现代研究证明，海市蜃楼现象的形成，是因为光线经过不同密度的空气 层时，发生了显著的折射现象，从而把远处景物显示在空中而形成各种奇异 景象，它常发生在海上和沙漠地区。对于海市蜃楼这种复杂的大气光学现象， 沈括当时虽然还无法加以科学的说明，但他不相信这是由蛟龙吐气所成的无 稽之谈，这种态度是积极的。
在地质学方面，书中对于海陆变迁、流水侵蚀、地震等现象均有记述， 有一篇关于古生物化石的条文对现在的科研也有启发：
“最近延州（今陕西延安地区）永宁关有一段河堤塌陷，深达几十尺， 在下面发现了一片竹笋林，共有几百根，它们根茎相连，此时已经成为化石 了。这时正好有皇宫内物人员路过，发现这种奇特的东西，就取走了一些准 备献给皇帝。我感到很奇怪，延州这个地方一向不出产竹笋，而此物被深埋 在地下，也不知到底是何物。难道是在上古时代，此地气候温暖潮湿而且地 势低下，条件适宜于竹子的生长？在南方婺 （wù）州金华山有松树、桃核、 芦根、鱼、蟹等物的化石，但是当地原产这些东西，所以发现它们的化石也 就不足为奇了。然而，竹笋在这样深的地中是不可能生存的，当地也不出产 此物，所以我认为这是非常有意思的事。”
沈括通过对延州化石的研究，提出了当时地处高寒，不宜生竹的延州可 能在上古进代，地势低平、气候温湿而适宜竹的生长的见解，虽然沈括所说 的化石并非竹笋化石，而是新芦木化石。但他的这种根据化石来研究古代地 理环境和气候条件的方法，至今仍为科学工作者所广泛运用。
在物理学方面，《梦溪笔谈》也保留了声、光、乐理等许多分枝学科的 资料，比如有一条记载了一次特殊的雷电现象：
“内待（官名）李舜举家曾遭到过暴雷的袭击。当时雷劈到了西屋，有 一火球出现在窗内，跃入屋中，在场的人都认为屋子就要被焚毁，赶快都逃 了出去。等雷声停止后，人们发现屋子好好的，但墙壁和窗户纸都变成了黑 色。屋中有一个木柜是存放各种器具的，其中有带银饰品的漆器，银都化成 熔液流到了地上，而漆器却连一点焦灼的痕迹也没有。还有一把宝刀，用精 钢制成，极为坚硬，然而在刀鞘中化成了钢水，刀鞘却完好无损。人们常说 要着火必定先烧草木，然后才能溶化金属。但这次却相反：金属器物都被烧 化，草木却毫不受损，这真是一件怪事啊！佛书上说 ‘龙火遇上水会烧得更 旺，人间的火遭遇水就会熄灭’，这句话真是有理。人们能够明白许多事， 但有的事要用一般的看问题的方法去推测它，是无法得到正确答案的。”
这段文字所反映的，实际上是一次高频感应放电现象。限于当时的认识， 沈括不可能了解其中的科学道理，故而连博学多知的他也对此现象发出了力 所不能及的感慨。
在化学方面，有关于石油的资料记载可以为其代表：
“鄜延境内有石油，从前说延水东岸有石脂水，指的就是这个。石油产 于水边，与沙石，泉水混杂在一起，缓缓地从地里冒出来。当地人用野鸡的 尾羽把它沾起来，采集后放进瓦罐里，很象纯漆。它燃烧的时候象麻一样， 但烟很浓，把帐篷都熏黑了。我想它的烟也许可以利用，就试着把它燃烧后 附在物体上的烟煤扫起来，集中到一起用来制墨。没想到用它制出的墨又黑 又亮，象漆一样，连松木烟灰制作的墨也赶不上它，于是就用它做了许多墨， 在墨锭上以“延州石液”四个字作为标记。石油制品在今后一定会大大推广 的，现在就从我做起吧。我认为，石油数量非常多，蕴藏在地下没有穷尽， 不会象松木那样有时会枯竭。现在山东一带的松林已经采完，就连太行山、 京西、江南一带有松树的山，现在大都也都光秃秃的了。制墨的人还都不知 道石油燃烧时产生的油烟对制墨有很大好处。石炭 （一种烟煤）燃烧时发出 的烟也很大，会把衣服熏黑。我高兴地开玩笑做了一首《延州》诗：“二郎 山下雪纷纷，旋卓穹庐学塞人；化尽素衣冬未老，石烟多似洛阳尘。”
沈括是我国历史上第一个提出“石油”，并利用石油烟灰制墨的人。早 在九百年以前，他就根据延州一带人民采集、利用石油的情况以及古代文献 的记载，作出了“石油数量非常多，蕴藏在地下没有穷尽”的论断，并且大 胆预言石油会在未来的世界上广泛推广使用。今天，我国丰富的石油资源的 开发和利用以及石油在世界上占有的重要地位，不能不让我们佩服这位大科 学家的远见。
在生物医药学方面，《梦溪笔谈》对动植物的地理分布、形态描述和分 类，生物的生理、后生态现象，药物和药理作用，古生物学等方面做了大量 的忠实记录。比如《采药》一文：
“古法认为：采草药应在二月、八月（此处及下文均指农历），这很不 恰当。二月时草已经开始发芽，八月时草苗还没有枯萎，这仅仅是有利于采 药者辨认，对于药材的质地来说，在二、八月采则未必是好时机。大凡用植 物根部入药的，应该采多年生草木植物的隔年老根，时间应是在它没有茎叶 的时候，因为这时植物的所有养分都集中在根部，所以此时药性最强。要想 验证这种说法，可以用芦菔、地黄等药物为例，如果在没有茎叶的时候采摘， 根就会饱满而分量沉；反过来，根就会空虚而分量轻。那些不用隔年老根的 药用植物，应等到它已经长成但还没开花时采摘，因为此时根已经长足而且 没什么消耗。比如紫草，没开花时采，根色鲜艳；花开过后再采，则根色灰 暗，这便是采药时节不同，药材质地也不同的验证。
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