另外，在物理学、光学、声学、生物医学等诸多科学领域内，沈括也有很深的造诣。有一次，沈括的妻子刚推开楼上房间的门，猛听得案上的古琴发出“铮铮”的弹奏声，吓了一大跳，忙唤丈夫前来观看。沈括四下一望，见院墙外面正有一支迎亲队伍穿街而过，鼓乐声还不绝于耳。“原来如此。”沈括和妻子进入房中，命仆人取来另一架琴，又用剪刀剪了个小纸人，贴在琴弦上。然后，他走到原来的古琴旁，用手指用力拨动琴弦。结果，那贴在另一架琴上的纸人竟颤颤巍巍跳动起来，同时弦上发出“铮铮”的声响。“瞧见了吗？这就是声学上的共振现象。如果琴弦音度相同，拨动一架琴上的弦，另一架琴上相应的弦就会振动，发出声音。刚才街上娶亲的鼓乐声传来，你正开门，引起古琴的共鸣，就是这个道理。”还有一次，沈括听说，慎县发生了一起殴打致死人命案。可是，知县前往验尸时，却怎么也查不出死者的伤痕。后来，听了一位老者的指教，知县命人把尸体抬到日光下，又用红伞遮住阳光，那尸体上的各处伤痕就顿时清晰地显现了出来。沈括细细琢磨，反复实验，最后才明白这是滤光的作用。新的红油伞，就像是今天的滤光器，皮下瘀血的地方一般呈青紫色，白光下看不清楚，但在红光下却能清晰显现。沈括把这次“红光验尸”的奇迹记载在他的《梦溪笔谈》中，给后代法医、物理工作者以很大的启示。沈括晚年退出政坛，隐居在江苏镇江朱方门外竹影摇动、溪水潺潺的梦溪园，潜心笔耕，写出了伟大的科学巨著《梦溪笔谈》。这是一部反映当时科技发展最新成就、内容丰富的著作，充分显示了作者的博学多闻和旷世才华。书中涉及数学、物理、化学、天文学、地学、生物医学、工程技术等许多学科，共609条记述。
为官造福
除了科学研究，沈括在政务上也很突出。皇祐三年（1051年）十一月，沈周在杭州去世。至和元年（1054年），沈括父丧服满，以父荫授海州沭阳县（今属江苏）主簿。此后十多年辗转四方，担任地方低级官吏。虽然职位低微，事务繁杂，但沈括兢兢业业，取得了令人称赞的政绩。在沭阳主簿任上，他首先采用安抚措施，平息了一场县民抗官的斗争。接着着手整治该县长年失修的水利工程，使危害多年的沭水得到治理，得良田七千顷，促进了当地农业生产的发展。继沭阳治沭水后，嘉祐六年（1061年）他任宣州宁国县（今属安徽）令，通过实地调查，力驳众议，动用八县1.4万名民夫，费时80天，重建万春圩，垦辟良田1270顷，使数县受益。
嘉祐八年（1063年），沈括进士及第，除扬州司理参军。治平三年（1066年），沈括入京城任馆阁校勘，编校昭文馆书籍，删定三司条例。因馆职清闲，故沈括有较充裕的时间深入研究天文和历算，为日后从事历算仪象方面的工作奠定了基础。
熙宁五年（1072年），时任太子中允、检正刑房公事的沈括，又被任命为兼提举司天监，主持司天监的工作，并进行整顿和改革。首先是整顿机构，罢免六个庸官，招募有真才实学的人士充实机构，提高人员的素质；其次是任用卫朴编修新历，于熙宁八年（1075年）修成《奉元历》；再次，针对原司天监的观测仪器破败不堪，难敷应用，在对天文仪器作了系统的研究后，沈括写出《浑仪》、《浮漏》、《景表》三篇论文，建议制造更精确的浑仪、浮漏、圭表等。在得到允准后即着手研制，于熙宁七年（1074年）完成新仪的制造。因制新仪之功，沈括被升迁为右正言、司天秋官正。沈括生活在北宋中期，这时的宋朝外有辽、西夏的侵逼，内为冗官、冗兵、冗费所困，财政危机深重。内外交困，矛盾激化，统治不稳。