㈠ 我國古代還有哪些發明
1、中國古代科技成就—遙望蒼穹(上) 神秘的天體,遙遠的星空,千百年來一直是我們的祖先關注的對象。月亮的圓缺代表了什麼?太陽的運動軌跡有規律可尋嗎?天上恆星有多少,它們的位置又在哪裡?一代代的古天文學家們為此進行了不懈的探索,留下了無數的發現。隕石,北極光這些天文現象很早就出現在古代的神話里,戰國時期的石申建立了世界上最早的星表,漢代的史官司馬遷寫了《天官書》,這是對前代天象觀測記錄的一次總結。 2、中國古代科技成就—遙望蒼穹(下) 漢代以後,中國古代天象觀測繼續發展。兩晉時期的陳卓,建立了全新的星官體系,並用《玄象詩》將其記錄下來;到了宋代,流傳下來了一副石刻星圖,在公元1054年的時候,觀測到了一次罕見的超新星爆發,這對現代天體物理學的發展意義重大。天象觀測記錄豐富,古代天文學人才輩出,使得中國古代天象觀測走在了世界的前列。 3、中國古代科技成就—歷法的變遷 原始社會,人們發現天象的變化與四季交替存在可循的規律。這個規律成為了古人天象觀測的最實際的應用,歷法便在百姓生存與貴族統治的雙重需求下誕生了。 4、中國古代科技成就—天象觀測工具 古人在觀測天象的過程中,充分發揮了製造工具的天賦,圭表、漏壺、渾儀、渾象,每一件都顯示著中國古代天文學的輝煌,尤其是到了宋元時期,中國天象觀測儀器製造水平處於世界領先水平,但非常遺憾的是,元朝以後,這些儀器的製造水平也停滯不前,隨著西方入侵者的隆隆炮聲,這些精美的儀器成為中國屈辱歷史的見證。 5、中國古代科技成就—地震檔案 中國是一個地震多發國家,同時也是地震記錄最豐富的國家。打開古代地震檔案會發現:有智者超前地發明儀器觀測地震,也有勇者身處險境去記錄分析地震,更有許多無名史官記錄下兩千多年的地震資料,讓我們有可能分析研究腳下的大地何時會發脾氣。 6、中國古代科技成就—神農滄桑(上) 遠古時期,人類靠打漁、捕獵採集著野果為生。農業的產生讓人類的腳步踏上了文明之路。從此人類開始了定居、耕種、養殖的生活…… 8、中國古代科技成就—神農滄桑(下) 這些我們祖先使用過的工具……是農具?或是武器?無數巧奪天工的農具……可能是一個很普通的老百姓發明的。牛犁的出現……使人類的生產力有了第一次解放。 9、中國古代科技成就—改變世界的發明:火葯(上) 古代醫葯學家把硝石、硫磺入葯治病,而煉丹家卻用它來煉制長生不死的仙丹。陰差陽錯,仙丹沒煉成,倒煉出了火葯。剛問世的火葯因為各種原因被嚴格保密,但世上沒有不透風的牆。有人開始用它作法行騙,也有人帶者它投身軍事,一個偉大的發明終於公諸於世。 10、中國古代科技成就—改變世界的發明:火葯(下) 火葯讓古老的「石包」發展為今天的「炮」,刀槍劍戟的冷兵器逐漸被各式各樣的火葯兵器所替代。走上正軌的火葯開始廣泛介入軍事和民用,與此同時,戰爭和和平貿易卻帶著它原離故土,向西行進。 11、中國古代科技成就—東方之光:造紙術 一堆亂麻,一塊破布,一張樹皮,這些廢料卻能夠造出潔白的紙,紙的發明是中國人最偉大的創造,它使文明可以傳承,使知識可以傳播。千年來,紙的發展從沒有停止過,一張普通的紙,卻是人類智慧的結晶. 