㈠ 谁发明了四大发明中的指南针什么
指南针的发明并无确切的时间及发明者出现,在北宋曾公亮的《武经总要》中曾提及在行军时用「指南鱼」来帮助辨别方向,至於「指南鱼」则是一片薄如鱼状的钢片,五分宽,两寸长,肚皮处有下凹,形状有如小船般,在经过磁化的步骤后,浮于水面!
指南针
谈到指南针,许多人都会联想到黄帝大战蚩尤的故事。
但是实际上故事中所提到的指南器具并非指南针,当然黄帝更非指南针的发明者。传说中的指南器具是指南车,并非指南针。
指南车是利用齿轮让木车上的木人手指永远指向南方,完全和磁性无关,而指南针却得利用磁体的指极性制作,两者是截然不同的事物。
指南针的起源
谈到指南针的起源就得上推至战国时代,当时有一种称为「司南」的指南器具,那就是指南针的雏形。
在战国时代,采玉的工人四处去采玉时,往往需要带著「司南」以帮忙指引方向。至於「司南」究竟形状、使用方法为何,依据东汉王充在《论衡》一书中的叙述,它应该是以一块天然的磁石仔细雕琢成勺子的形状,南极位在勺子的长柄,在雕琢过程中还需使勺子的重心位在底部中心,再加上由「四维」(即乾、坤、巽、艮)、「八干」(即今之天干)、「十二支」(即今之地支)组成二十四向而雕刻其上的底盘。
其使用方法,则是先把底盘放正,再把「司南」放上让其旋转,一旦「司南」停止,长柄所指之处就是南方。
指南针的发明
指南针的发明并无确切的时间及发明者出现,在北宋曾公亮的《武经总要》中曾提及在行军时用「指南鱼」来帮助辨别方向,至於「指南鱼」则是一片薄如鱼状的钢片,五分宽,两寸长,肚皮处有下凹,形状有如小船般,在经过磁化的步骤后,浮在水面就能辨别南北。
北宋的沈括在《梦溪笔谈》一书中,更记载往后对於指南针的制作方法、及世上最早发现磁偏角、人工磁化制作指南针这三件关於指南针的相关记载,除了记录下当时发展,沈括更把制作方法加以比较出优劣,成为了解当时指南针发明的最佳参考资料
㈡ 四大发明中的指南针是谁发明
张衡。
中国最早使用的指南工具,是战国时期的司南。它看上去就像个勺子回,其实也就是答大磁铁勺子!因为磁铁有磁性,一边指向南方,一边指向北方,司南上的勺子柄,就总是指向南方。
张衡利用机械原理和齿轮的传动作用,发明了指南车,张衡指南车是一种装有特殊的差速齿轮装置和指向器的单辕双轮车。
不仅解决了在研究中国科学技术史方面的一道难题,而且维护了指南车在科学技术史上的重要地位,也进一步维护了中国古老灿烂文明的声誉。
(2)四大发明指南针的资料扩展阅读:
指南针发明的意义:
指南针在后来的航海事业中建立了伟大功勋,开辟了人类交往以及征服自然的新境界。在人类社会文明史上占有着重要的地位。
它的发明和运用,大大推动了航海业的发展,促成新大陆的发现,促进了商业贸易的扩大和人类文化的交流,对世界经济文化的发展带来了重大的影响。
㈢ 关于指南针的资料
由于地球的两极有磁场,磁力线从北极出来到南极,利用这个特点,古人发现了指南针,指南针也是一块磁铁,也有南极和北极,他的南极正好和地球的北极形成了对应,所以指南针总是指向地球南极和北极。
也叫指北针
历史资料:
相传公元前2700年中国的轩辕黄帝发明了指南针。黄帝用指南针,在大雾中辨别方向,打败了蚩尤。根据史书记载,中国人早在战国时代已使用指南针。公元前3世纪的《韩非子》中说,战国时代已有人用“司南”(指南针)。宋代沈括《梦溪笔谈》对此记载更详。1090年,中国和阿拉伯航海家开始在船上装设了指南针。作导航工具。欧洲在11世纪左右,才用浮在水上的磁针制成指南针。1250年左右,在地中海地区指南针的磁制已装在有度的卡片上面,并以中央旋轴保持平衡。
16世纪时把指南针镶在带平架上,在船上发挥作用。19世纪铁船用指南针要装上一片弗林德斯顿铁,以校正船的磁力所引起的误差。20世纪制成的船和飞机用陀螺罗盘仪指南针。根据旋转顶点稳定姿态与星体有关的原理,陀螺罗盘有两大优点:既不因接近金属而偏转,双指向真正北而不是磁北。1908年德国制成世界上第一台此类实用仪器。最优良的指南针是美国人斯波里所制。1910年在“德拉威”号船上试验成功,很快就被美国海军采用。总之,指南针是我国四大发明之一,后来传遍全世界为全球航海业等方面的发展做出了很大贡献
㈣ 四大发明之一的“指南针”是哪个朝代发明的
战国。
指南针,古代叫司南,主要组成部分是一根装在轴上的磁针,磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上,磁针的北极指向北磁极,利用这一性能可以辨别方向。
常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。物理上指示方向的指南针的发明有三类部件,分别是司南、罗盘和磁针,均属于中国的发明。 据《古矿录》记载最早出现于战国时期的磁山一带。
指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的结果。作为中国古代四大发明之一,它的发明对人类的科学技术和文明的发展,起了无可估量的作用。在中国古代,指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。
(4)四大发明指南针的资料扩展阅读:
指南针的有关学说:
在《论衡》中,并未指出司南是磁勺子,而且,在刚认识到磁石吸铁的同时就发现其指极性不符合认识的规律,另外要把磁石加工成能指南的磁勺,要有意识地‘顺其南北极向’磨镂。在十一世纪指南针发明以前,古文献中从未有过磁石两极以及它的指极性的记述。
