jīng)淮南路轉運使張蒭推薦，沈括被調入京師，編校昭文館書(shū)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?？?，有機會(huì )接觸皇家藏書(shū)，進(jìn)一步充實(shí)自己的學(xué)識。八月，母親病逝，沈括辭官護送靈柩回錢(qián)塘。
參與變法熙寧四年（1071年），沈括守喪期滿(mǎn)，進(jìn)京述職，得到神宗和王安石的器重，被任為檢正中書(shū)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，所省費用數以萬(wàn)計，神宗十分滿(mǎn)意。
八月，淮南饑荒，沈括受命巡察，發(fā)放常平倉錢(qián)糧，疏通河渠，修治荒田，取得明顯成效，升任集賢校理，巡察兩浙農田水利。兩浙水利工程規模浩大，沈括建議出錢(qián)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。當時(shí)的日官都是些庸碌之人，對天文幾乎全然不知。沈括遂改革機構，改進(jìn)儀器，召請衛樸修造新歷法，并向全國征集觀(guān)測天象的書(shū)籍。
十一月，朝廷登記民間車(chē)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(chē)，不利于機動(dòng)作戰；小鹽井很多，填封私井勢必要加強警戒，得不償失。神宗贊同，次日詔停此二事，擢升沈括為知制誥、兼管通進(jìn)、銀臺司。
熙寧七年（1074年）八月，沈括調任河北西路察訪(fǎng)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。次年二月返京后，沈括上疏，提出三十一條整改意見(jiàn)，多數都被神宗肯定與采納。九月，沈括兼任判軍器監，負責兵器的鑄造與儲備。沈括對弓有很深的研究，提出“弓有六善”的觀(guān)點(diǎn)，并建議大批制造“神臂弓”。到次年五月，軍器監上報朝廷時(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“九軍戰法”，分九軍為九營(yíng)，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(yíng)等建筑的營(yíng)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(xiàn)，宋廷不同意。遼使蕭禧到汴京，指責宋廷談判不誠，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)現宋遼過(guò)去商定的協(xié)議是以古長(cháng)城為界，而黃嵬山在古長(cháng)城以南，相距有三十里之遙，遂上表呈報朝廷。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)，預先找出相關(guān)書(shū)信檔案數十件，讓幕僚和吏員背熟。契丹宰相楊益戒每有問(wèn)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(wú)言可對，就威脅說(shuō)，以數里之地、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?zhuān)o張的宋遼關(guān)系得以暫時(shí)緩解。
七月，沈括起程回國，據沿途地理形勢、風(fēng)俗民情畫(huà)撰為《使契丹圖抄》，獻給朝廷。因出使有功，沈括被提拔為淮南、兩浙災傷州軍體量安撫使；十月，權發(fā)遣三司使。次年十月，拜為翰林學(xué)士、權三司使。
彈劾被貶熙寧九年（1076年）十月，王安石罷相，吳充繼任同中書(shū)門(mén)下平章事。沈括到丞相府匯報政務(wù)，吳充問(wèn)及免役法，沈括建議減免窮人的役錢(qián)，吳充贊同并上疏匯報給神宗。十一月，沈括再次上書(shū)要求減免下戶(hù)役錢(qián)，并建議朝廷將舊有的差役法和現行的免役法有機結合起來(lái)，實(shí)行“差雇并行”。沈括的這個(gè)觀(guān)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）、越權言事（免役法歸司農寺負責）、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(shū)，指責沈括“反復無(wú)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(qián)買(mǎi)酒，召集邊民子弟開(kāi)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?；顒?dòng)持續了一年，沈括從中選拔出精銳之士，充實(shí)到邊防部隊，延州軍隊的聲威遠超其他州府。
元豐四年（1081年）十月，蕃部數萬(wàn)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(zhù)命前鋒李達領(lǐng)千人出擊，攜帶十萬(wàn)人的軍糧，宣稱(chēng)鄜延路總帥沈括將親自率軍督戰。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(wàn)人，牛羊三萬(wàn)。
十一月，奉命西討的河東兵十二將率軍東還，經(jīng)過(guò)鄜延，沈括抓住時(shí)機，命部將在綏德城炫耀武力，聲稱(chēng)宋廷已任命沈括兼領(lǐng)河東十二將的兵力，不日即興兵西討。駐守的西夏軍聞?dòng)嵡皝?lái)打探，果見(jiàn)大隊人馬聚集，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點(diǎn)，招兵買(mǎi)馬，攻打鄜延。沈括采取聲東擊西的戰術(shù)，派副總管曲珍率軍兩萬(wàn)進(jìn)軍東川，揚言要去攻打葭蘆，吸引西夏兵力布防，趁機攻下金湯。接著(zhù)，沈括又用同樣的策略攻下了葭蘆。
兵敗永樂(lè )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略主張，宋廷派給事中徐禧前往鄜延路節制軍事，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(lè )埭，終定為永樂(lè )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)四千人鎮守，率余部返回米脂。
九月九日，西夏出兵三十萬(wàn)攻永樂(lè )城，曲珍忙報知徐禧，徐禧統兵兩萬(wàn)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?lài)?，截斷水源，永?lè )城危在旦夕。沈括率兵一萬(wàn)前去支援，被夏軍阻在永定河岸；又羌兵八萬(wàn)襲擊綏德，沈括權衡利弊，決定舍永樂(lè )而保綏德。種諤因反對筑永樂(lè )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(lè )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(wàn)兩千有余（永樂(lè )城之戰），謀取橫山的計劃宣告失敗。
沈括作為一路帥臣，在明知永樂(lè )城“路險而遠、不利協(xié)防與救助；且地理位置險要，敵軍必爭”的情況下，不堅持己見(jiàn)，而選擇迎合徐禧，對永樂(lè )城之敗有不可推卸的責任。
歸隱夢(mèng)溪元豐五年（1082年）十月十七日，宋廷以沈括“議筑永樂(lè )城，敵至卻應對失當”為由，貶為筠州團練副使，隨州安置。沈括到隨州后，寓居于法云禪寺，無(wú)親無(wú)故，且行動(dòng)受到很大限制。隨州的三年是沈括一生中最憂(yōu)傷、灰暗的時(shí)期，他開(kāi)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?xún)冗w，改任秀州團練副使，本州安置、不得簽書(shū)本州公事。秀州地處江南，毗鄰故鄉杭州，沈括的心情得以從頹廢中好轉起來(lái)，遂專(zhuān)心于學(xué)問(wèn)，開(kāi)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，準許沈括在秀州境內自由行動(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(mèng)溪園，在此隱居，創(chuàng )作《夢(mèng)溪筆談》。
紹圣二年（1095年），沈括因病辭世，享年六十五歲。