作者:胡珉琦 泉源:中国迷信报 公布工夫:2018/11/9 8:55:02
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专家释疑:自然磁石勺能指南吗

 

黄兴制造的磁石勺

 


 

自然磁石


 

王振铎制造的磁石勺  黄兴供图

■本报记者 胡珉琦

前段工夫,由于“张衡候风地震仪被历史课本删除”的乌龙变乱,再次引发了对回复复兴现代科技史上的技能创造一事的讨论。中科院迷信史所副研讨员黄兴收到不少雷同的“疑问”,晚期的指南针——司南能否也会从历史教科书中消散?而他完成不久的博士后课题正是“自然磁石勺‘司南’实证研讨”。

司南在历史上能否真的存在,以什么形状存在,迷信史界时有争议。黄兴以为,进不进教科书不是学术研讨该纠结的题目。在历史文献纪录不敷细致和考古材料不敷的环境下,迷信的实证研讨是办理这一题目研讨的紧张途径。

争议漩涡里的“司南”

指南针是我国现代科技范畴的庞大原创性创造,迷信史研讨者起首体贴的是,它毕竟呈现在什么时间。

晚唐段成式的《酉阳杂俎》及同时期的多部文献纪录了使用磁化的针来指向。进入北宋,指南针的纪录越发富厚。北宋沈括《梦溪笔谈》纪录:“方家以磁石磨针锋,则能指南。”又先容了水浮、指甲旋转、碗唇旋定、缕悬四种要领;朱彧《萍洲可谈》纪录将指南针用于帆海。

但是,研讨者并不满意于这个了解。在先秦文献中,有不少关于磁石可以相互吸引、排挤和吸铁的纪录。在唐代之前,有没有磁性指向东西,大概是什么样子的?在这个题目上,学者们有近百年的学术探究。

1928年,青年历史学家张荫麟提出,东汉王充《论衡·是应篇》“司南之杓,投之于地,其柢南指”中纪录的 “司南”很大概是东汉最新创造的磁性指向器。

1945年,中国博物馆学家、科技史学家王振铎老师提出“磁石勺—铜质土地”的司南回复复兴方案。

之以是称之为“磁石勺”,是由于王振铎基于对《论衡》中那句话的明白——如勺之司南,投放于土地之上,勺柄指南。王振铎还用自然磁石制造了多件磁石勺,多数可以正确指南。

这一事情在其时惹起宏大的回声。现在,人们最罕见的那幅画着长勺的“司南”图像就来自于此。但这一方案也遭到不少质疑。起首,考古界至今未发明现代磁石勺实物,只能依赖文献订正。可偏偏晚期关于“司南”文献纪录都只要寥寥数语,“司南”一词的详细指代不明白。

有学者提出有的现代文献中的“司南”指的是指南车,有的可表明为斗极、官职、权利、运气等。就这一点来说,学界恒久未告竣共鸣。

再者,国度博物馆不再展出当年王振铎制造的磁石勺,有人对王振铎制造的磁石勺“司南”模子实物也提出了疑问,诸如磁石勺能否可以在地磁场作用下指南转动,制造历程中能否利用了当代的制造技能等。

1987年中科院天然迷信史研讨所研讨员林文照对王振铎的磁石勺作了指向测试,证明此中两件具有精良的指向性。但其他研讨者未能用自然磁石再次制造磁石勺;也没有表明白为什么王振铎的磁石勺可以指南,而他人的不可,招致这个题目没有令人佩服的答案。

2014年,刚到中科院天然迷信史所举行博士后研讨的黄兴接到互助导师、中科院天然迷信史所长处张柏春选定的课题——以实行要领,再次回复复兴磁石指向器。这也算是对王振铎回复复兴方案的迷信性作进一步的果断。

为什么磁石勺可以有用指南?要是我们能做到,昔人可否做失掉?使用磁石制造指向器有哪些可行性方案?哪种最贴合现代纪录?唐朝曩昔能否大概存在磁指向器,有没有历史根据或否认性证据?

黄兴以为,要是这些题目都能被逐一办理,不但可以印证古文献的纪录,还可以阐明汉代存在自然磁石指向器的大概性。

实证研讨的历程

张柏春在给黄兴提供的研讨思绪中,最要害的一步是找到充足剩余磁化强度的磁石,由于这关乎回复复兴品的指向功能。显然,黄兴的主要事情便是探求自然磁石。

毕竟什么是磁石,是必要廓清的。黄兴发明,已往研讨根据化学身分来界定,将磁石与磁铁矿同等起来,这是错误的。

界定的尺度应该复原到现代景象下,即根据昔人可间接视察的矿石的表观物理属性。他表明,那些可以或许吸引矿石碎屑的、极具有明显剩余磁化强度的铁矿石才算磁石;只要少部门磁铁矿、磁赤铁矿和磁黄铁矿满意这一尺度。磁石的剩磁是从低温迟钝冷却时,经过热剩磁效应得到的,其磁化历程履历了数百万年。个体研讨用通电线圈模仿地磁场,在常温下磁化恣意铁矿石,这固然不克不及代表自然磁石。

在研讨开端的前半年工夫里,黄兴都在做田野观察。

凭据古文献纪录,自然磁石最大的内部特点便是外貌会吸附许多矿石碎屑,看上去就像长了一层毛。几经周折,他终极在河北省张家口市龙烟铁矿区内找到了这种长相独特的石头。

那么,与昔人可使用的磁石相比,这些磁石的剩磁究竟怎样?