50年代钱临照院士曾受郭沫若之托试图以天然磁石制做勺形司南,但因天然磁石磁距小、底部摩擦大而未成功。而王振铎先生的复原物为钨钢在人工电磁场中磁化,这在两千多年前是无法办到的。现在北京的中国历史博物馆已不再展出司南的模型。
㈤ 四大发明指南针
古代的能工巧匠把磁石打磨凿雕成一个勺形,磁石的南极(S极)磨成长柄,版放在青铜制成权的光滑如镜的底盘上,再铸上方向性的刻纹。这个磁勺在底盘上停止转动时,勺柄指的方向就是正南,勺口指的方向就是正北,这就是我国祖先发明的世界上最早的指示方向的仪器,叫做司南。
㈥ 中国四大发明资料
指南针、造纸术、印刷术、火药
造纸、印刷术、火药、指南针四大发明是中华民族对世界文明的伟大贡献,四大发明深刻影响了世界文明的进程。这些发明改变了世界的面貌和万事万物的原有状态,其波及范围不限于某一局部地区,而是整个世界;其影响所及不是一时一世,而是持续千百年之久。
四大发明给我们带来什么?
中国古代的科学技术,自然不能不说古代的四大发明,指南针、造纸术、印刷术、火药,四大发明不仅仅是中国古代科学技术繁荣的标志和中国人民聪明智慧的体现,更重要的是它在一定程度上改变了人类近代文明的进程。换句话说,如果没有中国古代的四大文明,也许人类社会不是今天这个样子。这可不是中国人的自吹自擂,因为世界史学界一致认为,中国的四大发明,通过阿拉伯人传到欧欧洲之后,给欧洲人的社会产生巨大的影响,从而影响了人类的整个进程。对此,马克思曾经这样高度评价,这是预告资产阶级社会到来的三大发明,他少说了一项。火药把骑士阶层炸得粉碎,指南针产生了殖民地,印刷术变成了宣扬新教的工具。总的说来,变成了科学复兴的手段。
一个是火药,火药是我们发明的。火药给我们带来什么东西呢?带来了我们的礼花,带来了我们的鞭炮。到今天为止火药在我们的历史上发挥过巨大的作用,通过阿拉伯传到欧洲之后,欧洲人利用火药技术制造了大炮,这就是1840年第一次鸦片战争和1860年的第二次鸦片战争,以及甲午战争和1900年的八国联军进北京,用中国的火药烧了中国的圆明园。帝国腐朽了,文明衰落了,五千年文明的中华民族发明了火药,却没有用自己的火药制造出强大威力的洋枪洋炮,只能用自己的血肉之躯抵抗洋人的进攻,任凭他们的铁蹄践踏中国的国土,我们不得不割地赔款,丧权辱国。
指南针,我们的郑和用指南针七下西洋,开拓了中华民族文化进军世界的先河。他们是传教士,中国人历来是善良的,我们下西洋不是为了掠夺,不是为了抢劫。但是我们的发明一旦被他们所使用,他们就造出了新的、更加灵巧的指南针,闯入我们的领海,打开了我们的国门,把大批的鸦片潜入到我们的民族之中,使我们的民族成为“东亚病夫”。
我们的印刷术,印刷术和造纸术是中国伟大的发明。传到了欧洲以后,几百年以后才造福于社会,中华民族熊熊的火炬照亮了西方黑暗的中世纪,他们确实是受益匪浅的。他们的科技发达了,文艺复兴了,但是今天我们的造纸术又如何呢?我们的印刷术又如何呢?我们公司有一位对印刷比较精通的副总经理,他每天设计我们公司的产品,我国最好的印刷机叫“海德宝”,是我们发明的活字印刷术,但是现在最好的印刷机是“海德宝”,而四色彩印,精美印刷品,都是人家印的,最好的纸张是人家的,便宜、质量好。要什么纸?要二八铜版。要什么的?要进口的。纸张是我们发明的,但最好的机器都在人家手里,我们需要花多少钱?甚至现在连最好的油墨也是进口的,这应该引起我们的反思。
现在我们回顾一下四大发明给我们带来了什么?确实给中华民族带来永久的载入史册的荣耀,除此以外今天真正由此得到实惠的又是谁呢?我们不得不承认,即使我们有了很多原始性的创新,也往往因为不能精益求精,发展迟缓,错过了时机,不能得到进一步的发展与大规模的产业化失之交臂。比如说中国人早就发明了阴阳八卦,但是没有由此引申发明出二进制技术法,计算机是由外国人发明的。郑和提出的“冷不自生”,这可谓是前无古人创造性的见解,非常了不起。但是由此导出的热力学第二定律却在1800年之后,由一个德国人正式提出来的。从冷的物体传入热的物体,不能无偿发生,我们没有得到规律性
㈦ 中国古代四大发明之一指南针的故事
指南针的发明应当是在一个很漫长的时间中,慢慢地改进的结果,而不同时期的形式,应以不同的形式出现。唐代堪舆家的活动相当活跃,并开始强调方向的选择,寻找比磁勺更方便的指向器成了当务之急。于是指南铁鱼或者蝌蚪形铁质指向器及水浮磁针应运而生。
活动于唐开元年间(713—741年)的山西堪舆家丘延瀚,被后世堪舆家推崇为堪舆术三针(正针、缝针和中针)中最早出现的正针法的创始人。明代雅好科技的宁献王朱权则在其《神机秘籍》中说:“针法古无所传,自昔玄真始制。”玄真即唐代浙江金华道家张志和(约730—约810年),他的道号叫玄真子,所著《玄真子》十二卷,残存三卷。从这残卷中知道他颇好物理,但未找到与指南针或针法直接有关的记载。然而,这个道号不禁使人联想到旧题晋崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪称为“玄针”。其文曰:“虾蟇子,曰蝌蚪,一曰玄针,一曰玄鱼,形圆而尾大,尾脱即脚生。”十世纪时马缟的《中华古今注》中也有类似的记载。这项记载似乎把磁针与指南鱼的发明和应用从形状和性能上联系到了一起。