13、中國古代科技成就—傳播文明:印刷術(上) 印刷術不折不扣的是一種改變歷史進程的工藝技術。最先發明的是雕版印刷。但對於它的起源眾說紛紜,「肇自隋時,行於唐世,闊於五代,精於宋人」是迄今為止最為人們所接受的種精典說法。隋代佛教的興盛為雕版印刷的起源與初步發展起了推動作用;在唐代,印刷術不僅僅用於佛經的印刷,一般書籍,日歷印量大增;戰亂不休的五代,印刷術卻沒有停止,而在原有的基礎上進一步發展。 14、中國古代科技成就—傳播文明:印刷術(下) 宋代對印刷術的發展來講是一個精彩的時代,這一時期出現了偉大的活字印刷術,出現了永載史冊的布衣畢升;元代是一過渡性階段,但王楨發明的轉輪排字法離機器印刷只有一步之遙;明朝的豆版印刷流傳至今,成為一種具有中國特色的藝術形式,印刷術的成熟使清代出現了許多精典的印刷巨著。
㈡ 我國有什麼發現和發明
1.造紙術 據考古發現,我國大約在公元前1世紀,就已經有了紙,不過這時的紙只是紡織業漂絮漚麻的副產品,產量很低,質量也差,還不能用於書寫.到東漢時期,蔡倫在前人經驗的基礎上,對造紙術進行了大膽的改革和創新.除了用麻作原料之外,還採用樹皮等一些含纖維的東西.並採用石灰鹼液蒸煮的加工技術,從而大大提高了紙的產量和質量.此後紙張開始代替竹帛,在全國推廣.公元6世紀後,我國的造紙術不斷外傳.使朝鮮、日本、阿拉伯、歐洲等地先後學會了造紙術.紙從此成為傳播文化、交流思想的重要工具.
2. 印刷術 我國造紙發明以後,由於出版書籍的需要,印刷術也隨之產生.公元6世紀初的隋、唐之際,出現了最早的雕版印刷術.這種印刷術一般用木材為原料,先在木板上刻反字,再給字板塗上墨,印在紙上.由於節工省時.很快盛行起來.宋代雕版印刷達到鼎盛時期,宋太祖開寶四年 (971年)於成都板印《大藏經》,共印5048卷,雕版達13萬塊,用了12年的時間才雕印完工.如此浩大規模的印刷,足以表明雕版印刷已達到相當高的水平.在1041--1048年間,雕刻工畢?又創造了活字印刷術.即用膠泥做成規格一致的毛坯,在一端刻上反體單字,用火燒硬,成為單個的膠泥活字.用這些活字排版,既節省費用,又大大縮短了時間,十分經濟方便.活字印刷的出現是印刷史上一項重大的革命.元代王禎又將膠泥活字改為木活字,創造了轉輪排字架.此後還出現了錫、銅、鉛等金屬材料製成的活字.活字印刷術從13世紀後傳到朝鮮、日本,到15世紀中葉,歐洲才掌握了活字印刷術.活字印刷術是我國人民為人類做出的又一項重大貢獻.
3. 火葯 火葯是在煉丹過程中發明的,公元8~9世紀,煉丹家已經知道硫磺、硝石與木炭混合燃燒時,會發生劇烈的反應.這樣,在唐代就發明了以這三種物質為原料的黑色火葯.到宋元時期,各種葯物成分有了較合理的定量配比,並且先在軍事上得到使用,出現了最早的火炮、火槍、火箭、地雷、炸彈等火葯武器.現在中國歷史博物館珍藏的銅火鏡,製造於元年順三年(1332年).它是目前世界上發現的最早的銅炮,由於靠火葯作為推動力,其威力較大,稱它為「銅將軍」.火葯在13世紀時傳到阿拉伯持國,阿拉伯和波斯把製造火葯的硝稱為「中國雪」.14世紀以後,我國製造火葯武器的技術經阿拉伯傳到歐洲.