黄兴用吸铁测试的要领与现代文献纪录特殊是南朝刘宋《雷公炮炙论》等纪录的磁石吸铁本领相比力,评释这批磁石处于中上等的条理。

已往,有看法以为,加工会使自然磁石的磁化强度大大削弱,招致磁石不克不及指向。磁石能否会退磁,可否用正确的磁矩数据来阐明?黄兴再次遇到了研讨难点。

磁石的形状不规矩、磁化不匀称,长度约10厘米;还要在加工历程中屡次丈量其磁矩。现有的丈量磁矩安装要么要求样品为规矩形状,要么样品长度必需小于1厘米。

颠末重复调研,没有找到可用的设置装备摆设。黄兴只能用最笨的措施,本身入手制造一个磁石磁矩丈量安装。从设计、制造、革新、定型到功能测定,前后履历了一年的工夫。幸亏,他终于完成了这个安装,功能到达了研讨的需求。

接下去是加工关键。异样凭据文献纪录,黄兴以为,先秦之前,昔人曾经具有切割、揣摩石料的工艺,将磁石加工成勺状并抛光底部都不存在技能困难,并且制造服从还渐渐进步。于是,他模仿现代工艺,用电动坨具和水冷的方法,低速摩擦切割,制造了多枚磁石勺。

颠末丈量,黄兴发明,磁石勺成型后短工夫内磁化强度略有低落(约20%)。他连续监测了两年多,磁石勺的磁化强度一直稳固在这一程度。

就在采访现场,这些磁石勺担当指向测试时,只需用得当的力震动勺柄,勺体就会在地磁场力作用下转动,勺柄终极指向南边,毛病在正常范畴之内。乃至在水磨石空中上、有些颗粒感的硬桌面上,也都可以正确指向。“以是,‘司南之杓,投之于地,其柢南指’中的‘地’完全可以表明为空中。”黄兴说,“王振铎所用磁石的剩磁还不是充足好,以是他不得不设计了平滑的青铜土地,这也使得他遭到了肯定的诟病。”

张柏春报告《中国迷信报》记者,为了使这项实证研讨更完备,还须思量到古地磁场的影响要素。

指南针之以是能有指向性,是遭到了地磁场在程度偏向的重量的作用。后者取决于地磁场总量和地磁倾角。

故意思的是,黄兴凭据中科院地质与地球物理所等机构的实测文献发明,两千多年来,北京、洛阳、天水的地磁场程度重量都呈明显M形变革,峰值险些是谷值的两倍多。公元前4世纪至公元6世纪初为岑岭期,而北宋和当代则处于低谷期。而《论衡》成书的期间正处于岑岭期。

因而,黄兴制造了一个实用的大型亥姆霍兹线圈来模仿古地磁场,实测评释在汉代地磁情况下,磁石勺可以或许越发疾速定向,指向越发精准。

除此之外,针对磁石指向器能否必需是勺状,有没有其他可行方案等疑问,黄兴还实验了悬吊、水浮和用其他勺体盛放磁石等多种方案。他表现,部门其他方案也是可行的;但从技能可行性和表面品相来看,勺状方案都是最优的。

磁石使用劈头的文明内在

值得一提的是,在这项研讨开端前,黄兴曾找到王振铎的家人,看到了尚存的3枚磁石勺。在得到容许之后,他便对其举行了测试,此中较小的两枚是可以指南的。而其他研讨者未能反复该实行,他以为,重要是由于没找到符合的自然磁石。

“经过这项研讨,我们可以以为,在汉代至唐代的资源、地磁情况和知识配景下,完成磁性指向并不存在困难,并且有多种要领可以完成。此中,从指向结果、表面品相和与文献的贴合度来看,‘磁石勺’可以被视为最佳的回复复兴方案。”黄兴表现,“至于《论衡》中的‘司南’能否肯定是磁石勺,汉代能否真实存在磁性指向技能,终极还必要等候现代遗物大概找到更翔实的古文献纪录等证据。”

科技史对付现代技能创造的研讨,实在并不范围于这项技能自己。在他看来,每一项技能呈现的面前,肯定与其地点历史阶段的社会生长痛痒相关,研讨者还存眷毕竟有什么伶俐和文明内在贯串此中,从而更片面地复原其时的历史图景。

黄兴还以为,公元前7世纪前后曾经有关于磁石的很多纪录,这与钢铁业的鼓起密不行分。“到战国前期,术士们想尽措施把磁石成品包装成种种神器,设计方术,来‘忽悠’统治者。”

除此之外,在官方,术士们还将磁性技能在内的种种方术与儒家学说相联合,与风水、丧葬等礼俗文明相联合,“从而构建了虚真假实、玄而又玄的礼节步伐,充实满意本家儿们的生理需求”。

相干论文信息:

自然磁石勺“司南”实证研讨.《天然迷信史研讨》第36卷第3期(2017年):361-386

中国指南针史研讨文献综述.《天然辩证法通讯》,第39卷第1期(2017):85-94

《中国迷信报》 (2018-11-09 第3版 科普)
 
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2018/11/9 10:24:25 devinpeng
这个研讨挺故意思的,支持!
现在已有1条批评
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