关于指南鱼的制备方法,见于北宋曾公亮等利用前人资料编撰的《武经总要》。《武经总要》前集卷十五载其法曰:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼形,置炭火中烧之,候通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。”这种方法利用地磁场使铁片磁化,并知道鱼形铁片微向下倾斜对磁化有利,实际上已发现近代科学中所谓的磁倾角的影响。使用时,指南鱼浮于水面,与水浮磁针的原理是一致的。
水浮磁针的制作方法首见于北宋沈括的《梦溪笔谈》卷二十四,其文曰:“方家以磁石摩针锋,则能指南。”这种方家在实践中总结出来的钢针磁化法,经过沈括之手公布于世,有力地促进了磁针在堪舆和航海两大领域中的应用和普及。指南针进入到实用磁针的阶段,对装置方法的研究提到了议事日程。沈括全面研究和比较了“水浮”法、置“指爪”法、置“碗唇”法及“缕悬”法的优缺点,认为“缕悬”法最佳。“其法取新纩中独茧缕,以芥子许蜡,缀于针腰,无风处悬之,则针常指南。”现代磁强计中悬挂的小磁铁,就采用了此相似的方法。磁针指的精度,与司南及指南鱼不可同日而语,故磁针的发明,很快导致了磁偏角的发现。
五代乱世的《管氏地理指蒙·释中第八》曰:磁针“体轻而径所指必端应一气之所召,土曷中而方曷偏,较轩辕之纪,尚在星虚丁癸之躔”。轩辕黄帝时代的磁偏角,作者以为尚在“星(午)虚(子)丁癸”方向,而当时“针指坎离定阴阳之分野,格偏壬丙探僭越之津涯”。偏角变为南偏东15°。
由于堪舆术的神秘性,中国唐宋堪舆著作在流传中又相互影响,有所增删,要从众多早期堪舆著作中理出磁针、磁偏角以至罗盘的发明、发现年代,诚非易事,然而,北宋司天监杨惟德于庆历元年(1041年)奉命编撰的相墓大全《茔原总录》卷一位磁偏角的发现订定了下限。书中说:“客主的取,宜匡四正以无差,当取丙午针,于其正处,中而格之,取方直之正也。”这里明确地记载了“丙午针”,即后世沈括在《梦溪笔谈》卷二十四中所说的磁针“常微偏东,不全南也”。在西方,直到13世纪才知道磁针偏南。1429年哥伦布(Christopher Columbus,1451—1506年)横渡大西洋时, 正式测到磁偏角现象
㈧ 关于指南针的资料!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
指南针(a compass; a magnetic needle/a guide; a guiding principle)
【概述】
指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极,利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。
指南针的发明是我国劳动人民,在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动,人们接触了磁铁矿,开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究,终于发明了可以实用的指南针。
【指南针指示方向的原理】
地球是个大磁体,其地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。
指南针在地球的磁场中受磁场力的作用,所以会一端指南一端指北。
我国“四大发明”之一的指南针,辗转传入欧洲后在航海大发现中发挥出不可替代的作用。但科学史家清楚,最早解答“指南针为何能够指南”问题的并不是中国人,而是英国科学家吉尔伯特。那么,中国发明指南针后对指南针理论作过什么样的探讨?吉尔伯特的理论是否及时传到了中国?明末清初的“西学东渐”,又对我国指南针理论的发展有过哪些影响?上海交通大学科学史与科学哲学系教授关增建从2003年起开始着手研究这些基本上还是空白的问题。
“中国最早的指南针理论,是建立在阴阳五行学说基础上的‘感应说’。”关增建介绍,11世纪中叶时我国大科学家沈括还对指南针感到匪夷所思,他的《梦溪笔谈》介绍了指南针的人工磁化方法、磁偏角的发现和指南针的架设方法,但对指南针为什么会指南却没有一点概念——“磁石之指南……莫可原其理!”随后,文人学者们从阴阳五行学说出发,结合当时人们对大地形状的认识,提出各种指南针理论。例如,最晚成书于宋代的《管氏地理指蒙》,首先提出如下逻辑:
“磁针是铁打磨成的,铁属金,按五行生克说,金生水,而北方属水,因此北方之水是金之子。铁产生于磁石,磁石是受阳气的孕育而产生的,阳气属火,位于南方,因此南方相当于磁针之母。这样,磁针既要眷顾母亲,又要留恋子女,自然就要指向南北方向。”
关增建表示,从近代物理学的观点来看,“蒙氏理论”完全异想天开,但从事物的属性出发解释其行为,在东西方科学史上都是常用的做法。我国古代阴阳学说昌盛,用阴阳学说阐释指南针指南及“常微偏东”的原理,是再自然不过的事情。特别是,该理论认为磁石不同端面有不同属性,它们决定磁针的指向,这种说法很容易启发人们发现磁石的两极,并进一步联想到磁极与磁针指向之间的关系,从而为正确认识这一问题找到可能的途径。
