民初思韻網

加入收藏   設為首頁
選擇語言   簡體中文
你好,請 登陸 或 注冊
首頁 人文思韻 傳奇人物 歷史思潮 時代作品 話題討論 國民思韻 民初捐助 賬戶管理
  搜索  
    歷史思潮 >>> 歷史的迷雾
字體    

海船的眼睛――指南針的發明
海船的眼睛――指南針的發明
網載     阅读简体中文版

  在古代,各民族的先民們面對茫茫海洋,雖然有探險探秘的愿望,但是由于技術的限制,總是無法如愿。即使是以航海著稱的古希臘人,也不過是在相對比較風平浪靜的地中海海域稱雄。對于茫無邊際的大洋,也只有“望洋興嘆”。其實,并非是由于造船技術限制了古人們的越洋交流,更主要的是由于在海上無法辨別方向,雖然有可以橫渡大洋的船只,也會在海上迷路,葬身海底。因此,指南針的發明可以說是給海船裝上了眼睛,為航海業的發展提供了最基本的技術條件。指南針是中國最早發明的,但它是經過漫長的歲月逐漸發展改進而成的。


  對于在海上和陸地上定向的工具,中國的先民們有許多記載和傳說。據說黃帝在與蚩尤交戰時,曾經發明過“指南車”,可以在大霧彌漫的天氣下準確辨別方向,不至于迷路。這可能是關于“指南針”的最早探索。但是,后人根據古書的記載,多次想重新制作“指南車”,卻一直無法成功。因此,“指南車”之說是否確切,是可以存疑的。


  然而,利用磁鐵的特性制造出的指南針,卻是中國人的偉大發明。指南針的發明可以追溯到周代,距今已有二千五百年至三千年的歷史。大約在春秋戰國時代,中國人就已經發現了磁石和它的吸鐵性。《韓非子・有度篇》里記載“先王立司南以端朝夕”,這里的“先王”是周王,“司南”就是指南針,“端朝夕”是正四方的意思,是指指南針的用途。在古代文獻里還有記載鄭人到遠處采玉,要帶上司南,以便不迷失方向。春秋時齊國著名政治家管仲在他所著的《管子》一書中有這樣記載:“上有慈石者,下有銅金”。“慈石”就是磁石,“銅金”就是一種鐵礦。可見至少在2600年前的管仲時期,已經知道磁石的存在,并已掌握了磁石能夠吸鐵這一性能了。


  磁石有兩個特性:一是吸鐵性;二是指極性。也就是說磁石有兩極,能夠指示南北。磁石的吸鐵特性中國戰國時代的古人和古希臘的先民都已發現,而發現磁石的指極性則歐洲比中國晚得多。


  磁石能指示南北的特性,不太容易被發現。因為一般情況下磁力小、摩擦力大,磁石兩極不能自由旋轉到南北向。中國在戰國時代最早發現了磁石的指極性,并利用磁石能指示南方的性能,制作成指南工具――司南。“司”字意為掌管,現在仍有“司機”、“司爐”、“司令”等詞,這幾個“司”字的本意都是相同的。


  但是司南也有其局限性,用磁石制造司南,磁極不容易找準,而且在琢制勺的過程中,磁石因受震動而會失去部分磁性。再加上司南在使用時底盤必須放平,而且司南的體積也比較大,因此,古人在發明了司南之后,又不斷改進指南工具。繼司南之后,中國人的祖先又制成了一種新的指南工具――指南魚。


  按照現代科學的眼光來看,古人是將鋼片在爐火中燒紅的方法使鐵磁質中的磁疇活動起來,由于地球有磁性,把燒紅鋼片沿著地球磁場的方向冷卻,鋼片在冷卻時靠地球磁場的作用使磁疇有規律地排列,這條鋼片魚就有了極性,成了一條指南魚。冷卻時魚尾向下傾,由于地球磁傾角的作用,可使磁性增強。


  由于地磁場的強度不大,所以指南魚的磁性也很弱,古人漸漸覺得指南魚的指南效果仍不理想。能不能有一種更理想的指南工具來代替指南魚呢?古人在繼續不斷地試制摸索。就在鋼片指南魚發明后不久,又有人發明了用鋼針來指南,這種磁化的小鋼針可算是世界上最早制成的真正的指南“針”了。