4. 指南針 最早的指南針出現在戰國時期,當時是天然磁石磨成勺形,把它放在特別光滑的地盤上,用以指南,稱為司南.到宋代後期,人們又發現鋼鐵在磁石上磨過後,也會產生磁性.於是又出現了以此為原料的指南針.由於航海事業發展的需要,人們又開始使用了以此為原料水浮式指南針在陰雨天辨別方向.到元代時,航海已完全靠羅盤指南針指引航向.隨著對外貿易和海上交通的發展,指南針及應用技術先後傳到阿拉伯地區,並很快傳到了歐洲
㈢ 我國近期的發明有哪些
中國這一百年來都發明了啥?我的腦子快速搜索,除了知道袁隆平發明了雜交水稻之外,還真是說不出更多來。於是上網查了下,比較有名的發明還有人工合成牛胰島素、侯氏制鹼法(這個太專業了,所以沒想出來)。反觀國外近現代發明,卻是燦若群星。就拿身邊的例子來說,也是數不勝數。比如手機、電話、電腦、互聯網、飛機是美國人發明的,火車、電視、青黴素是英國人發明的,汽車、手錶是德國人發明的,照相機是法國人發明的,無線電是義大利人發明的,等等。
一談到發明,我們總是拿幾千年老祖宗的發明來炫耀,誇得最響亮的非四大發明莫屬。可是聰明的中華子子孫孫你們想過沒有,為什麼到了近代咱們祖國的發明就越來越少,越來越不享譽世界呢?難道真的給世界人印象就是只有「MADE IN CHINA」,或者國人熟悉的「山寨」「人造」?既然喊出了「中國創造」,就該拿出點創造力出來,整些出響亮的發明了,也讓老祖宗們含笑九泉。
㈣ 我國除了「四大發明」還有哪些偉大發現
除了“四大發明”之外,我們還有很多引以為傲的東西,比如陶瓷、絲綢以及馴化水稻等,他們歷史悠久,對人類的發展做出了重要貢獻。總體來看,我們以前對世界的貢獻實在是太多了,畢竟“文明古國”的稱呼不是白來的。總體來看,我們以前對世界的貢獻實在是太多了,畢竟“文明古國”的稱呼不是白來的。
㈤ 我國都有哪些驚人的發明
四大發抄明是指造紙術、指南針、火葯、活字印刷術.此一說法最早由英國漢學家李約瑟提出,普遍認為這四種發明對中國古代的政治、經濟、文化的發展產生了巨大的推動作用.
四大發明在人類文明史上的重要地位。印刷術、指南針、火葯和造紙術,是我國古代的四大發明,是我國之所以成為文明古國的標志之一。古代,我國的科學技術在許多方面居於世界的前列。5世紀後的千餘年裡,歐洲處在封建社會之中。在這個漫長的時期里,我國的科學技術一直在向前發展,而歐洲的科學技術卻停滯不前。只是到了十五、六世紀,由於封建制度的瓦解和資本主義制度的逐步形成,歐洲的近代自然科學才得以誕生。
㈥ 我國古代有哪些發明
我國古代發明有,火葯,指南針,印刷術,造紙術《齊名要術》《農書》《弄政全書》《授時歷》《水經注》《九章算術》《傷寒雜病論》《洗冤集錄》《千金方》〈本草綱木〉張衡的地動儀〈詩經〉〈楚辭〉〈春秋〉〈史記〉〈資治通鑒〉〈永樂大典〉〈四庫全書〉〈孫子兵法〉〈三國演義〉〈西遊記〉〈水滸傳〉〈紅樓夢〉〈聊齋〉〈儒林外史〉
中醫中葯
王渝生介紹說,中醫中葯對世界最偉大的貢獻是其防病治病的實踐技術。中醫中葯建立起完整的醫葯體系,服務中華民族數千年,在西醫傳入後繼往開來、與時俱進、推陳出新、發揚光大,不僅在國內受到廣大患者的信賴,而且在海外日益發展,現在世界上有華人的地方就有中醫中葯,外國人也日益崇尚中醫中葯。中醫中葯當之無愧名列新四大發明之首。
十進位值制
中國是數學古國,中國古代流傳下來的《九章算術》、《數術九章》是古代數學名著。古代世界各國曾經有十、十二、二十、六十等多種進位值制,現在統一使用十進位值制。王渝生說,中國是世界最早採用十進位值制的國家,在世界數學史上具有極其重要的地位。出土的殷商甲骨文中已經有一、二、三、四、五、六、七、八、九、十和百、千、萬等字的合文來記數,最大的記數有二萬多,記錄了戰爭中殲敵、俘虜人數,以及牛羊頭數。後來發展成籌算和珠算的逢十進一的十進位值制,是對記數和計算的革命性發明,其沿用至今。
赤道坐標系
中國還是天文學古國,中國是世界上最早有文字記載太陽黑子、哈雷彗星、超新星等天象的國家。王渝生說,中國古代天文計算採用的赤道坐標已經為現代天文學所採用,中國成為領先世界採用赤道坐標的國家。古代天文學家在進行天文計算時,分別依照地球自轉的赤道平面和公轉的黃道平面確定坐標系,中國古代天文計算採用的是赤道坐標,以赤道二十八宿為准研究日、月、五星的運動;西方則按黃道坐標,即所謂黃道十二宮,這是兩種不同的坐標系。現代天文學研究證明,赤道坐標優於黃道坐標,現代天文學已經用赤道坐標系統替代黃道坐標系統。
雕版印刷術
活字印刷術是中國古代四大發明之一,同樣雕版印刷術也是中國對世界文化的巨大貢獻。我國著名科技史家潘吉星證實,在韓國慶州發現的唐武周時期印刷的《無垢金剛經》印自中國長安,而且中國還有比此更早的印刷品。因此,中國成為世界雕版印刷術當之無愧的先驅。
㈦ 我國四大發明有哪些
四大發明是指造紙術、指南針、火葯及印刷術。
簡介如下:
造紙術是中國四大發明之一。
人們都知道蔡倫造紙,實際上,在東漢蔡倫大規模造紙之前,中國人就已經發明了造紙術。造紙術(也稱蔡侯紙)蔡倫改進。東漢和帝元興元年(公元105年),蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上,用樹皮、破漁網、破布、麻頭等作為原料,製造成了適合書寫的植物纖維紙,改進了造紙術,才使紙成為人們普遍使用的書寫材料。被稱為「蔡侯紙」。對紙的概念有個統一認識。什麼樣的物品叫「紙」。
指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。