南宋人的指南针原理,仍认为“指南针之所指,即阳气之所在”,只是围绕磁偏角现象,立论依据更多转向地理方位的坐标系统——中国古人认为地是平的、大小有限,这样地表面必然有个中心,过该中心的那条子午线就是唯一的南北方向。南宋人曾三异等认为,一旦测量地点不在这条南北线上,指南针所指向自然“少偏”。到明代,有人假托南唐人著作指出,指南正针由大地方位系统决定,而偏角则由天体方位划分系统所决定。关增建认为,这种说法“体现了传统指南针理论在阴阳感应学说和磁偏角的存在这一矛盾面前所表现出来的窘迫”。
明万历年间(公元1573~1620年),传教士来华,带来西方的指南针理论、地球学说以及相关科技知识。受其影响,中国学者开始从新的视角探讨指南针理论问题,在此过程中,阴阳五行的作用不断淡化,力学角度的分析不断增加,但吉尔伯特1600年提出的科学理论连西方学界都没统一,更谈不上入主东土。传教士中,1658年抵华的比利时耶稣会士南怀仁的指南针理论最系统,但他认为决定磁针指向的是地球的地理南北两极本身,理论仍然局限在古代科学的范围,而不像吉尔伯特认识到地球本身存在一个磁体。南怀仁理论在中国影响深远,直到19世纪中叶,我国仍有学者用它解释指南针问题。而此时,清末来华的传教士已开始着手把西方近代磁学知识介绍给中国了。
【磁现象的发现】
先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识,在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿,即磁石(主要成分是四氧化三铁)。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现:“山上有磁石者,其下有金铜。”其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。”据说秦始皇统一六国后,在咸阳附近修阿房宫,宫中有一座门是用磁石做成,如果有人身穿盔甲,暗藏兵器,入宫行刺,就会被磁石门吸住。这个故事告诉我们,古代劳动人民很早就掌握了磁学知识。
汉朝以前人们把磁石写做“慈石”,是慈爱石头的意思。
既然磁石能吸引铁,那么是否还可以吸引其他金属呢?我们的先民做了许多尝试,发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属,也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁,而不能吸引其他物品。
当把两块磁铁放在一起相互靠近时,有时候互相吸引,有时候相互排斥。现在人们都知道磁体有两个极,一个称N极,一个称S极。同性极相互排斥,异性极相互吸引。那时的人们并不知道这个道理,但对这个现象还是能够察觉到的。
到了西汉,有一个名叫栾大的方士,他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西,通过调整两个棋子极性的相互位置,有时两个棋子相互吸引,有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊奇不已,龙心大悦,竟封栾大为“五利将军”。栾大利用磁石的性质,制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。
地球也是一个大磁体,它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体,可以自由转动时,就会因磁体同性相斥,异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白,但这类现象他们很清楚。
【指南针的始祖——司南】
指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺,圆底,可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡,且可以自由旋转。当它静止的时候,勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”,当时的著作《韩非子》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。《鬼谷子》中记载了司南的应用,郑国人采玉时就带了司南以确保不迷失方向。
春秋时代,人们已经能够将硬度5度至7度的软玉和硬玉琢磨成各种形状的器具,因此也能将硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型,勺柄指南极,并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置于光滑的地盘之中,地盘外方内圆,四周刻有干支四维,合成二十四向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象,积累了大量的知识和经验,经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。 但司南也有许多缺陷,天然磁体不易找到,在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱,而且它与地盘接触处要非常光滑,否则会因转动摩擦阻力过大,而难于旋转,无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量,携带很不方便,这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。
