沙孟海学问渊博，对语言文字、文史、考古、书法、
篆刻等都进行了深入的研究。沙孟海的书法气势磅礴，浓墨大笔，注重力度构造字体形成“雄浑恣肆”的风格。沙孟海初接触书法是从《集
王羲之圣教序开始》，但笔力软弱，写了几年毫无进展，之后看到黄道周的各书体，使用方笔，结字新奇，便舍去王右军旧体，去学黄道周，与此同时，他结识了钱太希先生。钱太希对于北碑功夫极深，结合《张猛龙》与
黄庭坚的体势写大字，这一境界深深影响了沙孟海，那时沙孟海为他人题榜就经常参用钱太希的笔法。沙也曾参照康有为《广艺舟双楫·学叙篇》所示临写北碑，这种学习对他之后写大字和榜书极为有益，沙孟海曾深有感触地说：“当时临写北碑，因胆量欠大，造诣浅鲜，不如他人。但这一过程也有好处，此后写大字，参用
魏碑的体势，便展的开，站得住。”后来，沙孟海从浙江省立第四师范学校毕业前往上海，结识了吴昌硕。
吴昌硕无论书法篆刻字体都追求力量与气势，经吴影响，沙孟海雄厚、遒劲的书风得到了进一步的强化。总的来看，沙孟海虽在后来也研习过唐、宋诸帖，上溯魏晋，但他的书法主要得力于碑，尤其是北碑。自青少年时期从自身需求和实用出发，对北碑下过一番功夫，从而在结构与造型方面打下了坚实的基础，并且沙孟海的书法字体算是真正吸取了北碑雄强浑厚、挺拔劲练的风气，他也是以北碑入行草的代表人物之一。与此同时沙孟海又深悟帖学之精要，积健为雄形成了他气势豪迈、真力弥满的书风。因此，沙孟海的书作虽是碑帖结合，但主要得益于碑。
沙孟海书法字体创作主要以方笔为主，作品字体偏小常使用碑的体势，帖的笔法。而书写擘窠大字时，用笔则不拘泥于传统，顿、挫、扫、刷互用，形成雄强霸悍、豪放不羁的书风。沙孟海书作缘何以方笔主导，这与他青年时期种种经历有关。沙孟海初次接触方笔，是见到商务印书馆影印梁启超临《王圣教》、《枯树赋》，结体神似原帖，使用方笔，峰棱崭然，从此便参用其法写王字面目一新。之后又见神州国光社等处影印黄道周各体书，也用方笔，结字新奇，便放弃王右军旧体，改学黄道周。青年时期沙孟海还喜爱沈曾植的书迹，因为沈先生书写时常方笔翻转，诡变多姿，给沙极大启发，从上可以看到沙孟海书法创作以方笔为主是从青年时期的学习中得来。以方笔、方势、侧锋、直折这种技法写
行草字体有较大的难度，纵观中国书法史，行草书家大多数都取曲圆势，以求取笔势便利气势顺畅，明末以来以方笔、直势写行草而卓有成就的也只有张瑞图、沈曾植、潘天寿、沙孟海诸家。从沙的一些作品中就能看到他笔方字方的书写特点，如
行书《听鹂深处横幅》、
楷书《王国维墓碑记》等。
沙孟海的书作以方笔为主，但他并不排斥曲圆笔势，方与圆、直和曲互相渗透的写法也常有。不拘泥于一种笔法，讲究方圆的互补，在沙孟海《范尧卿五言联》作品中就可窥见，这幅作品笔画以方势为主，其中“湖”、“是”、“为”、“云”四个字多出现弧笔的痕迹。《集易林八言联》则更为典型，字体起笔基本上出以圆笔，结体意在直势，字形方正，整作笔圆势方，看似曲笔圆势，实则以方取胜。
沙孟海的榜书书法在 30 岁到 50 岁是第一个时期，这个时候沙孟海的书风还没有成熟，在风格上还追求面面俱到的精致。比如他 1947 年创作的榜书《晚草堂》写得简单爽朗，线条挺劲，能看出他的碑学功底，线条转折处内圆而外方，能看出沙孟海将圆笔和方笔两种笔法混在一起使用，整幅作品潇洒俊秀，具有细筋入骨的特点，落款处字字相连，宛如瀑布飞流，势不可挡，把黄道周的狂狷书风发挥到了极致。
沙孟海的榜书书法字体在50岁后算是第二个境界，这一时期是他榜书逐渐走向大气、磅礴的阶段，是雄强书风的形成期。1953 年沙孟海受张宗祥的引荐给杭州灵隐寺题《大雄宝殿》匾额。60 岁后，沙孟海的榜书便逐步有了晚年雄浑恣肆的气魄，比如他 1979 年夏为杭州岳王庙所题榜书《碧血丹心》。此时沙孟海将近 80 岁，榜书风格老辣、苍劲，形神兼备，逐渐向其成熟期靠拢。中年之前，沙孟海书作中的主要书体是楷书，中年之后是沙孟海“既知平正，务求险绝”艺术观转换的开始，这时的沙孟海榜书书法作品更多关注字的“气势”，以楷书为主的创作也逐渐转为行草书创作。80 岁后晚年，是沙氏榜书的成熟期，也是其榜书创作的鼎盛期，这段时期他的艺术观为“既能险绝，复归平正”，创作主体为
章草字体和擘窠大字。1985 年灵隐寺请沙孟海补款《大雄宝殿》，沙孟海决定重新再写一块，此时他已经 85 岁，与 30 年前题《大雄宝殿》两作对比，差异明显，此作线条厚重，每个字都很精密，整体看又不显松散，结构更加严谨，在有限的空间内展现出宏大的迹象。
传统的榜书向来肃穆、安静，沙孟海的榜书却雄、强、雅、健，并含有金石之气。观沙孟海的榜书，具有极强的现代性，杭州书法院研究员郑利权就说到：“相对于二王时期的书家，沙孟海的书法有着极强的现代性。书法现代性强调视觉感与表现力，体现出艺术的张力，与大展览式的展示环境相适应。所以有许多学者认为，沙孟海是中国书法由传统向现代转型的关键人物。”可以说，沙孟海的榜书书法开拓了一个新的境界，有着法度严谨、气势磅礴、雄强豪迈的风格，后人称为“
沙体书法”。
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