前身是司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極,利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。指南針的N指北方,E指東方,W指西方,S指南方 。中國是世界上公認發明指南針的國家。指南針的發明是我國古代勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。
火葯是中國古代煉丹家發明於隋唐時期,距今已有一千多年了。
火葯在適當的外界能量作用下,自身能進行迅速而有規律的燃燒,同時生成大量高溫燃氣的物質。在軍事上主要用作槍彈、炮彈的發射葯和火箭、導彈的推進劑及其他驅動裝置的能源,是彈葯的重要組成部分。人類文明史上的一項傑出的成就。火葯是以其殺傷力和震懾力,帶給人類消停戰事、安全防衛的作用,成為了人類文明重要發明之一。
印刷術是中國四大發明之一。
印刷術源自道家的雕版印刷,它活躍於唐朝的雕版印刷 ,經宋仁宗時代的畢升發展、完善,產生了活字印刷,並由蒙古人傳至了歐洲,所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導,為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。印刷術先後傳到朝鮮、日本、中亞,西亞和歐洲地區。活字印刷術的發明是印刷史上一次偉大的技術革命。活字印刷的方法是先製成單字的陽文反文字模,然後按照稿件把單字挑選出來,排列在字盤內,塗墨印刷,印完後再將字模拆出,留待下次排印時再次使用。
㈧ 我國有哪些重大發明和它們的發明者
指南針
在發明指南針之前人類在茫茫大海中航行,常常會迷失方向,造成不可想像的後果,是中國人發明了指南針,使人類航行有了方向。
中國在北宋時期就發明了人工磁化的兩種方法:一種是沈括所說的用天然磁石摩擦鋼針的方法,另一種是利用地球磁場的作用使鋼鐵磁化。
人們把經過磁化的鋼針,穿過幾根燈草,放在一個乘滿水的碗里,它就能浮在水上為航船指明方向,這就是世界上最早用來指示方向的儀器--指南針。
火葯
火葯是我國古代四大發明之一。因為是用硝石、硫黃和木炭這三種物質混和製成的,而當時人們都把這三種東西作為治病的葯物,所以取名「火葯」,意思是「著火的葯」。
自秦漢以後,煉丹家用硫黃、硝石等物煉丹,從偶然發生爆炸的現象中得到啟示,再經過多次實踐,找到了火葯的配方。三國時有個聰明的技師馬鈞,用紙包火葯的方法做出了娛樂用的「爆仗」,開創了火葯應用的先河。
唐朝末年,火葯開始應用到軍事上。人們利用拋射石頭的拋石機,把火葯包點著以後,拋射出去,燒傷敵人,這是最原始的火炮。後來人們將球狀火葯包紮在箭桿頭附近,點著引線以以後,用弓箭將火葯射出去燒傷敵人。還有把火葯、毒葯,再加上一些瀝清、桐油等,搗在一起做成毒球,點著以後,用弓箭射出,殺傷敵人是後來的「萬人敵」。到了宋朝,人們將火葯裝填在竹筒里,火葯背後扎有細小的「定向棒」,點燃火管上的火硝,引起筒里的火葯迅速燃燒,產生向前的推力,使之飛向敵陣爆炸,這是世界上第一種火葯火箭。以後又發明了火槍和槍,這些都是用竹管製成的原始管形火器,是近代代槍炮的老祖宗。
造紙術
造紙技術的發明,是中華民族對世界文明出貢獻之一。
大約在3500多年前的商朝,我國就有了刻在龜甲和獸骨上的文字,稱為甲骨文。到了春秋時,用竹片和木片替代龜甲和獸骨,稱為竹簡和木牘。甲骨和簡牘都很笨重,戰國時思想家惠施外出講學,帶的書簡就裝了五車,所以有學富五車的典故。西漢時在宮廷貴族中又用縑帛或綿紙寫字。縑是細絹、帛是絲織品的總稱吏一方縑帛上寫字時,便於書寫,不但比簡牘寫得多,而且還可以在上面作畫,但是價格昂貴,只能供少數王宮貴族使用。公元前2世紀西漢初期已經有了紙。
發明人
東漢和帝元興元年(公元105年),蔡倫在總結前人製造絲織晶的經驗的基礎上,發明了用樹皮、破魚網、破布、麻頭等作原料,製造成了適合書寫的植物纖維紙,才使紙成為普遍使用的書寫材料。
造紙術在7世紀經朝鮮傳到日本。8世紀中葉傳到阿拉伯聯合大公國。到12世紀,歐洲才仿效中國的方法開始設廠造紙。
發明地點
洛陽
印刷術
印刷術是中國古代四大發明之一。它開始於隋朝的雕版印刷,經宋仁宗時的畢升發展、完善,產生了活字印刷,並由蒙古人傳至了歐洲,所以後人稱畢升為印刷術的始祖。中國的印刷術是人類近代文明的先導,為知識的廣泛傳播、交流創造了條件。
雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字,然後再上墨,印到紙上。每印一種新書,木板就得從頭雕起,速度很慢。如果刻版出了差錯,又要重新刻起,勞作之辛苦,可想而知。
北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間,用質細且帶有粘性的膠泥,做成一個個四方形的長柱體,在上面刻上反寫的單字,一個字一個印,放在土窯里用火燒硬,形成活字。然後按文章內容,將字依順序排好,放在一個個鐵框上做成印版,再在火上加熱壓平,就可以印刷了。印刷結束後把活字取下,下次還可再用。
這種印刷方法雖然原始簡單,卻與現代鉛字排印原理相同,使印刷技術進入了一個新時代。