司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成,青铜盘上刻有二十四向,置磁勺于盘中心圆面上,静止时,勺尾指向为南。
【指南针——从“吸铁石”说起】
指南针是磁铁做成的。磁铁能吸铁,通常称为“吸铁石”,古代称为“慈石”因为它一碰到铁就吸住,好一个慈祥的母亲吸引自己的孩子一样。后来,人们才称它为“磁石”。
每块磁铁两头都有不同的磁极,一头叫S极,另一头叫N极。我们居住的地球,也是一块天然的大磁体,在南北两头也有不同的磁极,靠近地球北极的是S极,靠近地球南极的是N极。我们知道,同性磁极相斥,异性磁极相吸引,所以,不管在地球表面的什么地方,拿一根可以自由转动的磁针,它的N极总是指向北方,S极总是指向南方。
指南针是利用磁铁的特性做成的,那么,世界上哪个国家最早发现磁铁和它的特性的呢?
二千多年以前,也就是春秋战国时候,我国已经用铁来制造农具了。劳动人民在寻找铁矿的时候,就发现了磁铁,并且知道它能够吸铁。
我国古书《管子》上有这样的记载:“上有慈石者,下有铜金。”“铜金”就是一种铁矿。《管子》这部书产生在公元前三世纪,这说明我国最迟在公元前三世纪就知道磁石能够吸铁了。
秦朝时候,还有这样有趣的传说,秦始皇统一中国以后,在陕西咸阳造了一个很大的阿房宫,阿房宫中有一个磁石门,完全用磁铁造成。如果有谁带着铁器想去行刺,只要经过那里,磁石门就会把这个人吸住。
另外,根据古书记载,汉武帝时候,胶东有个栾大,献给汉武帝一种斗棋。这种棋子一放到棋盘上,就会互相碰击,自动斗起来。汉武帝看了非常惊奇。原来来大的棋子是用磁石做的,所以有磁性,能互相吸引碰击,只是汉武帝不懂这个道理罢了。
【指南针的发明】
古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形,鱼的腹部略下凹,像一只小船,磁化后浮在水面,就能指南北。当时以此做为一种游戏。东晋的崔豹在《古今注》中曾提到这种“指南鱼”。
北宋时,曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时,置水碗于无风处平放,鱼在水面,令浮,其首常向午也。”这是一种人工磁化的方法,它利用地球磁场使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。烧红的铁片内部分子处于比较活动的状态,使铁分子顺着地球磁场方向排列,达到磁化的目的。蘸入水中,可把这种排列较快地固定下来,而鱼尾略向下倾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的发明,对指南针的应用和发展起了巨大的作用。在磁学和地磁学的发展史上也是一件大事。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法:“方家以磁石摩针锋,则能指南。”按沈括的说法,当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针,就能使针带上磁性。从现在的观点来看,这是一种利用天然磁石的磁场作用,使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向,从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单,而且磁化效果比地磁法好,摩擦法的发明不但世界最早,而且为有实用价值的磁指向器的出现,创造了条件。
《梦溪笔谈》是沈括(1031—1095年)所著的有关我国古代科学技术的著作,书中谈到磁学和指南针的一些问题。他在《梦溪笔谈》的补笔谈中谈到了摩擦法磁化时产生的各种现象:“以磁石摩针锋,则锐处常指南,亦有指北者,恐石性亦不……,南北相反,理应有异,未深考耳。”这是说,用磁石去摩擦缝衣针后,针锋有时指南,也有时指北。从现在的观点来看,磁石都有N和S两个极,磁化时缝衣针针锋的方位不同,则磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道这个道理,他真实的记录了这个现象并坦白承认自己没有做深入思考。以期望后人能进一步探讨。
关于磁针的装置方法,沈括介绍了四种方法:
1.水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面,就可以指示方向。
2.碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘,磁针可以旋转,指示方向。
3.指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑,磁针可以旋转自如,指示方向。
4.缕悬法——在磁针中部涂一些蜡,粘一根蚕丝,挂在没有风的地方,就可以指示方向了。
沈括还对四种方法做了比较,他指出,水浮法的最大缺点,水面容易晃动影响测量结果。碗唇旋定法和指甲旋定法,由于摩擦力小,转动很灵活,但容易掉落。沈括比较推重的是缕悬法,他认为这是比较理想而又切实可行的方法。事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针。
