沈括生於官宦之家，非常多才多藝，對禮樂制度、醫藥、天文都很有興趣。在他出使契丹期間，藉由觀察地理形勢，曾繪出《使契丹圖鈔》，成爲重要的軍用地理資料，也曾用麵糊調木屑和熔蠟製成立體地形模型。在西方，直到十八世紀，瑞士才出現地形模型，而且規模比沈括的小得多。
沈括曾經改革鹽鈔、貨幣及役法，統整軍務，具有相當的政治才華。此外，沈括是世界上第一位使用“石油”一詞的人，過去石油被稱爲“石液”、“石漆”，不被前人看重，但沈括一次到延州考察它的用途、採集方法及蘊藏量，預料後世一定會大規模採用石油作爲原料。沈括去訪察河北時，行經太行山，發現大量螺蚌殼及鵝卵石，推測這一帶在太古時代一定是海岸，這種根據古生物化石推斷沖積平原成因的理論，在世界遙遙領先，比英國人赫頓（James Hutton）在十八世紀提出同樣學說早了六百多年。
然而，沈括的成就還不只這些，還包括天文、曆法及算學，在這三方面他有獨到的見解。在天文方面，他發現了地磁子午線和地理子午線的差（注8、9），這是世界上最早關於地磁偏角的記錄，比1492年哥倫布橫渡大西洋發現磁鍼偏角早了四個世紀，而在他的著作《夢溪筆談》記錄了另一項磁偏角的發現─北極星同北極距三度多。在曆法的成就，過去曆法以月亮朔望定月，但沈括根據節氣定月，把一年分爲十二個月，大月三十一天，小月三十天，取消閏月，發明“十二氣曆”，也就是今天的陽歷。在算學的貢獻，沈括的著作《九章算術》發展了等差級數求總和的演算法，稱爲“隙積術”；另一個是“會圓術”，就是從已知的直徑和弓形的高度，求出弓形底和弓形弧。
沈括晚年在夢溪園以筆記體裁形式完成了聞名中外的科學巨著《夢溪筆談》。《夢溪筆談》涵括了中國宋朝以前在天文學、數學、物理學、地理學、地質學、氣象學、生物學、醫藥學、考古、語言、史學、文學、音樂、繪畫以及財政、經濟等等領域的巨大成就，從自然科學到社會科學，應有盡有。英國科學史家李約瑟博士（Dr. Joseph Needham）在他的《中國科學技術史》(Science and Civilisation in China)一書中，稱讚《夢溪筆談》是“中國科學史上的里程碑”；日本數學家三上義夫在其《中國算學之特色》中說日本的數學家沒有一個比得上沈括。
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