为解决积贫积弱的问题，实现富国强兵，继范仲淹等人发动“庆历新政”失败后，王安石又再次倡导变法，在宋神宗的支持下，开始了一系列的改革活动。沈括是王安石变法的积极参与者，史载：“朝廷新政规划，巨细括莫不预。”同时还参加了一系列推行新法的重要活动，多次出京前往各地视察。1072年，沈括奉命治汴。汴河水利是王安石变法的农田水利法中一个重点工程，自熙宁二年（1069年）开工后，取得了一定成效，但屡遭守旧派的攻击。沈括通过考察，从治汴的历史和现状出发，说明了治汴工程的巨大好处。熙宁七年（1074年）八月，沈括被任命为河北西路察访使，兼提举该路保甲，主要任务是视察和整顿边防。他向朝廷就兴修防御设施、推行保甲法等问题提出31项建议。同年九月，受命兼管新政的重要机构——军器监，在此后近两年的时间里，使军器监生产的兵器在数量与质量上均有很大提高。同时，沈括还钻研阵法与城防，重订《九军阵法》，编成《修城法式条约》等。
沈括出使
自从宋真宗以后，宋朝一直依靠每年送大量银、绢，维持了几十年跟辽朝暂时妥协的局面，但是辽朝欺宋朝软弱，想进一步侵占宋朝土地。公元1075年，辽朝派大臣萧禧到东京，要求划定边界。
宋神宗派大臣跟萧禧谈判，双方争论了几天，没有结果。萧禧一直说黄嵬山（在今山西原平西南）一带三十里地方应该属于辽朝。宋神宗派去谈判的大臣不了解那里的地形，明知萧禧提出的是无理要求，又没法反驳他。宋神宗就另派沈括去谈判。
沈括先到枢密院，从档案资料中把过去议定边界的文件都查清楚了，证明那块土地应该是属于宋朝的。他向宋神宗报告，宋神宗听了很高兴，就要沈括画成地图送给萧禧看，萧禧才没话说。
宋神宗又派沈括出使上京。沈括首先收集了许多地理资料，并且叫随从的官员都背熟。到了上京，辽朝派宰相杨益戒跟沈括谈判边界，辽方提出的问题，沈括和官员们对答如流，有凭有据。杨益戒一看没有空子好钻，就板起脸来蛮横地说：“你们连这点土地都斤斤计较，难道想跟我们断绝友好关系吗？”沈括理直气壮地说：“你们背弃过去的盟约，想用武力来胁迫我们。真要闹翻了，我看你们也得不到便宜。”辽朝官员说不服沈括，又怕闹僵了，对他们没好处，只好放弃了他们的无理要求。
沈括带着随员从辽朝回来，一路上，每经过一个地方，都把那里的大山河流、险要关口，画成地图。还把当地的风俗人情，调查得清清楚楚。回到东京以后，他把这些资料整理起来，献给宋神宗。宋神宗认为沈括立了功，拜他为翰林学士。
沈括为了维护宋朝边境的安全，十分重视地形勘察。有一次，宋神宗派他到定州（今河北定县）去巡视。他假装在那里打猎，花了二十多天时间，详细考察了定州边境的地形，还用木屑和融化的蜡捏制成一个立体模型。回到定州后，沈括要木工用木板根据他的模型，雕刻出木制的模型，献给宋神宗。这种立体地图模型当然比绘制在纸上的地图更清楚了。
宋神宗对沈括画的地图和制作的地图模型很感兴趣。第二年，他就叫沈括编制一份全国地图。但是不久，沈括受人诬告，被朝廷贬谪到随州去。在那里，环境虽然很困难，但是他坚持绘制没有画完的地图；后来，他换了几个地方的官职，也是一面考察地理，一面修订地图。坚持了十二年，终于完成了当时最准确的一本全国地图——《天下州县图》。同年十月，沈括升任翰林学士、权三司使，主持宋朝财政。他推行新法，改革财政制度，在一定程度上改善了宋朝的财政状况。