南宋陈元靓在《事林广记》中介绍了另一类指南鱼和指南龟的制作方法。这种指南鱼与《武经总要》一书记载的不一样,是用木头刻成鱼形,有手指那么大,木鱼腹中置入一块天然磁铁,磁铁的S极指向鱼头,用蜡封好后,从鱼口插入一根针,就成为指南鱼。将其浮于水面,鱼头指南,这也是水针的一类。
指南龟是当时流行的一种新装置,将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内,在木龟腹下方挖一光滑的小孔,对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上,这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支点处摩擦力很小,木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向,而用于幻术。但是这就是后来出现的旱罗盘的先声。
指南龟发明年代不晚于1325年。木块刻成龟型,龟腹部中心嵌以磁体,木龟安放在尖状立拄上,静止时首尾分指南北。
【罗盘定位】
要确定方向除了指南针之外,还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时,可能没有固定的方位盘,随着测方位的需要,出现了磁针和方位盘一体的罗盘。罗盘有堪舆用的罗经盘和水罗盘、旱罗盘。
方位盘仍是二十四向,但是盘式已经由方形演变成圆形。这样一来只要看一看磁针在方位盘上的位置,就能断定出方位来。南宋时,曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的文献:“地螺或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”,就是地罗,也就是罗经盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。这种罗盘不仅有子午针(确定地磁场南北极方向的磁针),还有子午丙壬间缝针(用日影确定的地理南北极方向)这两个方向之间的夹角,就是磁偏角。
盘面周围刻二十四方位,内中盛水,磁针横穿灯草,浮于水面。
现在人们已经知道,地球的两个磁极和地理的南北极只是接近,并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极,这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差,这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形,所以磁针指向磁极时必向下倾斜,和水平方向有一个夹角,这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。成书于北宋的《武经总要》在谈到用地磁法制造指南针时,就注意利用了磁倾角。沈括在《梦溪笔谈》谈到指南针不全指南,常微偏东。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。
【磁性质的应用】
指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面,特别是航海上。指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出,当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针,可见指南针刚开始使用时,使用还不熟练。二十几年后,许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载:“惟视星斗前迈,若晦冥则用指南浮针,以揆南北。”到了元代,指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航,在不同航行地点指南针针位的连线图,叫做“针路”。船行到某处,采用何针位方向,一路航线都一一标识明白,作为航行的依据。
指南针的发明是古代先民对磁现象的观察和研究的结果。古代先民对磁现象的观察和研究的过程中,进一步了解了磁的性质,并试图更多地应用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时,有一宫门是用磁铁制造的。如果刺客带剑而过,立刻会被吸住,被卫兵当场捕获。这样的故事还很多,《晋书.马隆传》记载马隆率兵西进甘、陕一带,在敌人必经的狭窄道路两旁,堆放磁石。穿着铁甲的敌兵路过时,被牢牢吸住,不能动弹了。马隆的士兵穿犀甲,磁石对他们没有什么作用,可自由行动。敌人以为神兵,不战而退。东汉的《异物志》记载了在南海诸岛周围有一些暗礁浅滩含有磁石,磁石经常把“以铁叶锢之”的船吸住,使其难以脱身。
魏晋南北朝时,我国先民对磁石的性质已有了很多认识。就连当时的诗人曹植在矫志诗中也用了“磁石引铁,于金不连。”的句子。可见他也了解磁石的性质。南北朝梁代的陶弘景在《名医别录》中提出了磁力测量的方法,他指出:优良磁石出产在南方,磁性很强,能吸引三、四根铁针,使几根针首尾相连挂在磁石上。磁性更强的磁石,能吸引十多根铁针,甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不仅提出了磁性有强弱之分,而且指出了测量方法。这可能是世界上有关磁力测量的最早记载。
