北宋时期，出了一位著名的科学家名叫沈括（1032年～1096年）。沈括，字存中，北宋杭州钱塘人，比较完整保存下来的着作是他晚年所着的《梦溪笔谈》三十卷。
在《笔谈》中，作者总结了中国古代，特别是北宋时期自然科学所达到的辉煌成就，内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地质、地理、气象、医药和工程技术等十分广泛的领域。
沈括的科学成就，突出表现在天文历法方面。他在兼管司天监期间，曾破格选拔平民出身的天文历算家卫朴到司天监任职，主持编修《奉元历》，以365.24358日为一回归年，虽比今天实测的365.2422日稍大些，但比当时通行的历法要精密得多。同时，他还提出了彻底改革旧历法的主张：按节气定月，以立春为元旦，不管月亮圆缺，只管时令节气；大月三十一日，小月三十日，大小月相间，不置闰月。这种把四季二十四节气和十二个月份完全统一起来的历法，适于农业生产的需要。沈括的成就，在中国科学史上占有重要的地位。
此外，北宋天文学家苏颂和韩公廉等人，吸取前人有关天文学方面的知识和齿轮应用技术上的成就，创造了世界上第一座结构复杂、自动运转的“天文钟”──水运仪象台，并写成了一部图文并茂的详细说明书──《新仪象法要》，记载了水运仪象台的全部结构。反映出11世纪中国在天文学和技术科学方面的高度成就。
南宋著名数学家秦九韶在着作《数书九章》中，记有高次方程的数值解法和联立一次同余式的解法（当时叫做“大衍求一术”），是世界上最早提出这一解法的人。
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