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沈括不仅精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学；他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家；同时他博学善文，对方志律历、音乐、医药等无所不精。沈括青少年时随父沈周先后到过润州、泉州、开封、江宁等地，增长了不少书本外的知识，为他以后做学问奠定了良好的基础。
沈括曾在东京（开封）担任过昭文馆编校、司天监等职务，这使他有机会阅读了大量丰富的皇家藏书。他晚年提出的用太阳历，即“十二气历”的主张，使他成为世界上第一个提出太阳历和农历结合的人。他对传统历法的缺点作了科学分析，说传统历法用闰月的方法来调整太阳和月亮的运行周期，是费力又不解决问题。他为此主张采取太阳历，按十二节气把一年分成十二个月。1930年，英国气象局局长肖伯纳也曾提出了与沈括相同的理论，但比沈括晚九百多年。
沈括创立了“隙积术”和“会圆术”
沈括在数学方面也有精湛的研究。他根据平时遇到的一些计算问题，从实际应用需要出发，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积体的研究，提出了计算总数的一般方法，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，推动了我国宋代关于高阶等差级数的研究。
另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奠定了基础，也作出了重要的贡献。
沈括的著作甚多，只可惜大多数都失传了，他晚年所著的《梦溪笔谈》详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果，反映了我国古代特别是北宋时期
自然科学达到的辉煌成就。《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库，而且在世界文化史上也有重要的地位。 1090年五十八岁的沈括住在润州梦溪园，撰成《梦溪笔谈》，这部巨著是他一生所学和实践的结晶。全书共三十卷，分为故事、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、药议等十七目、六百零九条。其中涉及到科学技术的条目就有二百多条，如铜壶滴漏的讨论、凹面镜的解释、透光镜的探讨、立体地形模型的制造、指南针使用方法的经验、
地磁偏角的发现等等。全书内容广博，见解独到，因此被英国著名科技史专家李约瑟称为“中国科学史上的坐标”。他在《中国科学技术史》一书中指出：“沈括可算是中国整部科学史中最卓越的人物。” 日本数学家三上义夫在《中国算学之特色》中，对他有这样的评价：“日本的数学家没有一个比得上沈括，像中根元圭精于医学，音乐和历史，但没有沈括的经世之才；本多利明精于航海术，有经世之才 ，但不能像沈括的多才多艺……沈括这样的人物，在全世界数学史上找不到，只有中国出了这一个人。我把沈括称做中国数学家的模范人物或理想人物，是很恰当的。”
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