熙宁十年（1077年）七月，沈括因主张免除下户役钱、轻役依旧轮差，遭御史蔡确等人诬劾，被罢三司使，出知宣州。元丰三年（1080年）五月，改知延州（今陕西延安）。不久又兼任鄜延路经略安抚使，成为一方军事统帅，在与西夏的对抗中屡立战功，并升任龙图阁直学士。但在元丰五年（1082年）九月，永乐城被西夏军攻破，北宋损失官兵万余人，夫役无数。沈括在此次战役中，虽竭尽全力阻止西夏军的继续前进，但他身为主帅，未能坚持自己的主张，纠正钦差徐禧的错误，导致宋军损失惨重，应负有一定责任。十月，朝廷以“措置乖方”罪，降沈括为均州团练副使，限他居住在随州（今湖北随县）。八年，徙秀州（今浙江嘉兴）团练副使，在秀州安置。
后来，沈括把精心编制的《天下州县图》献给朝廷，才被允许任便居住。元祐五年（1090年），沈括迁润州（今江苏镇江）朱方门外梦溪园定居。从此闭门谢客，潜心著述，恬淡而平和地度过了他的晚年。绍圣二年（1095年），沈括病逝，享年65岁。
辉煌成就
沈括资质聪颖，勤于思考，见多识广，能够向各行各业能者学习。在物理学、数学、天文学、地学、生物医学等方面都有重要的成就和贡献，在化学、工程技术等方面也有相当的成就。例如，他在数学方面首创的隙积术和会圆术，提出了高阶级差求数和公式及求弧长的近似公式。他提倡科学的十二气历，意识到石油的价值，表明了他卓越的科学见识。他的调查、观测、科学实验等方法，在当时也十分先进。北宋时期许多科学发明，例如活字印刷、指南针应用等技术，都借助沈括的记载而得以流传。宋代是中国古代科学技术发展的高峰期，而沈括则是最重要的代表人物。此外，沈括在文学、音乐、艺术、史学等方面都有一定的造诣。
据胡道静的统计，沈括著述近40种，分为易、礼、乐、春秋、仪注、刑法、地理、儒家、农家、小说家、历算、兵书、杂艺、医书、别集、总集、文史等17类。今存的仅《梦溪笔谈》、《补笔谈》、《续笔谈》、《苏沈良方》和综合性文集《长兴集》（原有41卷，仅存19卷）等五种，其余多已亡佚。其中《梦溪笔谈》是沈括晚年在梦溪园中，将其一生所见所闻和研究心得以笔记文学体裁形式写下的不朽著作。现存《梦溪笔谈》为26卷，连同《补笔谈》3卷，《续笔谈》11篇。笔谈共分故事、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17门，分类系事，考辨精邃，共有609条。有关历史（包括考古）方面的记述，至少有120条以上。有关自然科学条目占255条，约为全书的42%，内容涉及自然观、数学、物理、化学、天学、地学、生物、医药、工程技术等诸多领域。书中反映有当时科学技术成就的一些忠实记录，如喻皓的《木经》、毕升的活字印刷术等，都是我们今天在这方面所能获得的唯一资料。《梦溪笔谈》不仅是一部史料价值很高的历史典籍，而且是一部科技史资料汇编，在中国科学技术史上具有十分重要的地位，英国科学史家李约瑟博士曾称此书是“中国科学史上的里程碑。”
为了纪念这位世界闻名的中国古代科学家，1979年7月1日，中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星命名为沈括。
岳飞
