我國北宋時期,科技人才輩出,成就燦爛。論及科技貢獻,當首推燕肅。燕肅,北宋益都人,精通天文歷法,博學多藝,不僅繪制了《海潮圖》,撰寫了《海潮論》,還先后研制成功了指南車、記里鼓車、欹器、蓮花漏等發(fā)明。其父峻慷慨任俠。肅舉進士,累官禮部侍郎致仕。“性精巧,嘗造指南記里二車及欹器以獻。又上蓮花漏法,分刻不差,人服其精。立石載其法,工畫,入妙品,尤善古木折竹?!庇纱藖砜?,燕肅最大的貢獻還是在發(fā)明方面。英國科技史學家李約瑟在他的《中國與西方的科學和社會》中說:“燕肅是個達·芬奇式的人物?!?/p>
制成指南車。指南車亦稱“司南車”,利用齒輪機構(gòu)制成,是我國古代的重要發(fā)明。據(jù)傳指南車是黃帝時代發(fā)明的,到宋代它的制造方法已經(jīng)失傳,沒有任何資料記載。對指南車內(nèi)部構(gòu)造記載較詳細的是燕肅制造的指南車。
燕肅在宋仁宗天圣五年(1027年)再度制成指南車,燕肅的指南車是一輛雙輪獨轅車,結(jié)構(gòu)巧妙,新穎獨特,車上立一木人,伸臂指南。車上除了2個沿地面滾動的車輪外,還有大小不同的7個齒輪。燕肅的指南車制作精美,車身涂為紅色,上面繪制有青龍、白虎及花鳥圖案,四角垂有香囊。該車的制造采用了差速齒輪的原理,這一應用比歐洲早了1000多年。但是燕肅指南車的唯一缺點是,不能轉(zhuǎn)太大的彎。
記里鼓車亦名“大章車”,也是利用齒輪機構(gòu)制成的,是公元3世紀時中國最先發(fā)明的記錄行車里程的工具。大約在漢朝或晉朝已有記里鼓車,不過記載得較為簡略。燕肅重新設計了記里鼓車。燕肅的記里鼓車分上下兩層,上層有一個木人,車行1里,木人擊敲;下層也有一個木人,車行10里,木人擊鐲。這種記里鼓車在部隊行軍和道路測量等方面得到廣泛運用,可見燕肅在技術(shù)上的表現(xiàn)十分驚人。
制造灌溉汲水用的“欹器”。欹器是先秦時期我國勞動人民發(fā)明的一種灌溉汲水用的陶器,是利用平衡的種類跟重心位置的關(guān)系制成,它“虛則欹,中則正,滿則覆”,確實頗為巧妙,但是到宋朝時欹器已經(jīng)失傳?!稏|都事略》及《宋史》中的《燕肅傳》都認為燕肅制造過欹器。燕肅利用重心和定傾中心的相對位置跟浮體穩(wěn)定性的關(guān)系,經(jīng)過周密的計算和精巧的設計,把欹器制造出來。燕肅的蓮花漏被“世準其精密”,在宋代大行其道,被許多州所采用。
燕肅是潮汐研究史上第一個提出具體潮汐時差數(shù)值的人,通過對潮候進行推算,指出每天海潮漲落的時間,其所舉數(shù)據(jù)是非常精確的。他還抓住了泥沙堆積、河床升高等關(guān)鍵問題,第一個比較科學地解釋了錢塘江潮。
乾興元年(1022年),燕肅寫出了著名的論著《海潮論》。《海潮論》雖刻在石碑上,卻未曾留下名字,經(jīng)過他人考證才知道是燕肅的著作。此外,燕肅還根據(jù)自己的海潮理論繪制了《海潮圖》,為當時的漁業(yè)生產(chǎn)和海上交通提供了可靠的資料。