後來,元代著名農學家與機械學家王楨發明了木活字,並創造出比較簡捷的適於漢字復雜特點的轉盤排字方法,後來又發明了金屬活字,使活字印刷得到了改進。唐代的雕刻印本傳到日本,8世紀後期日本完成了木板《陀羅尼經》o以後又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯合大公國一帶和東歐。15世紀,德國人學會了用合金鑄宇,從此畢升首創的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
指南針的發明是我國勞動人民,在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動,人們接觸了磁鐵礦,開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石引鐵的性質。後來又發現了磁石的指向性。經過多方的實驗和研究,終於發明了可以實用的指南針。
磁現象的發現
先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識,在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦,即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現:「山上有磁石者,其下有金銅。」其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現,《呂氏春秋》九卷精通篇就有:「慈招鐵,或引之也。」那時的人稱「磁」為「慈」他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為:「石是鐵的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了。」
漢以前人們把磁石寫做「慈石」,是慈愛石頭的意思。
既然磁石能吸引鐵,那麼是否還可以吸引其他金屬呢?我們的先民做了許多嘗試,發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬,也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵,而不能吸引其他物品。
當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時,有時候互相吸引,有時候相互排斥。現在人們都知道磁體有兩個極,一個稱N極,一個稱S極。同性極相互排斥,異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理,但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢,有一個名叫欒大的方士,他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西,通過調整兩個棋子極性的相互位置,有時兩個棋子相互吸引,有時相互排斥。欒大稱其為「斗棋」。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝,並當場演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為「五利將軍」。欒大利用磁石的性質,製作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是一個大磁體,它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體,可以自由轉動時,就會因磁體同性相斥,異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白,但這類現象他們很清楚。
指南針的始祖——司南
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺,圓底,可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡,且可以自由旋轉。當它靜止的時候,勺柄就會指向南方。古人稱它為「司南」,當時的著作《韓非子》中就有:「先王立司南以端朝夕。」「端朝夕」就是正四方、定方位的意思。《鬼穀子》中記載了司南的應用,鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時代,人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具,因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石製成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨製成勺型,勺柄指南極,並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置於光滑的地盤之中,地盤外方內圓,四周刻有干支四維,合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象,積累了大量的知識和經驗,經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。
但司南也有許多缺陷,天然磁體不易找到,在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱,而且它與地盤接觸處要非常光滑,否則會因轉動摩擦阻力過大,而難於旋轉,無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量,攜帶很不方便,這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。
