第一章錢塘少年的格物初心
宋仁宗慶曆年間的一個夏夜，錢塘縣城的沈家書齋還亮著燈。十四歲的沈括趴在案前，手裡捏著根竹片，正對著一碗清水擺弄。碗裡浮著枚銅錢，他一會兒墊高碗沿，一會兒調整竹片角度，額頭上滲著汗珠。
“括兒，都三更了還不睡？”父親沈周推門進來，手裡端著碗蓮子羹。他剛從泉州知州任上告假回家，看著兒子癡迷的樣子，無奈地搖搖頭。
沈括頭也不抬：“爹，您看！銅錢明明沉在碗底，可從這個角度看，它就像浮起來一樣！這是為啥？”他挪動竹片，銅錢在水裡的影子忽沉忽浮。
沈周放下碗，蹲在兒子身邊：“這是光的折射道理。就像咱們看水裡的魚，實際位置總比看到的深。”他指著窗外，“明天帶你去錢塘江看潮，那裡的潮汐更有意思。”
第二天一早，沈括跟著父親來到錢塘江邊。潮水還沒到，漁民們正在修補漁網。沈括蹲在灘塗邊，用樹枝測量水痕，問老漁民：“大伯，潮水每天都這個時候來嗎？”
老漁民笑道：“後生仔，潮水跟著月亮走呢！月初月中潮最大，刮風下雨也會變。”
正說著，遠處傳來隆隆聲，像萬馬奔騰。潮水白花花地湧來，拍在岸上濺起丈高水花。沈括盯著潮水進退的軌跡，手裡的樹枝飛快記錄著，連褲腳被打濕都沒察覺。回家後，他把觀測到的潮汐時間、高度一筆筆記在本子上，還畫了示意圖。
沈括的母親許氏是著名學者許洞的女兒，見兒子癡迷這些“雜學”，非但不反對，還找來《九章算術》《水經注》給他看。“學問不分高低，能明白道理就是真學問。”她教沈括算圓周率，用算籌擺出複雜的算式。
十五歲那年，沈括隨父親到泉州赴任。泉州港的外國商船讓他大開眼界，他跟著阿拉伯商人學天文曆法，看他們用星盤導航；向造船工匠請教船體結構，蹲在船塢裡看工匠們拚接龍骨。有次為了弄清船舵的原理，他跟著商船出海三天，回來時曬得黝黑，卻捧著畫滿圖紙的本子笑得開心。
父親同僚見他整天“不務正業”，勸沈周：“沈知州，孩子該好好讀經書考科舉，總擺弄這些奇技淫巧沒前途。”
沈周卻擺擺手：“括兒心裡有數。”他不知道，這些看似無用的學問，日後會成為大宋最珍貴的財富。
第二章治世能臣的實乾鋒芒
嘉佑八年，沈括考中進士，被任命為揚州司理參軍。第一次升堂審案，被告是個偷了官糧的倉吏，按律該杖責八十。沈括卻發現倉廩的量具刻度不準，鬥比標準大出一成。
“等一下！”他讓人取來標準量具，當眾比對，“這鬥比規定的大，倉吏按此收糧，百姓實際多交了糧食。他偷糧固然不對，但根源在量具失準。”
他當即上書轉運使，請求重新校準全州量具。轉運使起初不耐煩，沈括帶著量具和賬本找上門，一筆筆算清誤差導致的糧損：“全州每年因此多收百姓糧食三千石，少繳國庫一千石，必須整改！”
轉運使被他算得啞口無言，隻好批準。沈括帶著工匠校準量具，刻上標準刻度，還編了本《衡器校準法》發到各縣。揚州百姓再也不用多交糧食，都稱他“沈青天”。
治平三年，沈括調任昭文館編校。他利用職務之便，通讀皇家藏書，尤其癡迷天文曆法。當時的《崇天曆》預測日食總有誤差，沈括帶著渾儀在司天監觀測，連續三個月記錄日月運行軌跡，發現是曆法的回歸年計算有誤。
他寫成《熙寧曆議》，請求修訂曆法。司天監監正楊緯嘲笑他：“沈編校還是管好文書吧，曆法是天文學家的事。”
沈括不爭辯，每天帶著觀測記錄到政事堂等王安石。王安石正在推行新法，見他執著，接過手稿翻看。裡麵密密麻麻的觀測數據、精確的計算公式，讓王安石眼前一亮：“子容沈括字）有真才實學！準你修訂曆法。”
熙寧五年，沈括任提舉司天監，主持修訂新曆。他罷免了六個隻會混日子的舊曆官，提拔平民天文學家衛樸。有人反對：“衛樸是市井小民，怎能參與修曆？”
沈括拿出衛樸的曆法計算稿：“他的圓周率算到小數點後七位，比古曆精確三倍。曆法講的是精準，不是出身。”
在他主持下，新曆《奉元曆》修成，預測日食誤差不超過一寸，是當時最精確的曆法。頒行那天，沈括站在司天監的觀星台上，看著新曆牌被掛起，心裡比中進士還高興。
同年，沈括奉命疏浚汴河。汴河泥沙淤積，航運不暢，之前的官員隻會派人挖泥，過段時間又堵了。沈括帶著工匠沿汴河測量，用“分層築堰法”計算淤泥厚度，發現是上遊水土流失導致。
他不是簡單挖泥，而是在上遊修梯田、種樹木固土，在河道設水閘控製流速。工程竣工後，汴河航運通暢，十年沒再淤積。負責工程的太監驚歎：“沈大人這法子，比光挖泥省了幾萬兩銀子！”
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第三章軍事奇才的邊關經略
熙寧七年，遼朝派使者來爭河東地界，聲稱黃嵬山一帶是遼國領土。朝廷派去的使者都被遼使問倒，王安石推薦沈括：“子容懂地理，善辯論，讓他去。”
沈括接到任務，連夜查閱樞密院的檔案，找到北宋與遼國簽訂的《澶淵之盟》原件，上麵明確標注黃嵬山是宋遼界山，山南屬宋，山北屬遼。他把地圖、盟約抄錄成冊，帶著去見遼使。
遼使耶律榮拿出遼國地圖，指著黃嵬山說：“此山自古屬遼，沈大人不要強辯。”
沈括展開帶來的地圖，指著盟約原文：“耶律大人請看，盟約白紙黑字寫著界山位置。你們的地圖把山南遷了三裡，是何道理？”他拿出曆代邊界石碑拓片，“這些石碑現在還在山南，難道會自己長腿跑到遼國去？”