我国先民对磁石的性质的研究和认识是指南针发明和发展的基础。
指南针在古代主要被堪舆家们用于相宅相墓,同时也被用于航海及其他。正是这后者对人类社会进步发挥了巨大作用,因而指南针才得以跻身于古代四大发明的行列。我国典籍记载指南针用于航海,始于宋代朱彧1119年写的《萍洲可谈》,书中写道:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。”之后,类似的文献层出不穷,这表明在航海活动中,指南针普及得相当快。这一发明后来经阿拉伯传入欧洲,对欧洲的航海业乃至整个人类社会的文明进程,都产生了巨大影响。
【电子指南针】
指南针是一个重要的导航工具,甚至在GPS中也会用到。电子指南针将替代旧的针式指南针或罗盘指南针,因为电子指南针全采用固态的元件,还可以简单地和其他电子系统接口。
电子指南针系统中磁场传感器的磁阻(MR)技术是最佳的解决方法,和现在很多电子指南针还在使用的磁通量闸门传感器相比较,MR技术不需要绕线圈而且可以用IC生产过程(IC-like process)生产,是一个更值得使用的解决方案。由于MR有高灵敏度,它甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。
【为什么叫指南针?】
就是因为这东西用来指南的。况且,最早在战国时期《韩非子》一书中,就记载了现在称为指南针的原型——司南,“先王立司南以端朝夕”;并在东汉王充《论衡》中便记述了司南的具体形制,“司南之杓,投之于地,其柢指南”。
且,指南针不但最早为中国发明,并随后演变成罗盘并应用于航海事业上。北宋朱彧所著《坪洲可谈》一书中,最早记载了航海中使用指南针的情况,“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,隐晦观指南针”。其后,南宋福建路市舶司(当时管理对外贸易的政府机关)提举赵汝适在所著《诸蕃志》中提到,“舟舶来往,惟以指南针为则,昼夜守视惟谨,毫厘之差,胜似系焉”。
就在这一时期(北宋末南宋初,约为1180年左右),中国的指南针(或者说罗盘)通过阿拉伯商人传入欧洲。此后,罗盘在世界航海事业上被广泛应用,因此才有15世纪-16世纪欧洲人的世界地理大发现。这一切,按照中国官方的历史教科书来看,由于这一渊源关系,欧洲人的指南针亦是应来“指南”。
后来查了一下大英网络全书和中国大网络全书中的指南针词条,才发现事情远非“指南”一说这么简单。
在大英网络全书中,有两个不同的词条来解释:
第一个词条为“direction determinants”,即方向指定仪器,解释如下:“中国古代四大发明之一,有磁指南和机械指南两种,磁指南发明于公元前3世纪,称为‘司南’……机械指南仪器为指南车,约在3世纪发明……”
第二个词条为“compass”,译为“罗盘”,即通常意义上用于航海的指南针。解释如下:“航海或勘测时在地球上使用的基本测向仪器,……最老、最常用的罗盘为磁罗盘,……12世纪,显然中国和欧洲的航海家都各自发现,一块天然磁石,一种自然界存在的磁性矿石,漂在水中木棒上时总是指向北极星方向……”
两个词条其实是对指南针作了区分。一种是在陆地上、较简单的指南仪器,源于中国司南(也应该仅仅使用于出产在中国的指南针),另一种是用于航海和勘测上、较专业的指北仪器,欧洲和中国同时出现,无先后之分。
分歧就这么出来了,对比这两个词条,发现大英网络全书似乎把“中国是最早发明指南针”这一说法完全给推倒了,因为在欧洲历史上,罗盘才是真正的“指南针”,并在欧洲人发现新大陆、争霸海权和开拓殖民地等近现代历史的决定性事件中,与火炮和航海术一样扮演了功不可没的角色。对“中国古老的指南针”不但否定,而且用了两个不同的词条加以区分。
在中国大网络全书中,也有指南针和罗盘(磁罗盘)两个词条,但不论是对指南针的解释,还是对罗盘的解释,都最终追溯了到战国的“司南”,这两种不同的指向仪器是同源关系,而没有像欧洲观念中区分的如此泾渭分明。
因此,康熙的说法和佩雷菲特对其的嘲笑便有了答案——显然,康熙认同指南针和罗盘同出一源,用来指南,而作者佩雷菲特则按西方人的观念,认为指南针显然应该是罗盘;佩雷菲特则认为,罗盘是欧洲人自己发明的,与中国的“司南”没有必然联系,罗盘用来指北,而中国的司南则用来指南。这似乎是一种不同文化背景上的误解。当然,罗盘和“司南”到底什么关系,现在还是各有各的说法。
此外,佩雷菲特对康熙固执地认为指南针用来指南作了解释。他认为,康熙之所以认为指南针用来指南,是因为在中国古代文化中,南是四个方位中最尊贵的方位,皇帝的御座、宫殿、陵墓,寺庙,甚至紫禁城,一切尊贵的建筑物都朝向南方。他继续写道,“虽然皇帝是来自北方的满人,他的论据却是始料不及的:‘在北方,一切活动在凋萎,在衰亡。吸引磁针的力量怎么可能来自北方呢?’……‘力量、精气和繁荣都在南方’”。
听佩雷菲特一说,似乎也不无道理。但,中国史书上对司南的记述确实为“其柢指南”,并没有因为后来“南”变成了一种皇帝尊贵的象征才改的方向。这位曾先后六次访问中国的法兰西学院院士,用这种说法来解释康熙认为指南针指南是合理的这一固执的想法,到底算是对中国文化的理解,还是误解呢?