  北宋著名科學家沈括(約公元1033-1097年),在科學技術方面取得了杰出的成就,北宋時期中國許多重大的科學發明,例如活字印刷、指南針等應用技術,都是借助于沈括的記載而得以流傳的。指南針能指南,但還必須為它創造一個可以自由轉動的條件。沈括在他《夢溪筆談》一書中,提到了指南針的幾種用法。


  一是水浮法,把指南針放在有水的碗里,使它浮在水面,指示南北方向。二是指甲旋定法,把磁針放在手指甲上輕輕轉動后來定向。三是碗唇旋定法,把磁針放在光滑的碗邊通過旋轉磁針來定向。四是縷懸法,在磁針的中部涂一點點蠟,用一根細絲線沾上蠟后,懸掛于空中指南。這種懸掛式指南針,必須在無風處使用,但使用起來比較方便。根據試驗,沈括認為這四種方法中,要算縷懸法最好。因為指甲和碗邊上很光滑,指南針容易掉下去。而使用水浮法時,水若振蕩,針就難以靜止下來了。


  沈括在900年前提出的這四種方法,有的至今仍有實用價值,如現代的磁變儀、磁力儀的基本結構原理,就是采用了沈括所說的縷懸法原理。而航海中使用的重要儀表羅盤,也大多是根據水浮磁針這一原理設計而成的。


  沈括還是世界上最早發現磁偏角的人。“磁偏角”是因為地球上的磁極和南極、北極稍微有一點偏差。指南針的南極和北極,沿磁子午線分別指向北磁極和南磁極,磁子午線和地理子午線是不一致的,它們之間存在著一個夾角,科學上叫作“磁偏角”。世界各地的磁偏角是不同的,有的偏東,有的偏西。


  沈括在《夢溪筆談》第24卷中寫道:“方家以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也。”這是世界上現存最早的磁偏角記錄。在西方,直到公元1492年哥倫布在橫渡大西洋時才發現磁偏角這一現象,比沈括晚了400多年。


  指南針發明后,很快用于航海,對社會發展起到了重要作用。中國也是最早把指南針用于航海事業的國家。從此,海船有了眼睛,再不會迷失方向,這樣,就把航海事業推進到了一個新的時代,促進了各國之間的經濟貿易和文化交流。指南針傳到世界各國以后,各國也都用指南針來幫助航海了。正因為指南針起的作用很大,所以人們把它列為中國古代的四大發明之一。著名的科技史專家李約瑟指出:“指南針的應用是原始航海時代的結束,預示著計量航海時代的來臨。”有了指南針,促進了中國航海事業的發展,才可能有鄭和七下西洋的壯舉。


  指南針技術傳入歐洲后,推動了歐洲航海事業的發展。15世紀末到16世紀初,歐洲各國航海家紛紛將指南針用于航海,他們不斷探險,開辟新航路,發現了美洲,完成了環繞地球的航行。馬克思曾這樣說過:“指南針打開了世界市場,并建立了殖民地。”

2013-09-10 20:56

歡迎訂閱我們的微信公眾賬號!
春秋茶館訂閱號
微信號 season-tea(春秋茶館)
每天分享一篇科技/遊戲/人文類的資訊,點綴生活,啟迪思想,探討古典韻味。
  清末民初歷史人物  民初人物
傳統官僚翰林總統
徐世昌(1855年10月24日-1939年6月5日),字卜五,號菊人,又號水竹邨人、弢齋。祖籍浙江寧波鄞縣。清末民初,曾為北洋政府官僚。1918年,徐世昌獲段祺瑞控制的安....
革命先行者民國之父
孫中山(1866年11月12日-1925年3月12日),本名孫文,字載之,號日新、逸仙,廣東香山(今中山)人,是醫師、近代中國的民主革命家、中國國民黨總理、第一任中華民國....
資助民初精神網
        回頂部     寫評論

 
評論集
暫無評論!
發表評論歡迎你的評論
昵稱:     登陸  註冊
主頁:  
郵箱:  (僅管理員可見)

驗證:   验证码(不區分大小寫)  
© 2011   民初思韻網-清末民初傳奇時代的發現與復興   版權所有   加入收藏    設為首頁    聯繫我們    1616導航