司南由青銅盤和天然磁體製成的磁勺組成,青銅盤上刻有二十四向,置磁勺於盤中心圓面上,靜止時,勺尾指向為南。
指南針的發明
古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形,魚的腹部略下凹,像一隻小船,磁化後浮在水面,就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。
北宋時,曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法:「用薄鐵葉剪裁,長二寸,闊五分,首尾銳如魚型,置炭火中燒之,侯通赤,以鐵鈐鈐魚首出火,以尾正對子位,蘸水盆中,沒尾數分則止,以密器收之。用時,置水碗於無風處平放,魚在水面,令浮,其首常向午也。」這是一種人工磁化的方法,它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態,使鐵分子順著地球磁場方向排列,達到磁化的目的。蘸入水中,可把這種排列較快地固定下來,而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明,對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法:「方家以磁石摩針鋒,則能指南。」按沈括的說法,當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針,就能使針帶上磁性。從現在的觀點來看,這是一種利用天然磁石的磁場作用,使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向,從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單,而且磁化效果比地磁法好,摩擦法的發明不但世界最早,而且為有實用價值的磁指向器的出現,創造了條件。
沈括還在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象:「以磁石摩針鋒,則銳處常指南,亦有指北者,恐石性亦不……,南北相反,理應有異,未深考耳。」這是說,用磁石去摩擦縫衣針後,針鋒有時指南,也有時指北。從現在的觀點來看,磁石都有N和S兩個極,磁化時縫衣針針鋒的方位不同,則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理,他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步探討。
關於磁針的裝置方法,沈括介紹了四種方法:
1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面,就可以指示方向。
2.碗唇旋定法——將磁針擱在碗口邊緣,磁針可以旋轉,指示方向。
3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑,磁針可以旋轉自如,指示方向。
4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟,粘一根蠶絲,掛在沒有風的地方,就可以指示方向了。
沈括還對四種方法做了比較,他指出,水浮法的最大缺點,水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法,由於摩擦力小,轉動很靈活,但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法,他認為這是比較理想而又切實可行的方法。事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。
夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關我國古代科學技術的著作,書中談到磁學和指南針的一些問題。
南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣,是用木頭刻成魚形,有手指那麼大,木魚腹中置入一塊天然磁鐵,磁鐵的S極指向魚頭,用蠟封好後,從魚口插入一根針,就成為指南魚。將其浮於水面,魚頭指南,這也是水針的一類。
指南龜是當時流行的一種新裝置,將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內,在木龜腹下方挖一光滑的小孔,對准並放置在直立於木板上的頂端尖滑的竹釘上,這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由於支點處摩擦力很小,木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向,而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。
指南龜發明年代不晚於1325年。木塊刻成龜型,龜腹部中心嵌以磁體,木龜安放在尖狀立拄上,靜止時首尾分指南北。
羅盤定位