到现在来说,中国人认为指南针指南,欧洲人认为指南针指北,皆合理。因为现在的指南针为棱形,指针两头均衡,并非如“司南”只有一个杓柄,指南指北之争,似乎徒费口舌。
【指南针的发展史】
指南针也叫罗盘针,是我国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器。因此,介绍司南必须从磁石说起。
磁石通常称为“吸铁石”,它把许多铁屑紧紧吸在一起,就象一个慈祥的母亲吸引自己的孩子,所以人们称它为“慈石”。
磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极,一头叫正极,另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁,地球的南北两头也有不同的磁极,地球的北极是负磁极,地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥,异性磁极相吸引的原理,拿一根可以自由转动的磁针,无论站在地球的什么地方,它的正极总是指北,负极总是指南。
战国时期,人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具——司南。但是,战国时期的司南是什么样子无法考证。《中国历史》课本插图——“司南”,是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。地盘是青铜做成的,内圆外方,中心圆面磨得非常光滑,以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿,共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的,磁铁的正极磨成司南的长柄,勺头底部是半球面,非常光滑。使用时先把地盘放平,再把司南放在地盘中间,用手拨动勺柄,使它转动,等到司南停下来,勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。
到了宋代,劳动人民掌握了制造人工磁体的技术,又制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形,长二寸,宽五分,鱼的肚皮部分凹下去,使鱼象船一样能浮在水面上。然后把鱼和天然磁铁放在一起,由于磁体的吸力,钢片受磁感应也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比使用司南方便多了,只要有一碗水,把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。经过长期的改进,人们又把钢针在天然磁体上磨擦,钢针也有了磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括在他的《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过四种试验,即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南针放在有水的碗里,使它浮在水面上,指示方向。“缕悬法”就是在磁针中部涂上一些蜡,上面粘一根丝线,把丝线悬在木架上,针下安放一个标有方位的圆盘,静止时钢针就指示南北。“指甲法”就是把钢针放在手指甲面上,轻轻转动,由于手指甲的光滑,磁针就和司南一样也能发生指南作用。“碗唇法”是把磁针放在光滑的碗边上,转动磁什,便和指甲法一样发生指南作用。沈括经过精密的观察实验,还发现磁针指示的方向并不是正南正北,而是微偏西北和东南,这种发现在科学上叫磁偏角。
㈨ 四大发明指南针的来历
中国古代劳动人民首先发现了磁石与磁铁的吸引关系,根据磁石的指向性,发明了指南针。
中国古代的劳动人民首先接触了磁铁矿,在与磁铁的接触中,发现了磁石可以指南的特性,但当时的科学理论还不足以解释这件事的原理。
11世纪中期,中国大科学家沈括还对指南针竟然可以指南感到匪夷所思,他在自己写的《梦溪笔谈》里介绍了指南针的人工磁化方法,以及指南针的制作方法,但指南针为什么可以指南,他却没有任何可以解释的理由,在书里感叹过:“磁石之指南……莫可原其理!”在宋代人们用阴阳五行的学说解释指南针的原理,认为“指南针之所指,即阳气之所在”。
虽然不好解释但不影响大家使用,早在战国时期人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具司南,并且一直用到八世纪。后来又有了磁勺,经过漫长的时间,慢慢改进,唐代出现了更方便的磁针和罗盘。风水上说的“地以八方正位,定坤道与舆图,故以正子午为地盘,居内以应地之实。”就是指罗盘。
指南针的发明对我国的航海事业发展起到了极大的帮助。