岳飞（1103年~1142年），字鹏举，相州汤阳（今属河南）人。出身佃农。自幼喜读兵书，练就一身好武艺。北宋末年，北方的金国屡次南侵。岳飞以“敢战士”应募入伍。传说岳飞的母亲姚氏为了鼓励儿子英勇杀敌，报效国家，亲手在他的背上刺“精忠报国”四个字。岳飞参军后，作战勇敢，屡立战功，驰骋疆场，南征北战，收复了大片失地。他亲自组建的岳家军，训练有素，纪律严明，深受百姓的爱戴和支持。岳家军攻必克，战必胜，敌人闻风丧胆，金兵畏其军威，纷纷传说：“撼山易，撼岳家军难！”岳飞壮怀激烈，坚决反对和金国议和，屡次受到投降派的打击。正当他准备直捣黄龙府，一举收复中原时，宋高宗竟一天连发十二道金牌，逼令撤军。“十年之力，废于一旦。”1142年，岳飞被宋宰相秦桧以“莫须有”的罪名诬杀。
从军抗金
岳飞在宋徽宗崇宁二年（1103年）二月十五日生于相州汤阴一个农家。据说岳飞出世那天，他那响亮的啼声惊醒一只停在他家茅屋上的大鸟张起双翼，在天空中飞鸣起来。父亲岳和便替儿子取名为“飞”，字“鹏举”。希望儿子将来前程万里，远举高飞。
岳飞出世还没满月，就遇到黄河决口，洪水淹没了整个汤阴县。岳飞一家随乡亲惊惶奔逃。这时岳和又走散了，在大水就要吞没岳飞母子时，岳飞的母亲姚氏急中生智，连忙抱着岳飞跳进一口大瓦缸里，顺水漂到岸边，才给人们救起，一家人才得以团聚。
岳飞家境贫穷，自幼便帮父母干些农活。虽然上不起学，但他却很爱读书写字。母亲姚氏便在地上，用树枝教他写字，还经常给他讲古代英雄豪杰的故事。岳飞天资聪颖，少年时便有志气节操，性格朴实敦厚。他喜欢读《春秋左氏传》及孙、吴兵法，对用兵打仗有浓厚的兴趣。成年后，父亲便把他送到一个有钱的人家韩府去当家丁。给人家看家护院要勇敢、有力，能对付强盗歹徒什么的，岳飞天生有神力，能拉300斤的硬弓，8石的强弩。11岁时，外祖父就带他到县里著名的刀枪手陈广处学枪法。后来又向本村武林高手周同学习射箭。周同老人见岳飞年少有志，勤奋刻苦，便把一辈子掌握的精湛武艺，全教给了岳飞。还把自己最心爱的一支劲弓送给了岳飞，岳飞在他的精心指导下，能左右开弓，百发百中。
此时北方的金国崛起，不断南侵宋朝。金兵逼近汴京时，宋徽宗惊恐异常，于公元1125年12月退位，称“太上皇”。他的儿子赵桓继位，是为宋钦宗。钦宗和他父亲—样，也是个昏庸懦弱的君王。宋钦宗靖康元年（1126年）八月，金太宗又出动大军南下，十一月便逼近开封。京城无赖郭京声言他会神术“六甲法”，只要挑选7777人，经过咒语训练后，便刀枪不入即可捉拿金军两路元帅，消灭金军一个不剩。兵部尚书孙傅立刻推荐给钦宗，钦宗对郭京封官赏银。郭京率部一经交战就大败而归，金兵乘机掩杀过来。郭京借口出城抵抗，便携带金银财宝溜出城门，向南逃得无影无踪，金军不费一兵一卒，便开进汴京。
宋钦宗带领大臣，赶到金军元帅大营送上降表，向金国称臣。还派出大批官员，三番五次地向富豪之家大肆搜刮金银财宝，以讨好金军。至于朝廷府库就不用他操心了，因为金军进城就查封了。宋钦宗靠送白银黄金和劳军的美女，仅维持了两个多月的帝王生活。第二年春天，就被扣压起来。金太宗下令，把徽宗、钦宗、太后、皇后、妃子、公主，甚至驸马和宦官，以及各种工匠等3000多人，全部压送到金国当奴隶。一队队的牛车、马车载着金1000万锭、银2000万锭、绢1000万匹，其他财宝、物、图书不尽其数，洋洋自得地回国。
北宋王朝就这样被金国灭亡了。这次野蛮的颠覆和掠夺发生在北宋靖康年间，所以历史上称“靖康之耻”。金军在退走以前，曾在宋朝当过宰相的投降派头目张邦昌做傀儡皇帝，国号楚，可是张邦昌只过了36天的皇帝瘾，就被迫下台。
公元1127年五月初一，康王赵构在文武百官的拥立下，于南京应天府（今河南商丘）即位做了皇帝，改年号为建炎，是为宋高宗。他重建的宋朝，历史上叫南宋。