要確定方向除了指南針之外,還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時,可能沒有固定的方位盤,隨著測方位的需要,出現了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤和水羅盤、旱羅盤。
方位盤仍是二十四向,但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置,就能斷定出方位來。南宋時,曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻:「地螺或有子午正針,或用子午丙壬間縫針。」這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的「地螺」,就是地羅,也就是羅經盤。文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針(確定地磁場南北極方向的磁針),還有子午丙壬間縫針(用日影確定的地理南北極方向)這兩個方向之間的夾角,就是磁偏角。
盤面周圍刻二十四方位,內中盛水,磁針橫穿燈草,浮於水面。
現在人們已經知道,地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近,並不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極,這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差,這個角度就叫磁偏角。又因為地球近似球形,所以磁針指向磁極時必向下傾斜,和水平方向有一個夾角,這個夾角稱為磁傾角。不同地點的磁偏角和磁傾角都不相同。成書於北宋的《武經總要》在談到用地磁法製造指南針時,就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南,常微偏東。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針的指向更加准確。
磁性質的應用
指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面,特別是航海上。指南針在航海上的應用有一個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有:「舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦則觀指南針。」這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出,當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針,可見指南針剛開始使用時,使用還不熟練。二十幾年後,許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載:「惟視星斗前邁,若晦冥則用指南浮針,以揆南北。」到了元代,指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航,在不同航行地點指南針針位的連線圖,叫做「針路」。船行到某處,採用何針位方向,一路航線都一一標識明白,作為航行的依據。
指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中,進一步了解了磁的性質,並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時,有一宮門是用磁鐵製造的。如果刺客帶劍而過,立刻會被吸住,被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多,《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶,在敵人必經的狹窄道路兩旁,堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時,被牢牢吸住,不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲,磁石對他們沒有什麼作用,可自由行動。敵人以為神兵,不戰而退。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石,磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住,使其難以脫身。
魏晉南北朝時,我國先民對磁石的性質已有了很多認識。就連當時的詩人曹植在矯志詩中也用了「磁石引鐵,於金不連。」的句子。可見他也了解磁石的性質。南北朝梁代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法,他指出:優良磁石出產在南方,磁性很強,能吸引三、四根鐵針,使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石,能吸引十多根鐵針,甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分,而且指出了測量方法。這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。
我國先民對磁石的性質的研究和認識是指南針發明和發展的基礎。